کوره بلند چیست، طراحی و ویژگی های کوره. طراحی و اصل کارکرد کوره بلند طراحی کوره بلند و اصل کارکرد آن

و کک
7. گاز کوره بلند
8. ستون سنگ آهن، سنگ آهک و کک
9. رهاسازی سرباره
10. تولید چدن مایع
11. جمع آوری گازهای زائد

کوره ذوب اهن, کوره ذوب اهن- یک کوره ذوب شفتی بزرگ متالورژیکی با موقعیت عمودی برای ذوب چدن و فروآلیاژهای مواد خام سنگ آهن. مهمترین ویژگی فرآیند کوره بلند، تداوم آن در کل کارزار کوره (از ساخت کوره تا تعمیر "عمده" آن) و جریان متقابل افزایش گازهای تویر با ستونی از مواد است که به طور مداوم از بالا پایین می آیند و ایجاد می شوند. با قسمت های جدید شارژ

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 5
کلمه "کوره بلند" از "dmenie" - بلاست - اسلاوی قدیمی مشتق شده است. به زبان های دیگر: انگلیسی. کوره بلند - کوره دمنده، آلمانی. Hochofen - فر بالا، فرانسوی. haut fourneau - اجاق گاز بالا. نهنگ 高炉 (gāolú) - اجاق گاز.
باید در نظر داشت که در معنای کلمات "کوره بلند" و "کوره بلند" تفاوت اساسی وجود دارد: آنها در کوره بلند (به صورت قطعات یا کریت) قطعات آهن خام احیا شده (از کلمه "خام"، یعنی آهن بلاست گرم نشده، و در کوره بلند - چدن مایع.

داستان

اولین کوره بلند در قرن چهارم در چین ظاهر شد.
در اروپا، کوره های بلند در نیمه دوم قرن پانزدهم در وستفالن ظاهر شد. این به لطف مکانیزه شدن دم های آهنگری و افزایش دمای ذوب امکان پذیر شد. ارتفاع کوره بلند به 5 متر رسید. پیشینیان کوره های بلند Stukofen و Blauofen بودند.
در قسمت بالایی کوره لوله هایی وجود دارد - دهانه هایی برای تامین انفجار گرم شده تا دمای بالا - هوای فشرده غنی شده با اکسیژن و سوخت هیدروکربنی.
در سطح tuyere دمایی در حدود 2000 درجه سانتیگراد ایجاد می شود. با حرکت به سمت بالا، دما کاهش می یابد و در نواحی بالا به 270 درجه سانتی گراد می رسد. بنابراین دماهای متفاوتی در کوره در ارتفاعات مختلف ایجاد می شود که به همین دلیل فرآیندهای شیمیایی مختلف انتقال سنگ معدن به

