نقد و بررسی موضوع شماره 1 : کوره بلند

[Peyman 16150]

موضوع شماره 1 : کوره بلند

لطفا مقالات، کتاب ها، کاتالوگ ها و هر گونه اطلاعاتی در مورد کوره بلند در اختیار دارید در این تاپیک قرار دهید. لطفا مراجع مورد استفاده را نیز ذکر کنید.

 

زمان جمع بندی موضوع کوره بلند برای ارسال به دانشنامه نواندیشان:

 

یکشنبه : 10 دی ماه 1389

 

 

[Peyman 16150]

 

مراحل تولید آهن در کوره

 

از بالای کوره بلند ، کانه یا کانی آهن ، کک و سنگ آهک را که "گداز آور" یا "بار کوره" نیز می‌نامند، وارد می‌کنند و از پایین کوره نیز جریان شدیدی از هوای گرم می‌دهند. این هوای گرم گاهی با اکسیژن تقویت می‌شود. هوای ورودی با کک یا همان کربن ، ترکیب شده ، به کربن منوکسید کاهیده می‌شود و مقدار قابل ملاحظه‌ای گرما آزاد می‌کند. در این مرحله دمای کوره بالاترین مقدار یعنی حدود 1500ċ را دارد.

 

 

 

 

 

بار کوره که در حال نزول است به تدریج گرم می‌شود. نخست رطوبت آن گرفته و سپس کانی آهن بطور جزئی توسط کربن منوکسید کاهیده می‌شود. در قسمت داغتر کوره ، کاهش کانی آهن به آهن فلزی ، تکمیل می‌شود و سنگ آهک نیز CO2 از دست می‌دهد و با ناخالصیهای موجود در کانی آهن (که بطور عمده سیلیسیم دی‌اکسید است) ترکیب شده ، سرباره مذاب تولید می‌شود. آهن مذاب و سرباره مذاب با یکدیگر مخلوط نمی‌شوند و در ته کوره دو لایه جداگانه تشکیل می‌شوند.

 

 

واکنشهای این مراحل عبارتند از:

 

 

 

 

 

 

در ناحیه پایینتری از کوره که داغتر است به کاهیده می شود:

 

 

 

 

در داغترین ناحیه کاهش به آهن فلزی صورت می گیرد:

 

 

 

نقش سرباره

 

لازم به ذکر است که سرباره مذاب عمدتا کلسیم سیلیکات است و بوسیله اثر نمایی گدازآور بر روی هرزه سنگ تولید می‌شود. این سرباره بر روی آهن مذاب شناور است و به این ترتیب فلز را از اکسید شدن بوسیله هوای ورودی حفظ می‌کند.

 

 

نقش مقدار زیاد کک در کوره

 

واکنشهای کاهش اکسیدهای آهن برگشت پذیرند و کاهش کامل فقط وقتی صورت می‌گیرد که دی‌اکسید کربن حاصل را از بین ببریم. این کار توسط کاهش آن با مقدار زیاد کک صورت می‌گیرد.

 

 

 

گاز خروجی از بالای کوره

 

گازی که از بالای کوره خارج می‌شود، بطور عمده از منواکسید کربن و نیتروژن موجود در هوای دمیده شده ، تشکیل می‌شود. این مخلوط گازی داغ را با هوا ترکیب می‌کنند تا منواکسید کربن آن بسوزد و محصولات این احتراق را که گرمای بیشتری دارد از درون دستگاه تبادل گرما عبور می‌دهند و به کمک آن هوای ورودی را گرم می‌کنند.

 

 

جایگزین هوا در بعضی از کوره‌ها

 

در بعضی کوره‌ها به جای هوا از اکسیژن نسبتا خالص استفاده می‌کنند. در این مورد ، ابعاد کوره کوچکتر و دمای آن قدری زیادتر است و مونواکسید کربن حاصل نسبت به مخلوط نیتروژن و مونواکسید کربن ، سوخت بهتری است.

 

 

منبع : دانشنامه رشد

[Peyman 16150]

کتاب بسیار جالب Blast Furnace, Theory and Practice جلد اول، از طریق Google Book در دسترس است. به غیر از چند عنوان، تمامی صفحات کتاب به طور کامل اسکن شده است.

