כיצד להשתמש בתנור פיצוץ. בשביל מה יש תנור פיצוץ? עיצוב תנור פיצוץ, עקרון פעולה ומכשיר

הציוויליזציה המודרנית קשורה קשר בל יינתק עם התפתחות טכנולוגיית הייצור, דבר בלתי אפשרי מבלי לשפר את הכלים והחומרים המשמשים לייצורם.

בין כל החומרים ממקור טבעי או שנוצרו על ידי האדם, המקום המשמעותי ביותר הוא תפוס על ידי מתכות ברזליות - סגסוגת של ברזל ופחמן עם נוכחות של יסודות אחרים.

סגסוגות המכילות 2-5% פחמן מסווגות כברזל יצוק; אלו המכילות פחות מ-2% פחמן מסווגות כפלדה. להמסת מתכות, נעשה שימוש בטכנולוגיית תנור פיצוץ מיוחד.

ABC של ייצור

התכה בפיצוץ הוא תהליך הפקת ברזל יצוק מעפרות ברזל המעובדות בתנורי פיצוץ או כפי שהם מכונים גם תנורי פיצוץ.

החומרים העיקריים הדרושים בתהליך של ייצור כזה הם:

• דלק בצורה של קוקה המתקבל מפחם;
• עפרת ברזל, שהיא חומר הגלם הישיר לייצור;
• שטף - תוספים מיוחדים העשויים מאבן גיר, חול וחומרים נוספים.

עפרות ברזל חודרות לכבשני הפיצוץ בצורה של חתיכות של סלע קטנות שהתמזגו יחד - אגרופים או כדורים, בצורה של גושי עפרות. חומרי ההזנה מועמסים לתוך תנור הפיצוץ העליון שכבה אחר שכבה, לסירוגין עם שכבות של קוק ותוספת שכבה אחר שכבה של שטף.

הערה:יש צורך בשטף כדי לגרום לפסולת הסלע ולכלוכים שונים, הנקראים סיגים, לצוף.

הסיגים שצפים על פני הברזל היצוק הלוהטים מתנקזים לפני שהמתכת מתקשה. החומר הטעון להתכת ברזל יצוק, המורכב מעפרות ברזל, קוק ושטף, נקרא מטען.

תנור הפיצוץ, בעל פרופיל דומה למגדל בעל בסיס רחב, מרופד מבפנים בחומר חסין אש - פיירקליי.

מרכיבי העיצוב העיקריים הם:

• כתפיים;
• קִיטוֹר;
• בור אש;
• שלי
• צופר

תא הקיטור הוא החלק הרחב ביותר של תנור הפיצוץ. הוא ממיס עפרות גנג ושטף, וכתוצאה מכך סיגים. כדי למנוע את ההשפעה של טמפרטורות גבוהות על מבנה הבנייה והכבשן, משתמשים ביחידות קירור עם מים במחזור.

פיר הכבשן בנוי בצורת קונוס המתרחב בתחתיתו - עיצוב זה של תנור הפיצוץ מאפשר נפילה חופשית של המטען במהלך תהליך ההיתוך. היווצרות ברזל יצוק, היורד לתוך הכבשן במהלך תהליך ההתכה, מתרחשת בקיטור ובכתפיים. כדי להחזיק את המטען המוצק בקיטור ובפיר, לכתפיים יש צורה של קונוס, עם התרחבות לכיוון העליון.

איך זה עובד

המטען נשפך לתוך תנור הפיצוץ דרך התנור בחלקים רציפים.

להבטחת רציפות העבודה מותקן ליד תנור הפיצוץ מחסן לכדורים (סינטר), שטף וקולה - בונקר המיועד להכנת המטען.

אספקת חומרי הגלם לבונקרים, כמו גם אספקת המטען למכשירי המילוי בחלק העליון, מתבצעת באופן רציף באמצעות מסועים.

שוקע מתחת למסה שלו, המטען נכנס לחלק האמצעי של הכבשן, שם, בהשפעת גזים חמים הנובעים משריפת קוקס, חומר עפרות הברזל מחומם, והגזים הנותרים יוצאים דרך החלק העליון.

