کوره بلند

تعداد بازدید: 3403
چهارشنبه 03 دي 1393

کوره بلند

کوره بلند (Blast Furnace) از بدو تولید صنعتی آهن و چدن و در واقع بیش از 600 سال، به عنوان روش اصلی تولید آهن خام مطرح بوده است. اگر چه پیشرفت های چشمگیری در زمینه های مختلف، به خصوص در زمینه کاهش مصرف کک، افزایش بازدهی و طراحی کوره های بلند با ظرفیت بالاتر صورت گرفته، ولی اصول کار کوره بلند به همان صورت اولیه دست نخورده باقی مانده است. در این روش، مواد آهن دار مانند کانه آهن همراه با کک و مواد گداز آور (به صورت کلوخه یا گندله) از بالای کوره شارژ شده و هوای پیشگرم شده از پایین کوره دمیده می شود. در اثر سوختن کک در پایین کوره حرارت کافی و اتمسفر مناسب برای احیا کانه های آهن و ذوب شدن آهن و سرباره ایجاد می شود. در سال های گذشته کوشش های زیادی برای جایگزین کردن روش دیگری به جای کوره بلند و یا روشی که بتواند با آن رقابت کند، صورت گرفته است که منجر به ابداع و توسعه روش های احیای مستقیم و تولید آهن اسفنجی شده است؛ اما هنوز هم کوره بلند موثر ترین و اقتصادی ترین روش برای تولید آهن در ظرفیت های زیاد است و فقط در موارد خاص ممکن است از روش های دیگر استفاده شود.

رژیم حرارتی نسبتا موثر کوره بلند، به علت جریان مخالف گازها و مواد جامد در داخل کوره است. گازهای هیدروژن، منواکسید کربن، دی اکسید کربن و نیتروژن که منطقه احتراق کوره را با دمای بالا ترک می کنند، هنگام بالا رفتن در طول کوره، انرژی حرارتی و شیمیایی خود را با بار کوره که به تدریج پایین می آید، مبادله می کنند. اکسیدهای آهن با پتانسیل اکسیژن بالا (مانند هماتیت) در بالای کوره بلند و در جایی که دما کمتر است، احیا می شود و احیای اکسید هایی مانند وستیت و سایر مواد (مانند احیای سیلیس) و گوگرد زدایی در نواحی پایین کوره بلند، در جایی که دما بالا است و گازها بیشترین خاصیت احیا کنندگی را دارند، انجام می شود.

از آنجایی که اصول کار کوره بلند در طول سال های گذشته تفاوت زیادی نکرده است، طراحی ساختمان و تجهیزات آن از یک اصول اولیه پیروی می کند. کوره بلند هنوز هم از یک تنوره با ارتفاع زیاد و بوته ای در پایین برای نگهداری مذاب تشکیل شده است که از بالای آن کانه آهن و کک و مواد دیگر شارژ می شود و از پایین هوا دمیده می شود و سرباره و فلز مذاب هر کدام از مجرای خود در پایین کوره (بوته) هر چند مدت یکبار تخلیه می شود.

قسمت های اصلی کوره بلند طبق شکل زیر (شکل 1) عبارتند از پی ها و ستون ها و تجهیزات نگهدارنده کوره، بوته یا تنوره و دهانه کوره بلند. خصوصیات اولیه ای که برای طراحی قسمت های مختلف کوره در نظر گرفته می شود عبارتند از: ظرفیت کوره، مقدار مصرف پیش بینی شده کک به ازای یک تن آهن خام تولیدی، فشار هوای دم و فشار بالای کوره. طراحان مختلف ممکن است عقاید متفاوت نسبت به ابعاد قسمت های مختلف کوره داشته باشند زیرا در گذشته طراحی کوره تماما بر تجربه متکی بوده است. امروزه نیز وقتی یک کوره جدید را طراحی می کنند، طرح کوره های قبلی را در نظر گرفته و اصلاحاتی در آن ایجاد می کنند و تغییرات لازم را برای تامین نیازها و عوامل جدید در آن بوجود می آورند.

