مقایسه فنی کوره‌های پیش‌گرم Walking Beam و Walking Hearth راهنمای جامع برای متخصصان فولاد

در صنعت فولاد، انتخاب کوره مناسب نقش حیاتی در کیفیت محصول نهایی و بهره‌وری عملیاتی دارد. کوره Walking Beam به عنوان یک راهکار پیشرفته، برای عملیات‌های فولادسازی در مقیاس بزرگ و محصولات سنگین مانند اسلب و بیلت‌های خاص ایده‌آل است. این کوره با قابلیت گرمایش یکنواخت از تمام وجوه، بالاترین کیفیت متالورژیکی را تضمین می‌کند و علی‌رغم سرمایه‌گذاری اولیه بالاتر، با صرفه‌جویی انرژی و بهره‌وری بلندمدت توجیه‌پذیر است. در مقابل، کوره Walking Hearth گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر برای مقیاس‌های متوسط و محصولات با مقاطع کوچک‌تر مانند بیلت‌های گرد و مربع است. سادگی طراحی و کاهش نیاز به خنک‌کاری آبی از مزایای آن به شمار می‌رود، هرچند محدودیت در گرمایش وجه زیرین نیازمند توجه ویژه در کاربردهای حساس به یکنواختی دما است. درک این تفاوت‌ها به شما کمک می‌کند تا بهترین کوره را متناسب با نیازهای تولید و اهداف کیفی خود انتخاب کنید.

ما در این مقاله به بررسی تخصصی دو کوره Walking Beam و Walking Hearth پرداخته ایم. قبل از شروع لازم است اندکی در مورد اهمیت کوره های پیش گرم در صنعت فولاد توضیحاتی داده شود.

 اهمیت کوره‌های پیش‌گرم در صنعت فولاد

کوره‌های پیش‌گرم (Reheating Furnaces) نقشی محوری در فرآیندهای تولید فولاد ایفا می‌کنند و ستون فقرات عملیات نورد گرم و آهنگری به شمار می‌روند. وظیفه اصلی این کوره‌ها، افزایش دمای شمش‌ها، اسلب‌ها یا بیلت‌های فولادی به محدوده پلاستیک‌پذیری مورد نیاز است که معمولاً بین ۹۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتی‌گراد قرار دارد. این فرآیند نه تنها برای تغییر شکل مکانیکی فولاد ضروری است، بلکه مستقیماً بر خواص متالورژیکی نهایی محصول، از جمله اندازه دانه آستنیتی و یکنواختی ریزساختار، تأثیر می‌گذارد.

فرآیند پیش‌گرم، به دلیل مصرف بالای سوخت، یکی از مراحل پرهزینه و حیاتی در صنعت فولاد است. ناکارآمدی در این مرحله می‌تواند منجر به هزینه‌های قابل توجهی شود و همچنین مستقیماً بر کیفیت محصول نهایی تأثیر بگذارد. گرمایش نامناسب یا ناهمگون می‌تواند به مشکلاتی نظیر تشکیل پوسته‌های اکسیدی بیش از حد، رشد غیرعادی دانه آستنیتی، یا ناهمگونی ریزساختار منجر شود که همگی کیفیت محصول را کاهش داده و هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهند بنابراین، انتخاب و بهینه‌سازی کوره‌های پیش‌گرم صرفاً یک تصمیم فنی نیست، بلکه یک تصمیم استراتژیک است که بر بهره‌وری، کیفیت محصول نهایی و در نهایت، رقابت‌پذیری در بازار تأثیر می‌گذارد.