בתנור, הממוקם בתחתית הכבשן, ישנם מכשירים לאספקת זרמי אוויר חם בלחץ - tuyeres. לצוירים יש חלונות עם זכוכית עמידה בחום, המאפשרים שליטה ויזואלית על התהליך.

הערה:כדי להגן מפני טמפרטורות גבוהות, המכשירים מקוררים במים דרך התעלות הזמינות בפנים.

הקולה הנשרפת במחשפה מייצרת את הטמפרטורה הנדרשת להתכת עפרות, העולה על +2000 מעלות.

במהלך תהליך הבעירה, קולה וחמצן מתאחדים ויוצרים פחמן דו חמצני.

ההשפעה של טמפרטורה גבוהה על פחמן דו חמצני הופכת את האחרון לפחמן חד חמצני, אשר לוקח את העפרה ומפחית ברזל. תהליך היווצרות ברזל יצוק מתרחש לאחר שהברזל עובר דרך שכבות של קולה חמה.כתוצאה מתהליך זה, ברזל רווי בפחמן.

לאחר שהברזל היצוק הצטבר במחושה, המתכת הנוזלית משתחררת דרך החורים הממוקמים מתחת - חורי ברז. קודם כל, סיגים משתחררים דרך חור הברז העליון, ולאחר מכן ברזל יצוק משתחרר דרך חור הברז התחתון. דרך תעלות מיוחדות יוצקים את הברזל היצוק למצקות המונחות על רציפי רכבת ומועברים להמשך עיבוד.

ברזל יציקה, שישמש בהמשך לייצור יציקות, נכנס למכונת היציקה ועם התמצקות הופך לסורגים - מטיל.

לייצור פלדה משתמשים בברזל יצוק, הנקרא ברזל המרה - הוא מהווה עד 80% מהייצור.

המרת ברזל חזיר מועברת למפעל פלדה עם ממירים, תנורים פתוחים או תנורים חשמליים. בתנורי פיצוץ מודרניים ועצומים משתמשים לא רק בזרימות אוויר חם לתמיכה בתהליכי בעירה, אלא גם בחמצן טהור, המשמש יחד עם גז טבעי.

טכנולוגיה זו מאפשרת לצרוך פחות קולה, אך היא מורכבת יותר מבחינה טכנולוגית. לכן, כדי לשלוט בתהליך הייצור ולבחור מצבי התכה אופטימליים, נעשה שימוש במחשבים המסוגלים לנתח בו-זמנית של פעולת כל המערכות.

צפו בסרטון חינוכי המתאר את עקרון הפעולה והניואנסים של תנור פיצוץ:

מטרתו של תנור פיצוץ היא לבצע תהליכי התכה של סגסוגות ברזל וברזל יצוק. חומרי גלם של עפרות ברזל משמשים לייצור חומרים אלו. ההיסטוריה של מקור השם של ציוד כזה חוזרת למאה ה-14. מקור המונח "דומיין" מהמילה נושבת. התנורים הראשונים הופיעו באירופה, ולאחר מכן, לאחר המאה ה-16, הם הגיעו לרוסיה.

העיצוב של תנור פיצוץ הוא כדלקמן: התנור מותקן על בסיס, מעטפת פלדה מכסה את החוץ. הבסיס די גבוה; החלק העמיד בפני החום שלו נקרא גדם. המעטפת בדרך כלל בעובי של 4 עד 6 ס"מ; בתוכו, לאורך הקירות, ישנם מוצרים עמידים בפני אש. על גבי הבסיס יש רכס, אשר נתון ללחץ הידרוסטטי של המסה המומסת ולטמפרטורות גבוהות. ערימות הדניס הממוקמות בתוך המעטפת מקיפות מקררים מיוחדים. הם מיוצגים על ידי לוחות ברזל יצוק עם סלילים שדרכם מסתובבים מים.