نمایی از قسمت های مختلف کوره بلند

با مشاهده سیر تحول طراحی کوره بلند از سال 1861 تا 1980 در شکل زیر مشخص می شود که با افزایش ظرفیت کوره تناسب بین ابعاد آن حفظ نشده است. مثلا به تدریج شیب تنوره کم شده است و یا ابعاد بوته متناسب با ظرفیت کوره افزایش نیافته است. علت این تغییرات استفاده از کانه تغلیظ شده و کلوخه و به طور کلی بار آماده شده و مرغوب است. اگر چه تا دهه 1980 روند تحول کوره بلند، به خصوص در کشورهای شوروی سابق و آمریکا به سمت کوره های بزرگ تر و با ظرفیت بیشتر بوده است، ولی از سال 1990 توجه به ساخت کوره های بلند با ظرفیت کم، بیشتر شده است. یکی از دلایل این موضوع، نیاز کوره های بلند بزرگ به کک سازی بسیار مرغوب است که چندان در دسترس نیست و بسیار گران قیمت است. اخیرا ساخت کوره بلند بسیار کوچک در کشور چین متداول شده و در ایران نیز طرح ساخت دو کوره بلند کوچک در دست اجرا می باشد.

روند توسعه کوره بلند

جدول زیر نمونه ای از ابعاد قسمت های مختلف یک کوره بلند در آمریکا را نشان می دهد.

مناطق و مشخصات کوره بلند ابعاد علامت مشخصه در شکل 1
حجم کاری 2195.1 متر مکعب -
حجم زیر لوله های دم 341.6 متر مکعب -
حجم کل 2536.7 متر مکعب -
مساحت بوته 74.7 متر مربع -
قطر بوته 9754 میلیمتر a
قطر مقطع 11735 میلیمتر b
قطر خط بار 8306 میلیمتر c
قطر گلوگاه 3135 میلیمتر d
ارتفاع کلی (خط مرکزی از محل خروج آهن تا رینگ بالا) 35181 میلیمتر e
ارتفاع کاری (خط مرکزی از لوله های دم تا خط بار) 25908 میلیمتر f
ضخامت رینگ بالایی 203 میلیمتر g
ارتفاع مخروط بالایی 3396 میلیمتر h
فاصله رینگ بالایی تا خط بار 4801 میلیمتر i
ارتفاع آجر محافظ 3810 میلیمتر j
ارتفاع تنوره 17983 میلیمتر k
ارتفاع شکم 4267 میلیمتر m
ارتفاع بوته مذاب 6401 میلیمتر n
فاصله خط مرکز خروج آهن تا کف بوته 1219 میلیمتر o
عمق بلوک کف 2743 میلیمتر p
ضخامت 229 میلیمتر q
قطر بلوک کف 10973 میلیمتر r
قطر داخلی پوسته فولادی 11125 میلیمتر s
آستر آجر تنوره 914 میلیمتر t
مواد عایق 76 میلیمتر u
آستر شکم 457 میلیمتر v
دیواره بوته 686 میلیمتر w
زاویه شکم 1.3449 رادیان (76 درجه، 55 دقیقه و 51 ثانیه)
زاویه تنوره 1.4760 رادیان (84 درجه، 34 دقیقه و 12 ثانیه)
زاویه مخروط بالایی 0.7850 رادیان (45 درجه)

 

پی ها و ستون های نگهدارنده کوره بلند

وزن یک کوره بلند بیش از ده هزار تن است و در هنگام تولید ممکن است بیش از پنج هزار تن به وزن آن افزوده شود. بنابراین پی های کوره بلند بایستی بتواند این وزن را تحمل کند. در زیر تیر آهن های نگهدارنده، بستری از بتن مسلح به ضخامت تقریبی 2.7 تا 4 متر (13-9 فوت) قرار داده می شود. در بیشتر کوره های بلند جدید، بوته کوره مستقیما بر روی پی قرار داده می شود و پوسته شکم، شکم کوره را نگه می دارد. تنوره کوره توسط تیر حمال حفظ می شود که این تیر به طور مستقل توسط ستون هایی (حدود 8 تا 10 عدد) که بر روی پی کوره قرار دارد، نگهداری می شوند. تصویر الف در شکل زیر ستون نگهدارنده کوره بلند را نشان می دهد. در اواسط دهه 70 میلادی طراحی جدیدی در ساخت کوره بلند در آمریکا انجام شد. نمایی از این طراحی در تصویر ب شکل زیر آمده است. در این حالت بوته و شکم کوره توسط پی نگهداری می شود، در حالیکه، تیر حمال که نگهدارنده تنوره است، توسط جعبه های سنگین حفظ می شود. این جعبه ها با چهار جایگاه فولادی که با بتن پر شده است، توسط پی کوره نگهداری می شود. یک طراحی دیگر ایستایی آزاد است که در تصویر ج شکل زیرنشان داده شده است. در این حالت بوته کوره روی پی قرار دارد و پوسته بوته توسط پوسته شکم کوره محافظت می شود پوسته فولادی تنوره هم توسط پوسته شکم نگهداری می شود. یک سازه فولادی مربع شکل در اطراف کوره بلند ساخته شده که مقداری از وزن تنوره و قسمت های بالای کوره بلند را تحمل می کند.