در میان انواع کوره‌های پیش‌گرم پیوسته، کوره‌های Walking Beam (گامی) و Walking Hearth (کف متحرک) به دلیل توانایی‌شان در جابجایی کنترل‌شده و یکنواخت مواد در دماهای بالا، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند.این کوره‌ها به عنوان جایگزین‌های پیشرفته برای کوره‌های قدیمی‌تر مانند کوره‌های پوشر (Pusher Furnaces) محسوب می‌شوند و مزایای قابل توجهی در زمینه کیفیت محصول، بهره‌وری و انعطاف‌پذیری ارائه می‌دهند. در ادامه، به بررسی دقیق‌تر هر یک از این فناوری‌ها و مقایسه جامع آن‌ها خواهیم پرداخت.

۲. کوره Walking Beam: اصول کار، طراحی و ویژگی‌ها

کوره Walking Beam یک نوع کوره پیش‌گرم پیوسته پیشرفته است که برای فرآوری قطعات بزرگ و سنگین فولادی در حالت نیمه‌پیوسته طراحی شده است. این کوره به دلیل مکانیزم منحصر به فرد جابجایی مواد، گرمایش بسیار یکنواختی را فراهم می‌کند.

۲.۱. مکانیزم حرکت و جابجایی مواد (اسلب، بیلت)

مکانیزم حرکت در کوره Walking Beam شامل مجموعه‌ای از پرتوهای ثابت (Stationary Beams) و پرتوهای متحرک (Movable Beams) است که به صورت هیدرولیکی یا مکانیکی عمل می‌کنند. فرآیند جابجایی مواد به صورت گام به گام و در چند مرحله انجام می‌شود:

1. بارگیری روی پرتوهای ثابت: در ابتدا، مواد (مانند اسلب‌ها، بیلت‌ها یا بلوم‌ها) روی پرتوهای ثابت در ورودی کوره قرار می‌گیرند.
2. بلند کردن و حرکت به جلو: سپس، مجموعه دوم پرتوها (پرتوهای متحرک) بالا آمده و مواد را از روی پرتوهای ثابت بلند می‌کنند. پس از بلند شدن، پرتوهای متحرک مواد را یک گام به جلو حرکت می‌دهند
3. پایین آوردن و استقرار: در مرحله بعد، مواد روی مجموعه بعدی پرتوهای ثابت پایین آورده می‌شوند
4. تکرار چرخه: این عمل “بلند کردن و حرکت دادن” در فواصل زمانی مشخص تکرار می‌شود و مواد را به تدریج در طول کوره پیش می‌برد.
5. این مکانیزم منحصر به فرد، اصطکاک مکانیکی بین مواد و کف کوره را به حداقل می‌رساند و امکان گرمایش یکنواخت از تمام وجوه قطعه (بالا، پایین و کناره‌ها) را فراهم می‌کند. این ویژگی برای جلوگیری از ایجاد “نقاط سرد” و علائم اسکید (Skid Marks) که در کوره‌های پوشر یا حتی Walking Hearth سنتی می‌تواند مشکل‌ساز باشد، بسیار حیاتی است. گرمایش یکنواخت حاصل از این مکانیزم، به طور مستقیم بر کیفیت متالورژیکی محصول نهایی تأثیر می‌گذارد؛ با کاهش اختلاف دما در طول و عرض اسلب، از رشد غیرعادی دانه آستنیتی جلوگیری کرده و ریزساختاری یکنواخت و خواص مکانیکی مطلوب را تضمین می‌کند. تخلیه اسلب نیز به صورت بدون شوک و با استفاده از ماشین‌آلات تخصصی انجام می‌شود.

۲.۲. ویژگی‌های طراحی (سیستم‌های پرتو، عایق‌بندی، سیستم‌های احتراق)

کوره‌های Walking Beam با ویژگی‌های طراحی پیشرفته‌ای همراه هستند که به کارایی و عملکرد بالای آن‌ها کمک می‌کند:

• سیستم پرتوها: سیستم جابجایی بار می‌تواند از مواد نسوز سخت یا آلیاژهای فولادی مقاوم در برابر دمای بالا در اشکال سفارشی ساخته شود. همچنین، طراحی‌های پرتو نسوز با خنک‌کاری آبی و پرتوهای سیلیکون کارباید (SiC) برای کاربردهای خاص موجود است.
• عایق‌بندی: بخش‌های داخلی کوره با فیبرهای نسوز (Fiber Lined) با سیستم ثبت شده Jointless® (بدون درز) پوشانده می‌شوند. این سیستم به طور خاص برای جبران انقباض فیبر طراحی شده و نیاز به نگهداری را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. همچنین، پرتوهای کف متحرک از طراحی‌های نسوز پیش‌ساخته سنگین (Heavy Duty Precast Refractory Designs) با مقاومت بالا بهره می‌برند.
• سیستم‌های احتراق و بازیابی حرارت: این کوره‌ها از سیستم‌های احتراق پیشرفته مانند Pulse Firing (احتراق پالسی) استفاده می‌کنند. سیستم‌های بازیابی حرارت پیشرفته با مشعل‌های رکوپراتیو (Recuperative Burners) می‌توانند ۱۰ تا ۵۰ درصد صرفه‌جویی در مصرف سوخت نسبت به سیستم‌های هوای سرد ایجاد کنند.مشعل‌های SMS-ZeroFlameTM نمونه‌ای از فناوری‌های پیشرفته در این کوره‌ها هستند که برای انتشار فوق‌العاده کم اکسیدهای نیتروژن (NOx) و راندمان حرارتی بالا طراحی شده‌اند. این مشعل‌ها قابلیت کار در سه حالت عملیاتی را دارند: حالت شعله‌دار برای راه‌اندازی و دماهای پایین، حالت بدون شعله (Flameless) برای یکنواختی گرمایش بالا و حداقل انتشار NOx، و حالت “بوستر” برای افزایش سریع دما و ظرفیت. سیستم ECOmbustion نیز یک روش کنترل نوآورانه برای کاهش مصرف سوخت و ردپای کربن است.
• کنترل و اتوماسیون: کوره‌های Walking Beam مدرن مجهز به سیستم‌های کنترل پیشرفته SCADA (نظارت، کنترل و جمع‌آوری داده) هستند که کنترل کامل فرآیند پخت را برای اپراتورها فراهم کرده و بهره‌وری را افزایش می‌دهد. سیستم‌های کنترل فرآیند پیشرفته (APC) سطح ۲، از جمله کنترل پیش‌بین مدل (MPC) و حسگرهای مجازی (Virtual Sensors)، برای مدیریت بهینه شرایط فرآیند و ردیابی بیلت‌ها در کوره استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها با تخمین آنلاین موقعیت و دمای هر بیلت، امکان بهینه‌سازی مصرف سوخت و افزایش کیفیت محصول را فراهم می‌کنند، حتی بدون نیاز به تغییرات سخت‌افزاری قابل توجه. این رویکرد نشان‌دهنده یک تحول از گرمایش صرف به سمت فرآیندهای حرارتی هوشمند و بهینه‌سازی شده است که نه تنها کارایی انرژی را بهبود می‌بخشد، بلکه عملکرد زیست‌محیطی را نیز ارتقاء می‌دهد.

۲.۳. ظرفیت تولید و نرخ‌های گرمایش معمول

کوره‌های Walking Beam برای فرآوری قطعات بزرگ و سنگین در حالت نیمه‌پیوسته بسیار کارآمد هستند. ظرفیت تولید آن‌ها بسیار بالا است، معمولاً تا ۲۰۰ تن فولاد در ساعت و در برخی از پیشرفته‌ترین تأسیسات تا ۵۰۰ تن در ساعت نیز می‌رسد. به عنوان مثال، کوره جدید DanSteel ظرفیت طراحی ۱۰۰ تن در ساعت را دارد. دمای عملیاتی این کوره‌ها معمولاً بین ۵۱۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد  و در برخی موارد تا ۱۳۵۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. نرخ گرمایش در این کوره‌ها قابل تنظیم است و قابلیت برنامه‌ریزی Ramp (افزایش تدریجی دما) و Soak (حفظ دما برای مدت زمان مشخص) را دارد.