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

در این کتاب مطالب زیر بیان شده است

 

• تاریخچه ساخت و توسعه کوره بلند
  
• فرایند تولید در کوره بلند
  
• مواد اولیه مورد استفاده در کوره بلند و مشخصات فیزیکی و شیمیایی و مکانیکی آن
  
• سنگ آهن و فلاکس
  
• کلوخه سازی
  
• گندله سازی
  
• زغال سنگ و کک
  
• طراحی کوره بلند، سازه و تجهیزات آن
  
• نسوز کوره بلند
  
• گریدهای آهن و فروآلیاژها
  
• ترمودینامیک و سینتیک واکنش های کوره بلند
  
• بالانس مواد و انرژی (موازنه جرم و انرژی) در کوره بلند
  
• توسعه کوره بلند در آینده
  

 

 

 

 

[Peyman 16150]

How it works: The Blast Furnace

Introduction

The purpose of a blast furnace is to chemically reduce and physically convert iron oxides into liquid iron called "hot metal". The blast furnace is a huge, steel stack lined with refractory brick, where iron ore, coke and limestone are dumped into the top, and preheated air is blown into the bottom. The raw materials require 6 to 8 hours to descend to the bottom of the furnace where they become the final product of liquid slag and liquid iron. These liquid products are drained from the furnace at regular intervals. The hot air that was blown into the bottom of the furnace ascends to the top in 6 to 8 seconds after going through numerous chemical reactions. Once a blast furnace is started it will continuously run for four to ten years with only short stops to perform planned maintenance.

The Process

Iron oxides can come to the blast furnace plant in the form of raw ore, pellets or sinter. The raw ore is removed from the earth and sized into pieces that range from 0.5 to 1.5 inches. This ore is either Hematite (Fe2O3) or Magnetite (Fe3O4) and the iron content ranges from 50% to 70%. This iron rich ore can be charged directly into a blast furnace without any further processing. Iron ore that contains a lower iron content must be processed or beneficiated to increase its iron content. Pellets are produced from this lower iron content ore. This ore is crushed and ground into a powder so the waste material called gangue can be removed. The remaining iron-rich powder is rolled into balls and fired in a furnace to produce strong, marble-sized pellets that contain 60% to 65% iron. Sinter is produced from fine raw ore, small coke, sand-sized limestone and numerous other steel plant waste materials that contain some iron. These fine materials are proportioned to obtain a desired product chemistry then mixed together. This raw material mix is then placed on a sintering strand, which is similar to a steel conveyor belt, where it is ignited by gas fired furnace and fused by the heat from the coke fines into larger size pieces that are from 0.5 to 2.0 inches. The iron ore, pellets and sinter then become the liquid iron produced in the blast furnace with any of their remaining impurities going to the liquid slag.

The coke is produced from a mixture of coals. The coal is crushed and ground into a powder and then charged into an oven. As the oven is heated the coal is cooked so most of the volatile matter such as oil and tar are removed. The cooked coal, called coke, is removed from the oven after 18 to 24 hours of reaction time. The coke is cooled and screened into pieces ranging from one inch to four inches. The coke contains 90 to 93% carbon, some ash and sulphur but compared to raw coal is very strong. The strong pieces of coke with a high energy value provide permeability, heat and gases which are required to reduce and melt the iron ore, pellets and sinter.

The final raw material in the ironmaking process in limestone. The limestone is removed from the earth by blasting with explosives. It is then crushed and screened to a size that ranges from 0.5 inch to 1.5 inch to become blast furnace flux . This flux can be pure high calcium limestone, dolomitic limestone containing magnesia or a blend of the two types of limestone.

Since the limestone is melted to become the slag which removes sulphur and other impurities, the blast furnace operator may blend the different stones to produce the desired slag chemistry to create optimum properties such as has a low melting point and a high fluidity.

All of the raw materials are stored in an ore field and transferred to the stockhouse before charging. Once these materials are charged into the furnace top, they go through numerous chemical and physical reactions while descending to the bottom of the furnace.

The iron ore, pellets and sinter are reduced which simply means the oxygen in the iron oxides is removed by a series of chemical reactions. These reactions occur as follows:

1) 3 Fe2O3 + CO = CO2 + 2 Fe3O4

Begins at 450° C

2) Fe3O4 + CO = CO2 + 3 Fe O

Begins at 600° C

3) FeO + CO = CO2 + Fe

or

FeO + C = CO + Fe

Begins at 700° C

At the same time the iron oxides are going through these purifying reactions, they are also beginning to soften then melt and finally trickle as liquid iron through the coke to the bottom of the furnace.

The coke descends to the bottom of the furnace to the level where the preheated air or hot blast enters the blast furnace. The coke is ignited by this hot blast and immediately reacts to generate heat as follows:

C + O2 = CO2 + Heat

Since the reaction takes place in the presence of excess carbon at a high temperature the carbon dioxide is reduced to carbon monoxide as follows:

CO2+ C = 2CO

The product of this reaction, carbon monoxide, is necessary to reduce the iron ore as seen in the previous iron oxide reactions.

The limestone descends in the blast furnace and remains a solid while going through it s first reaction as follows:

CaCO3 = CaO + CO2

This reaction requires energy and starts at about 875°C. The CaO formed from this reaction is used to remove sulphur from the iron which is necessary before the hot metal becomes steel. This sulphur removing reaction is:

FeS + CaO + C = CaS + FeO + CO

The CaS becomes part of the slag. The slag is also formed from any remaining Silica (SiO2), Alumina (Al2O3), Magnesia (MgO) or Calcia (CaO) that entered with the iron ore, pellets, sinter or coke. The liquid slag then trickles through the coke bed to the bottom of the furnace where it floats on top of the liquid iron since it is less dense.

Another product of the ironmaking process, in addition to molten iron and slag, is hot dirty gases. These gases exit the top of the blast furnace and proceed through gas cleaning equipment where particulate matter is removed from the gas and the gas is cooled. This gas has a considerable energy value so it is burned as a fuel in the "hot blast stoves" which are used to preheat the air entering the blast furnace to become "hot blast". Any of the gas not burned in the stoves is sent to the boiler house and is used to generate steam which turns a turbo blower that generates the compressed air known as "cold blast" that comes to the stoves.

In summary, the blast furnace is a counter-current reaction where solids descend and gases ascend. In this reaction there are numerous chemical and physical reactions that produce the desired final product which is hot metal. A typical hot metal chemistry follows:

Iron (Fe)

= 93.5 - 95.0%

Silicon (Si)

= 0.30 - 0.90%

Sulphur (S)

= 0.025 - 0.050%

Manganese (Mn)

= 0.55 - 0.75%

Phosphorus (P)

= 0.03 - 0.09%

Titanium (Ti)

= 0.02 - 0.06%

Carbon ©

= 4.1 - 4.4%

The Blast Furnace Plant

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

Now that we have completed a description of the ironmaking process, let s review the physical equipment comprising the blast furnace plant.
There is an ore storage yard that can also be an ore dock where boats and barges are unloaded. The raw materials stored in the ore yard are raw ore, several types of pellets, sinter, limestone or flux blend and possibly coke. These materials are transferred to the "stockhouse" (17) complex by ore bridges equipped with grab buckets or by conveyor belts. Materials can also be brought to the stockhouse in rail hoppers or transferred from ore bridges to self-propelled rail cars called "ore transfer cars". Each type of ore, pellet, sinter, coke and limestone is dumped into separate "storage bins" (18). The various raw materials are weighed according to a certain recipe designed to yield the desired hot metal and slag chemistry. This material weighing is done under the storage bins by a rail mounted scale car or computer controlled weigh hoppers that feed a conveyor belt. The weighed materials are then dumped into a "skip" car (19) which rides on rails up the "inclined skip bridge" to the "receiving hopper" (6) at the top of the furnace. The cables lifting the skip cars are powered from large winches located in the "hoist" house (20). Some modern blast furnace accomplish the same job with an automated conveyor stretching from the stockhouse to the furnace top.


At the top of the furnace the materials are held until a "charge" usually consisting of some type of metallic (ore, pellets or sinter), coke and flux (limestone) have accumulated. The precise filling order is developed by the blast furnace operators to carefully control gas flow and chemical reactions inside the furnace. The materials are charged into the blast furnace through two stages of conical "bells" (5) which seal in the gases and distribute the raw materials evenly around the circumference of the furnace "throat". Some modern furnaces do not have bells but instead have 2 or 3 airlock type hoppers that discharge raw materials onto a rotating chute which can change angles allowing more flexibility in precise material placement inside the furnace.
Also at the top of the blast furnace are four "uptakes" (10) where the hot, dirty gas exits the furnace dome. The gas flows up to where two uptakes merge into an "offtake" (9). The two offtakes then merge into the "downcomer" (7). At the extreme top of the uptakes there are "bleeder valves" (8) which may release gas and protect the top of the furnace from sudden gas pressure surges. The gas descends in the downcomer to the "dustcatcher", where coarse particles settle out, accumulate and are dumped into a railroad car or truck for disposal. The gas then flows through a "Venturi Scrubber" (4) which removes the finer particles and finally into a "gas cooler" (2) where water sprays reduce the temperature of the hot but clean gas. Some modern furnaces are equipped with a combined scrubber and cooling unit. The cleaned and cooled gas is now ready for burning.


The clean gas pipeline is directed to the hot blast "stove" (12). There are usually 3 or 4 cylindrical shaped stoves in a line adjacent to the blast furnace. The gas is burned in the bottom of a stove and the heat rises and transfers to refractory brick inside the stove. The products of combustion flow through passages in these bricks, out of the stove into a high "stack" (11) which is shared by all of the stove.


Large volumes of air, from 80,000 ft3/min to 230,000 ft3/min, are generated from a turbo blower and flow through the "cold blast main" (14) up to the stoves. This cold blast then enters the stove that has been previously heated and the heat stored in the refractory brick inside the stove is transferred to the "cold blast" to form "hot blast". The hot blast temperature can be from 1600°F to 2300°F depending on the stove design and condition. This heated air then exits the stove into the "hot blast main" (13) which runs up to the furnace. There is a "mixer line" (15) connecting the cold blast main to the hot blast main that is equipped with a valve used to control the blast temperature and keep it constant. The hot blast main enters into a doughnut shaped pipe that encircles the furnace, called the "bustle pipe" (13). From the bustle pipe, the hot blast is directed into the furnace through nozzles called "tuyeres" (30) (pronounced "tweers"). These tuyeres are equally spaced around the circumference of the furnace. There may be fourteen tuyeres on a small blast furnace and forty tuyeres on a large blast furnace. These tuyeres are made of copper and are water cooled since the temperature directly in front of the them may be 3600°F to 4200°F. Oil, tar, natural gas, powdered coal and oxygen can also be injected into the furnace at tuyere level to combine with the coke to release additional energy which is necessary to increase productivity. The molten iron and slag drip past the tuyeres on the way to the furnace hearth which starts immediately below tuyere level.