ציוד הכרחי במטלורגיית ברזל

ייצור תנורי פיצוץ הוא אחת המשימות הקשות בתחום המטלורגיה. אבל יחד עם זאת, עיצוב זה מתוארך ליותר ממאה שנה. עם התפתחות הקידמה המדעית והטכנולוגית השתנה מעט עיצוב התנור, החלו להוסיף אלמנטים וחלקים שאפשרו לזרז מאוד את תהליך הייצור. בנוסף, מצבים רבים קשים לשליטה בתנורים מודרניים עברו אוטומטיות.

פעולת תנור פיצוץ היא מרכיב חשוב בתעשיית הברזל והפלדה המודרנית. בייצור מודרני משתמשים רק בציוד בעל רמת פרודוקטיביות גבוהה. בנוסף, תנורי פיצוץ מתקדמים מצוידים במערכות אוטומציה. תפקידה של אוטומציה הוא לווסת, לשלוט ולתעד את המאפיינים העיקריים של פעולות ההתכה. תנור מודרני יכול לשלוט על רמת שפיכת המטען, אספקת העפרות, טמפרטורת הפיצוץ ולחץ הגז.

התפוקה של תנורים כאלה גדלה, אפשר לומר, בקצב עם הזמן. שיפורים במערכת ההיתוך מאפשרים להגדיל את תפוקת הציוד פי כמה.

תרשים של תנור פיצוץ נותן מושג חזותי כיצד הוא עובד. כאן אתה יכול לראות כיצד עיצוב הציוד משתנה באזורים של תנאי טמפרטורה גבוהים. כמו כן, בהתחשב בתרשים, ניתן לראות היכן יוצקים מרכיבי חומרי הגלם ובאיזו רמה.

תהליכים בכבשן פיצוץ מתרחשים בסדר קבוע בהחלט. לכבשן עצמו יש צורה אנכית, הדומה לסוג הפיר. הגובה עשוי להשתנות מעט, אך אינו עולה על 35 מ'. קוטר המבנה קטן בדרך כלל פי 2.5 - פי 3. התהליך ממשיך ברצף מסוים. ראשית, הברזל משוחזר. ואז אלמנטים אחרים משוחזרים - זרחן, גופרית ואחרים. הסיגים שנוצרו, שכבר שינה משמעותית את מרכיביו, זורם מטה ומצטבר באזור האח. ההרכב הכימי של הסיגים הוא שקובע את הרכב הברזל היצוק.

עקרון הפעולה של הציוד

עקרון הפעולה של תנור פיצוץ מתבטא במספר פעולות פיזיקליות וכימיות. הנוכחות של פעולות אלה נקבעת על ידי אזור הטמפרטורה של התנור עצמו ועומס החומר. באופן כללי, ניתן להבחין בין התהליכים הבאים:

• תהליך הפירוק של אבן גיר, וכתוצאה מכך היווצרות של פחמן אנהידריד ותחמוצת סידן;
• שחזור של ברזל ואלמנטים אחרים;
• קרבוריזציה של ברזל;
• התכת מתכת;
• היווצרות והמסה של סיגים;
• שריפת דלק ואחרים.

מחמם אוויר בתנור פיצוץ הוא מכשיר שבו האוויר מחומם מראש. אוויר זה מוזן לאחר מכן לתוך הכבשן. לציוד מוקדם להתכת ברזל יצוק לא היה אלמנט כזה כמו תנור אוויר. פיתוח המכשיר איפשר להוזיל משמעותית את עלויות הדלק.

מטען במובן המודרני הוא תערובת של קולה, סינטר עפרות ברזל וחומרי גלם שוטפים. לפני תהליך ההתכה המטען עובר הכנה מיוחדת. תחילה מרסקים אותו, ואז מנפים. לאחר הניפוי נשלחים חתיכות גדולות לריסוק מחדש.

התוצאה של תהליך הבעירה היא עלייה בטמפרטורה. נקודת הטמפרטורה הגבוהה ביותר יכולה להגיע ליותר מ-2000 מעלות צלזיוס. התהליכים מתרחשים בלחץ של גזים חמים. בעת העלייה, גזים אלו מתקררים ל-300-400 מעלות ליד הקוקושניק.

