فرن القبة: الهيكل والتشغيل والمناطق

بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم عن: - 1. مقدمة إلى فرن القبة 2. هيكل فرن القبة 3. العملية 4. المناطق 5. السعة 6. المزايا 7. القيود.

مقدمة لفرن القبة:

القبة هي عبارة عن فرن مسبك يستخدم على نطاق واسع لصهر المعادن الحديدية والسبائك. في بعض الأحيان ، يتم استخدامه أيضا لصهر المعادن غير الحديدية والسبائك. فرن القبة هو أرخص وسيلة لتحويل الحديد الخام أو الخردة إلى حديد رمادي. الوقود المستخدم هو فحم الكوك منخفض الجودة. يمكن أيضا استخدام الفحم أو قوالب الكربون أنثراسايت.

هيكل فرن القبة:

القبة هي عبارة عن فرن نوع رمح يبلغ ارتفاعه من ثلاثة إلى خمسة أضعاف قطره ؛ هو الأكثر استخداما على نطاق واسع فرن لإنتاج الحديد الزهر المنصهر الرمادي. يظهر رسم تخطيطي لفرن قبة في الشكل 4.2.

كما يتبين من الشكل ، الأجزاء الرئيسية للقبة هي:

(ط) شل:

يتم تصنيع القشرة من صفيحة فولاذية بسماكة حوالي 10 مم ، أو ملحومة مع بعضها البعض ، وهي مبطنة داخليًا بطوب النار المقاوم للحريق. يتراوح قطر القشرة من متر واحد إلى مترين مع ارتفاع حوالي ثلاثة إلى خمسة أضعاف القطر.

(2) الأساس:

يتم نصب كامل البناء على الساقين أو الأعمدة الفولاذية. يتوقف باب قطرة ، مصنوع من قطعة واحدة ، على ساق داعمة. عندما تكون القبة مليئة بالشحنة ، يتم توفير دعامة دعامة عند الباب السفلي بحيث يظل الباب مغلقاً ولا ينهار بسبب الوزن الثقيل للشحن. إذا لم تكن القبة قيد الاستخدام ، فإن باب القطرة يسمح بأعمال الصيانة والإصلاح لبطانة الفرن.

(3) شحن الباب:

باتجاه الجزء العلوي من الفرن ، يوجد فتحة تسمى باب الشحن. يستخدم باب الشحن لتغذية الشحنة المحتوية على المعدن وفحم الكوك والتدفق ، في الفرن. وهي تقع على ارتفاع حوالي 3 إلى 6 أمتار فوق tuyers.

(4) منصة الشحن:

منصة الشحن مصنوعة من قضبان وألواح الصلب المعتدلة القوية. ﻋﺎدةً ، ﻳﺤﻴﻂ ﺑﺎﻟﻘﺒﻮة ﻋﻠﻰ ﻣﺴﺘﻮى ﺣﻮاﻟﻲ 0.3 ﻣﺘﺮ ﺗﺤﺖ ﻗﺎع اﻟﺒﺎب.

(ت) منفاخ الهواء:

يتم توصيل منفاخ الهواء إلى صندوق الرياح عن طريق أنبوب الانفجار. انها تزود الهواء لصندوق الرياح. يتم توفير صمام في أنبوب الانفجار للتحكم في تدفق الهواء. يتراوح ضغط الانفجار من 250 كجم / م 2 إلى 1050 كجم / م 2 .

(السادس) تيويريس:

وينفخ الهواء المطلوب للاحتراق عبر الصواني التي تقع على مسافة 36 بوصة (0.9 م) فوق قاع الفرن. يجب أن تكون المساحة الإجمالية لل tuyeres 1/5 إلى 1/6 من مساحة المقطع العرضي للقبة داخل بطانة على مستوى tuyere.

(السابع) حجم التداول:

يتم تركيب مقياس الصوت في فرن القبة لمعرفة حجم مرور الهواء. تعتمد كمية الهواء اللازمة لإذابة نغمة واحدة من الحديد على نوعية وكمية نسبة فحم الكوك وفحم الكوك.

(ثامنا) الحنفية هول (حفرة معدنية المنصهرة):

توجد فتحة صغيرة في الجزء السفلي من الأمام وفي الجزء الأمامي للسماح بتجميع الحديد الزهر المنصهر.

(التاسع) الخبث هول:

هناك أيضا حفرة الخبث تقع في العمق وفوق مستوى ثقب الصنبور لأن الخبث يطفو على سطح حديد الصب المنصهر.