Around the bottom half of the blast furnace the "casthouse" (1) encloses the bustle pipe, tuyeres and the equipment for "casting" the liquid iron and slag. The opening in the furnace hearth for casting or draining the furnace is called the "iron notch" (22). A large drill mounted on a pivoting base called the "taphole drill" (23) swings up to the iron notch and drills a hole through the refractory clay plug into the liquid iron. Another opening on the furnace called the "cinder notch" (21) is used to draw off slag or iron in emergency situations. Once the taphole is drilled open, liquid iron and slag flow down a deep trench called a "trough" (28). Set across and into the trough is a block of refractory, called a "skimmer", which has a small opening underneath it. The hot metal flows through this skimmer opening, over the "iron dam" and down the "iron runners" (27). Since the slag is less dense than iron, it floats on top of the iron, down the trough, hits the skimmer and is diverted into the "slag runners" (24). The liquid slag flows into "slag pots" (25) or into slag pits (not shown) and the liquid iron flows into refractory lined "ladles" (26) known as torpedo cars or sub cars due to their shape. When the liquids in the furnace are drained down to taphole level, some of the blast from the tuyeres causes the taphole to spit. This signals the end of the cast, so the "mudgun" (29) is swung into the iron notch. The mudgun cylinder, which was previously filled with a refractory clay, is actuated and the cylinder ram pushes clay into the iron notch stopping the flow of liquids. When the cast is complete, the iron ladles are taken to the steel shops for processing into steel and the slag is taken to the slag dump where it is processed into roadfill or railroad ballast. The casthouse is then clean-up and readied for the next cast which may occur in 45 minutes to 2 hours. Modern, larger blast furnaces may have as many as four tapholes and two casthouses. It is important to cast the furnace at the same rate that raw materials are charged and iron/slag produced so liquid levels can be maintained in the hearth and below the tuyeres. Liquid levels above the tuyeres can burn the copper casting and damage the furnace lining.


CONCLUSION

The blast furnace is the first step in producing steel from iron oxides. The first blast furnaces appeared in the 14th Century and produced one ton per day. Blast furnace equipment is in continuous evolution and modern, giant furnaces produce 13,000 tons per day. Even though equipment is improved and higher production rates can be achieved, the processes inside the blast furnace remain the same. Blast furnaces will survive into the 2000 millennium because the larger, efficient furnaces can produce hot metal at costs competitive with other iron making technologies.

[Peyman 16150]

هوای گرم شده در دمای 1200-1000 درجه سانتی گراد از هوا گرم کن ها توسط لوله اصلی وارد لوله کمربندی شده و از آنجا توسط دستگاههای دمنده وارد کوره بلند می شود. قطر داخلی لوله کمربندی که دور کوره بلند کشیده شده در بسیاری از کوره ها به 1500 میلیمتر می رسد . داخل لوله اصلی و لوله کمربندی را به وسیله آجر شاموتی می پوشانند. در فواصل معینی یک فاصله حلقوی بین درز آجرها به عرض 20تا 30 میلیمتر پیش بینی شده است . این فاصله از صدمه به پوسته لوله ها هنگام انبساط آجرها جلوگیری میکند . فاصله بین پوسته لوله و آجرها را نیز به ضخامت 10 تا 12 میلیمتر از ورقهای پنبه نسوز یا با لایه ای به ضخامت 20 میلیمتر از مخلوط پنبه نسوز و خاک نسوز پر می کنند . هوا از درون این لوله حلقوی توسط دستگاه دمنده که در بوته تعبیه شده به درون کوره فرستاده میشود.

 

منطقه جلوی دستگاه دمنده هوا از سه قسمت : سرد کننده اولیه ، سرد کننده ثانویه و شیپورک هوا(دمنده هوا) تشکیل شده است . قسمت های مختلف دمنده هوا در کوره بلند عبارتند از:

 

1- خروسک

2- تعلیق

3- لوله شاخه ای

4- فلنج

5- لوله کمربندی

6- زانوی اتصالی

7- سوراخی که از طریق آن مقدار هوا اندازه گیری می شود

8- زانوی ثابت

9-سوراخیکه از طریق آن تنظیم کننده نصب می شود

10- فلنج

11- سرد کن اولیه

12- سرد کن ثانویه

13-شیپورک

14 لوله استوانه ای

15 – شیار حلقوی

16 – زانوی متحرک

 