מטרת תנורים

ייצור ברזל חזיר בכבשן הפיצוץ הוא ענף חשוב בתעשיית הברזל והפלדה. עבודה זו דורשת לא רק את הצורך להשתמש בציוד מיוחד, אלא גם הקפדה על טכנולוגיות מסוימות. ההתכה מתבצעת בכבשן פיצוץ מסלעי פסולת ומחומרי עפרות. חומר העפר יכול להיות אדום, חום, עפרות ברזל מגנטיות או עפרות מנגן.

הפחתת ברזל היא אחד השלבים העיקריים של ייצור ברזל יצוק. כתוצאה מתהליך זה, הברזל הופך קשה. לאחר מכן, הוא טובל לתוך קיטור, אשר מקדם את פירוק הפחמן בברזל. כך נוצר ברזל יצוק. בחלק החם של הכבשן מתחיל הברזל היצוק עצמו להימס, כשהוא זורם לאט לחלק התחתון.

עקרון הפעולה של תנור פיצוץ תלוי בסוג המכשיר המגושם הזה. יש תנורי קולה ותנור פחמים. הראשונים עובדים על קולה, השניים, בהתאמה, על פחם. תנור הפיר מיועד לפעולה רציפה. הצורה של ציוד זה היא שני קונוסים, מקופלים עם צדדים רחבים בבסיס. בין קונוסים אלו יש חלק מהכבשן בעל צורה גלילית - קיטור.

תנור פיצוץ תעשייתי, הנקרא smelter, נועד להעביר את החומר המעובד ממצב אחד למשנהו. לפיכך, המצב המוצק הופך בהדרגה, בהשפעת טמפרטורה העולה על נקודת ההיתוך, למצב נוזלי. החומר שהובא למצב נוזלי יכול להיות במצב תלוי, כמו גם במגבש, כור היתוך, מחשלת מכרה או אמבטיה על אח. תנורי פיצוץ תעשייתיים משמשים לייצור מתכות מעפרות. בהם מתרחשים תהליכי ההתכה של מתכות ופלדה לא ברזליות, התכת זכוכית ואחרים.

תיקון תנורי פיצוץ יכול להתבצע במספר דרכים. תיקונים גדולים מבוצעים לפי הצורך או בקשר לתיקונים גדולים מתוכננים. בתקופה זו מופסק תהליך העבודה המתמשך. תיקונים גדולים מחולקים לשלושה סוגים של קטגוריות. בקטגוריית התיקונים הראשונה יש לשחרר לחלוטין מהתנור מוצרי התכה נוזליים ולבצע בדיקה יסודית של כל הציוד. הקטגוריה השנייה מציינת תיקון ממוצע עם החלפת אלמנטים מסוימים. הקטגוריה השלישית של תיקון כוללת החלפת התקני המילוי והתאמת ההגנה על תנור הפיצוץ.

במאמר זה אדבר על המרכיב החשוב ביותר בייצור מודרני של סגסוגות ברזל וברזל יצוק, תנור הפיצוץ. זה הציוד העיקרי של תנור פיצוץ, אז אני חושב שכולם מעוניינים ללמוד על מרכיבי תנור פיצוץ ועל עקרון הפעולה.

עפרות ברזל משמשות כחומר גלם, והתוצר העיקרי של ייצור כבשני הפיצוץ הוא ברזל יצוק, שמצא את יישומו בתחומי פעילות שונים: ייצור רכב, ייצור כלים סניטריים, כלי בישול מברזל יצוק וכו'.

הציוויליזציה המודרנית קשורה קשר בל יינתק עם התפתחות טכנולוגיית הייצור, דבר בלתי אפשרי מבלי לשפר את הכלים והחומרים המשמשים לייצורם.

בין כל החומרים ממקור טבעי או שנוצרו על ידי האדם, המקום המשמעותי ביותר הוא תפוס על ידי מתכות ברזליות - סגסוגת של ברזל ופחמן עם נוכחות של יסודות אחרים.