۲.۴. کاربردها و انعطاف‌پذیری در ابعاد و اشکال محصول

کوره‌های Walking Beam به طور گسترده در کاربردهایی مانند پیش‌گرم اسلب‌ها و بیلت‌های فولادی قبل از نورد یا آهنگری، تنش‌زدایی (Stress Relieving)، نرمالایزینگ (Normalizing) و آنیلینگ (Annealing) میله‌ها، میلگردها یا لوله‌های فولادی استفاده می‌شوند. این کوره‌ها برای عملیات‌های فولادسازی در مقیاس بزرگ ایده‌آل هستند و می‌توانند انواع اشکال و اندازه‌های فولاد، از جمله شمش‌ها، بیلت‌ها و اسلب‌ها را گرم کنند.⁷ انعطاف‌پذیری بالایی در ابعاد و اشکال محصول دارند و محدود به شکل و اندازه مقطع نیستند؛ می‌توانند اسلب‌های بزرگ، اسلب‌های با شکل خاص و بیلت‌های کوچک و نازک را گرم کنند. سیستم گرمایش انعطاف‌پذیر و سازگار است؛ با تغییر فاصله بین قطعات فولادی و تنظیم چرخه گام به گام، می‌توان زمان گرمایش و تعداد شارژ در کوره را تغییر داد تا نیازهای مختلف تولید و گریدهای فولادی را برآورده کند. سیستم SMS ZEROMark با تغییر مداوم نقطه تماس بین پرتوها و مواد، علائم اسکید (Skid Marks) را به حداقل می‌رساند، نقاط سرد را حذف می‌کند و یکنواختی دما را بهبود می‌بخشد. این قابلیت‌ها، همراه با صرفه‌جویی قابل توجه در مصرف سوخت و افزایش بهره‌وری (تا ۴۰٪ افزایش در تولید نسبت به کوره‌های پوشر)، توجیه اقتصادی قوی برای سرمایه‌گذاری اولیه بالای این کوره‌ها (که می‌تواند به صدها میلیون یورو برسد) فراهم می‌کند.

۳. کوره Walking Hearth: اصول کار، طراحی و ویژگی‌ها

کوره Walking Hearth نوع دیگری از کوره‌های پیش‌گرم پیوسته است که در مقایسه با Walking Beam، از مکانیزم حرکت متفاوتی برای جابجایی مواد استفاده می‌کند و ویژگی‌های طراحی خاص خود را دارد.

۳.۱. مکانیزم حرکت و جابجایی مواد (هارت متحرک)

کوره Walking Hearth شبیه به کوره Walking Beam است، اما به جای پرتوهای متحرک که مواد را کاملاً از کف بلند می‌کنند، از یک کف متحرک (Moving Hearth) برای جابجایی مواد استفاده می‌کند. مواد فولادی روی این کف متحرک قرار می‌گیرند که توسط غلتک‌ها یا مکانیزم‌های مشابه به صورت گام به گام در طول کوره حرکت می‌کند. در این کوره‌ها، مواد معمولاً روی بلوک‌های نسوز ثابت قرار می‌گیرند که از طریق دهانه‌هایی در کف امتداد یافته‌اند و حرکت گام به گام را تسهیل می‌کنند.