تعداد دمنده ها به قطر بوته بستگی دارد . در کوره ای به حجم 1033 متر مکعب تعداد دمنده ها 14 عدد می باشند. سرد کننده ثانویه عبارت است از یک قسمت ریخته شده از چدن به شکل مخروطی که به وسیله آب سرد میشود . آب در لوله ای که در جداره سرد کن کار گذاشته شده جریان می یابد . سرد کن ثانویه به فالنچی که به بدنه بوته جوش داده شده است پیچ و مهره می شود . بین فلانچ و سردکننده ثانویه یک قیطان پنبه نسوز گذاشته می شود. دستگاه سردکن اولیه از مس ریخته گری بوده و دارای حفره داخلی برای گردش آب می باشد . آب به قسمت های جلوئی دستگاه سردکن هدایت شده واز قسمت عقبی آن خارج می شود. سردکن های اولیه نیز مخروطی شکل بوده و در حفره مخروطی شکل سردکن ثانویه نصب می شوند . اهمیت سردکن اولیه و ثانویه در سردکن شدید آجر چین بوته کوره بلند که درنزدیکی محل احتراق قرار گرفته می باشد . به علاوه این سردکننده ها باعث عایق بندی دمنده ها شده و مانع خروج گاز از کوره بلند می شوند . شیپورک یا دمنده در حفره مخروطی شکل سردکن اولیه قرار گرفته و تا عمق 200 تا 300 میلیمتری در کوره پیش رفته اند . شیپورک عبارت است از بدنه توخالی مسی ریخته شده یا جوش داده شده که در قسمت خالی آن هنگام کار به وسیله آب پر می شود . قطر داخلی شیپورک از 150 تا 180 میلیمتر تغییر می کند . هوا از لوله کمربندی دور کوره توسط لوله زانوئی ثابت ، لوله زانوئی متحرک ، لوله استوانه ای وارد شیپورک می شود. علت اینکه چنین ساختمان پیچیده ای را تکه تکه ساخته اند این است که اگر قسمتی از آن خراب شود بتوانند آن را به راحتی تعویض نمایند. زانوی متحرک دارای دریچه هایی است که به وسیله آنها اپراتور می تواند آنچه را که داخل کوره اتفاق می افتد دیده و رنگ شعله سطح سرباره و مذاب را کنترل نماید. از آنجا که در جلوی دمندهها کک وجود داشته وهوا با دمای 1000°C هم به آن دمیده می شود، در نتیجه احتراق طبق واکنش گرمازای QCO2- C+CO2 صورت می گیرد. با دور شدن از جلوی دمنده در فاصله 1.2 متری چون دما خیلی بالاست و میزان کک نیز در بار زیاد است ، CO2 به CO تبدیل می شود.

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

 

[Peyman 16150]

آجر چین بین بوته و پایه را بلوک نامیده و قسمت فوقانی بلوک را کف بوته می نامند. به علت تجمع مذاب و در نتیجه سوختن کک ، دما در قسمت پائین بوته بسیار زیاد می باشد. بنابراین آجر چینی بلوک بوته و دیواره های آن از مهم ترین قسمت آجرچین کوره بلند می باشند. به علت پوشیده شدن سطح آجرچین بوسیله مذاب ، مقداری آهن وارد مفاصل بین آجرها می شود . فشار ناشی از انبساط آهن ، آجرها را خرد کرده و از آنجا که وزن مخصوص آجرها از آهن کمتر است قطعات آجر به سطح مذاب آمده و روی آن شناور می ماند. برای حفاظت آجر چینی بلوک های بوته در برابر تخریب شدید مذاب ، منطقه مرده ای بین بلوک بوته و مجرای آهن پیش بینی شده است .ارتفاع منطقه مرده از 500 تا 1000 میلیمتر تغییر می کند . طول عمر بلوک بوته 10 سال و گاهی نیز بیشتر است. فاصله زمانی بین روشن کردن کوره بلند و اولین تعمیر اساسی یا فاصله زمانی بین دو تعمیر اساسی به طول عمر بلوکهای بوته بستگی دارد. استفاده از روش های جدید که در اثر پیشرفت تکنولوژی حاصل شده است ( افزایش فشار گاز در دهانه ، افزودن اکسیژن به هوا و غیره ) شرایطی را که بلوک بوته تحت آن قرار دارد سخت تر کرده است . بنابراین امروزه بلوک بوته را از موادی از قبیل نسوزهای کربنی یا آلومینیمی که می توانند در مقابل حرارت و اثر مخرب مواد مذاب مقاومت کنند، می سازند . برای خشک کردن آجر چین بوته بین پوسته کوره بلند و بلوک بوته صفحات هوا نصب کرده اند. کف بلوک بوته را بوسیله لوله های هوا که از زیر آن می گذرد خنک می کنند. فضای بین سردکن ها و پوسته کوره بلند را به وسیله ملات شاموت – سیمان پر می کنند. فضای بین آجر چین و سرد کن ها(90 تا 120 میلیمتر) را به وسیله خمیر گرم کربن پر کرده و سپس می کوبند . وظیفه این لایه جلوگیری از ترک برداشتن پوسته در اثر انبساط آجر چین می باشد.

