اختلالات در کوره بلند

برآمدگی scaffolding

جریان عادی کار کوره بلند اغلب با تشکیل برآمدگی مختل میشود. این پدیده به علت آن ا ست که مواد در دیواره و پروفیل انباشته شده و به طرف مرکز کوره بلند پیشروی می‌کند.

پل زدن مواد شارژ شده در مقطع افقی و عمودی در امتداد قسمتی از دیواره نسوز مانع حرکت یکنواخت مواد به پائین میشود. این برآمدگی که توده‌ای جامد و نفوذ ناپذیر می‌باشد، میتواند درهر محلی از کارگاه گرفته تا بالای بدنه بوجود آید. (شکل 5)

عموماً برآمدگی از نظر محل اجزاء متشکله و چگونگی تشکیل، به دو دسته تقسیم میشود. Scaffold در نواحی کم حرارت که فازهای مایع بطور نرمال بوجود می‌آید در وسط و بالای بدنه ایجاد میشود. در مقابل scab در حرارت‌های بالا از نیمه سیالهای غلیظ با فازهای مایع در مناطق شکم و کارگاه تشکیل میشود.چون علت تشکیل scab و scaffold متفاوت ا ست ابتدا scaffold را مورد بحث قرار میدهیم.

کاهش سطح مقطع کوره بلند در محل تشکیل برآمدگی باعث کند شدن و یا وقفه در پائین آمدن مواد و افزایش سرعت گاز در نواحی بدون برآمدگی شود. نتیجه اینکه گاز خروجی بطور اعم و بالاخص در بالای قسمت بدون برآمدگی دارای حرارت زیاد خواهد بود.

 


شکل 5- مناطق مختلف را در کوره بلند نشان میدهد.

در یک حالت عملی مقدار co2 گاز دهانه از 3/13٪ به 9/11٪ و حد استفاده از co 8/33  به 1/305 و احیاء غیر مستقیم از 6/55 به 8/50 درصد تقلیل یافت. حرارت متوسط دهانه c25 افزایش پیدا کرد. تمام اینها باعث افزایش مصرف کک به 2/3 درصد و سرعت عبور گاز باعث افزایش گرد و غبار دهانه تا 100-70 درصد میشود.

تحقیقات و آزمایشات متعددی برای پیدا کردن علت پیدایش برآمدگی در زمان کار و همچنین توقف کوره بلند انجام گرفته است. این برآمدگی به  عمل فلزات قلیائی فرار، روی، سرب، قلع و ترکیبات آنها، سنگ آهن با مشخصات ذوب متفاوت، دانه‌های ریز در آگلومره، تجمع کربن و کار کوره بلند( جریان گازها) و حتی خنک کننده‌های صفحه‌ای نسبت داده شده است.

آنالیز شیمیائی حاصل از نمونه‌های بدست آمده از این برآمدگی‌ها حضور ترکیباتی از سدیم، پتاسیم، روی، سرب و همچنین پودر کک با اجزا‌ء دیگر بار کوره بلند را نشان میدهد

تشکیل برآمدگی از ترکیبات فلزی قلیائی مثل سیانیدها، اکسیدها، کربناتها و سیلیکات‌ها در حرارت C1100-800 (سیکل قلیائی‌ها) بصورت شماتیک در (شکل 6) نشان داده شده است.

منافذ و ترکهای آجرها مقدمه ایجاد برآمدگی را فراهم می‌آورد. مواد به آجرهای نرم شده می‌چسبد و محل مناسبی برای انباشته شدن بعدی بوجود می‌آورد و مواد سرباره‌ای یک لایه چسبنده دیگر ایجاد می‌کند و برآمدگی در یک پوسه تسریع شوند ساخته شده و بیشتر به طرف محور بدنه و در امتداد دیوار پیش می‌رود.

حضور دوده کربن مربوط است به تجزیه co و پودر شدن کک که بواسطه قلیائی‌ها ضعیف شده است.از آنجائیکه تشکیل برآمدگی حداکثر در حرارت c 1100-800 میباشد، احتمال میرود که پایه برآمدگی (scaffold- foot) در محلی بالای شکم و پائین بدنه ایجاد شود.

کنترل برآمدگی

جلوگیری از ایجاد برآمدگی اولاً با کنترل موادی که به کوره بلند داده میشود و یا با فراهم کردن شرایطی که خروج مواد را از کوره بلند سهل نماید امکان پذیر است و در ثانی عملیاتی انجام شود که پیدایش برآمدگی به حداقل برسد و چنانچه تشکیل شد هر چه زودتر در برطرف کردن آن اقدام شود. علائم تشکیل برآمدگی عبارتند از:

1-                 افزایش ناگهانی گرد و غبار کوره بلند در عرض چند روز بین 200-100 درصد و حتی بیشتر.

2-                 افزایش حرارت گاز خروجی

3-                 حرارت پائین گاز در قسمت بالای برآمدگی در دیواره کوره بلند و در مجاورت برآمدگی

4-                 نسبت زیاد co/co2 در گاز دهانه کوره بلند

5-                 آویختگی، حرکت پله‌ای و پائین آمدن غیر یکنواخت مواد.

(شکل 6) تجمع سدیم، پتاسیم و روی در منطقه سیکل برگشتی و ایجاد برآمدگی (شماتیک) . فلز روی در وضعیت مشابهی تشکیل برآمدگی میدهد. روی متالیک اطراف خنک کننده‌های صفحه‌ای کندانسه میشود.