۳.۲. ویژگی‌های طراحی و سادگی ساخت

یکی از ویژگی‌های بارز کوره‌های Walking Hearth، سادگی طراحی و سهولت ساخت آن‌ها است. کف‌های متحرک و ثابت با مواد نسوز اثبات‌شده پوشانده می‌شوند که طول عمر بالایی دارند و به حداقل رساندن هزینه‌های نگهداری کمک می‌کنند. یک مزیت مهم دیگر این کوره‌ها، اتلاف انرژی ناچیز ناشی از خنک‌کاری آبی (Water Cooling Energy Losses) استاین ویژگی به دلیل عدم وجود پرتوهای متحرک آب‌خنک‌شونده در مسیر حرکت مواد است. علاوه بر این، مکانیک سیستم حرکت اغلب در خارج از ناحیه گرم کوره نصب می‌شود که به کاهش نیاز به نگهداری و افزایش طول عمر قطعات مکانیکی کمک شایانی می‌کند. این سادگی طراحی و عدم نیاز به سیستم‌های خنک‌کاری پیچیده، می‌تواند به معنای هزینه‌های نگهداری پایین‌تر برای قطعات مکانیکی باشد، اگرچه نگهداری نسوز کف کوره همچنان حیاتی است.

۳.۳. ظرفیت تولید و نرخ‌های گرمایش معمول

کوره‌های Walking Hearth برای عملیات‌های فولادسازی در مقیاس متوسط ایده‌آل هستند و می‌توانند تا ۱۵۰ تن فولاد در ساعت را فرآوری کنند. برخی مدل‌ها برای بیلت‌ها و بلوم‌ها ظرفیت ۲۰ تا ۱۸۰ تن در ساعت را دارند. دمای عملیاتی آن‌ها می‌تواند تا ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد برسد. اگرچه در ابتدا دماهای عملیاتی ممکن بود به ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد محدود شود، مدل‌های جدیدتر توانایی دستیابی به دماهای بالاتری را دارند.

۳.۴. کاربردها و انعطاف‌پذیری در ابعاد و اشکال محصول

کوره‌های Walking Hearth به‌طور معمول در تولید فولاد برای صنایع خودروسازی و هوافضا و همچنین برای ساخت قطعات کوچک مانند فنرها و سیم‌ها استفاده می‌شوند. این کوره‌ها می‌توانند ابعاد مختلفی از مواد را (در محدودیت‌هایی) فرآوری کنند. آن‌ها برای گرمایش بیلت‌های با مقطع کوچک، بیلت‌های گرد و مربع یا بلوم‌ها مناسب هستند. همچنین، قابلیت فرآوری فولادهای کربنی، آلیاژی، ضد زنگ و خاص را دارند.

با این حال، چالش اصلی در کوره‌های Walking Hearth، عدم قابلیت گرمایش مستقیم وجه زیرین قطعه است. این محدودیت می‌تواند منجر به اختلاف دمای قابل توجه در مقطع قطعه شود، به ویژه در فولادهای حساس به دما یا قطعات با مقطع بزرگ، که می‌تواند بر کیفیت متالورژیکی نهایی تأثیر منفی بگذارد. برای کاهش این مشکل، می‌توان فواصل بیشتری بین قطعات حفظ کرد، اما این کار به معنای کاهش ظرفیت کوره و افزایش زمان ماندگاری مواد است که می‌تواند منجر به تشکیل پوسته‌های اکسیدی بیشتر شود. اگرچه برخی منابع به تلاش برای گرمایش از کف در مدل‌های جدیدتر اشاره دارند، این همچنان یک نقطه ضعف ذاتی در مقایسه با Walking Beam است و باید در انتخاب کوره در نظر گرفته شود.

۴. تحلیل مقایسه‌ای: کوره Walking Beam در برابر کوره Walking Hearth

انتخاب بین کوره Walking Beam و Walking Hearth به عوامل متعددی از جمله ظرفیت تولید مورد نیاز، نوع و ابعاد محصولات، الزامات کیفی متالورژیکی و ملاحظات هزینه و نگهداری بستگی دارد. در ادامه، مقایسه جامعی از این دو نوع کوره ارائه می‌شود:

۴.۱. جدول مقایسه جامع کوره‌های Walking Beam و Walking Hearth

۴.۲. اصول عملیاتی و انتقال مواد

تفاوت اصلی بین این دو نوع کوره در مکانیزم انتقال مواد نهفته است. در کوره‌های Walking Beam، مکانیزم “برداشتن و حرکت دادن” (Lift-and-move) به مواد اجازه می‌دهد که کاملاً از کف کوره بلند شوند و در هر گام به جلو حرکت کنند. این ویژگی امکان گرمایش از تمام سطوح قطعه را فراهم می‌آورد و از تماس مداوم با کف کوره جلوگیری می‌کند. نتیجه این امر، کاهش اصطکاک مکانیکی و جلوگیری از ایجاد “نقاط سرد” یا علائم اسکید (Skid Marks) است که می‌تواند در کوره‌های پوشر یا حتی Walking Hearth سنتی مشکل‌ساز باشد.

در مقابل، کوره‌های Walking Hearth مواد را روی یک کف متحرک جابجا می‌کنند. اگرچه این مکانیزم ساده‌تر است و نیاز به خنک‌کاری آبی گسترده پرتوها را از بین می‌برد، اما گرمایش وجه زیرین قطعه را دشوار می‌سازد. این محدودیت می‌تواند منجر به اختلاف دمای قابل توجه در مقطع قطعه شود، مگر اینکه با حفظ فواصل زیاد بین قطعات یا طراحی‌های خاص (که ممکن است کارایی را کاهش دهد) تا حدی جبران شود. این تفاوت اساسی در مکانیزم انتقال، یک بده‌بستان مهم را ایجاد می‌کند: یکنواختی گرمایش برتر و انعطاف‌پذیری بیشتر برای محصولات متنوع در Walking Beam، در ازای پیچیدگی مکانیکی بیشتر و نیاز به خنک‌کاری آبی.

۴.۳. ظرفیت و نرخ تولید

کوره‌های Walking Beam با قابلیت فرآوری تا ۲۰۰ تن در ساعت  و در برخی از پیشرفته‌ترین مدل‌ها تا ۵۰۰ تن در ساعت⁹، برای عملیات‌های فولادسازی در مقیاس بسیار بزرگ و با حجم تولید بالا ایده‌آل هستند. این ظرفیت بالا آن‌ها را برای خطوط تولید با نرخ بالا و پیوسته مناسب می‌سازد. در مقابل، کوره‌های Walking Hearth با ظرفیت تا ۱۵۰ تن در ساعت، برای عملیات‌های در مقیاس متوسط مناسب‌ترند. این تفاوت در ظرفیت عمدتاً ناشی از کارایی بالاتر گرمایش و جابجایی مواد در Walking Beam است که امکان پردازش سریع‌تر و حجم بیشتر را فراهم می‌کند.

۴.۴. یکنواختی گرمایش و ملاحظات متالورژیکی

توانایی گرمایش از تمام وجوه و کنترل دقیق دما در مناطق مختلف کوره Walking Beam، منجر به یکنواختی دمای فوق‌العاده در اسلب می‌شود. این یکنواختی دما برای دستیابی به ریزساختار بهینه آستنیتی، جلوگیری از رشد غیرعادی دانه و تضمین خواص مکانیکی مطلوب در فولادهای میکروآلیاژی کم‌کربن حیاتی است. حداکثر اختلاف دما در طول و عرض اسلب در این کوره‌ها می‌تواند تا ۲۰-۳۰ درجه سانتی‌گراد باشد. این کنترل دقیق دما در فرآیند بازگرمایش، به ویژه برای فولادهای میکروآلیاژی که ساختار دانه آستنیتی آن‌ها مستقیماً بر خواص مکانیکی نهایی تأثیر می‌گذارد، از اهمیت بالایی برخوردار است.

