تاریخچه
کوره‌های بلند در چین از حدود سده پنجم پ.م. وجود داشته‌اند. در سده‌های میانه در اروپا نیز این‌گونه کوره‌ها ساخته‌شد و در سده ۱۵ از منطقه نامور در بلژیک به مناطق دیگر گسترش یافت. سوخت به‌کاررفته در این کوره‌ها ذغال سنگ بود.
کوره بلند
یک کوره بلند در سستائو اسپانیا. کوره اصلی در زیر تیرآهن‌های میانی قرار دارد.
کورهٔ بُلَند کوره‌ای عمودی است که در کارخانه‌های ذوب فلز برای استخراج فلز، به ویژه آهن، از سنگ معدنی استفاده میشود.
در کوره بلند سوخت جامد، معمولاً کُک همراه با جریان دمشی هوا می‌سوزد و کانی‌ها را ذوب میکند.
یک کوره بلند در سستائو اسپانیا. کوره اصلی در زیر تیرآهن‌های میانی قرار دارد.
مشخصات هندسی کوره بلند
ارتفاع موثر کوره بلند عبارتست از فاصله محور مجزای آهن و سطح بار در دهانه آن. از آنجا که سطح بار همواره متغیر است ، این است که لبه پائینی زنگ بزرگ را در حالتی که پائین باشد سطح بار در نظر می گیرند. ارتفاع موثر کوره بلند به استحکام قطعات سوخت جامد بستگی دارد.اگر کوره خیلی بلند باشد، قطعات سوخت خرد شده و قطعات پر حاصله کار آنرا مختل می کند. از طرف دیگر اگر کوره بلند خیلی کوتاه باشد بار به مقدار لازم گرم و آماده نمی شود.
ارتفاع کامل کوره بلند عبارتست از فاصله بین محور مجرای آهن و لبه بالائی مخروط بزرگ . ارتفاع کلی کوره بلند به اندازه ارتفاع مخروط ، زنگ بزرگ و فاصله ای که زنگ بزرگ پائین می رود بیش از ارتفاع موثر است. قطر بوته به مقدار سوخت مصرفی در واحد زمان بستگی دارد. تجربه ثابت کرده که هر قطر بوته بیشتر باشد مناسب تر است اما باید نسبت معینی بین قطر بوته و دیگر ابعاد برقرار باشد.
ارتفاع بوته عبارتست از فاصله بین محور مجرای آهن و سطح پائین تر بستر کک. اگر قطر کوره معلوم باشد ارتفاع آن به مقدار مذاب بستگی پیدا می کند. قطر شکم در توزیع جریان گاز در تمام سطوح مقاطع کوره بلند موثر است. نسبت قطر شکم به قطر بوته بایستی 1/11-1/14 باشد.
ارتفاع شکم: چناچه قطر شکم و دهانه کوره بلند معلوم باشد اندازه و شیب دیواره های بدنه به ارتفاع شکم بستگی پیدا می کند. شیب دیواره های بدنه روی توزیع جریان گاز در تمامی مقاطع کوره بلند و فروکش کردن ستون مواد خام اثر می گذارد.
قطر دهانه در توزیع مواد در قسمت فوقانی کوره بلند موثر است. نسبت بین قطر دهانه به قطر شکم بایستی در حدود 0.67-0.75 باشد. ارتفاع دهانه به طور قابل ملاحظه ای روی توزیع مواد تاثیر می گذارد.
ارتفاع بستر کک روی شیب دیواره های بین بوته و شکم موثر می باشد. تنگ شدن از ارتفاعی شروع می شود که حجم مواد در اثر ذوب شروع به کم شدن می کند. اگر ارتفاع بستر کک زیاد باشد تنگ شدن از ارتفاعی شروع می شود که مواد هنوز در حالت جامد می باشند. بنابراین به طور طبیعی فروریزی یکنواخت بار را مختل خواهد کرد.اگر بستر کک خیلی کوتاه باشد شیب دیواره های آن خیلی بزرگ بوده و فروریزی یکنواخت را مختل خواهد کرد.
ارتفاع بدنه : اگر اقطار شکم و دهانه معلوم باشند، شیب دیواره های بدنه به ارتفاع آن بستگی پیدا می کند. مقدار گازی که در امتداد دیواره های بدنه حرکت می کند به شیب بدنه یعنی مقدار زاویه αکمتر باشد جریان کناری گازها زیادتر خواهد بود.