ویژگی های ذوب کوره بلند
کوره بلند یکی از واحدهای ذوب اصلی در صنعت آهن و فولاد است. وظیفه اصلی فن آوری آن ذوب چدن با ویژگی ها و ترکیبات مشخص شده است. از نظر ظاهری، کوره بلند شبیه برجی به ارتفاع یک ساختمان سی طبقه است. از بیرون با ورق فولادی و از داخل با چند لایه آجر نسوز (سفال نسوز) اندود شده است. شارژ با استفاده از بالابرهای ویژه به لایه بالایی کوره بلند می‌رسد: کک، که یک محصول کربن متخلخل، بسیار سخت و متخلخل از فرآوری زغال سنگ در دمای بالا است، یک ماده سنگ آهک که شرایط ذوب را بهبود می‌بخشد. سنگ آهن آماده شده نیز در آنجا بلند می شود. سپس از طریق دستگاهی به نام دودکش، تمام مواد تحویلی به صورت لایه لایه در کوره بارگذاری می شود. از زیر، از طریق نازل های مخصوص (تویر) سوخت و مخلوط هوای گرم غنی شده با اکسیژن و مخلوط با گاز طبیعی تامین می شود.
اصل عملیات
کوره بلند، که اصل عملکرد آن بر اساس احتراق کک در دمای بالا در فضایی با حداکثر اشباع اکسیژن است، یک واحد ذوب عمودی شفت است. برای موفقیت در فرآیند کوره بلند و برای اینکه بار از مخلوط گاز و هوا به خوبی عبور کند، آماده سازی اولیه سنگ معدن مورد نیاز است. این شامل تف جوشی مواد سنگ معدن به کیک های بزرگ یا گلوله های گرد است. تحت تأثیر جرم خود، بار پایین می آید و تقریباً از کل کوره بلند می گذرد و در طول مسیر توسط گازهای آزاد شده در طی احتراق مواد کک شسته می شود. بخش اصلی فرآیند ذوب در فورج انجام می شود. شارژ به علاوه با هوای گرم گرم می شود که می تواند هزینه های کک را به میزان قابل توجهی به حداقل برساند و همچنین بهره وری کوره را افزایش دهد.
از تاریخچه کوره بلند
هزاره دوم قبل از میلاد را می توان آغاز پیدایش متالورژی آهنی دانست. ابتدا از آتش برای به دست آوردن آهن استفاده می شد، بعداً با چاله های ذوب به نام کوره های پنیر جایگزین شد. سنگ معدن و زغال سنگ در آنها قرار داده شد. مخلوط هوای لازم برای حفظ فرآیند احتراق با پیش نویس طبیعی تامین می شد که بعداً با توسعه فناوری جایگزین آن شد. البته این روش نتوانست فلز باکیفیت تولید کند. آهن ظاهری شبیه توده خمیری با مواد فراوان سرباره و بقایای زغال سنگ سوخته ناقص داشت. محتوای کم کربن فلز را نرم می کرد، محصولات ساخته شده از آن به راحتی خم می شدند، به سرعت کدر می شدند و عملاً سخت شدن آنها غیرممکن بود. در طول قرن ها، فرآیند ذوب به طور فزاینده ای بهبود یافت. بنابراین آهنگرها شروع به تبدیل شدن به کوره های کوچک کردند که به دست آوردن فلز با کیفیت بالاتر امکان پذیر شد. اولین کوره بلند در اواخر قرن 14 - 15 در اروپا ظاهر شد. چنین واحدهایی در استان نامور (بلژیک) و انگلستان شروع به ساخت کردند. زغال سنگ همچنان به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گرفت، که با افزایش تولید متالورژی، منجر به جنگل زدایی مناطق بزرگتر شد. در سال 1735، مخترع انگلیسی، آبراهام دربی، با موفقیت از کک زغال سنگ، که حاوی ناخالصی های دیگر انواع سوخت نبود، در فرآیند کوره بلند استفاده کرد. این نه تنها به صرفه جویی در منابع جنگلی کمک کرد، بلکه به طور قابل توجهی کارایی و بهره وری تولید ذوب را افزایش داد. کوره‌های بلند مدرن سازه‌های پیچیده و پیشرفته‌ای هستند که می‌توانند روزانه 5000 تا 5500 تن چدن با کیفیت بالا را ذوب کنند. کلیه فرآیندهای آماده سازی و بارگیری مواد شارژ در آنها کاملاً مکانیزه است.
دستگاه
ساخت کوره بلند نوع شفت عمودی با در نظر گرفتن این واقعیت برنامه ریزی شده است که با افزایش حجم داخلی مفید سازه، راندمان آن نیز افزایش می یابد. اکنون همه شرکت های بزرگ در تلاش هستند تا واحدهایی با تناژ حداقل 2000 - 3500 متر مکعب داشته باشند. به عنوان مثال، یک غول بزرگ با حجم 5000 متر مکعب از سال 1974 در کارخانه متالورژی Krivorozhstal کار می کند. هوا در چنین واحدهای بزرگی از طریق 14 تا 36 نازل لنس دمیده می شود. برای گرم کردن مخلوط هوا از دستگاه های الکتریکی قدرتمند ویژه استفاده می شود. هر کوره بلند در مقیاس صنعتی بزرگ توسط سه تا چهار بخاری هوای سوئیچینگ اتوماتیک سرو می شود. همچنین، عملکرد واحد توسط دستگاه های کمکی متعدد، که شامل محوطه های شارژ ویژه مجهز به دستگاه های تخلیه و بارگیری است، تضمین می شود. روگذرهای نوع پناهگاه با ماشین های مقیاس که برای توزین خودکار مواد بارگذاری شده طراحی شده اند. مکانیسم های بالابری که چرخ دستی های پرش خود را به بلوک بارگیری سازه تحویل می دهند. برای عملکرد عادی کل سیستم، دستگاه‌های گرمایش ویژه لازم برای اجرای فرآیند انفجار در دمای بالا، محوطه‌های ریخته‌گری، حامل‌های آهن، حامل‌های سرباره و ماشین‌های ریخته‌گری وجود دارد. به طور کلی، یک کوره بلند مدرن نوعی شرکت کوچک خودکار است که توسط بسیاری از متخصصان با پروفایل های مختلف خدمات ارائه می شود. چنین سازه های تولیدی عظیم و پیچیده ای واحدهای پیوسته هستند و چندین سال بدون توقف کار می کنند تا زمانی که پوشش نسوز داخلی فرسوده شود.
5. تعیین خواص مکانیکی در طول آزمایش کشش. تجزیه و تحلیل نمودار کشش.
6. تعیین سختی با استفاده از روش برینل (به Lr شماره 1 مراجعه کنید).
7. تعیین سختی با استفاده از روش راکول (نگاه کنید به Lr شماره 2).
8. مفهوم آلیاژ، جزء، فاز، سیستم.
9. نمودار حالت آلیاژ دوتایی سرب- آنتیموان.
10. نمودار حالت آلیاژهای آهن-کربن سیستم "آهن-سیمانیت"
11. اجزای ساختاری آلیاژهای آهن-کربن.
12. مواد اولیه و محصولات ذوب کوره بلند.
13. کوره بلند، ساختار و عملکرد آن.
14. تولید فولاد در مبدل های اکسیژن.
15. چدن های سفید، دامنه آنها.
16. چدن های خاکستری، علامت گذاری و دامنه کاربرد آنها.
17. چدن های با مقاومت بالا، علامت گذاری و دامنه کاربرد آنها.
18. چدن های چکش خوار، علامت گذاری و دامنه آنها.
19. فولادهای با کیفیت ساختاری کربن، علامت گذاری و دامنه کاربرد.
20. فولادهای ابزار کربنی، علامت گذاری و محدوده.
21. فولادهای آلیاژی، طبقه بندی و علامت گذاری آنها.
22. برنج ها و برنزها، علامت گذاری و دامنه کاربرد آنها.
23. آلیاژهای آلومینیوم، علامت گذاری و دامنه کاربرد آنها.
24. خوردگی فلزات، انواع آن و روش های مبارزه با آن.
25. آلیاژهای ضد اصطکاک، علامت گذاری و دامنه کاربرد آنها.
26. آلیاژهای سخت فلز سرامیک، علامت گذاری و دامنه کاربرد آنها.
27. بازپخت و نرمال سازی. انواع آنیلینگ.
28. سخت شدن. انواع سخت شدن.
29. تعطیلات. انواع تعطیلات.
30. عملیات شیمیایی- حرارتی، انواع آن.
31. کیت مدل، هدف و ترکیب آن.
32. ریخته گری در قالب های فلزی متعدد (دائمی)
33. ریخته گری گریز از مرکز
34. ریخته گری در قالب های صدفی.
35. ریخته گری دقیق موم از دست رفته
36. جوهر پردازش فشار. تغییر شکل پلاستیکی فلزات
37. پدیده بازگشت و تبلور مجدد.
38. مفهوم تولید نورد. نورد، انواع آن.
39. پرس، انواع پرس.
40. نقشه کشی، تجهیزات مورد استفاده، محصولات به دست آمده.
41. آهنگری، انواع عملیات آهنگری، تجهیزات مورد استفاده.
43. فرآیندهای متالورژی در حین جوشکاری. تنش ها و تغییر شکل های جوشکاری، علل بروز آنها و روش های پیشگیری.
44. جوشکاری قوس الکتریکی، جوهر فرآیند، تجهیزات مورد استفاده.
45. انواع الکترودها، پوشش آنها.
46. جوشکاری زیر آب و محافظ گاز. جوشکاری الکتروسرلاگ.
47. مواد منبع برای جوشکاری گاز.
48. تجهیزات و لوازم جانبی برای جوشکاری و برش گاز.
49. تکنولوژی جوشکاری و برش گاز
50. لحیم کاری، جوهر فرآیند. لحیم کاری ها، شارها، هدف و ترکیب آنها.
51. قطعات و عناصر اصلی کاتر.
52. زوایای ثنایا.
53. عناصر حالت برش در حین تراشکاری.
54. طراحی ماشین تراش پیچ.
55. طراحی دستگاه فرز افقی.
56. فرآیند حفاری و ویژگی های آن.
57. فرآوری جرقه الکتریکی فلزات.
58. پلاستیک های گرما سخت، انواع، ترکیب و کاربرد آنها.
59. ترکیب و طبقه بندی رنگ ها و لاک ها.
60. ترکیب و طبقه بندی مواد چسب.
61. اطلاعات کلی در مورد لاستیک. مخلوط های لاستیکی، ترکیب آنها.
62. اطلاعات کلی در مورد چوب، خواص فیزیکی و مکانیکی آن.
63.انواع مصالح چوبی
64. مواد واشر.