סגסוגות המכילות 2-5% פחמן מסווגות כברזל יצוק; אלו המכילות פחות מ-2% פחמן מסווגות כפלדה. להמסת מתכות, נעשה שימוש בטכנולוגיית תנור פיצוץ מיוחד.

התכה בפיצוץ הוא תהליך הפקת ברזל יצוק מעפרות ברזל המעובדות בתנורי פיצוץ או כפי שהם מכונים גם תנורי פיצוץ.

החומרים העיקריים הדרושים בתהליך של ייצור כזה הם:

• דלק בצורה של קוקה המתקבל מפחם;
• עפרת ברזל, שהיא חומר הגלם הישיר לייצור;
• שטף - תוספים מיוחדים העשויים מאבן גיר, חול וחומרים נוספים.

תנור פיצוץ הוא מכשיר לייצור ברזל יצוק על ידי הפחתת התכה של עפרות ברזל או תרכיזים.

הציוד העיקרי של חנות התנורים הוא תנור הפיצוץ - תנור פיר עגול מרופד בבנייה עקשן.

כדי להגן על מעטפת התנור מפני חום, נעשה שימוש במכשירי קירור. מעטפת התנור ומכשיר תנור התנור מותקנים על הבסיס ונתמכים על ידי עמודים.

חומר המוצא להתכה נקרא מטען והוא מורכב מעפרת ברזל, עפרת מנגן, סינטר וכדוריות. המטען מוזן לראש הכבשן על ידי דילוגים או מסוע רצועה. הדילוגים נפרקים לתוך הכבשן דרך המשפך המקבל. האוויר מסופק דרך מחממי אוויר, מוצר ההיתוך יוצא דרך חורי ברז לתוך מצקות הממוקמות בחלק התחתון.

תנורים מודרניים מצוידים במערכת בקרה וניטור מרכזית המספקת רישום של מחווני מכשירים ואינדיקטורים מורכבים של פעולת כבשני פיצוץ - צריכת קוקה ל-1 טון ברזל חזיר ותפוקה יומית של כבשני פיצוץ בטונות.

נעשה שימוש בדלק נוסף, מה שמפחית את צריכת הקוקס ואת העלות של ברזל יצוק. שיפור העיצוב של תנור פיצוץ נועד להגדיל את הספק שלו (נפח), לשפר את הכנת חומרי הגלם, ולהציג טכנולוגיות מתקדמות חדשות בעלות ביצועים גבוהים.

ברזל חזיר מותך בתנורי פיצוץ, שהם תנור פיר. המהות של תהליך הפקת ברזל יצוק בתנורי פיצוץ היא הפחתת תחמוצות ברזל הכלולות בעפרה עם חומרים מצמצמים גזים (CO, H2) ומוצקים (C) הנוצרים במהלך שריפת הדלק בכבשן.

תהליך ההתכה בכבשן הפיצוץ הוא רציף. חומרי מקור (סינטר, כדורים, קולה) מועמסים לתנור מלמעלה, ואוויר מחומם ודלק גזי, נוזלי או מפורק מסופקים לחלק התחתון.

גזים המתקבלים משריפת דלק עוברים בעמוד המטען ומעניקים לו את האנרגיה התרמית שלהם. המטען היורד מחומם, מופחת ואז נמס.

רוב הקולה נשרף בחציו התחתון של התנור, מה שמספק מקור חום, וחלק מהקולה מושקע בהפחתת הברזל ופחמימה.

תנור פיצוץ הוא יחידה חזקה ויצרנית ביותר הצורכת כמות עצומה של חומרים. תנור פיצוץ מודרני צורך כ-20,000 טון מטען ביום ומייצר כ-12,000 טון ברזל חזיר מדי יום.

רכיבים של תנור פיצוץ

תנור פיצוץ הוא יחידה הפועלת ברציפות המורכבת מהאזורים הבאים:

• פיצוץ לוהט.
• אזור התכה (כתפיים ואח).
• אזור הפחתת FeO (קיטור).
• אזור הפחתת Fe2O3 (שלי).
• אזור חימום מוקדם (בור אש).
• העמסת חומרי עפרות ברזל, אבן גיר וקולה.
• גז פיצוץ.
• עמוד מחומרי עפרות ברזל, אבן גיר וקולה.
• שחרור סלאג.
• ייצור ברזל יצוק נוזלי.
• איסוף גזי פסולת.