ساختمان و وظیفه پی در کوره بلند
وظیفه پی کوره بلند انتقال وزن عظیم آن ( مثلاً وزن کوره ای که حجم مفید آن3 m1033 است با مواد داخل آن در حدود 6000تن می باشد.)به طور یکنواخت به زمین می باشد. پی از دو قسمت تشکیل شده است. قسمت اول که در بالای زمین قرار دارد پایه و قسمت دوم که در زیر زمین است کف نامیده می شود. پایه بطور مطلوب وزن کوره را تحمل کرده و آنرا به طور یکنواخت از طریق کف به زمین انتقال دهد. معمولاً ساختمان پی با سکوی اطراف بوته مرتبط است . پی کوره بلند بایستی مقاوم به حرارت بوده وتحت هیچ شرایطی نباید در اثر دمای بالا ترک برداشته ، تغییر شکل داده و یا ذوب شود. پی ها به دو گونه مسلح و غیر مسلح طبقه بندی می شوند .پی های غیر مسلح را از سنگ ، آجر و شفته می سازند که در دماهای بالا مقاوم نبوده و از این پی ها دیگر استفاده نمی کنند . پی کوره های جدید بتون مسلح می باشد . قسمتهایی از پی که دما در آن ها به بیش از 250°C می رسد از بتون مقاوم به حرارت ساخته شده ، در صورتیکه قسمتهایی که در دمای کمتری باشند از بتون معمولی ساخته می شوند . این بدان معنی است که می توان قسمت بالای پی را از بتون مقاوم به حرارت ساخته و قسمت زیر آن را از بتون معمولی ساخت. بتون را با افزودن پرکنهای مقاوم به حرارت (آجرهای خرد شونده شاموتی) مقاوم به حرارت می کنند . چسب این بتون سیمان پرتلند و ذرات بسیار ریز شاموت یا خاک رس می باشد . کف کوره های بلند امروزی هشت ضلعی بوده و ضخامت آن به 4 متر می رسد . در کف کوره آرماتورهای فلزی حلقوی شکل قرار می دهند تا بتواند در مقابل تنش های حرارتی حاصله مقاومت کنند. قسمت بالای پی یکپارچه بوده و روی پایه قرار می گیرد . در کف نسوز بتوه ، بلوکهای بتون قرار دارد. فشار مجازی را که می توان بر زمین اعمال کرد بر اساس داده های زمین شناسی و آب شناسی محل مربوطه حساب می کنند. اگر زمین خیلی سست باشد هم می توان سطح کف پی را بزرگتر کرد و هم می توان با فرو کردن تیرهای محکم به زمین کف را مستحکم نمود . تمام این کار به خاطر جلوگیری از تغییر شکل کوره بلند با تاسیساتی است که کوره با آنها به هنگام نشست زمین مرتبط می باشد. حد مجاز نشست پی کوره بلند 100 میلی متر بوده و حد مجاز غیر یکنواختی نشست 001/0 میلیمتر می باشد.نشست غیر یکنواخت سیستم بارگیری کوره را مختل می کند زیرا زنگ بزرگ که توسط میله ای آویزان است دیگر بر محور عمودی کوره بلند منطبق نشده وهنگام بستن زنگ بزرگ باعث برخورد آن با قیف می شود که توزیع نامناسب بار را در کوره باعث می شود. دهانه کوره بلند باید خیلی متراکم ساخته شود تا حفره ای نداشته و یا هیچ قسمت از آن توسط مواد خلل و فرج دار پر نشده باشد، زیرا آب به راحتی می تواند وارد فضاهای خالی شود . ستون هایی که بدنه کوره بلند را نگهداری می کنند نیز روی پی تکیه دارند . قسمتی از فضای خالی بین پایه و پوسته کوره بلند که در بالای سطح زمین قرار دارد را بوسیله یک لایه از آجرهای شاموتی به ضخامت 354 میلیمتر می پوشانند . فاصله بین لایه آجری و پایه که 100 میلیمتر می باشد از مخلوط کربن متشکل از ذرات آسیاب شده کک (85%) و قیر که به عنوان چسب بوده و دمای نرم شدن آن 120°C می باشد ساخته شده که بالاتر از نقطه تبخیر آب بوده و بنابراین قبل از اینکه قیر فضای مذاب بین ذرات کک را پر کند آب تبخیر می شود .