در جائیکه پتانسیل اکسیژن زیاد و حرارت پائین است، روی مجدداً اکسیده میشود (zno) . روی مثل قلیائی‌ها فقط آجرها و مواد را قشر محافظ اندوده نمی‌کند، بلکه نفوذ آن باعث افزایش حجم آجرها و خراب شدن آنها میشود.

سرب به آسانی احیاء شده و قسمتی از آن بصورت فلز در دیواره کوره بلند و بقیه در بوته جمع میشود. تجمع کربن (2co=c+co2) در حرارت متوسط c600-400  رخ میدهد و با وجود سنگ آهن و  اکسیدهای آن و اکسیدهای روی کاتالیزور می‌باشد، طبق نظر دیمر (Demer) رابطه زیر می‌تواند برقرار شود: C 3/2 +2N3/2+ 3OC2 K 3/2=2O +KCN3/4

نظریه (Chester) بر این است که کربن بین خلل و فرج و اطراف آجرها نشسته و زائده‌ای در دیواره کوره بلند بوجود آورده که مواد در حال پائین آمدن روی آن جمع شده و به دیوار می‌چسبد.

مکانیزم‌های مختلفی که باعث ایجاد قشر محافظ روی آجرهای آستر نسوز توسط فلزات قلیائی و روی می‌شوند، بررسی شده است. بعنوان مثال تشکیل سانیدها سیلیکاتها و کربناتها و یا اکسیدها. مکانیزم هر چه در بر داشته باشد باور بر این است که ایجاد قشر محافظ و نرم شدن آجرها بیشتر توسط ترکیبات فلزات قلیائی و با مشارکت اسیدهای روی انجام میشود.

فلزات قرار مجدداً در شکم بدنه اکسیده شده و آجرها را نرم کرده و در تماس با قلیائی‌ها و نشستن در

متدهای کنترل برآمدگی:

1-                  کم کردن غلظت فلزات قلیائی در منطقه c 1100-800 با افزایش خروج آنها با سرباره. این امر با پائین آوردن ضریب اکتیویته اکسیدهای قلیائی که با کم کردن نسبت cao/sio2s سرباره حاصل میشود، قابل انجام است، هر چند از نظر گوگرد زدائی درجه قلیائی نمی‌تواند از حد معینی پائینتر باشد مگر اینکه گوگرد زدائی در خارج کوره بلند انجام شود.

2-                  کنترل توسط حرارت شعله فورم. سیکل مجدد قلیائیها در حرارت (c1100-800(  بالا که باعث زیاد شدن درجه قلیائی‌سرباره، در کارگاه می‌شود، تولید می‌گردد. تشکیل قلیائیها در حرارت پائین شعله فورم تقلیل می‌یابد و امکان برطرف کردن آنها توسط سرباره سهل‌تر میشود ولی از طرف دیگر مصرف کک را افزایش میدهد.

3-                  تقلیل مقدار روی در بار کوره بلند با آگلومره کردن مواد.

4-                  در کوره بلند‌ای که کارگاه آن شیب تند داشته و ضخامت آستر نسوز آن کم باشد و مجهز به خنک کننده‌های صفحه‌ای باشد، می‌توان از آویختگی مواد جلوگیری کرد.

5-                  استفاده از آجرهائی که خوب فشرده شده و حتی الامکان دارای تخلخل کمتر باشند یا در برابر نفوذ قلیائی‌ها و co مقاومت نماید.

استفاده از آجرهائیکه درصد اکسید آلومینیوم آنها (در مقایسه با آجرهائیکه اکسید آلومینیوم کمتری دارند) بالا ا ست و در حرارت زیاد خشک شده‌اند و کمتر در معرض حمله قلیائیها هستند. با استفاده از آجرهائیکه تمام آهن موجود در آنها در مرحله تولید در یک اتمسفر احیا‌ء کننده در حرارت زیاد به ترکیبات غیر اکتیو تبدیل شده‌اند، می‌توان از نفوذ کربن جلوگیری به عمل آورد. مانند:

فایالیت‌ها و هرسینیت‌ها

6-                 جریان صحیح تقسیم گاز در محاط کوره بلند باعث عدم تشکیل برآمدگی گردیده و چنانچه قبلاً‌ا ایجاد شده باشد، رشد بعدی آنرا کنترل می‌کند. معمولاً جریان محاطی گاز بیشتر به (شکل m) ترجیح داده میشود تا بصورت ‌v.

فرم M می‌تواند با تنظیم مناسب نسبت بین دهانه و قطر زنگ، فاصله ریزش مواد و استفاده از زینگ قوس دار و یا صفحه محافظ متحرک و غیره بدست اید. سیستم بارگیری و مقدم قرار دادن کک مثل CCCOOO و یا CCOC (سنگ معدن= O و کک = C) باعث آزاد شدن محاط کوره بلند گردیده و نتیجتاً‌ حرارت گاز در امتداد دیواره افزایش می‌یابد. این امر مانع تشکیل برآمدگی شده و یا برآمدگی در قسمتهای بالاتر تشکیل و خرد و خراب میشود.

7-                 به منظور بهتر شدن جریان محاطی گاز در ناحیه‌ای که برآمدگی تشکیل شده از فورم‌های هوای دم با قطر بیشتر استفاده میشود.

8-                 استفاده نکردن از سنگ معدن آهن که دارای دامنه نرم شوندگی وسیع هستند.چ

9-                 استفاده نکردن از دانه‌های ریز در شارژ

استفاده کلی که دارای مقاومت بالا و قابل خرد شوندگی و واکنش‌های شیمیائی باشد.

10-آگلومر‌ه‌ای که دارای دانه‌های ریز باشد و قبل از شارژ در کوره بلند سرند نگردد می‌تواند سبب تشکیل برآمدگی شود.