13. کوره بلند، ساختار و عملکرد آن.

کوره ذوب اهنیک کوره شفت است که با آجرهای نسوز در یک پوشش فولادی پوشانده شده است. در کوره بلند آنها جدا می شوند (شکل 7، a) دودکش، شفت، بخار، شانه ها و فورج. از طریق دروازه دودکششارژ در کوره بلند بارگذاری می شود. مال خودمشکل یک مخروط کوتاه دارد که به سمت پایین منبسط می شود، که کاهش آزادانه شارژ را در حین ذوب شدن تسهیل می کند. در سطح راسپاراو شانه هاآهن اسفنجی تشکیل می شود که سپس کربن می شود، ذوب می شود و به داخل فورج می ریزد. شانه های بخار به سمت اجاق باریک می شوند، بنابراین بار جامد در بخار و شفت نگه داشته می شود.

در فورج در ماهی ها 6 چدن مایع جمع می شود. چگالی آن 6.9 گرم بر سانتی متر مکعب و چگالی سرباره حدود 2.5 گرم بر سانتی متر مکعب است، بنابراین یک لایه سرباره در بالای چدن وجود دارد. سرباره انباشته شده به صورت دوره ای از طریق آن آزاد می شود تپول 5,برنج. 7

و چدن - از طریق تپول 1. انفجار اکسیداتیو برای احتراق سوخت از طریق لوله ها تامین می شود 4 تحت فشار تا 500 کیلو پاسکال؛ در کوره های احیا کننده - بخاری های هوا پیش گرم می شود. از همین لوله ها برای تامین گاز طبیعی و سایر افزودنی های سوخت (روغن سوخت، سوخت پودر شده) به کوره استفاده می شود. در بالا وجود دارد دستگاه پرکن3 و خروجی گاز2 برای گاز کوره بلند (بالا). ویژگی اصلی اجاق گاز حجم مفید آن است - حجم داخلی محاسبه شده توسط ارتفاع مفید اجاق گاز.

فرآیند دامنه.در کوره یک حرکت مداوم وجود دارد: از بالا به پایین - جریان شارژ، از پایین به بالا - جریان گازهای تشکیل شده در هنگام احتراق سوخت و واکنش با اجزای بار. ماهیت ذوب کوره بلند کاهش آهن از اکسیدهای موجود در سنگ معدن، کربوره شدن آهن و سرباره شدن سنگ های باطله و خاکستر سوخت است.

کاهش اکسیدها و تشکیل چدنبا کاهش اکسیدهای آهن توسط مونوکسید کربن در قسمت میانی شفت شروع می شود. هنگامی که شارژ به بخار کاهش می یابد، این واکنش ها سریعتر توسعه یافته و ادامه می یابد:

3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2 + dH.

Fe 3 O 4 + CO = 3 FeO + CO 2 -dH.

FeO + CO = Fe + CO 2 + dH.

کربن‌سازی آهن در معدن به دنبال کاهش آن با تشکیل کاربید آهن بر اساس واکنش آغاز می‌شود:

3Fe + 2CO = Fe 3 C + CO 2.

14. تولید فولاد در مبدل های اکسیژن.

به طور گسترده در تولید فولاد استفاده می شود فرآیند تبدیل اکسیژن س مبدل ثابت (شکل 8) دارای دو باند 4 است که هر کدام روی دو غلتک 1 قرار دارد. گردن مبدل شکلی متقارن دارد. در داخل پوشش فولادی، مبدل ها با آجر رزین-دولومیت اندود شده اند. Taphole 3 برای تخلیه فولاد تمام شده طراحی شده است.