המתאר הפנימי של הקטע האנכי של תנור פיצוץ נקרא פרופיל התנור.

חלל העבודה של התנור כולל:

• בור אש;
• שלי;
• קִיטוֹר;
• כתפיים;
• צופר

קולושניק.

החלק העליון (הצר) של הכבשן נקרא העליון. בחלק העליון יש מנגנון טעינה להטענת מטען (עפרות, דלק, שטפים) וצינורות יציאת גז שדרכם מוציאים מהכבשן גזים הנקראים תנור פיצוץ או גזים עליונים. החלק של הכבשן בין החלק העליון לאדים נקרא פיר.

החלק של הכבשן, הפונה כלפי מעלה עם חרוט קטום ותומך במטען בקיטור יחד עם המטען והחלק העליון, נקרא כתפיים. בחלק זה של התנור, יש ירידה חדה למדי בנפח החומרים הטעונים כתוצאה משחיפת קוקה והיווצרות מוצרי התכה נוזליים.

הפיר אחראי על רוב הגובה והנפח הכולל של התנור. פרופיל הפיר, שהוא קונוס קטום המתרחב לכיוון התחתית, מבטיח הורדה והתרופפות אחידה של חומרי המטען.

הגובה המשמעותי של הפיר מאפשר עיבוד תרמי וכימי של חומרים על ידי עליית גזים חמים.

זהו החלק הגלילי האמצעי של חלל העבודה בכבשן, בעל הקוטר הגדול ביותר. אידוי יוצר גידול נוסף בנפח התנור ומבטל עיכובים אפשריים בחומרי טעינה.

כתפיים.

זהו חלק מפרופיל התנור הממוקם מתחת לתא הקיטור והוא קונוס קטום שבסיסו הרחב פונה אל תא הקיטור. המתח ההפוך של הכתפיים מתאים לירידה בנפח החומרים המומסים במהלך היווצרות ברזל יצוק וסיג.

חלקו התחתון של הכבשן, בעל צורת גליל, שבו מצטברים תוצרי ההיתוך - ברזל נוזלי וסיג - נקרא הפורז. לכבשן חורים הממוקמים באופן רדיאלי במרחקים שווים זה מזה (10-16, תלוי בגודל הכבשן).

לתוך החורים האלה מוכנסים צינורות נחושת אדומה, ברונזה או אלומיניום עם קירות כפולים. חורים אלה נקראים tuyeres.

אוויר חם המחומם במחממי אוויר (קופרים) מועף דרך הצינורות על ידי מאוורר או מכונות ניפוח. הצינורות מקוררים על ידי מים שמסתובבים בחלל שבין קירות הצינור.

אלמנטים נוספים של תנור הפיצוץ

בתהליך העבודה נדרשים התקני עזר ומנגנונים על מנת להבטיח התכה איכותית של ברזל יצוק. יש צורך במכשירים להרמה והעמסה של חומרי גלם לתוך התנור.

תנור פיצוץ דורש תחזוקה מתמדת, במיוחד בעת ייצור סיגים וברזל יצוק. לצורך כך, חצרות היציקה מצוידות במנופים עיליים.

חימום אוויר להפעלת תנור, טמפרטורת התכה גבוהה עם פחות אוויר מסופק על ידי מחממי אוויר. לדוגמה, לכבשן עם נפח שימושי של 2000 מ"ר, ציוד כזה חייב לספק 3800 מ"ר אוויר לדקה, שהטמפרטורה שלו היא 1200 מעלות.

הקיטור הנוצר על ידי אוויר הנכנס למחמם האוויר חייב להיות לח כל הזמן. ערכו של מחוון זה מוסדר באמצעות מערכת אוטומטית.

אוויר דחוס, הדרוש לשריפת דלק, נכנס לכבשן הודות למפוחי אוויר. הלחץ שלו בחלק העליון של תנורים מודרניים מגיע ל-25 MPa. גז הכבשן מטוהר באמצעות מטהר גז.