در مقابل، چالش اصلی در کوره‌های Walking Hearth، عدم قابلیت گرمایش مستقیم وجه زیرین قطعه است. این امر می‌تواند منجر به ناهمگونی دما در مقطع قطعه شود که در فولادهای حساس به دما یا قطعات با مقطع بزرگ، می‌تواند بر کیفیت متالورژیکی نهایی تأثیر منفی بگذارد. این ناهمگونی دما می‌تواند به مشکلاتی نظیر نورد ناهمگون یا خواص مکانیکی ناسازگار در محصول نهایی منجر شود. اگرچه برخی منابع به تلاش برای گرمایش از کف در مدل‌های جدیدتر اشاره دارند، این همچنان یک نقطه ضعف ذاتی در مقایسه با Walking Beam است که باید در کاربردهای حساس به کیفیت متالورژیکی مورد توجه قرار گیرد.

۴.۵. بهره‌وری انرژی و عملکرد زیست‌محیطی

کوره‌های Walking Beam مدرن به دلیل سیستم‌های بازیابی حرارت پیشرفته (مانند رکوپراتورها) و مشعل‌های با راندمان بالا، صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف سوخت (۱۰ تا ۵۰ درصد در مقایسه با سیستم‌های هوای سرد  و ۲۵ تا ۳۷.۵ درصد در مقایسه با کوره‌های پوشر) و کاهش انتشار CO2 (۱۷-۱۸ درصد در کوره DanSteel) را ارائه می‌دهند. علاوه‌بر این، آمادگی برای استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت، آن‌ها را برای آینده‌ای پایدارتر و با ردپای کربن کمتر آماده می‌سازد. این پیشرفت‌ها نشان‌دهنده تعهد صنعت به کاهش اثرات زیست‌محیطی و افزایش کارایی انرژی است.

مزیت اصلی Walking Hearth در بهره‌وری انرژی، اتلاف انرژی ناچیز ناشی از خنک‌کاری آبی است. این ویژگی به دلیل عدم وجود پرتوهای آب‌خنک‌شونده در مسیر حرکت مواد، می‌تواند منجر به ارقام مصرف سوخت ویژه بسیار پایین شود مشعل‌های پیشرفته مانند AdvanTek نیز به کاهش مصرف سوخت و انتشار NOx کمک می‌کنند.

۴.۶. انعطاف‌پذیری در ابعاد و انواع محصولات

انعطاف‌پذیری Walking Beam در جابجایی طیف وسیعی از ابعاد و اشکال (از اسلب‌های بزرگ و سنگین تا بیلت‌های نازک و اشکال خاص) بی‌نظیر است. قابلیت تنظیم فاصله بین قطعات و چرخه حرکت، امکان انطباق با گریدهای مختلف فولاد و نرخ‌های گرمایش متفاوت را فراهم می‌کند. این ویژگی Walking Beam را برای کارخانه‌های نورد با سبد محصولات متنوع بسیار مناسب می‌سازد.

اگرچه Walking Hearth می‌تواند ابعاد مختلفی را فرآوری کند، اما انعطاف‌پذیری آن در مقایسه با Walking Beam برای اشکال پیچیده یا اسلب‌های بسیار بزرگ، محدودتر است. این کوره برای بیلت‌های با مقطع کوچک، گرد و مربع و قطعات استاندارد مناسب‌تر است.

۴.۷. نیازهای نگهداری و چالش‌های عملیاتی

سیستم مکانیکی پیچیده و نیاز به خنک‌کاری آبی پرتوها در کوره‌های Walking Beam، می‌تواند منجر به چالش‌هایی مانند ترک‌های خستگی، زنگ‌زدگی و نشتی در سیستم لوله‌کشی شود که نیاز به نگهداری دقیق و گاهی بازطراحی دارد. با این حال، نوآوری‌هایی مانند عایق‌بندی Jointless و اتصالات انبساطی (Expansion Joints) در طراحی‌های جدید برای تسهیل نگهداری و افزایش طول عمر کوره گنجانده شده‌اند.