ظرفیت مبدل های اکسیژن از 50 تا 400 تن است. ماهیت فرآیند مبدل اکسیژن این است که شارژ بارگذاری شده به مبدل از بالا با جریانی از اکسیژن با فشار حداکثر 1.5 مگاپاسکال دمیده می شود. فشار بالای اکسیژن اختلاط خوب فلز را تضمین می کند. در ابتدای دمیدن، سیلیکون، منگنز و سایر عناصر اکسید شده و به سرباره تبدیل می شوند. بعد از اولین دوره پاکسازی
با اکسیژن (16 دقیقه طول می کشد)، تویر بالا می رود، مبدل کج می شود، سرباره تخلیه می شود و نمونه فلزی گرفته می شود. آهک به مبدل اضافه می شود، مجدداً در حالت عمودی قرار می گیرد، tuyere وارد می شود و دوره دوم تصفیه اکسیژن آغاز می شود. در طول دوره دوم تصفیه، واکنش های اکسیداسیون ناخالصی ها ادامه می یابد، کربن می سوزد، واکنش های تشکیل سرباره و سایر فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی رخ می دهد. در پایان دوره تصفیه دوم، بخشی از اکسید کننده ها به مبدل وارد می شود. پس از حذف برنج. 8

مبدل tuyere کج می شود، نمونه کنترلی از فولاد گرفته می شود و فولاد در ملاقه ریختن رها می شود، جایی که فرآیند اکسید زدایی آن با فرومنگنز، فروسیلیسیم یا اکسیدزدای پیچیده تکمیل می شود.

مدت زمان کل 40...60 دقیقه و مدت زمان تصفیه اکسیژن 18...30 دقیقه است. مزایا: کیفیت خوب، بهره وری بالا و هزینه کمتر. عیب: ضایعات زیاد فلز (6...9%).

کوره بلند پس از دگرگونی ها و نوسازی های متعدد، در مرحله حاضر طرحی برای تولید چدن به عنوان ماده اصلی صنعت فولاد می باشد.

طراحی کوره بلند امکان ذوب مداوم تا تعمیرات اساسی را فراهم می کند که هر 3-12 سال یک بار انجام می شود. توقف فرآیند منجر به تشکیل یک توده پیوسته در اثر تف جوشی اجزاء (سینترینگ) می شود. برای حذف آن، جداسازی جزئی واحد ضروری است.

حجم کار کوره بلند مدرن به 5500 متر مکعب در ارتفاع 40 متری می رسد و توانایی تولید حدود 6000 تن چدن در هر مذاب را دارد. و تجهیزات ویژه سرویس دهنده سیستم های واقع در اطراف آن چندین ده هکتار زمین را اشغال می کند.

کوره بلند برای تولید چدن استفاده می شود که متعاقباً برای تولید درجات مختلف چدن ذوب می شود یا برای بازیابی برای تولید فولادهای سازه ای ارسال می شود.

ساختار یک کوره بلند شبیه یک معدن است. قطر آن سه برابر کمتر از ارتفاع آن است. سازه مرتفع بر روی پایه بتنی به ضخامت 4 متر نصب می شود که نیاز به چنین فونداسیون عظیمی به دلیل جرم کوره بلند که بیش از 30000 تن است ایجاد می شود.

ستون ها و یک استوانه جامد (یکپارچه) که از بتن مقاوم در برابر حرارت ساخته شده اند، به دال پایه ثابت می شوند. فضای داخلی سازه با مصالح نسوز و قسمت فوقانی با خاک نسوز اندود شده است. در ناحیه شانه ها که دما به 2000 درجه سانتیگراد می رسد از مواد گرافیتی استفاده می شود و در زیر حمام چدن آستری آلومینا وجود دارد. یک کوره کوره نیز بر روی پایه نصب شده است.

قسمت پایینی کوره بلند که دما در آن حداکثر است مجهز به یخچال های آب خنک می باشد.برای نگهداری ساختار نسوز مونتاژ شده، قسمت بیرونی کوره بلند در یک ژاکت فلزی به ضخامت 40 میلی متر محصور شده است.

فرآیند احیای آهن از سنگ معدن در یک محیط شار سنگ آهک در دمای بالا رخ می دهد. نقطه ذوب با سوزاندن کک حاصل می شود. برای حفظ احتراق، هوا مورد نیاز است، بنابراین کوره بلند دارای 4 تا 36 لوله یا تافول است.

حجم زیاد داخلی نیاز به حجم زیادی از هوا دارد که توسط دمنده های توربین تامین می شود. برای کاهش دما، هوا قبل از عرضه گرم می شود.

از نظر شماتیک، کوره بلند شبیه این است.

ترکیب طراحی تولید ریخته گری:

شارژ (سنگ معدن و سنگ آهک)؛
زغال سنگ کک؛
بالابر بارگیری؛
یک گودال آتش نشانی که از ورود گازها به کوره بلند به جو جلوگیری می کند.
لایه کک بارگذاری شده؛
لایه شارژ؛
دمنده های هوا؛
سرباره تخلیه شده؛
چدن؛
ظرف برای دریافت سرباره؛
ملاقه دریافت برای مذاب;
یک نصب از نوع Cyclone که گاز کوره بلند را از گرد و غبار پاک می کند.
cowpers، احیاء کننده گاز;
لوله اگزوز دود؛
تامین هوای کاوشگرها؛
پودر زغال سنگ؛
کوره پخت کک؛
مخزن ذخیره کک؛
حذف گاز کوره بلند با دمای بالا

کوره بلند توسط سیستم های کمکی سرو می شود.

دودکش دریچه کوره بلند است. وضعیت محیطی پیرامون تولید به عملکرد صحیح آن بستگی دارد.

قیف دریافت
قیف مخروطی کوچک، چرخان؛
مخروط کوچک؛
فضای بین مخروطی؛
مخروط بزرگ؛
جست و خیز کردن

اصول عملیاتی گودال آتش نشانی به شرح زیر است:

مخروط بزرگ پایین می آید و مخروط کوچک بلند می شود. پنجره های قیف چرخان مسدود شده است.
پرش شارژ را بارگیری می کند.
با چرخاندن، قیف پنجره ها را باز می کند و شارژ روی یک مخروط کوچک 3 می افتد. سپس به جای خود باز می گردد.
مخروط بالا می رود و در نتیجه از خروج گازهای کوره بلند جلوگیری می کند.
مخروط پایین می آید تا بار را به فضای بین مخروطی منتقل کند، سپس به موقعیت اصلی خود بلند می شود.
مخروط پایین می آید و با آن شارژ به شفت کوره بلند بارگذاری می شود.