11-برای کاهش ادامه حرارت نرم شوندگی و ورود مواد قلیائی باید شارژ مناسبی از مواد تهیه گردد.

12- تخریب برآمدگی با مواد منفجره مقدار هوای دمش را کاهش داده و در برآمدگی سوراخهائی تعبیه کرده و مواد منفجره را در آن قرار داده و منفجر می‌کنند. (خطرناک)

13- سوزاندن برآمدگی با مشعل گازوئیلی که از طریق آستر کوره بلند (پس از سوراخ کرد) در محل مناسبی قرار گرفته است.

14- استفاده از کلسیم کلراید به عنوان تمیز کننده. طرز عمل از این قرار است که از روی بالانس مواد، قلیائی‌هایی که در کوره بلند تجمع کرده محاسبه نموده و طبق رابطه زیر مقدار استو کیلومتری کلسیم کلراید اضافه می‌‌گردد.

Cao+ ) 2Kci) 2NaCI  = caCL2 + ) K2O) na2o

برآمدگی scab

شارژ نامناسب یا کار غیر یکنواخت کوره بلند تغییراتی در خواص فیزیکی سرباره اولیه و کارگاه ایجاد کوره بلند و برآمدگی در ناحیه کارگاه تشکیل میدهد. علت عمده نزول ناگهانی منطقه ذوب سرباره افزایش در ویسکوزیته و انجماد مجدد سرباره می‌باشد. در نتیجه یک قشر از توده خمیری تشکیل و در زاویه شیب کارگاه چسبیده که پیشرفتی آن بداخل کوره بلند مانع صعود گاز و نزول مواد می‌گردد.

چنانچه برآمدگی برطرف نگردد عبور گاز بصورت کانالی بوده و منجر به کار یک طرف گشته و خسارت به آستر نسوز وارد می‌نمائد.

تغییرات درجه حرارت، ویسکوزیته و منطقه انجماد سرباره می‌تواند به دلائل زیر باشد:

1-                  افزایش حرارت شعله (پائین آوردن منطقه ذوب سرباره).

2-                  کم شدن رطوبت هوای دمشی.

3-                  تغییر در ترکیب شیمیائی سرباره ترکیبی ناهمگون سنگ معدن و (یا) کک.

4-                  توزیع نامنظم گاز، یعنی احیاء مستقیم غیر یکنواخت که به مفهوم تحویل و ستیت (یا عامل کمک ذوب به کارگاه باعث انجماد مجدد سرباره کارگاه میشود.

به طور خلاصه، هر تغییری در پراتیک که منجر به ضخیم شدن سرباره اولیه و کارگاه شود، ممکن است منتج به تشکیل برآمدگی گردد. در این رابطه سرباره‌هائی با زیسیته بیشتر خطرناکتر از سرباره‌های اسیدی می‌باشند زیرا دومی حتی بعد از احیاء قابل توجه در حرارت مایع باقی می‌ماند.

روانی سرباره اولیه با مقدار FeO کنترل می‌شود. مادامی که Feo بطور فزاینده کاهش یابد، همزمان حرارت ذوب سرباره افزایش یافته و با بازیسیته زیاد این افزایش سریعتر میشود. اگر به هر دلیلی افت ناگهانی حرارت پیش آید، سرباره ممکن است منجمد شود. به طور مثال به علت افزایش ناگهانی احیاء‌ مستقیم گرما گیر. (Endotherm).

کنترل برآمدگی:

با اعمال متقابل زیر میتوا از تشکیل برآمدگی جلوگیری و یا آن را برطرف نمود:

1-                  شارژ کردن کک ا ضافی به منظور ذوب کردن برآمدگی.

2-                  کاهش موقت حرارت هوای دمشی برای همان هدف.

3-                  اگر آویختگی به علت طاق زدن به طرف مرکز کوره بلند شدید باشد، شاید ضروری باشد با کند کردن کار کوره بلند (پائین آوردن فشار هوای دم) تاثیر بالا نگهدارندگی (buoyant effect) هوا را کاهش داده تا وزن ستون مواد باعث خرد شدن برآمدگی گردد.

4-                  برای پرهیز از تشکیل سرباره قلیائی در دیواره‌ها، سنگ آهک دور از دیواره کوره بلند شارژ می‌گردد. این عمل با بارگیری OOCCLC یا CCLCOO حاصل میشود.

5-                  برای آزاد کردن محاط و تمیز کردن برآمدگی به طور کوتاه مدت میتوان از سیستم بارگیری  CCCOO استفاده کرد. با چنین بارگیری کک قبل از سنگ معدن یک گودی (قیف) در محور کوره بلند تشکیل داده و سنگ معدن در شیب قیف به طرف مرکز می‌غلطد.

6-                  در مواردی که تولید کوره بلند منظم و یکنواخت نیست، باید گاه گاهی برآمدگی از دیوار شسته و تمیز گردد. این عمل با استفاده از کلوخه‌ای که سخت احیا‌‌ء شونده (Hard- Burnt Sinters) و دارای فایالیت زیادی باشند، میسر است. یک چنین کلوخه‌ای در c1150-100 احیاء شده و حضور سرباره سیال کافی را به فاصله قابل توجهی در پائین کوره بلند تامین کرده و برآمدگی قلیائی را حل می‌کند. و کار یکنواخت کوره بلند را باعث میشود.

7-                  استفاده از سرباره پیش ساخته با حرارت زیاد و دامنه کن نرم شوندگی (آگلومره یا پلت خودگداز که وقوع برآمدگی را کم می‌کند.

آهک=  L                                                               

کانال زدن

در مخلوط مواد با اندازه‌های مختلف، با ازدیاد قطعات کوچک و خرده ریزها، مقاومت در مقابل جریان گاز افزایش می‌یابد. همزمان نفوذ پذیری گاز کم شده و افت فشار گاز زیاد میشود و این امر باعث جریان متفاوت گاز در بستر شده و توزیع غیر یکنواخت سرعت متفاوت گاز را به همراه دارد. جائیکه سرعت گاز زیاد است، سیللیت آغاز می‌شود و قطعات کوچکتر بالا برده شده و گاز بطور فزاینده به طرف این نواحی با شتاب حرکت می‌کند.این مناطق بیشتر و بیشتر نامتعادل گشته تا قسمت اعظم قطعات در یک وضعیت معلق قرار گیرد. لایه‌های معلق می‌توانند تا عمق قابل ملاحظه‌ای پائین بروند. حرکت قطعات به بالا شروع کانال زدن است. گاز در این ناحیه به طور فعال و مستقیم روی ساختمان مواد تاثیر می‌کند.

طبق نظریه Shur هر چند کانال زدن عموماً از توزیع غیر یکنواخت گاز ایجاد میشود. اما در حالات مشخص مستقیماً با انتقال ایرودینامیک و نه با یکنواختی ارتباط دارد.

کانال زدن بیشتر با انفجار گاز در لایه‌ای از مواد زیر ایجاد میشود  نتیجه افزایش نفوذ ناپذیری گاز در آن ناحیه نمی‌باشد. بعداً در نتیجه نیروی بالا برنده گاز، نفوذ پذیری گاز در ناحیه کانال، زیاد میشود. با مشاهده یک یا چند مورد از نکات زیر میتوان به وجود کانال در کوره بلند پی برد:

1-                  افزایش حرارت گاز در دهانه

2-                  افزایش شدید حرارت گاز محاطی در همسایگی کانال.

3-                  کاهش قابل توجه co2 در گاز دهانه

4-                  حجم بیشتری از هوای دمشی به فورم‌هائی وارد می‌شوند که به کانال نزدیکترند.

5-                  افزایش گرد و غبار کوره بلند.

6-                  شاخص نشان دهنده حرکت مواد، ریزش مواد را در لایه معلق کوره بلند نشان میدهد.

7-                  نوسان شدید فشار گاز در موقع باز شدن زنگ بزرگ،

8-                  افت فشار هوای دمشی( بالا خص زمانیکه کانال بزرگ باشد).

در تباین با موارد بالا، توزیع غیر یکنواخت گاز به طرق ذیل مشخص میشود:

1-                  توزیع غیر یکنواخت هوا در فورم‌ها.

2-                  تغییرات ناگهانی در سطح مواد.

3-                  اختلاف در حرارت و مقدار co2 نمونه‌های گاز کوره بلند.

در حالیکه با تصحیح سیستم بارگیری با غیر یکنواختی می‌توان مبارزه کرد. با باز کردن دریچه اسنورت و کاهش فشار هوای دمشی تا 2/0 اتسمفر و یا بعضی اوقات با ریزش مصنوعی میتوان کانال را برطرف کرد. در مواردی کنترل کانال با تغییر سیستم بارگیری به منظور تغییر جریان محاطی گاز یا با کاهش حرارت و یا افزایش مقدار رطوب هوای دمشی امکان پذیر است. بر خلاف تصور عمومی، شارژ کردن مواد ریز در کانال باعث حذف آن نمیشود. بلکه کمک میشود تا کانال خود را حفظ و نگهداری کند، زیرا مواد به علت سرعت زیاد گاز و به محلهائی که کمتر نفوذ پذیر هستند، دمیده شده و جایگیر میشوند.

بدین طریق جریان گاز از وسط کانالی که قبلاً تشکیل شده، تشدید میشود. چنانچه مقداری سنگ معدن ریز به کانال وارد شود، توسط گازهای داغ ذوب گشته و توده مذاب دیواره‌های کانال را استحکام می‌بخشد.

به علت انتقال سنگ معدن از یک محل به محل دیگر امکان دارد که چندین کانال سرانجام به یک کانال بزرگ تبدیل شوند.

آویختگی:

وقتی مواد در جریان پائین آمدن و یا گازها در حال صعود یا مقاومت برخورد کند،آویختگی رخ می‌دهد. این موضوع به دلائل زیر می‌‌باشد. (شکل 7)

1-                  مانع فیزیکی نزول مواد بعلت تشکیل برآمدگی یا چسبندگی سرباره کارگاه.

2-                  به علت وجود ذره‌های ریز، گاز در کوره بلند افزایش می‌یابد.

3-                  راه عبور مواد مذاب از داخل شبکه کک مسدود میشود.

4-                  سرباره خیلی غلیظ و یا دوباره منجمد شده و یا آهن سرده شده، راه عبورد گاز را در کارگاه مسدود می‌کند.

برآمدگی

ایجاد برآمدگی، پل، طاق و غیرو روی دیواره کوره بلند مقاومت فیزیکی اعمال کرده و مانع جریان، یعنی کند و یا حتی متوقف شدن حرکت مواد به پائین می‌شود تدابیر لازم برای ممانعت از تشکیل یا بر طرف کردن برآمدگی قبلاً ذکر شد. در مواردی که طاق در کارگاه و یا شکم از ماده سخت غیر قابل نفوذ زده میشود. لازم است کک اضافی شارژ گشته و پس از آن دمش سرد توام با کاهش حجم هوا انجام گیرد.

وقتی طاق شکسته شد، مواد به طور ناگهانی نشست می‌کند که به نام ریزش کارگاه معروف است.