מטרת תנור פיצוץ ועיקרון תפעול

ייצור ברזל חזיר בכבשן הפיצוץ הוא ענף חשוב בתעשיית הברזל והפלדה.

עבודה זו דורשת לא רק את הצורך להשתמש בציוד מיוחד, אלא גם הקפדה על טכנולוגיות מסוימות.

ההתכה מתבצעת בכבשן פיצוץ מסלעי פסולת ומחומרי עפרות.

חומר העפר יכול להיות אדום, חום, עפרות ברזל מגנטיות או עפרות מנגן.

הפחתת ברזל היא אחד השלבים העיקריים של ייצור ברזל יצוק.

כתוצאה מתהליך זה, הברזל הופך קשה. לאחר מכן, הוא טובל לתוך קיטור, אשר מקדם את פירוק הפחמן בברזל. כך נוצר ברזל יצוק. בחלק החם של הכבשן מתחיל הברזל היצוק עצמו להימס, כשהוא זורם לאט לחלק התחתון.

עקרון הפעולה של תנור פיצוץ תלוי בסוג המכשיר המגושם הזה.

יש תנורי קולה ופחמים.

הראשונים עובדים על קולה, השניים, בהתאמה, על פחם.

תנור הפיר מיועד לפעולה רציפה. הצורה של ציוד זה היא שני קונוסים, מקופלים עם צדדים רחבים בבסיס. בין קונוסים אלו יש חלק מהכבשן בעל צורה גלילית - קיטור.

עקרון הפעולה של תנור פיצוץ מתבטא במספר פעולות פיזיקליות וכימיות. הנוכחות של פעולות אלה נקבעת על ידי אזור הטמפרטורה של התנור עצמו ועומס החומר.

באופן כללי, ניתן להבחין בין התהליכים הבאים:

• תהליך הפירוק של אבן גיר, וכתוצאה מכך היווצרות של פחמן אנהידריד ותחמוצת סידן;
• שחזור של ברזל ואלמנטים אחרים;
• קרבוריזציה של ברזל;
• התכת מתכת;
• היווצרות והמסה של סיגים;
• שריפת דלק ואחרים.

מחמם אוויר בתנור פיצוץ הוא מכשיר שבו האוויר מחומם מראש. אוויר זה מוזן לאחר מכן לתוך הכבשן.

לציוד מוקדם להתכת ברזל יצוק לא היה אלמנט כזה כמו תנור אוויר. פיתוח המכשיר איפשר להוזיל משמעותית את עלויות הדלק.

עקרון הפעולה של תנור פיצוץ מבוסס על תהליכים פיזיקליים וכימיים מורכבים.

ניתן להבחין בין הפעולות הבאות:

• שריפת דלק;
• שחזור ברזל;
• פירוק אבן גיר לתחמוצת סידן ואנהידריד פחמן;
• רוויה של ברזל עם פחמן;
• התכת מתכת;
• המסת סיגים וכו'.

במובן הכללי ביותר, התכה בכבשן פיצוץ היא ייצור של ברזל חזיר מחומרי גלם עפרות ברזל.

החומרים העיקריים איתם ניתן להתיך ברזל יצוק הם:

• דלק - קולה;
• עפרת ברזל היא חומר הגלם שממנו מתיך ברזל יצוק;
• שטף - תוספים מיוחדים העשויים מחול, אבן גיר ועוד כמה חומרים.

המטען נכנס לכבשן בצורה של חתיכות מותכות קטנות - כדורים או אגרטלים. חומר העפר יכול להיות עפרת מנגן או וריאציות שונות של עפרות ברזל. חומרי הגלם מוזגים לתוך הכבשן בשכבות, לסירוגין בשכבות של שטף וקולה.

סלג צף אל פני השטח של ברזל יצוק חם. זיהומים מתנקזים לפני שהמתכת הנוזלית מתקשה.

