تحقیق درباره کاربرد مواد دیرگداز در صنایع آهن و فولاد

تحقیق درباره کاربرد مواد دیرگداز در صنایع اهن و فولاد و کاربرد نانو تکنولوژی

*کاربرد مواد دیرگداز در صنایع آهن و فولاد*

1ـ “ كاربرد مواد دیرگداز در صنایع آهن و فولاد”

حدود 70% كل تولیدات مواد نسوز در صنایع تولید آهن و فولاد مصرف می شود. بسیاری از تولید كنندگان فولاد در مراكز خود دارای پخش دیرگداز هستند كه در این بخشها آزمایشهای متداول و معینی بر روی دیرگدازهای جدید دریافت شده انجام می دهند. بعضی از كارخانه ها نیز بخش های بزرگ تحقیقاتی دارند كه در آنها تحقیقات مداومی بر روی ساخت انواع دیرگدازهای جدید صورت می پذیرد.

مذاب فلزات و سرباره اثرات مخربی بر روی آستر كوره های مورد مصرف در صنایع آهن و فولاد دارد. این مواد موجبات آلودگی، پوسیدگی، سائیدگی، شستن و حمل كردن آجرهای دیرگدازی را كه ظاهراً باید در مقابل عوامل شیمیائی سخت و مقاوم باشند را فراهم می سازند. هدف اصلی طراحان و سازندگان مواد نسوز اینستكه موادی برای آسترها تهیه كنند كه فلز و سرباره نه در آنها نفوذ نماید و نه با آنها وارد واكنش گردند. ایده آل این طراحان ساخت موادی است كه بدون عیب بوده و مقاوم در مقابل شوكهای حرارتی باشند، البته آنها باید در عمل این ایده خود را تعدیل بخشند.

تولید آهن در كوره بلند

علیرغم احتمال وجود رقابتهائی از طرف روش احیا مستقیم در آینده، بنظر میرسد كه استفاده از كورة بلند برای تهیه آهن خام لااقل برای سالهای زیاد دیگری همچنان متداول باقی بماند. شواهد و قرائن بسیاری تمایل بیشتر برای استفاده از كوره های بزرگتر از جانب تهیه كنندگان را نشان می دهد. استفاده از درجه حرارتهای بالاتر، دمش اكسیژن اضافی و كار در فشارهای بالاتر، شرایط انتخاب و كاربرد مواد نسوز بهتر، دقیقتر و بحرانی تری را فراهم می سازد.

كورة بلند عبارتست از یك سیلندر مخروطی فولادی كه آستر آن بدلیل شرایط متفاوت ساختمان هر قسمت از كوره. توسط مواد دیرگداز مختلفی پوشیده شده است مواد شارژ شامل سنگ معدن آهن، كك و آهك از دهانه بالای كوره كه می تواند تا حدود 36 متر نیز ارتفاع داشته باشد، وارد كوره بلند می گردد. هوای پیش گرم شده اغلب بهمراه مواد دیگری چون اكسیژن، بخار آب و دیگر گازها از میان لوله هایی بدرون توده شارژ دمیده می شود. در نتیجه این عمل كك سوخته و به CO₂ تبدیل می گردد و آهن موجود در سنگ معدن شارژ را احیاء كرده و به آهن فلزی تبدیل می كند. واكنش زیر محصول كوره بلند را نشان می دهد:

مذاب آهن تهیه شده در ته كوره جمع آوری می گردد تا اینكه یا مستقیماً تحویل كوره فولاد سازی شود و یا برای انجام عملیات بعدی، ریخته گری و سرد گردد.

كوره بلند بر اساس تبادل متقابل انرژیهای شیمیائی و حرارتی عمل می كند. علیرغم وجود بیش از یك قرن سابقه تحقیقاتی در مورد تهیه آهن توسط كوره بلند، اطلاعات مختصری دربارة توزیع درجه حرارت در هنگام كار این كوره ها موجود است. این امر مانع از عملكرد دقیق مواد دیرگداز بكار رفته در نقاط مختلف كوره می شود. بدنه، شكم و تنوره بخش های اصلی یك كورة بلند را تشكیل می دهد.( به شكل 1 توجه كنید). انتخاب دقیق مواد نسوز مناسب همراه با تعبیه سیستم خنك كننده در نقاط گرم كوره بخصوص نواحی شكم و بوته( محل جمع آوری مذاب) عمر كوره را افزایش می دهد اگر چه غالباً در اثر عملكرد عوامل مخرب ناشناخته، امكان بروز شكستهای ناگهانی وجود دارد.

گاز از ناحیه فوقانی كوره بلند خارج می شود و این در حالیست كه در حدود 15ـ 10 گرم بر سانتیمتر مكعب گرد و غبار حاوی ذرات سنگ معدن آهن، كك و مواد روانساز را به همراه دارد. در بعضی موارد غلظت این گردو غبارها به حدود100 نیز می‌رسد. مجموعه ای از عوامل چون درجه حرارت بالا، گرد و غبار معلق در كوره و مواد ساینده ناشی از حركت نزولی شارژ كوره از بالا به پائین، مدت عمر آستر را معین می سازد. از آنجائیكه این اعمال با سرعت های متفاوتی در قسمت های مختلف كوره صورت می پذیرد لذا طراح می باید برای نواحی مختلف، مواد نسوز متفاوتی را انتخاب نماید.

برحسب مواد دیرگداز بكار رفته برای كورة بلند دو ناحیة متفاوت را می توان تصور نمود:

الف) منطقة فوقانی كه بحرانی ترین ناحیة این قسمت، بدنه كوره بلند است.

ب) منطقة تحتانی شامل قسمت های تنوره، كف، شكم و لوله های دمندة هوا و…

حدود تغییرات درجه حرارت در منطقة تحتانی با تقریب بسیار مابین C‌ْ 1800ـ1300 و در منطقة فوقانی بین C ْ1300ـ200 می باشد. منطقه تحتانی كه اجباراً در آن مذاب به همراه سرباره وجود دارد و فعل و انفعالات موجود در درجه حرارتهای بالا صورت می پذیرد، موقعی می تواند پایدار بوده و عمل كند كه آستر توسط جریان آب سرد خنك شود. نحوه ساخت منطقة فوقانی نیز باید بگونه ای باشد كه در مقابل عملیات مكانیكی و خوردگی شیمیائی ناشی از گازها و بخاراتی كه توسط شارژ ایجاد می شود مقاومت ورزد.

هنگامیكه كوره بلند در حال فعالیت می باشد تنورة آن در تمام طول عمرش تحت تأثیر مذاب آهن با درجه حرارتی حدود C ْ1500 و فشار قرار دارد. باین ترتیب تنوره بزودی از بین خواهد رفت.

#درصورت هر مشکل ما پشتیبان شما هستیم.