باز اضافی درکناره‌های کوره بلند:

دادن بار اضافی با دانه بندی ریز در کناره کوره بلند نفوذ ناپذیری را کم می‌کند. یک چنین کوره بلند‌ای سخت کار می‌کند. سرعت نزول مواد کند شده و فشار کوره بلند به طور ناگهانی افزایش می‌یابد. و در مواردی مواد در کوره بلند شروع به آویزان شدن می‌نماید. با تغییر سیستم که در آن کک اول شارژ می‌گردد و مواد ریز سرند گردند، آویختگی می‌تواند به حداقل برسد.

آویختگی گرم:

افزایش درجه حرارت شعله باعث نزول غیر یکنواخت مواد و در نتیجه آویختگی میشود. با کم کردن حرارت هوای دمشی و یا تزریق سرد کننده‌های دیگر یک چنین آویختگی همواره برطرف شده است.

حرارت شعله می‌تواند اضافه شود اگر حرارت دمش و یا مقدار کربن کک افزوده شود و یا رطوبت دمش کاهش یابد.

آویختگی سرد:

علت آویختگی سرد غلظت زیاد سرباره یا جامد شدن آن در شکاف شبکه‌های کک در کارگاه می‌باشد.

غلظت بالا ممکن است به علت حرارت پائین در کارگاه و بوته باشد. حرارت پائین به دلائل زیر است:

1-                  نشت آب از خنک کننده‌ها در کارگاه بوته

2-                  افت ناگهانی مقدار کربن کک.

3-                  افزایش ناگهانی رطوبت دمش.

برطرف کردن مشکلات بالا:

1-                  در صورت امکان جلوگیری از نشت آب یا ایزوله کردن صفحات سوراخ شده و تعویض آنها در موقع مناسب.

2-                  کاهش نسبت مواد آهن دار به کک در شارژ شش ت هشت ساعت زمان لازم است تا اثر مطلوب به دست آید.

در این فاصله حرارت دمش افزایش یابد یا حجم دمش موقتاً‌ کم شود. علاوه بر آن کاهش احیاء غیر مستقیم هم می‌تواند علت آویختگی سرد باشد. افزایش احیاء مستقیم و ستیت که واکنشی گرماگیر است باعث منجمد شدن آهن در منافذ شده و مانع حرکت گاز می‌گردد.

انجماد باعث برآمدگی روی دیواره نسوز کوره بلند می‌شود. حذف آن با افزایش حرارت دمش و یا نسبت کک به مواد آهن دار شارژ، بطور موقت و بهتر کردن تقسیم گاز با کنترل شارژ امکان پذیر است.

جابجائی مواد:

سرعت زیاد گاز در مناطقی از کوره بلند، دانه‌های ریزی را که ابعادشان کمتر از اندازه‌های بحرانی است به طور فیزیکی بلند کرده و در محل‌هائی که سرعت گاز پائینتر است، انباشته می‌کند. این جابجائی مواد به علت توزیع غیر یکنواخت سرعت گاز که ناشی از نفوذ پذیری متفاوت در مقاطع مختلف شعاعی است انجام میشود.

در وضعیتی که محاط کوره بلند با دانه‌های ریز بیشتری شارژ شود، یک لایه متراکم و نازک تشکیل شده، که مانع حرکت گاز و افزایش فشار آن می‌گردد. گاز برای عبور از درون لایه متراکم، دانه‌های ریز به طرف مرکز یا جائیکه سرعت گاز کم است پرتاب می‌کند. این تغییر مکان مواد می‌تواند تشکیل کانال بدهد و یا موجب انسداد شود، که منجر به جریان غیر یکنواخت گاز و شارژ گردیده و استفاده ناقص از انرژی شیمیائی و گرمائی گاز و مصرف بیشتر کک را باعث میشود. به علت اینکه گاز تماماً از ناحیه باریک غیر قابل نفوذ جریان می‌یابد، حرارت و فشار گاز دهانه زیاد میشود. در اثر حرت کند و بطئی، سطح مواد بالاتر رفته در حالی که در موقع ریزش حرارت و گاز دهانه زیاد شده، اما سطح مواد افت زیادی پیدا می‌کند. در هر دو حالت ریزش و جابجائی مواد، محتوی (c+co2) گاز را با احیاء مستقیم افزایش میدهد. این عمل در مورد جابجائی به جهت جریان محاطی و استفاده ناقص از co است. در حالیکه در ریزش، مربوط به فرو ریختن اکسیدهای احیاء نشده به قسمتهای گرم پائین کوره بلند است.

با اتخاذ تدابیر ذیل می‌توان مانع از جابجائی مواد (به دلیل سرعت یا فشار متفاوت گاز) در مناطقی که دارای نفوذ پذیری کم و زیاد هستند، گردد:

کاهش حجم دمش

تغییر ارتفاع مواد

تغییر ترتیب شارژ

دقت در حرارت گازدهانه، آنالیزها خروج گرد و غبار کوره بلند و حرارت دیواره بدنه.

ریزش:

ریزش، حرکت ناگهانی و سریع ستونی از مواد به پائین است که بیشتر به فرو رفتگی شباهت دارد. این واقعه به جهت تشکیل طاق یا پل زدن یا به علت آویزش در بالای کوره بلند رخ میدهد. در نتیجه مواد در زیر آویختگی به پائین رفته ادامه داده  ذوب گشته، در حالی که ماتریال در بالا همچنان آویخته است. سپس سوراخ کوچکی که قطر‌آن به تدریج افزایش می‌یابد، در بخش زیرین آویختگی ایجاد شده تا جائیکه وزن مواد آویخته باعث فرو ریختگی و حرکت ناگهانی مواد به پائین میشود. فرو ریختگی ناگهانی در حالت خاصی ممکن است منجر به انفجار و باعث خساراتی به تجهیزات بالای کوره بلند گردد. آویختگی و متعاقباً ریزش میتواند به دلائل زیر باشد:

1-                 کندانسه شدن فلزات اکسید شده قلیائی و بخارات روی در بالای بدنه و تشکیل توده سخت غیر قابل نفوذ،

2-                 ممانعت از جریان متقابل مواد و گاز به علت نشت کربن یا پودر کک یا سنگ معدن ریز در شکاف سنگهای شارژ شده.

3-                 به علت تغییر تکنولوژی کوره بلند سرباره‌ای که قبلاً ذوب شده است مجدداً متبلور شده و تشکیل یک توده جامد غیر قابل نفوذ را میدهد. بدین طریق در حرکت یکنواخت مواد اشکال ایجاد می‌کند.

در نتیجه کانال زدن سرعت نزول مواد متفاوت گشته و می‌تواند باعث ریزش گردد. نواحی متراکم و بیشتر کمپاکت شده و با سرعت زیادتری نسبت به بقیه شارژ نزول کرده و درنتیجه پیدایش سوراخ در قسمت تحتانی مواد، فرو ریختگی ایجاد می‌شود. این فرو ریختگی باعث برطرف شدن کانال و آزاد شدن مواد و جریان گاز می‌گردد.

آزاد شدن مواد به علت سریعت جریان یافتن گازهای فشرده رها شده از سوراخ پائین آویختگی می‌باشد.

در حالاتی که گاز خیلی فشرده باشد، ممکن است باعث خروج قطعات بزرگی از سنگ‌ آهن و کک شود.

اگر مواد فرو ریخته در حال ریزش کانال‌ها را پر نماید، بدون افزایش نفوذ ناپذیری در جای دیگر، آویختگی پس از یک پریود زمانی دوباره شروع میشود.

آویختگی و ریزش موضعی بستگی به نوع منطقه خمیری ذوب دارد که درکوره بلند شکل گرفته است. طبق نظریه wakayam ریزش متناوباً در منطقه w شکل (یا v شکل) رخ میدهد، در حالیکه به ندرت در کوره بلند با مناطق v معکوس پیش می‌آیددر حالت اول طاق بین ستون مرکزی کک و دیواره کوره بلند تشکیل شده که به آسانی فرو نمی‌ریزد و بدینسان آویختگی ایجاد میشود.

در حالی که در مناطقی که شکل v معکوس دارند طاق بین مرکز کوره بلند و منطقه میانی تشکیل شده و از نظر اندازه کوچک و به سادگی ناپدید میشود. بدین جهت برای کار یکنواخت و تولید اپتیمم کوره بلند منطقه خمیری ذوب با شکل v معکوس مورد نظر است.

ریزش منتهی به افزایش حرارت و فشار گاز دهانه و همچنین انتشار گرد و غبار میشود. مقدار ‌‌co، co2 می‌تواند کاهش یابد زیرا گازها توسط ازتی که ناگهانی از روزنه پائین آویختگی رها شده‌اند رقیق می‌شوند.

طبق نظریه korber Meyer متصاعد شدن گاز در حین ریزش در فشار خیلی بالا (6 تا 12 ااتمسفر) میتواند باعث آزاد شدن مواد گردد. واکنش انفجاری احتمالاً‌ بین اکسید آهن با کربن ذخیره شده وقتی رخ میدهد که در اثر ریزش، مواد به منطقه‌ای با حرارت بالا منتقل شوند. این واکنش میتواند بین اکسید با سیانیدهای قلیائی هم ا نجام شود که در هر دو حالت گاز زیادی ایجاد میشود.

3co+2fe = 3c + Fe2o3

N2+2CO+K2O = 2KCN+Fe2o3

ریزش مانع حرکت یکنواخت کوزه گشته، توزیع یک نواخت گاز را مختل نموده، تولید را کاهش داده و مصرف کک را بالا برده و کیفیت چدن را ناهمگون می‌کند.

ریزش وضعیت گرمایش بوته را نیز تحت تاثیر قرار میدهد. گرد و غبار اضافی مقدار زیادی گرد کک به همراه دارد. ریزش سنگ آهن را که از نظر گرمائی آماده و احیاء نشده است به قسمتهای پائین کوره بلند برده باعث کیفیت نامطلوب چدن می‌‌گردد. (سیلیس و منگنز پائین و گوگرد بالا).

همچنین بی نظمی‌هائی نظیر سرد بودن بوته در کار کوره بلند ایجاد میشود.

بوته سرد

سرد شد بوته وقتی رخ میدهد که حرارت چدن سریعت افت پیدا می‌کند  بوته سرد شود. این پیش آمد می‌تواند به دلائل زیر باشد:

1-                  ریزشهای ناگهانی و سنگین و سقوط مواد نسبتاً سرد به داخل بوته.

2-                  افزایش نزول مواد در محاط کوره بلند.

3-                  تغییر فاحش در نسبت مواد آهن دار به گاز در یک یا چند ناحیه فورم‌های هوای دم.

4-                  فرو ریختگی مواد نسبتاً سرد بدرون کانالی بزرگ.

5-                  نشت جعبه‌های خنک کننده در کارگاه و بوته.

6-                  افت ناگهانی کربن کک بدون اطلاع قبلی (این حالت به ندرت پیش می‌اید. )

در مقاله ریزش مواد اشاره شد که طاق چگونه شکل می‌گیرد و با ایجاد سوراخ در قسمت تحتانی آن به علت بار سنگینی که روی آن قرار دارد، شکسته میشود.

فرو ریختگی مواد سرد ممکن است باعث سردی بوته شده بخصوص اگر ریزش سنگین باشد، پیشگیری ریزش قبلاً توضیح داده خواهد شد.

اگر شارژی با نفوذ پذیری زیاد در یک ناحیه متمرکز شود، نسبت مواد آهن دار به گاز کاهش یافته و این ناحیه گرم میشود. اما این نسبت در نواحی دیگر افزایش یافته و آن نواحی را سرد کرده و سرانجام باعث سردی بوته میشود. همچنین سردی بوته می‌تواند بعلت افزایش مصرف هوا در یکی از فورم‌های هوای دم (بدلیل برقراری فرآیندهای مختلف درکوره بلند) باشد.

افزایش قطر فورم‌ها همان تاثیری را خواهد داشت که از ازدیاد جریا محاطی گاز و در نتیجه سرد شدن نواحی وسط کوره بلند، حاصل میشود. وقتی کانال بزرگی در کوره بلند تشکیل میشود قطعات درشت مواد به درون آن می‌ریزد. اگر سرعت نزول مواد در کانال زیاد شود، علیرغم آنک در موقع پائین رفتن مواد با حجم زیادی از گازهای داغ مواجه می‌شوند، به قدر کافی گرم نمی‌شوند، به علاوه چون گاز در نواحی دیگر کوره بلند غیر کافی است آن مناطق سرد می‌شوند.

تمام اینها باعث سرد شدن شدید بوته میشود. بر طرف کردن کانال، توزیع غیر یکنواخت گاز و جریان محاطی گازها در کوره بلند که درمواردی به سرد شدن بوته منجر میشود، در مقالات قبلی آمده است.

عدم نفوذ پذیری بوته:

عدم نفوذ پذیری به بی نظمی کار کوره بلند مربوط است که از مسدود شدن ناژ مذاب از درون شبکه کک ناشی شده و باعث انجماد مواد در دیواره‌های بوته می‌گردد. عدم نفوذ پذیری بوته می‌تواند به دلائل زیر باشد:

1-                  محدودیت جاری شدن با دمش زیاد برطرف شده و مذاب بیشتری از شبکه کک جریان می‌یابد.

2-                  استفاده از سرباره و با ویسکوزیته و نقطه ذوب بالا.

3-                  استفاده از کک با دانه بندی ریز و مقاومت کم.

4-                  استفاده از مقدار زیاد سنگ آهک خام و کلوخه با دانه بندی ریز.

5-                  تجمع گرافیت، به عنوان مثال در موقع تولید چدن با سیلسیم بالا.

خفه کردن بوته در نتیجه حرت بطئی مواد دیر شارژ کردن و با ظاهر شدن سرباره در فورم‌های هوای دم بلافاصله پس از خروج، حاصل میشود. چدن مذاب میتواند در سرباره وارد شده و فورم هوای و مجرای خروج سرباره را بسوزاند.

معمولاً حرارت چدن کم  ومقدار گوگرد زیاد میشود. به علت گرفتگی شبکه کک، چدن بیشتری اطراف فورم‌های هوای دم جاری شده و آنها را می‌سوزاند.

انجماد مواد در دیواره بوته، حجم بوته را کم کرده و سطح مذاب خیلی سریع پس از خروج بالا میرود.

قطعات کوچک کک قدری بالاتر از کف بوته شناور شده و مذاب از طریق خلل و فرج به طرف مجرای خروج چدن فیلتره میشود.

تدابیر ذیل میتواند برای مقابله با عدم نفوذ پذیری بوته بکار برده میشود.

1-                  بهتر کردن مقاومت مکانیکی کک، خرد شدن کک مهمترین عامل عدم نفوذ پذیری بوته و سوختن فورم‌های هوای دم است.

2-                  اگر خرد شدن کک به علت حمله قلیائی‌ها باشد با ورود مواد قلیائی کمتر یا کار با حرارت شعله کمتر و استفاده کمتری از سرباره بازی مقدار قلیائی در کوره بلند کاهش می‌یابد.

3-                  استفاده از کک با دانه بندی ریز و مقاومت کم. خرد شدن کک به علت تجمع قلیائی‌ها مجدداً سیرکوله شده است.

4-                  استفاده از مقدار زیاد سنگ‌ آهک خام و کلوخه با دانه بندی ریز.

5-                  تجمع گرافیت، به عنوان مثال در موقع تولید چدن با سیلسیم بالا.

حفه کردن بوته در نتیجه حرکت بطئی مواد دیر شارژ کردن و با ظاهر شدن سرباره در فورم‌های هوای دم بلافاصله پس از خروج، حاصل میشود. چدن مذاب می‌تواند در سرباره وارد شده و فورم هوای و مجرای خروج سرباره را بسوزاند.

معمولاً حرارت چدن کم و مقدار گوگرد زیاد میشود. بعلت گرفتگی شبکه کک، چدن بیشتری اطراف فورم‌های هوای دم جاری شده و آنها را میسوزاند.

انجماد مواد در دیواره بوته، حجم بوته را کم کرده و سطح مذاب خیلی سریع را پس از خروج بالا میرود.

قطعات کوچک کک قدری بالاتر از کف بوته شناور شده و مذاب را از طریق خلل و فرج به طرف مجرای خروج چدن فیلتره میشود.

تدابیر ذیل میتواند برای مقابله با عدم نفوذ پذیری بوته به کار برده شود.