طرح های مختلف ساختمان پی و نگهدارنده کوره بلند

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

علی سعیدی و نادر ستوده، تولید آهن، جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، 1385.

صفحه مهندسی مواد و متالورژی

مجله علمی ویکی پی جی

 

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

 

لغات و اصطلاحات کوره بلند

Blast Furnace کوره بلند
Pellet گندله
Foundation پی
Furnace bottom کف کوره
Hearth بوته

 

کوره بلند از دید wikipedia.org

A blast furnace is a type of metallurgical furnace used for smelting to produce industrial metals, generally iron. In a blast furnace, fuel, ore, and flux (limestone) are continuously supplied through the top of the furnace, while air (sometimes with oxygen enrichment) is blown into the lower section of the furnace, so that the chemical reactions take place throughout the furnace as the material moves downward. The end products are usually molten metal and slag phases tapped from the bottom, and flue gases exiting from the top of the furnace. The downward flow of the ore and flux in contact with an upflow of hot, carbon monoxide-rich combustion gases is a countercurrent exchange process. In contrast, air furnaces (such as reverberatory furnaces) are naturally aspirated, usually by the convection of hot gases in a chimney flue. According to this broad definition, bloomeries for iron, blowing houses for tin, and smelt mills for lead would be classified as blast furnaces. However, the term has usually been limited to those used for smelting iron ore to produce pig iron, an intermediate material used in the production of commercial iron and steel...more

حضور شرکت پاکمن در نمایشگاه بین‌المللی معدن، ساختمان و صنایع وابسته با حضور 10 هیات تجاری از کشورهای اسلامی
عنوان: نمایشگاه بین‌المللی معدن، ساختمان و صنایع وابسته با حضور 10 هیات تجا ...بیشتر
بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان اصفهان 97
بیست و یکمین نمایشگاه تخصصی ساختمان اصفهان 97   عنوا ...بیشتر
نمایشگاه صنعت ساختمان البرز 97
نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان البرز 97   عنوان: نمایشگ ...بیشتر
اولین نمایشگاه تخصصی سونا و جکوزی قزوین 97
نمایشگاه تخصصی سونا، استخر و جکوزی قزوین 97   عنوان: ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه ساختمان، سیستم های گرمایشی و سرمایشی اراک 97
هفدهمین نمایشگاه تخصصی ساختمان، سیستم های گرمایشی و سرمایشی اراک 97   ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات سرمایشی گرمایشی همدان 97
نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان،آسانسور، درب و پنجره، تجهیزات و تاسیسات سرمایشی و گر ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه بین المللی ایران پلاست تهران 97
نمایشگاه بین المللی ایران پلاست تهران 97   عنوان: نم ...بیشتر
نمایشگاه ساختمان، درب، پنجره، یراق آلات، لوازم، تجهیزات و ماشین آلات ساختمان سنندج 97
نمایشگاه ساختمان، درب، پنجره، یراق آلات، لوازم، تجهیزات و ماشین آلات ساختمان سنن ...بیشتر
اولین نمایشگاه بین المللی صنعت گاز شهر آفتاب تهران 97
اولین نمایشگاه بین المللی صنعت گاز تهران 97   عنوان: ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان کرمان 97
شانزدهمین نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان کرمان 97   عنو ...بیشتر
نمایشگاه تخصصی لوازم و تجهیزات خانه و آشپزخانه، حمام، سونا و استخر اصفهان 97
نمایشگاه تخصصی لوازم و تجهیزات خانه و آشپزخانه، حمام، سونا و استخر اصفهان 97 ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر