ورود عضویت درخواست پیش فاکتور
کوره کوپلا برای ذوب آهن
تجارت فلز

کوره کوپلا برای ذوب آهن

اولین کوره کوپلا حدودا سال 1720 میلادی در فرانسه ساخته شد. پیشرفت فرآیند این کوره طی 200 سال گذشته شامل ساخت کوره های بزرگتر و استفاده از هوای پیشگرم است. کوره های کوپلا سنتی با آجرهای نسوز پوشانده می شوند اما از 50 سال پیش با آسترهای نسوز یکپارچه نیز می توان داخل کوره را پوشاند. زیرا کیفیت و در دسترس بودن نسوزهای یکپارچه بالا رفته است و در صورت نصب صحیح و کارشناسی شده از نظر اقتصادی مقرون بصرفه تر هستند.

کوره کوپلا فولادسازی یک کوره استوانه ای عمودی است که برای ذوب قراضه های آهن و چدن در ریخته گری یا آماده کردن شارژ اولیه برای کوره های دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. این روش اقتصادی ترین روش برای ذوب آهن است و بیشتر چدن خاکستری از این روش ذوب می شود. این کوره شبیه کوره بلند است و ارتفاع آن 6 تا 11 متر(3 تا 5 برابر قطر بدنه) می باشد که روی یک چهار پایه فولادی قرار می گیرد. استوانه کوره از ورق آهن ساخته شده است.

نسوزهای بالای کوره باید در برابر شوک های حرارتی و مکانیکی مقاومت بالایی داشته باشند در حالی که پوشش های پایین کوره باید در مقابل حمله فلز مذاب و سرباره در دمای بالا مقاومت خوبی داشته باشند. کوره هایی که به طور متناوب کار می کنند باید پس از هر بار اتمام ذوب تمیز شوند اما کوره های ذوب مداوم باید آسترهای باکیفیتی داشته باشند که طول عمرشان بالا رفته و هزینه های تعمیر پایین آید.

در شکل زیر نمای کلی یک کوره کوپلا نشان داده شده است:

اساس کار کوره کوپلا بدین صورت است که با سوختن کک و تولید گرما دمای داخل کوره بالا رفته و موجب ذوب شدن فلز می شود(دمای ذوب سنگ آهن بین 1300 تا 1600 درجه سانتی گراد است). در کوره کوپلا چندین واکنش شیمیایی و ترمودینامیکی انجام می شود و گازهای این واکنش ها اصلی ترین حامل های گرما در کوره هستند.

بیشتر ببنید: ورق st52

پایین کوره دو درب لولایی قرار دارد که یکی برای خارج کردن مذاب و دیگری برای تخلیه سرباره است.

بستر شارژ منطقه ای است لایه لایه و متشکل از سوخت(کک)، بار(آهن، قراضه و ضایعات) و مواد افزودنی سرباره(سنگ آهک). این بستر از میله های ساده کربنی تشکیل شده است و حدودا از 30 سانتی متر پایین تر از درب شارژ شروع می شود.

در پایین بستر شارژ هوای احتراق(مخلوط سوخت و هوا) توسط دمنده ها وارد کوره می شود. بنابراین انرژی مورد نیاز برای ذوب در داخل کوره تامین می شود. کیفیت کک و فرآیند احتراق بر روند ذوب تاثیر می گذارند. دما در منطقه احتراق حدودا بین 1550 تا 1850 درجه سانتی گراد است. واکنش کک با اکسیژن موجب تولید گرما و کربن دی اکسید می شود:

. واکنش کک با اکسیژن

گرمای حاصل از این واکنش موجب ذوب آهن و حرکت مذاب آن به سمت پایین کوره می شود.

وقتی گرما منتقل می شود و مقدار کربن دی اکسید تا حدی بالا می رود، در منطقه احیا با واکنش زیر کربن مونوکسید تولید می شود و گرما کاهش میابد به خاطر همین به این منطقه احیا یا کاهنده می گویند:

واکنش کربن دی اکسید

بنابراین طبق معادله زیر بهره کک محاسبه می شود:

محاسبه بهره کک

اگر مقدار CO زیاد شود یعنی گرمای آزاد شده توسط سوختن کک به طور قابل توجهی کاهش یافته است.

با توجه به این که گازهای حاصل از واکنش ها حرارت بالایی دارند، می توانیم این گازها را از کوره خارج کرده و از حرارت آن ها برای سوختن کک استفاده کنیم.

برای اینکه گردوغبار وارد سیستم نشود از واشر یا فیلترهای پارچه ای استفاده می شود.

مقدار سرباره تولید شده به ازای هر تن چدن 40 تا 80 کیلوگرم است که از آن در صنایع ساختمانی استفاده می شود.
دو نوع کوره کوپلا داریم:

دمش سرد

هوای آزاد یا اصطلاحا هوای سرد برای احتراق وارد کوره می شود. ابعاد این کوره ها معمولا کوچک و سرعت ذوب بین 2 تا 10 تن در ساعت است. بازده این کوره حدودا 60% می باشد. با وارد کردن هوای ثانویه و تزریق اکسیژن در بالای منطقه ذوب می توانیم مصرف انرژی را کاهش دهیم.

دمش گرم

از گرمای گازهای خروجی از واکنش ها برای گرم کردن بستر شارژ استفاده می شود. دمای این گازها حدودا بین 400 تا 600 درجه سانتی گراد است. این کوره ها نسبت به کوره های دمش سرد بازده اقتصادی بیشتری دارند و می توانیم از ضایعات بیشتری برای ذوب استفاده کنیم. ناحیه ذوب نسب به کوره دمش سرد به دمنده ها نزدیک تر است. در این کوره ترکیب شیمیایی آهن مذاب ثبات بیشتری دارد. چگالی انرژی در منطقه احتراق با افزایش دمای انفجار کاهش میابد و منطقه احتراق به سمت دمنده ها جابجا می شود در نتیجه دمای کوره در منطقه احتراق افزایش میابد اما دمای گاز دمنده ها ثابت است.

مزایای کوره کوپلا

  • یک کوره عملیاتی ساده و اقتصادی از نظر ساخت است.
  • طیف گسترده ای از مواد را می تواند ذوب کند و حتی از شارژ بی کیفیت هم مذاب مدنظر را می گیرد.
  • می توان سرباره را از مذاب جدا کرد.
  • در مقایسه با کوره های برقی مصرف پایینی دارد.
  • سرعت ذوب این کوره ها بالا و تا 100 تن در ساعت هم می رسد.
  • نسبت به ظرفیتش در مقایسه با سایر کوره ها فضای کمتری اشغال می کنند.
  • کار با آن ساده است و نیاز به اپراتور حرفه ای ندارد.

معایب کوره کوپلا

  • کنترل دقیق دما مشکل است.
  • آلودگی های زیست محیطی کوره های کوپلا از کوره هایی که با انرژی الکتریسیته کار می کنند بیشتر است.
  • کنترل ترکیب شیمیایی در این کوره ها به خوبی کوره های القایی نیست.
     

دیدگاه کاربران

دسته بندی دانش نامه