1-                  بهتر کردن مقاومت مکانیکی کک، خرد شدن کک مهمترین عامل عدم نفوذ پذیری بوته و سوختن فورم‌های هوای دم است.

2-                  اگر خرد شدن کک به علت حمله قلیائی‌ها باشد با ورود مواد قلیائی کمتر یاکار با حرارت شعله کمتر و استفاده کمتری از سرباره بازی مقدار قلیائی در کوره بلند کاهش می‌یابد.

3-کاهش حرارت دمش به منظور افزایش نسبت کک به مواد آهن دار.

4-استفاده از آگلومره در محاط کوره بلند مثل سیستم بارگیری ssccc (اگلومره= s و کک= c)

5-پس از هر 5 تا 7 شارژ، کک به تنهائی به کوره بلند شارژ میشود.

6-                  افزایش منگنز در شارژ به منظور تولید سرباره بیشتر روانی فلز و کاهش گرافیتی شدن چدن.

7-                  تولید چدن با سیلسیم پائین به منظور کاهش جدا شدن گرافیت.

8-                  استفاده از سرباره سیال درکارگاه و بوته.

سوختن فورم‌های هوای دم:

سوختن فورم‌های هوای دم (و مجرای خروج سرباره) به دلائل زیر است:

1-                  بلوکه شدن کارگاه به علت غلظت سرباره کارگاه (سرباره غلیظ و سخت ذوب شونده) و جریان یافتن این سرباره با مقداری چد همراه روی فورم‌ها و همچنین عبور چد بیشتر اطراف فورم‌ها.

2-                  بلوکه شدن بوته و کارگاه به علت وجود کک پودری شکل و تجمع سرباره (که توسط کک یا گرافیت غلیظ شده است) زیر فورم‌ها.

3-                  جریان محاطی (کانالی‌ها) هوا که میتواند قسمت پائین کوره بلند را سرد کند.

زیر سرباره غلیظ شده و مقدار FeO زیاد گشته و حرارت در محاط بوته می‌افتد و چدن بین و زیر فورم‌ها سرد شده (منجمد شده) و فورم‌ها را میسوزاند، افت درجه حرارت گاز محاطی به میزان 100-50 درجه سانتیگراد و اختلاف حرارتی معادل 150-100 درجه سانتیگراد با فورم مقابل اعلام احتمال سوختن فورم‌ها است.

روشهای متداول برای جلوگیری از سوختن فورم‌ها:

1-                  روانتر کردن سرباره کارگاه و بوته.

2-                  بهتر کردن کیفیت کک از نظر مقاومت در مقابل خرد شدن و حملات شیمیائی، بخصوص در حرارتهای بالا.

3-                  استفاده از شارژی که کمتر قلیائی باشد و استفاده بیشتر از سرباره اگر مقدار قلیائی‌ها در باره کوره بلند زیاد باشد.

4-                  حذف کانال یا جریان محاطی.

5-                  دمش مداوم حتی المقدور بدون انقطاع.

تفاله کک:

گهگاهی در زمان تخلیه جدی یا حتی سرباره مقدار زیادی کک همراه چدن و سرباره از بوته خارج میشود که آنرا «تفاله کک» می‌نامند. تفاله کک مشکلات جدی کاری و ت اخیر در برنامه تولید ایجاد می‌کند  زیرا باعث انسداد و گرفتگی جوی در ناحیه مجرای خروج میشود.

قبل از تمیزکاری امکان بسته شدن مجرا با ماشین مسدود کننده نمی‌باشد.

شکل گرفتن تفاله کک می‌تواند به دلائل زیر باشد:

1-                  قطعات کوچک و خرده کک هائی که از غربال نشدن و یا از کک ‌هائی که دارای استحکام هستند حاصل شده، در زمان تخلیه همراه سرباره از مجرای خروج سرباره و با چدن سرباره از مجرای خروج چدن بیرون ریخته میشوند.

2-                  اگر کار کوره بلند مداوم و پیوسته نباشد تفاله کک حتی با استفاده از کک مقاوم و دارای کیفیت بالا، نیز ایجاد میشود.

در شرایط نرمال کوره بلند قطعات درشت کک در منطقه احتراق سوخته، کوچکتر شده و در حلقه فعال (شکل 8) فورم‌های هوای دم مصرف میشوند، اما در مواردی که دمش قطع میشود، حلقه فعال از بین رفته و خرده‌های کک وارد بوته میشوند. وقتی دمش از سر گرفته شود این کک‌های خرد نمی‌توانند دوباره وارد منطقه فعال شود و به صورت تفاله کک از کوره بلند خارج شوند.

با مراعات موارد ذیل میتوان مانع تشکیل تفاله کک شد و یا تناوب و تکرار آن را به حداقل رساند.

1-                  باید ککی در کوره بلند شارژ شود که از نظر مکانیکی و شیمیائی در مقابل خرد شدن، اصطکاک و سائیدگی، فشرده شدن، ضربه خوردن وحمله شیمیائی CO2  و فلزات قلیائی در حرارتهای بالا مقاوم باشد.

2-                  حتی المقدور دمش قطع نگردد، تخلیه و بستن مجرای خروج چدن بدون کاهش فشار هوا صورت گیرد.

3-                  کک‌های کمتر از 25-20 میلیمتر سرند گردد.

4-                  با استفاده از گل مجرای مناسب مجرای خروج محکم و مطمئن بسازیم.

 

(metallurgybank.persianblog.ir)منبع: بانک اطلاعات متالورژی

 

 


نوشته شده در تاريخ ۱۳۸۸/٩/۳ توسط رضا علیزاده-سید محمد درودی
.: Weblog Themes By Blog Skin :.

اسلایدر