در مقابل، سادگی طراحی و قرارگیری مکانیک سیستم در خارج از ناحیه گرم کوره Walking Hearth، می‌تواند به معنای نیاز کمتر به نگهداری مکانیکی باشد. این ویژگی به افزایش قابلیت اطمینان و کاهش زمان توقف کمک می‌کند. با این حال، نگهداری نسوز کف کوره همچنان حیاتی است و باید به صورت منظم بازرسی و ترمیم شود.

۴.۸. ملاحظات هزینه (سرمایه‌گذاری اولیه و هزینه‌های عملیاتی)

سرمایه‌گذاری اولیه برای کوره‌های Walking Beam، به‌ویژه برای تأسیسات بزرگ، می‌تواند بسیار بالا باشد و به صدها میلیون یورو برسد. با این حال، صرفه‌جویی قابل توجه در مصرف سوخت و برق در طول عمر کوره (که می‌تواند به میلیون‌ها دلار در سال برسد) و افزایش بهره‌وری، هزینه‌های عملیاتی را به شدت کاهش می‌دهد و توجیه اقتصادی سرمایه‌گذاری اولیه را فراهم می‌کند.

اگرچه اطلاعات دقیقی از هزینه سرمایه‌گذاری اولیه Walking Hearth در دسترس نیست، اما سادگی طراحی و عدم نیاز به سیستم‌های خنک‌کاری آبی پیچیده، می‌تواند به معنای هزینه اولیه پایین‌تر در مقایسه با Walking Beam باشد. هزینه‌های عملیاتی آن نیز به دلیل اتلاف انرژی ناچیز خنک‌کاری آبی، می‌تواند جذاب باشد و به ارقام مصرف سوخت ویژه پایین منجر شود.¹

۵. نتیجه‌گیری و توصیه‌ها

انتخاب بین کوره‌های Walking Beam و Walking Hearth یک تصمیم استراتژیک است که باید با در نظر گرفتن دقیق نیازهای عملیاتی، اهداف تولیدی و ملاحظات اقتصادی و زیست‌محیطی صورت گیرد. هر دو فناوری مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند که آن‌ها را برای کاربردهای متفاوتی مناسب می‌سازد.

نتیجه‌گیری‌های کلیدی:

• کوره Walking Beam: این کوره برای عملیات‌های فولادسازی در مقیاس بزرگ و با حجم تولید بالا، به‌ویژه برای محصولات سنگین و حساس به یکنواختی دما (مانند اسلب‌های بزرگ و بیلت‌های خاص) ایده‌آل است. توانایی گرمایش از تمام وجوه، یکنواختی دمای برتر، و انعطاف‌پذیری بالا در ابعاد محصول، آن را به گزینه‌ای بی‌رقیب برای دستیابی به بالاترین کیفیت متالورژیکی تبدیل می‌کند. سرمایه‌گذاری اولیه بالا با صرفه‌جویی قابل توجه در انرژی و افزایش بهره‌وری در بلندمدت توجیه می‌شود. پیشرفت‌های اخیر در سیستم‌های کنترل پیشرفته و آمادگی برای سوخت‌های جایگزین مانند هیدروژن، آن را به یک فناوری پیشرو در مسیر پایداری تبدیل کرده است.
• کوره Walking Hearth: این کوره برای عملیات‌های فولادسازی در مقیاس متوسط و برای محصولات با مقطع کوچک‌تر و استاندارد (مانند بیلت‌های گرد و مربع، و قطعات کوچک برای صنایع خودروسازی و هوافضا) مناسب است. سادگی طراحی، سهولت ساخت و اتلاف انرژی ناچیز ناشی از عدم نیاز به خنک‌کاری آبی گسترده، می‌تواند به معنای هزینه سرمایه‌گذاری اولیه و نگهداری مکانیکی پایین‌تر باشد. با این حال، محدودیت در گرمایش وجه زیرین قطعه، چالش اصلی آن است که باید در کاربردهای حساس به یکنواختی دمای داخلی محصول مورد توجه قرار گیرد.