این خوراک دوز توزیع لایه به لایه مواد را تضمین می کند.

Skip اسکوپی است که برای بارگیری استفاده می شود. با استفاده از تکنولوژی نوار نقاله انجام می شود. دمنده های هوا - تافول ها و لوله ها هوا را با فشار 2-2.5 مگاپاسکال وارد کوره بلند می کنند.

کوپرها برای گرم کردن هوای عرضه شده کار می کنند. در احیاگرها توسط گازهای کوره بلند گرم می شود و در نتیجه بار انرژی روی واحد کاهش می یابد. هوا تا 1200 درجه سانتیگراد گرم می شود و به شفت می رسد. هنگامی که دما به 850 درجه سانتیگراد کاهش می یابد، منبع تغذیه متوقف می شود و چرخه گرمایش از سر گرفته می شود. برای تامین بی وقفه هوای گرم، چندین احیاگر تعبیه شده است.

اصل کارکرد کوره بلند

برای تولید چدن، مواد زیر مورد نیاز است: شارژ (سنگ معدن، شار، کک)، دمای بالا، تامین هوای ثابت برای اطمینان از احتراق مداوم.

واکنش های ترموشیمیایی

احیای آهن از اکسیدها با یک واکنش شیمیایی گام به گام:

3Fe2O 3 + CO → 2 Fe 3 O 4 + CO 2،
Fe 3 O 4 + CO → 3 FeO + CO 2،
FeO+CO→Fe+CO2.

فرمول کلی:

Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2.

به دست آوردن مقدار مورد نیاز دی اکسید کربن و مونوکسید کربن، احتراق کک را تضمین می کند:

C + O 2 → CO 2،
CO 2 + C → 2СО.

شار سنگ آهک برای جداسازی آهن از ناخالصی ها استفاده می شود. واکنش های شیمیایی که سرباره را تشکیل می دهند:

CaCO 3 → CaO + CO 2،
CaO + SiO 2 → CaSiO 3.

اصل کار کوره بلند به شرح زیر است. پس از بارگیری، کوره بلند با گاز شروع به احتراق می کند. با افزایش دما، کاوشگر متصل می شود و دمیدن هوا آغاز می شود. کک، سوخت کوره بلند، شروع به سوزاندن شدیدتر می کند و دمای معدن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. هنگامی که شار تجزیه می شود، مقدار زیادی دی اکسید کربن تشکیل می شود. مونوکسید کربن به عنوان یک عامل کاهنده در واکنش های شیمیایی عمل می کند.

پس از سوختن کک و تجزیه شار، ستون شارژ پایین می آید و قسمت دیگری به بالا اضافه می شود. از پایین، در پهن ترین قسمت شفت، کاهش کامل آهن در دمای 1850 تا 2000 درجه سانتیگراد رخ می دهد. سپس به داخل فورج می ریزد. در اینجا غنی سازی آهن با کربن اتفاق می افتد.

با کاهش بار، دما در کوره بلند افزایش می یابد. فرآیند کاهش در دمای 280 درجه سانتیگراد انجام می شود و ذوب بعد از 1500 درجه سانتیگراد رخ می دهد.

مذاب در دو مرحله ریخته می شود. در مرحله اول، سرباره از طریق تافول ها تخلیه می شود. در مرحله دوم، چدن از طریق سوراخ های چدنی تخلیه می شود. بیش از 80 درصد چدن تولیدی به تولید فولاد می رود. چدن باقی مانده در قالب ها به شکل خالی ریخته می شود.

کوره بلند به طور مداوم کار می کند. از بارگیری شارژ تا به دست آوردن آلیاژ، 3-20 روز می گذرد - همه اینها به حجم کوره بستگی دارد.

تعمیر و نگهداری و تعمیر کوره بلند

هر تجهیزاتی که 24/7 کار می کند نیاز به تعمیر و نگهداری مداوم دارد. مقررات در گذرنامه فنی تجهیزات گنجانده شده است. عدم رعایت برنامه تعمیر و نگهداری منجر به کاهش طول عمر می شود.

کار تعمیر و نگهداری در کوره بلند به دو دسته تعمیرات دوره ای و عمده تقسیم می شود. کار دوره ای بدون توقف روند کار انجام می شود.

تعمیرات اساسی بر اساس حجم کار انجام شده به سه دسته تقسیم می شوند. در اولین تخلیه، تمام تجهیزات بازرسی می شود و مذاب ها از شفت خارج می شوند. در هنگام تخلیه دوم، آستر تعمیر شده و عناصر تجهیزات خراب جایگزین می شوند. با دسته سوم، واحد به طور کامل تعویض می شود. به طور معمول، چنین تعمیراتی با نوسازی یا بازسازی کوره بلند ترکیب می شود.

با وجود تعداد زیاد مواد مصنوعی و پلیمری که در صنعت مدرن و زندگی روزمره رواج یافته است، استفاده از آلیاژهای آهن دست کمی از نخل ندارد. حیاتی ترین قطعات، مکانیزم ها، ابزارها و سایر اجزاء از انواع و اقسام فلزات ساخته شده اند که دارای خواص لازم برای حل وظایف محوله می باشند. جستجوهای فعال برای جایگزینی کامل برای آلیاژهای فلزی هنوز موفقیت آمیز نبوده است، زیرا تفاوت در خواص مواد بسیار زیاد است. توسعه متالورژی متوقف نمی شود، فن آوری ها و روش های جدید برای تولید مواد با مقاومت بالا و سخت در حال ظهور هستند. در عین حال، روش‌های قدیمی و سنتی ذوب فلزات که طی قرن‌ها کار شده و توسط بسیاری از نسل‌های متالورژیست به طور مفصل مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، فراموش نشده است. بیایید طراحی یک کوره بلند را در نظر بگیریم - یکی از قدیمی ترین طرح ها برای تولید چدن ریخته گری که تا به امروز به طور فعال استفاده می شود.

داستان

نیاز به بهبود فناوری ذوب آهن از مدت ها پیش مطرح شد. سنگ معدن های کم ذوب که تقریباً در سطح زمین قرار داشتند، حجم زیادی نداشتند و به سرعت مصرف می شدند. تکنیک ذوب موجود غیرقابل دفاع بود و اجازه کار با سنگ های نسوز را نمی داد. نیاز به بهبود تجهیزات و تکنولوژی موجود وجود داشت. اول از همه، افزایش اندازه کوره ها و تقویت قابل توجهی حالت فشار ضروری بود.

اولین اشاره به سازه های مشابه کوره بلند در چین یافت شد. قدمت آنها به قرن چهارم برمی گردد. در اروپا ظهور کوره های بلند به قرن پانزدهم بازمی گردد؛ قبل از آن از کوره های به اصطلاح پنیر دمنده استفاده می شد. سلف مستقیم کوره بلند، فورج کاتالان بود که از تکنیک های تکنولوژیکی نزدیک به روش تولید کوره بلند استفاده می کرد. ویژگی های متمایز آن عبارت بودند از:

فرآیند تامین شارژ مداوم؛
استفاده از واحدهای تامین هوای قدرتمند هیدرولیکی.

کوره بلند قرن چهاردهم

حجم فورج کاتالان فقط 1 متر مکعب بود که اجازه نمی داد حجم زیادی از محصولات به دست آید. در قرن سیزدهم، استوتوفن، یک نسخه بزرگ‌تر و بهبود یافته از بوگ کاتالان، در شاه‌نشین اروپایی اشتایر ساخته شد. ارتفاع آن حدود 3.5 متر بود و دارای دو دهانه تکنولوژیکی بود - یکی پایین برای تامین هوا و دیگری برای استخراج کریتسا (آهن خام). استوکوفن سه نوع فرآورده آهنی نیمه تمام تولید کرد:

فولاد؛
آهن چکش خوار؛
چدن.

تفاوت بین آنها در محتوای کربن بود - بیشتر آن در چدن (بیش از 1.7٪)، در فولاد کمتر از 1.7٪ و در آهن چکش خوار 0.04٪ بود. سطح بالای کربن منفی ارزیابی شد، زیرا چدن را نمی توان جعل، جوش داد و ساخت سلاح از آن دشوار است.

مهم است! در ابتدا، چدن به دلیل عدم امکان آهنگری به عنوان ضایعات صنعتی طبقه بندی می شد. نگرش نسبت به آن تنها پس از شروع ذوب ثانویه، که به دلیل کمبود سنگ معدنی قابل ذوب شروع به انجام شد، تغییر کرد. آهن قابل تبدیل به دست آمده از چدن کیفیت بالاتری داشت که به عنوان انگیزه ای برای گسترش فرآیند تبدیل عمل کرد.

گسترش بیشتر ظرفیت و بهبود فناوری باعث ظهور بلوفن شد که قبلاً حدود 5-6 متر ارتفاع داشت و قادر به ذوب چدن و آهن به طور همزمان بود. این قبلاً عملاً یک کوره بلند بود، البته طراحی ساده‌تر و کوچک‌تر. یک فرآیند دو مرحله ای ایجاد شد، زمانی که مرحله اول تولید چدن و مرحله دوم ذوب آهن از آن تحت فشار زیاد بود.

ظهور اولین کوره بلند در اروپا به اواخر قرن پانزدهم باز می گردد. تقریباً بلافاصله طرح های مشابه در انگلستان ظاهر شد و در ایالات متحده آمریکا اولین کوره های انفجار بسیار دیرتر - در سال 1619 ایجاد شد. اولین کوره بلند در روسیه توسط A. A. Vinius در کارخانه خود در تولا ساخته شد. این فرآیند شامل مراحل زیر بود:

قرار دادن چدن در جلوی دهان، ذوب کردن و تخلیه چدن به پایین.
از دست دادن مقداری کربن در هنگام عبور از نزدیکی لوله ها.
تامین آهن حاصل به نازل، تقویت کننده قدرتمندی است که در طی آن کربن اضافی می سوزد و آهن نرم در ته نشست می شود.

آهن را از کف فورج خارج کرده و آهنگری می کردند و سرباره مایع را از بین می برد و خوک ها را فشرده می کرد. با این روش، بازده آهن تمام شده حدود 92 درصد وزن اصلی چدن بود و کیفیت آن به طور قابل توجهی از یک محصول بحرانی بیشتر بود.

بحران سوخت به یک مشکل جدی تبدیل شد. برای ذوب سنگ معدن از زغال سنگ استفاده می شد که منجر به نابودی جنگل ها شد. این مشکل به حدی افزایش یافت که فلز به مدت 2 قرن از اروپا و بعداً از روسیه به انگلستان وارد شد. معلوم شد که جنگل کندتر از آن که می سوزد رشد می کند. تلاش برای استفاده از زغال سنگ نشان داده است که حاوی مقدار زیادی گوگرد است که به طور قابل توجهی کیفیت فلز را کاهش می دهد. آزمایش های زیادی انجام شد که موفقیت آمیز نبود.

جالب است! این راه حل تنها در سال 1735 توسط متالورژیست انگلیسی A. Derby II یافت شد که راهی برای تبدیل زغال سنگ به کک پیدا کرد. از آن زمان، مشکل سوخت برطرف شد و این روند انگیزه جدیدی برای توسعه یافت.

کشف انقلابی بعدی گرمایش هوای مورد استفاده برای سوپرشارژ بود. کاهش قابل توجه مصرف زغال سنگ تا 36٪ امکان پذیر است. شرایط خاصی برای درجه و کیفیت فلز از نظر محتوای منگنز، سیلیکون و فسفر وجود دارد. فن آوری و طراحی کوره ها بهبود یافت و تکمیل شد و کم کم به ظاهری مدرن رسید.

طراحی و اصل عملیات

کوره بلند یک ساختار شفت عمودی است که شبیه یک مخروط است که به سمت پایین گسترش می یابد. ارتفاع کوره می تواند به 70 متر برسد، حجم کار 2700 متر مربع است. بهره وری روزانه یک کوره بلند با این اندازه به 5000 تن چدن می رسد. ویژگی اصلی عملکرد کوره بلند، تداوم فرآیند است. کار به صورت شبانه روزی انجام می شود و تا زمانی که کوره تعمیرات اساسی یا برچیده نشود متوقف نمی شود، که می تواند یک دوره 3 تا 15 سال طول بکشد. اگر کار متوقف شود و اجاق گاز بدون سوخت بماند، به اصطلاح "آلودگی" رخ می دهد، انجماد مواد داخل. راه اندازی مجدد کوره ای که به روش غیرعادی متوقف شده است غیرممکن است. این ویژگی متخصصان را مجبور می کند که دائماً نگران حفظ حالت عملکرد نصب باشند، اما همچنین به آنها امکان می دهد حداکثر بهره وری را به دست آورند.

مواد مورد نیاز برای اجرای فرآیند کوره بلند:

کک زغال سنگ (سوخت)؛
سنگ آهن (سینتر، گلوله)؛
شار (ماسه، سنگ آهک و سایر مواد ضروری که افزایش سرباره را به سمت بالا سازماندهی می کنند).

ذخایر بسیار کمی از سنگ آهن که کیفیت آن امکان استفاده از آن در فرآیند ذوب بدون پیش تصفیه را فراهم می کند، در دنیا وجود دارد. بنابراین، در بیشتر موارد، از مواد خام مخصوص تهیه شده استفاده می شود - آگلومره یا گلوله، که توده هایی از مواد معدنی غنی شده هستند. آنها به شکل دانه های گرد (گلوله) یا ذرات نامنظم (آگلومرا) به اندازه 2-5 سانتی متر هستند.

نمودار طراحی کوره بلند

طراحی این کوره یک برج عمودی عظیم است که در داخل با آجرهای نسوز (نسوز) پوشیده شده است. این بر روی یک پایه محکم نصب شده است که بالاتر از سطح صفر تا یک ارتفاع مشخص قرار دارد. قسمت بالایی و مقاوم در برابر حرارت پایه، استامپ نامیده می شود. بالای فونداسیون دارای یک سکوی افقی است - یک سکو که تمام بارهای دینامیکی و دمایی را می گیرد و بنابراین با آب خنک می شود. کوره از بیرون توسط یک محفظه فلزی بادوام محافظت می شود که ضخامت آن 4-6 سانتی متر است.

فضای داخلی کوره یک برج مخروطی شکل است که از چند بخش تشکیل شده است:

مال من (یا عثمانی). قسمت مخروطی شکل برج که به تدریج به سمت پایین گسترش می یابد.
رسپ عریض ترین قسمت (وسط) برج که در آن فرآیندهای تشکیل سرباره و ذوب مواد خام آغاز می شود. دمای این منطقه از 1400 درجه متغیر است.
شانه ها بخش نسبتاً کوتاهی به شکل مخروط که در پایین باریک می شود. اینجاست که ذوب نهایی فلز اتفاق می افتد. درجه حرارت در این منطقه 1600-1900 درجه است.
شیپور. قسمت پایینی برج که در آن سوراخ های تامین هوا (tuyeres) قرار دارد. منافذ چدن و سرباره (سوراخ رهاسازی چدن و سرباره) نیز در آنجا قرار دارد. پایین فورج قسمت بالایی فونداسیون (پایین) است.

با استفاده از دستگاه پرکننده، مخلوط و شار وارد کوره می شوند. همانطور که چدن و سرباره ذوب می شوند و حذف می شوند، مواد سقوط می کنند و قسمت های جدید جای آنها را می گیرند. گازهای تشکیل شده در طی فرآیندهای شیمیایی از طریق خطوط لوله واقع در قسمت بالای برج حذف می شوند. آنها دمای بالایی دارند و برای گرم کردن جریان تازه وارد شده به کوره بلند برای تحت فشار استفاده می شوند. گرمایش در کاوشگرها انجام می شود - تاسیساتی که هوای تازه را می گیرند، گرما را در دستگاه های مبادله حرارتی می گیرند و هوای گرم را به کوره می رسانند.

نمودارهای کوره بلند

طراحی کوره بلند و فرآیند ذوب عملاً در همه کشورها یکسان است و هیچ تفاوت اساسی ندارند. اما طرح های مختلفی از سازه های باربر وجود دارد که ویژگی ها و ویژگی های خاص خود را دارند.