(x) المدخنة:

يعرف الجزء من القشرة فوق فتحة الشحن بالمدخنة. ويبلغ ارتفاعه من 4 إلى 6 أمتار. يتم توفير مدخنة مع شاشة التصفية ومانع الشرارة. هذا يسهل الهروب الحر من الغازات المنفلتة وينحرف الشرر والغبار مرة أخرى إلى الفرن.

تشغيل فرن القبة:

يتكون تشغيل فرن القبة من الخطوات التالية:

(ط) إعداد القبة:

يجب أن يتم تجفيف القبة المبنية حديثًا قبل إطلاقها. يتم تنظيف أي خبث في جميع أنحاء tuyeres من المدى السابق. يتم إصلاح أي الطوب مكسورة مع مزيج من رمل السيليكا والطين النار. يتم تطبيق طبقة من المواد المقاومة للحرارة على المنطقة الطليقة فوق بطانة الطوب النار.

ثم يتم صدم سرير من رمل الصب في القاع حتى يبلغ سمكه حوالي 6 بوصات (15 سم) أو أكثر ، وينحدر نحو فتحة الحنفية لضمان تدفق أفضل للمعدن المنصهر. يتم توفير فتحة فتحة الخبث بقطر يتراوح من 30 إلى 35 مم تقريبًا وفتحة صنبور بقطر 25 مم تقريبًا.

(ثانيا) اطلاق القبة:

يشتعل نيران الخشب على قاع الرمال ، عندما يحترق الخشب جيداً ؛ يتم التخلص من فحم الكوك على السرير جيدا من أعلى. تأكد من أن الكوك يبدأ بالحرق أيضًا. ويوضع بعد ذلك سرير من فحم الكوك بسماكة حوالي 40 بوصة على الرمال أي أعلى قليلاً من التويرين.

يتم تشغيل الانفجار الهوائي بمعدل نفخ أقل من المعدل الطبيعي لإشعال فحم الكوك. يتم استخدام قضيب القياس الذي يشير إلى ارتفاع سرير فحم الكوك. يتم إطلاق النار قبل 3 ساعات من المعدن المصهور المطلوب.

(3) شحن القبة:

بعد ذلك ، يتم شحن الشحنة إلى القبة من خلال باب الشحن. تؤثر العديد من العوامل ، مثل تركيبة الشحنة ، على البنية النهائية للحديد الزهر الرمادي الذي تم الحصول عليه. وتتكون الشحنة من 25٪ من حديد الخنزير ، و 50٪ من خردة الحديد الزهر الرمادي ، و 10٪ من خردة الصلب ، و 12٪ من فحم الكوك كوقود ، و 3٪ من الحجر الجيري كدفق.

هذه المكونات تشكل طبقات بديلة من فحم الكوك والحجر الجيري والمعدن. إلى جانب الحجر الجيري ، تستخدم الفلورسبار ورماد الصودا أيضاً كمواد تدفق - وظيفة التدفق هي إزالة الشوائب الموجودة في الحديد وحماية الحديد من الأكسدة.

(4) نقع الحديد:

بعد شحن الفرن بالكامل ، يسمح للبقاء على هذا النحو لمدة 1 - 1.5 ساعة. خلال هذه المرحلة يتم تسخين الشحنة ببطء لأن الانفجار الهوائي مغلق هذه المرة ، ونتيجة لذلك ينقع الحديد.

(v) بدء الانفجار الجوي:

يتم فتح الهواء في نهاية فترة النقع. يتم إغلاق الفتحة العلوية حتى يذوب المعدن ويتم جمع المعدن الكافي. كلما بدأ الانصهار ، تتحرك محتويات الشحنة تدريجيًا إلى الأسفل. يجب أن يكون معدل الشحن مساويا لمعدل الذوبان بحيث يتم الاحتفاظ الفرن الكامل طوال الحرارة.

(السادس) إغلاق القبة:

عندما لا يكون هناك حاجة إلى مزيد من الذوبان ، يتم إيقاف تغذية الشحنة و الانفجار الهوائي. تتم إزالة الدعامة ، بحيث تتأرجح اللوحة السفلية لفتح. تتم إزالة الخبث المترسب. يمكن للقبة أن تعمل بشكل مستمر مثل الفرن العالي ، ولكن من الناحية العملية قد تعمل عند الحاجة. لا تتجاوز فترة الذوبان 4 ساعات في معظم المسابك. ولكن ، يمكن تشغيله باستمرار لمدة 10 ساعات أو أكثر.