 

برای جلوگیری از اکسایش بلوکهای کربنی بوته ، بین پایه و آجر نسوز و بلوک بوته یک صفحه فلزی کار گذاشته اند. قسمت پائین بلوک بوته را با بلوک های کربنی یا گرافیکی مکعب مستطیل ساخته و در مرکز آن بلوکها را به طور عمودی و دراطراف به طور افقی کار می گذارند . حدمجاز عرض فضای بین بلوکها 2.5 میلیمتر می باشد. قسمت بالای بلوک بوته که نزدیک به دیواره می باشد را با بلوک های ذوزنقه ای می سازند . حد مجاز فضای بین این بلوک ها 1.2 میلیمتر می باشد. درزهای عمودی آجرها به صورت منکسر می باشد . آجرها را به وسیله خمیر کربن که قبلاً تا دمای 30 الی 50 درجه سانتی گراد برای افزایش حالت کشسانی گرم شده است بهم می چسباند. پس از ساختن هر لایه بایستی سطح آن را (از نظر صاف و افقی بودن )و عرض فضای بین بلوک ها را کاملاً کنترل کرده و چنانچه اشکالی نباشد می توان لایه دیگر را کار گذاشت . معمولاً سطح بالایی لایه آجرها (یا بلوکها ) را به وسیله ماشین سنگ ساب ، صاف و هم سطح می کنند.

 

قسمت مرکز ی بلوک بوته را با بلوکهای کربنی یا آجرهای بزرگ شاموتی که دارای آلومین زیاد می باشند (AL2O3 65%) می سازند . اگر قسمت مرکزی بلوک بوته را با بلوکها بسازند دراین صورت آنها را افقی قرار می دهند و چنانچه با آجرهای بزرگ بسازند آجرها را عمودی قرار می دهند. آجرهای بوته با آلومین زیاد را با لایه ای از ملات نازک بهم می چسبانند. آجرها را در لایه های افقی کار می گذارند تا درزها به صورت خط منکسر در آیند به گونه ای که لایه بالایی به اندازه 20° 30 نسبت به پائین دوران داشته باشد. زاویه بین درزهای لایه بالایی بلوک بوته و محور مجرای آهن بایستی 45° باشد. فضای خالی باقیمانده بین بلوک های کربنی و آجرهای با آلومین زیاد را که به عنوان پوشش کوره بلند بکار رفته اند بوسیله خمیر کربن پر می کنند.

 

ابعاد آجرهایی که برای بوته استفاده می شود ، 400×200×100 میلیمتر می باشد . بلوک های بوته کوره بلندی که حجمش به بیش از1000 متر مکعب برسد از 14-10 لایه تشکیل شده است . خمیر کربنی که برای پر کردن فضای بین آجر چین و سردکن ها استفاده می شود از دانه های ریز کک و کمی قیر تشکیل شده که پس از کوبیدن به صورت لایه جامد و دیر گداز بسیار مطلوبی در می آید.

 

 

آجر چین و اسکلت بوته :

 

وقتیکه در بوته کوره بلند دما به حداکثر خود رسید ، مذاب بصورت قطراتی به درون آن چکیده می شود. دیواره قسمتهای پایینی بوته کوره بلند همواره بوسیله آهن خام و سرباره که دارای دمای زیاد است پوشیده شده است . آجر چین قسمت بالایی بوته ( در منطقه احتراق کک) نه فقط به وسیله سرباره و مذاب ، بلکه توسط گازهای گرمی که از اکسایش کک ایجاد می شوند فرسوده می شوند. بدین جهت آجر چین را بطور موثری بوسیله دستگاههای سرد کن صفحه ای سرد می کنند. صفحات بین سردکن 120-70 میلیمتر می باشدکه با دقت زیادی بوسیله خمیر کربنی پر شده است . این لایه کربنی که وضعیت حرارتی کوره ها را دراین قسمت حفظ می کند از نفوذ گازها جلوگیری می کند. به علاوه خمیر کربنی از ترک خوردن پوسته کوره بلند در اثر انبساط نسوزها جلوگیری می کند . در بوته مجرائی که از آن آهن خام و مجرائی که از آن سرباره عبور می کند و دستگاه های دم برای دمیدن هوا به درون کوره قرار دارد . کیفیت نسوزهای بوته باید عالی بوده و دقت در آجر چینی آن نیز باید خیلی زیاد باشد. در کوره های بلند امروزی قسمت پائین بوته را با بلوک های کربنی آجرچینی کرده و قسمت بالای آن را با آجر های بزرگ شاموتی آلومین دار اجرچینی می کنند.

 

ضخامت درزهای عمودی وافقی کمتر از 0.5 میلیمتر بوده و حد مجاز درزهای حلقوی 1.5 میلیمتر می باشد.آجرها بوسیله ملات خاک نسوز شاموت به هم چسبیده می شوند . بایستی دقت نمود که بند درزها در یک ردیف نبوده و آجرها کاملاً بهم چسبیده باشند. به علت دقیق نبودن اندازه آجرها ، ممکن است سطح آجرچین ناهموار باشد . این ناهمواری را باید هنگام آجرچینی بوسیله ماشین های پرداخت کننده رفع نمود.

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[Peyman 16150]

در کوره بلند برای ذوب و تصفیه، نیاز به سوختی وجود دارد که علاوه بر تامین حرارت لازم، بتواند کربن مورد نیاز برای احیاء اکسید آهن را نیز در اختیار بگذارد. این سوخت بایستی دارای ارزش حرارتی زیاد بوده و در ضمن سوختن به هم نچسبد و برای این که بتواند گازها را از بین خود عبور داده و عمل احتراق را تسهیل نماید، بهتر است که متخلخل نیز باشد. برای این منظور از کک استفاده می کنند که علاوه بر مزایای فوق دارای استحکام زیادی بوده و خاکستر کمی در حود 11 درصد از خود به جای می گذارد. برای تهیه کک از زغال سنگی استفاده می کنند که دارای فسفر و مواد اضافی کمی بوده و آن را در اتاقک های مخصوصی که به نام باتری کک سازی معروفند، بدون تماس با هوا تا حدود 900 الی 1100 درجه حرارت می دهند. پس از گداخته شدن زغال سنگ، آن را با آب سرد می نمایند که در این حال زغال سنگ گداخته به کک تبدیل می شود. کک مورد استفاده در کوره بلند باید دارای اندازه هایی از 25 تا 80 میلیمتر باشد. قطعاتی که دارای اندازه بزرگتری می باشند، به دستگاه های خرد کننده هدایت شده و قطعات کوچک تر از 25 میلیمتر را برای تهیه کلوخه به کارگاه های کلوخه سازی می برند. هنگام تهیه کک مواد فرعی دیگری نیز تهیه می شوند که عبارتند از بنزن، قطران، آمونیاک، گازهای قابل اشتعال، اسید سولفوریک، نفتالین، سولفات آمونیوم و غیره. از هر 1000 کیلوگرم زغال سنگ، 750 کیلوگرم کک، 10 کیلوگرم بنزن، 10 کیلوگرم آمونیاک، 30 کیلوگرم قطران و 300 متر مکعب گاز به دست می آید. کک مصرفی کارخانه ذوب آهن دارای 1 درصد گوگرد، 3 درصد رطوبت، 15 درصد خاکستر و فقط 81 درصد کربن می باشد. زغال سنگ مصرفی برای تهیه کک از معادن سنگ رود، زیراب، شاهرود و کرمان استخراج و به وسیله قطار به اصفهان حمل می شود. سیاله ها و مواد گداز آور: موادی هستند که در کوره به جریان ذوب کمک کرده و جدا کردن ناخالصی ها از فلز مذاب را آسان می کنند. برای این منظور از آهک استفاده می گردد. آهک با ناخالصی های موجود در سنگ آهن مانند سیلیسیم، منگنز و گوگرد ترکیب شده و آنها را به صورت سرباره به سطح مذاب می راند. آهکی که برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرد، به صورت سنگ آهک بوده و بایستی دارای ناخالصی های کمی نیز باشد. در صورت لزوم از کوارتز و آلومین و اکسید منیزیم نیز به همراه آهک به عنوان مواد سیاله و گداز آور استفاده می گردد. سنگ آهک کارخانه اصفهان از پیر بکران اصفهان و کوارتزیت از منگستانه یزد تامین می گردد.

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

[Peyman 16150]

 

English: Blast furnace

• 1: Iron ore + Calcareous sinter
  
• 2: coke
  
• 3: conveyor belt
  
• 4: feeding opening, with a valve that prevents direct contact with the internal parts of the furnace and outdoor air
  
• 5: Layer of coke
  
• 6: Layers of sinter, iron oxide pellets, ore,
  
• 7: Hot air (around 1200°C)
  
• 8: Slag
  
• 9: Liquid pig iron
  
• 10: Mixers
  
• 11: Tap for pig iron
  
• 12: Dust cyclon for removing dust from exhaust gasses before burning them in 13.
  
• 13: air heater
  
• 14: Smoke outlet (can be redirected to carbon capture & storage (CCS) tank)
  
• 15: feed air for Cowper air heaters
  
• 16: Powdered coal
  
• 17: cokes oven
  
• 18: cokes bin
  
• 19: pipes for blast furnace gas
  

[Peyman 16150]

Blast Furnace: Process Description

Blast furnaces are usually tall shaft-type steel vessels, up to ten stories high, internally lined with refractory brick, and superimposed over a crucible-like hearth. The necessary charge to produce molten pig iron consists of iron-bearing materials, coke, and flux. The charge is introduced into the furnace at the top. Blasts of heated air from large blast stoves, and in most cases gaseous, liquid, or powdered fuel, are injected into the furnace through openings (tuyeres) at the bottom of the shaft just above the hearth crucible. As the hot air encounters the coke, the coke is burned along with the injected fuels, producing the necessary heat and reducing gas to remove oxygen from the ore in the reduction process. As the iron melts, it descends and accumulates in the crucible. The molten pig iron and slag are drained from the crucible through different tapping holes. The gas that exits from the top of the furnace goes through a cleaning process. The cleaned hot gas is then used in other operations of the plant, e.g. to pre-heat the blast air, while the collected dust is sent to the sintering plant for recycling back into the blast furnace. Once fired-up, a blast furnace burns continuously until the lining needs replacement (approximately 5-6 years).



Glossary


Iron-bearing materials - The iron-bearing materials are usually iron ore, sinter, pellets, mill scale, steelmaking slag, scrap, and other materials.

Coke - The coke is added to provide the main chemical reagents (carbon and carbon monoxide) for the iron ore reduction.

Flux - The flux, limestone and/or dolomite, is added to combine with ash in the coke and gangue in the ores, to produce a slag that rises to the top of the pool of molten pig iron that collects in the crucible.

[Peyman 16150]

Blast Furnace: Equipment

last furnaces are large intricate systems that are constructed from a combination of off-the-shelf equipment and custom constructed components. The largest components of the blast furnace proper include the furnace shell, the furnace internal refractory lining, and the crucible-like hearth. Most of the stand-alone equipment such as motors, burners, etc., are associated with the following:

• Raw material assembly and transport
• Hot metal and slag transfer
• Off-gas cleaning
• Hot-blast stoves
  

While all of the equipment used in the above operations may be of interest, the focus here is placed on the equipment and components specific to the blast furnace.


Skip Car (conveyors) - The skip cars, and in some installations conveyors, are used to deliver the blast furnace charge to the top of the furnace.

Bosh - The bosh is an inverted conical section in which the melting starts.

Receiving Hopper - The blast furnace charge is loaded into the receiving hopper, which in turn delivers the charge to the rotating distributor. The rotating distributor helps assure a uniform distribution of the charge in the furnace stack.

Hearth - The hearth is an intricately constructed crucible-like vessel upon which the vertical shaft portion of the furnace sits. All the molten metal and slag collect in the hearth before being drained.


Bells (large and small) - the large and small bells are conically shaped devices that form a gas-tight lock hopper. The hopper prevents gas from escaping from the furnace while it is being charged.

Bustle Pipe - The bustle encircles the blast furnace and delivers the hot blast air from the hot-blast line to the furnace.


Stack - The stack is the upper portion of the furnace where the burden is pre-heated.

Injection Lance - The injection lance is inserted into the blowpipe that leads up to the tuyeres. The supplemental fuel is delivered to the furnace through the injection lance.


Iron and Slag Notches- The molten metal is removed from the hearth through the iron notches. The metal is placed into transfer ladles, while the slag may be transferred to slag pots, drawn off into dry pits for solidification, or granulated with a stream of water and flushed into a well pit.


Tuyeres - The hot blast air is delivered to the furnace through water-cooled openings called tuyeres. The tuyeres are located at the top of the hearth.

[Peyman 16150]

Blast Furnace: Combustion Technology

The pressures on blast furnace operations to improve efficiencies while simultaneously reducing emissions are tremendous, and they continue to mount. The focus of the efforts to achieve these ends has been the combustion processes within the hot-blast stoves and the blast furnace proper.

Combustion of carbon monoxide-rich blast furnace off-gases within the hot-blast stoves is used to produce the hot-blast air. In older blast-stoves, metallic burners are typically used. These burners are located externally to the combustion chamber, and are placed at the bottom of the stoves. In newer blast-stoves, ceramic burners are employed. These burners include a mixing chamber and are installed directly within the combustion chamber.

Combustion within the blast furnace proper is being significantly affected by increased adoption of supplemental fuel injection. Supplemental fuels such as natural gas, pulverized coal, and oil, are typically injected through a lance inserted into the blowpipe leading up to the tuyere. The use of supplemental fuel injection, particularly natural gas, can introduce significant amounts of hydrogen into the furnace, which in turn affects the thermal balance. Due to high velocities, combustion of the hot-blast air and injected fuels only occurs once they are well into the furnace.

[Peyman 16150]

 

 

 

 

English: Blast furnace diagram

 

1. Hot blast from Cowper stoves

2. Melting zone

3. Reduction zone of ferrous oxide

4. Reduction zone of ferric oxide

5. Pre-heating zone

6. Feed of ore, limestone and coke

7. Exhaust gases

8. Column of ore, coke and limestone

9. Removal of slag

10. Tapping of molten pig iron

11. Collection of waste gases