ویژگی های طرح های طرح های مختلف کوره

طرح اسکاتلندی (الف). گودال آتش بر روی سازه های نگهدارنده ویژه ای به نام ستون های اصلی نصب می شود. به عنوان یک قاعده، تعداد آنها با تعداد tuyeres مطابقت دارد. این کار برای سهولت کارکرد و نگهداری سوراخ های تامین هوا انجام می شود. اگر از گزینه های دیگر استفاده می کنید، لوله ها باید به طور ناهموار قرار بگیرند، که بر حالت فشار و کیفیت کلی فلز تأثیر می گذارد. عیب این طرح امکان انتقال ارتعاش از دستگاه های بارگیری به ساختار کوره است. علاوه بر این، در انجام تعمیرات یا بازسازی فوری مشکلاتی وجود دارد. در عین حال چنین اجاقی ارزانتر و وزن کمتری دارد که باعث کاهش زمان ساخت می شود.
آلمانی (ب). گودال آتش بر روی تکیه گاه های خود (ستون ها) نصب می شود. این امر کیفیت سرویس فورج را بهبود می بخشد، اما احتمال استرس بیش از حد در ناحیه شانه به دلیل بارهای ناشی از وزن برج را ایجاد می کند. تقویت سازه مشکلاتی را در دسترسی به شانه ها ایجاد می کند که روی حالت و کیفیت کار تأثیر می گذارد.
ترکیبی (ج). در این نسخه، فشار وارده بر شانه ها کاهش می یابد، اما این کار به هزینه نگهداری پیچیده تر از بخش کوره انجام می شود. در عین حال، این طرح استحکام بالایی از پوشش را تضمین می کند که حتی در صورت وجود ترک های قابل توجه به عملکرد موثر خود ادامه می دهد. این ویژگی مدار مورد قدردانی متخصصانی است که با مواد اولیه با درصد بالای روی کار می کنند. فشار بیش از حد بر روی دیوارهای برج ایجاد می کند و دفعات تعمیرات اساسی را افزایش می دهد.
ژاپنی (g). سازه های نگهدارنده 6 ستون مجهز به براکت هستند. علیرغم افزایش ظرفیت باربری، معایب قابل توجهی وجود دارد - عدم تعادل بار باعث افزایش وزن تکیه گاه ها می شود، قطر مجرای هوا در مقایسه با سایر گزینه های طراحی افزایش می یابد که به افزایش بار روی تجهیزات tuyere کمک می کند. یک نقطه ضعف اضافی دشواری سازماندهی حمل و نقل کف در منطقه فورج است.
آمریکایی (د). این طرح با وجود 4 ستون باربر متمایز می شود. مزایا کاهش ارتعاش است که در حین کار مکانیسم های بارگذاری رخ می دهد و همچنین دسترسی به طور قابل توجهی به منطقه تافول و tuyere بهبود یافته است.

این طرح ها در شرایط مختلف توسعه یافته و بهبود یافته اند که دلیل بروز برخی تفاوت ها در طراحی بوده است. با این حال، همه آنها کاملاً موفق عمل می کنند و محصولات با کیفیت بالا تولید می کنند.

کوره بلند DIY

ساختن کوره بلند خود در نگاه اول ایده ای مضحک به نظر می رسد. بعید است که به ذهن کسی برسد که یک کارگاه متالورژی مینیاتوری در سایت خود ترتیب دهد. چند دلیل برای این وجود دارد:

کمبود مواد اولیه. تنها 2 ذخایر با سنگ معدن غنی در جهان باقی مانده است - در برزیل و استرالیا. خرید گلوله یا آگلومرا تقریبا غیرممکن است - آنها برای فروش رایگان در دسترس نیستند، همه عرضه ها از طریق بورس کالا انجام می شود و به هزاران تن می رسد.
دریافت مجوز برای ساخت یک مرکز تولید متالورژی مینیاتوری غیرممکن است. متالورژی آهنی منبع مشکلات زیست محیطی قابل توجهی است، بنابراین هیچ مقامی ریسک نمی کند که اجازه چنین کاری را بدهد.
همسایه ها همه مقامات را با شکایت پر خواهند کرد، زیرا دود و دود مداوم زندگی آنها را غیرقابل تحمل می کند.

فقط ابتدایی ترین دلایل ذکر شده است؛ در واقع دلایل بسیار بیشتری وجود دارد. استفاده از کوره بلند برای تولید فلز در یک خانه خصوصی مستثنی است.

با این حال، اگر مشخصات کوره بلند، به ویژه حالت احتراق مداوم را در نظر بگیرید، می توانید از آن برای گرم کردن اتاق ها استفاده کنید. این یک راه حل موثر برای تامین گرما به محل های مسکونی و تجاری - گاراژ، گلخانه ها، ساختمان های کمکی و غیره است. ذوب شدن مواد در عرض 15 تا 20 ساعت. این به دلیل عرضه محدود هوا به دست می آید، که اجازه نمی دهد سوخت به طور فعال بسوزد و فرآیند را در یک دوره طولانی گسترش دهد.

می توانید خودتان کوره بلند بسازید

فر معمولا از بشکه فلزی ساخته می شود. پایین را با دقت برش دهید (بعداً مورد نیاز خواهد بود)، بشکه را روی پایه از پیش ساخته شده نصب کنید. دایره برش با بخش های کانال تقویت شده است تا وزن بیشتری اضافه کند - سوخت را فشار می دهد و باعث قرارگیری فشرده و دود شدن کارآمد می شود. آنها یک سوراخ برای دودکش برش می دهند ، معمولاً یک لوله با قطر 10 سانتی متر کافی است. سپس باید درب بشکه را از یک ورق فلز جدا کنید ، زیرا از پایین به عنوان فشار برای سوخت استفاده می شود. دایره ای با اندازه مناسب بریده شده و با دقت به بشکه جوش داده می شود. همچنین یک سوراخ برای لوله ایجاد می کند. سوراخی در کف بشکه برای درب ایجاد می شود که از طریق آن سوخت اضافه می شود. شما می توانید یک درب اضافی در زیر برای حذف خاکستر ایجاد کنید.

دودکش در بالا جوش داده شده است، طول قسمت مستقیم آن (تا زانو اول) باید از قطر بشکه بیشتر باشد (در حالت ایده آل بسیار بزرگتر). در حین کار، اجاق گاز بسیار داغ می شود، بنابراین بسیاری از افراد آن را با آجر می پوشانند یا صفحه نمایش گرما ایجاد می کنند. حالت عملیاتی بهینه به صورت تجربی یافت می شود. اقدامات ایمنی در برابر آتش باید رعایت شود؛ در حالت ایده آل، یک اتاق جداگانه بدون اشیاء قابل اشتعال باید برای چنین اجاق گاز اختصاص داده شود.

ویدئو: تولد فولاد

کوره بلند یکی از قدیمی ترین و اثبات شده ترین طرح هاست. اثربخشی آن با گذشت زمان آزمایش شده است، روش ها و تکنیک های فن آوری به دقت مورد مطالعه و آزمایش قرار گرفته است. قابلیت های کوره بلند به گونه ای است که کارکرد چنین دستگاه هایی برای مدت بسیار طولانی دوام می آورد، طراحی ها و فناوری ها بهبود می یابد.