مناطق فرن القبة:

ينقسم فرن القبة في عدد من المناطق حيث يحدث عدد من التفاعلات الكيميائية.

فيما يلي المناطق الهامة الست:

(ط) منطقة البئر أو البوتقة:

إنها المنطقة الواقعة بين قمة السرير الرملي وقاع الصلصال. المعادن المنصهرة التي تم جمعها في هذه المنطقة.

(ثانيا) المنطقة المختلطة:

إنها المنطقة الواقعة بين أعلى قمة تويور والمستوى النظري فوقه. ومن المعروف أيضا باسم منطقة المؤكسدة.

هنا ، يتم الاحتراق بالفعل ، ويستهلك كل الأكسجين من الانفجار الهوائي ويولد كمية كبيرة من الحرارة. تتراوح درجة الحرارة لهذه المنطقة من 1500 درجة مئوية إلى 1850 درجة مئوية. الحرارة المنتجة في هذه المنطقة كافية لتلبية متطلبات مناطق القبة الأخرى.

(3) منطقة التخفيض:

وهي المنطقة الواقعة بين قمة منطقة الاحتراق والمستوى الأعلى من سرير الكوك. ومن المعروف أيضا باسم منطقة واقية.

يتفاعل ثاني أكسيد الكربون المتدفق الصاعد من خلال هذه المنطقة مع فحم الكوك الساخن ، ويتم تخفيضه إلى CO. نتيجة لهذا التفاعل ، تنخفض درجة الحرارة إلى حوالي 1200 درجة مئوية. هذه المنطقة تحمي الشحنة ضد الأكسدة لأنها تخفف من الجو المحيط بها.

(4) منطقة الانصهار:

إنها المنطقة الواقعة بين الطبقة الأولى من شحنة المعدن وفوق منطقة التخفيض. يتراوح ما بين 300 إلى 900 ملم فوق تكلفة السرير. تغير شحنات المعدن الصلب إلى الحالة المنصهرة تلتقط كربونًا كافيًا في هذه المنطقة. درجة الحرارة التي يمكن بلوغها في هذه المنطقة هي في حدود 1600 درجة مئوية إلى 1700 درجة مئوية.

(v) منطقة التسخين:

إنها المنطقة من فوق منطقة الذوبان إلى المستوى السفلي من باب الشحن. يتم شحن مواد الشحن في هذه المنطقة. يتم تسخين الشحنة إلى حوالي 1093 درجة مئوية قبل أن تستقر لأسفل لدخول منطقة الذوبان. ومن المعروف أيضا باسم منطقة الشحن.

(السادس) Stack Zone:

إنه الجزء الفارغ من هذا الفرن ، والذي يمتد من فوق منطقة الشحن إلى قمة الفرن. إنها تحمل الغازات الساخنة المتولدة داخل الفرن إلى الغلاف الجوي.

قدرة فرن القبة:

يتم تعريف قدرة القبة من حيث النغمات المعدنية السائلة التي يتم الحصول عليها لكل ساعة من الحرارة. يعتمد على أبعاد القبة ، كفاءة الاحتراق ، معدل الاحتراق ، مكونات الشحن ، إلخ.

يمكن زيادة ناتج القبة عن طريق إثراء الأكسجين من الانفجار الهوائي ومن خلال استخدام حرارة أفضل للغازات الخارجة إلى سخن الفرن إلى حوالي 180 إلى 270 درجة مئوية.

مزايا فرن القبة:

(ط) إنها بسيطة في البناء والتشغيل.

(2) منخفضة الصب من البناء والتشغيل والصيانة.

(ثالثا) لديها معدل إنتاج مستمر وسريع.

(4) لا تتطلب مشغلين ماهرين للغاية.

(ت) تتطلب مساحة أرضية صغيرة مقارنة بالأفران الأخرى.

(6) يمكن التحكم في تكوين الذوبان.

حدود قبة الفرن:

(ط) من الصعب الحفاظ على التحكم في درجة الحرارة.

(2) زيادة محتوى الكربون في منتج الحديد بسبب تسخين فحم الكوك مع المعادن.

يتم تحويل بعض العناصر المعدنية إلى أكاسيدها ، وهي غير مناسبة للصب.