ساختمان دمنده های هوا در کوره بلند
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. قسمت ها مختلف دمنده هوا در شکل زیر نشان داده شده است .
منطقه جلوی دستگاه دمنده هوا از سه قسمت : سرد کننده اولیه ، سرد کننده ثانویه و شیپورک هوا(دمنده هوا) تشکیل شده است .
دستگاه دمنده هوا
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 دمای1000°C هم به آن دمیده می شود، در نتیجه احتراق طبق واکنش گرمازایQCO2- C+CO2 صورت می گیرد. با دور شدن از جلوی دمنده در فاصله 200/1 متری چون دما خیلی بالاست و میزان کک نیز در بار زیاد است ، CO2 به CO تبدیل می شود.
لوله های دم در کوره بلند
دم داغ از برج های گرم کننده توسط کمپرسورهایی قوی وارد لوله اصلی واز این لوله کمربندی که کوره رااحاطه کرده است می شود. از این لوله ، لوله هایی گردن غازی شکل جدا شده و به لوله های دم متصل می گردد . لوله های دم در انتها خود دارای افشانکی است که هوای دم از آن به داخل کوره دمیده می شود. لوله های دم کمی در داخل کوره پیش رفته که باعث می شود تا حرارت هوای دم به پوشش نسوز کوره لطمه ای نزند . قطر لوله های دم برای کوره های بزرگ 175 تا 200 میلیمتر است . زیر لوله های گردن غازی ، شیشه ای تعبیه شده که از ورای آن می توان داخل کوره را دید و مذاب کوره را کنترل نمود . تعیین لوله ها برحسب میزان هوا و ظرفیت کمپرسور ها بین 8 تا 12 عدد تغییر می کند. این لوله ها مستقیماً زیر شکم کوره در ناحیه بوته قرار گرفته است . لوله های دم تحت شرایط سخت و دقیقی بایدکار کرده و به گونه ای نصب شوند که تعویض آنها به سهولت امکان پذیر گردد. این نکته دراینجا بایداضافه کردکه دمای کوره در سطح لوله های دم ممکن است به 1700°C برسد ، در حالیکه دمای شروع واکنش کوره بستگی به دمای اولیه بار کوره دارد ممکن است تا 1200°C پائین باشد
الف) مجرای خروج مذاب در کوره بلند
این مجرا در قسمت آجری دیواره کوره تعبیه شده و دارای مقطعی مربع به اندازه 30-20 سانتیمتر می باشد . مقطع این مجرا ممکن است به شکل مربع مستطیل باشد که در کف کوره و در بعضی کوره ها 50 سانتیمتر بالاتر از کف آن قرار گرفته است . در حالت اخیر بین این مجرا و کف کوره فضای مرده ای پر از فلز مذاب به وجود می آید که کف کوره را محافظت میکند . مزیت حالت اول این است که تمام مذاب خارج می گردد . مجرای فلزمذاب با قالبی آهنی مسلح شده و توسط خنک کننده قوی که از چدن ساخته شده سرد نگه داشته می شود در اطراف مجرای خروج مذاب سیستم آبگرد نصب نمی شود زیرا نشت احتمالی آب از این خنک کننده ها و تماس آن با مذاب باعث انفجار می گردد . این مجرا به وسیله یک گلوله توپ که از گل رس مخلوط با 20-10 درصد خاک کک ساخته شده مسدود می شود . نیروی لازم برای اینکار فشار بخار ، هوای متراکم و یا تلمبه مارپیچی شکل از ارشمیدس است . در موقع بستن مجرای مذاب لازم نیست جریان هوای دم کوره را قطع کنیم درحالیکه درگذشته که بستن مجرا با دست صورت می گرفت ناچار به قطع جریان هوا بودند . مجرای مذاب معمولاً هر پنج ساعت یکبار برای خارج کردن مذاب باز می گردد . جهت باز کردن آن ابتدا توسط مته ای تا آنجا که ممکن است مجرا را سوراخ کرده و باقیمانده آن را توسط دستگاه اکسیژن باز می کنند. بدین طریق که یک قطعه چوب سرخ شده و یا یک تکه گونی آغشته به نفت را داخل مجرا قرار داده و با دستگاه اکسیژن آن را مشتعل می کنند . این قطعه چوب یا گونی به نوبه خود لوله فولادی دستگاه را که دیواره نازکی دارد سوزانده و اکسید آهن (FeO) حاصله با سیلیس گلوله رس داخل مجرا تشکیل سیلیکات آهن می دهد .
FeO+SO2_SiO3Fe
سیلیکات آهن حاصله دارای نقطه ذوبی پائین بوده که فوراً ذوب و به مجرا باز می گردد . مدت این عملیات حدود یک دقیقه است . به هنگام سوراخ کردن مجرا باید کمال دقت به عمل آید که به شکلی راست ومستقیم اجرا گردد چه در غیر این صورت یعنی در صورتیکه مجرا انحراف پیدا کند بستن آن دیگر میسر نبوده و ناچاریم هوای دم کوره را قطع ، فلز مذاب راخارج ، مجرا را کلاً خراب ، آن را دوباره ساخته و با گلوله ای مسدود کنیم ،آنگاه باز کردن مجرا را به شکل صحیح از سر بگیریم .
ب) مجرای خروج سرباره در کوره بلند
این مجرا با فاصله 40/1 تا 90/1 متر بالاتر از کف کوره در سمت زیر لوله های دم قرار گرفته است . مجرای سرباره زاویه 90° با مجرای مذاب تشکیل می دهد یعنی در امتداد مجرای اخیر قرار نگرفته است . مجرای سرباره را معمولاً با آب سرد می کنند. جهت ساختن این مجرا فضایی به قطر 6 سانتیمتر در آجرهای جداره باقی گذشته ، سرد کننده را دراین قسمت نصب و فاصله بین سرد کننده ودیواره کوره را با گل رس مرغوب پر کرده ، آنگاه سرد کننده دومی راداخل این سرد کننده و سرد کننده سومی را داخل سرد کننده دومی کار گذارده ، با کار گذاشتن سردکننده دومی قطر مجرا به 15 تا 20 سانیتیمتر و پس از نصب سرد کننده سومی به 5 تا 5/7 می رسد، زیرا گرمای درونی سرباره را از گرمای درونی مذاب که همان دمای کوره است کمتر است و به این ترتیب سرباره زودتر سرد می گردد . مجرای سرباره را با یک توپی می بندند . در کوره های جدید دو مجرا برای سرباره تعبیه شده است که این دو در راستای 180° نسبت به یکدیگر و در دو ارتفاع با اختلاف 15 سانتیمتر ساخته شده اند .تناوب خروج سرباره از کوره بستگی به عیار کانی دارد ، هرچه عیار سنگ آهن کمتر باشد ، مقادار سرباره بیشتر و در نتیجه باید به دفعات صورت گیرد و بر حسب مقدار سرباره ایکه تولید می شود، محل مجرای آن به دقت تعیین شود . تخلیه مذاب و سرباره ایکه تولید می شود، محل مجرای آن به دقت تعیین شود. تخلیه مذاب وسرباره باید دارای یک فاصله زمانی باشد ، ارتفاع مذاب نباید تا لبه مجرای سرباره و ارتفاع سرباره نیز نباید به لوله های دم برسد.
مجاری مذاب و سرباره در کوره بلند
مواد خام جامد از دهانه کوره وارد شده و فلز مذاب و سرباره از پائین و گاز متصاعده از بالای کوره خارج می گردد .
پوسته کوره بلند
پوسته کوره بلند از ورقه های فولادی استوانه ای و مخروطی شکل ساخته شده که روی آجر چین کوره بلند را می پوشانند. وظیفه آن حفاظت آجر چین در مقابل فشار مواد اولیه و گازها و همچنین جداسازی قسمت داخلی کوره از محیط اطراف آن می باشد. بست های سکوی دهانه و لوله های خروجی گاز کاملاً به قسمت فوقانی پوسته محکم شده اند. ضخامت ورقه های اطراف دهانه و پایه کوره بلند تا 30 میلیمتر برای اطراف بوته تا 24 میلیمتر برای اطراف بستر کک و 32 میلیمتر برای اطراف بوته و برای بلوک های بوته تا 36 میلیمتر می رسد. پوسته فلزی کوره بلند از ورق های نرم فولادی کربنی ساخته شده است .
پس از مقداری سایش پوشش ، پوسته کوره بلند تحت تاثیر حرارت زیاد قرار گرفته و لازم است توسط آب خنک شود. از آنجائیکه پوسته باید در مقابل دمای تنش های حاصل از انسداد مواد و تنش های حاصله از نشت مواد که دارای خم های بسیار است مقاوم باشد
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 21 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله کوره بلند