אספקת חומרי הגלם, כמו פעולת הכבשן, חייבת להיות רציפה. עקביות התהליך מובטחת על ידי מסועים מיוחדים. הכניסה לכבשן דרך האלמנטים המתוארים, המטען עובר מספר תהליכים טכנולוגיים.

שריפת קולה נותנת את הטמפרטורה הנדרשת, שאסור ליפול מתחת ל-2000 מעלות. בעירה מקדמת את השילוב של חמצן ופחם. במקביל, נוצר פחמן דו חמצני. בהשפעת טמפרטורה גבוהה, האחרון הופך לפחמן חד חמצני. הודות לכך, הברזל משוחזר.

ברזל יצוק הופך לברזל יצוק לאחר שהברזל עובר דרך קוק מותך. כדי שהתוצאה תתאפשר, הברזל חייב להיות רווי בפחמן. ברזל יצוק כולל סגסוגות המכילות 2-5% פחמן.

לאחר שהמתכת המוגמרת הצטברה במחצבה, היא משתחררת דרך חורים. הסיגים משוחררים תחילה דרך החור העליון, ולאחר מכן הברזל היצוק משתחרר דרך החור התחתון. האחרון מנוקז דרך תעלות לתוך דליים ונשלח לעיבוד שלאחר מכן.

מוצרי תנור פיצוץ

המוצרים של התכה בכבשן פיצוץ הם:

• ברזל יצוק;
• סִיג;
• גז תנור פיצוץ (עליון).

ברזל יצוק

ברזל חזיר הוא התוצר העיקרי של ייצור כבשני פיצוץ, וסיגים וגז כבשנים הם תוצרי לוואי.

ברזל יצוק המותך בתנורי פיצוץ, בהתאם לשיטת השימוש הנוסף, מחולקים לשלוש קבוצות:

• חומרי הסבה המשמשים לעיבוד לפלדה;
• בתי יציקה המיועדים לייצור יציקות ברזל יצוק בהנדסת מכונות;
• מיוחד (סגסוגות ברזל) המשמשות לסילוק חמצון של פלדה בייצור פלדה.

ברזל יצוק הוא סגסוגת מרובת רכיבים של ברזל עם פחמן, מנגן, סיליקון, זרחן וגופרית.

ברזל יצוק מכיל גם כמויות עקבות של מימן, חנקן וחמצן. ברזל יצוק סגסוגת יכול להכיל כרום, ניקל, ונדיום, טונגסטן וטיטניום, שכמותם תלויה בהרכב העפרות המותכים.

ברזל חזיר מיועד לעיבוד לפלדה.

ברזל יצוק כזה מאופיין בכך שהפחמן שבו (2.2-4%) נמצא במצב מלוכד כימי.

משטח השבר של ברזל יצוק לבן.

בהתאם להרכב ולשיטת העיבוד, ישנם:

• ברזל יצוק באח פתוח המכיל זרחן מ-0.15% עד 0.30% וגופרית עד 0.07%;
• Bessemer, המכיל זרחן 0.07% וגופרית עד 0.069%;
• טומסובסקי, המכיל זרחן 1.6% וגופרית עד 0.08%.

ברזל חזיר מחולק לשלושה סוגים:

• קוקה המרה (דרגות M1, M2, M3, B1, B2).
• המרת קוקי זרחן (MF1, MF2, MF3).
• קוק פיגמנט איכותי (PVK1, PVK2, PVK3).

לאחר היציאה מהכבשן, ברזל יצוק נשפך לחזירים ונשלח קר למפעלי בניית מכונות, שם הוא נמס שוב בתנורי כיפה מיוחדים ליציקת חלקי מכונות.

ברזל קוקי יציקה מותך בשבע דרגות: LK1-LK7.

כל כיתה מחולקת לשלוש קבוצות על בסיס תכולת מנגן, חמש כיתות על בסיס תכולת זרחן וחמש קטגוריות על בסיס תכולת גופרית.

ברזל יצוק זרחני.

קבוצה מיוחדת מורכבת מברזל יצוק זרחני המכילים עד 2% P, בהתאם לתכולת הזרחן, נעשה שימוש בטכנולוגיות שונות להמרת ברזל יצוק כזה לפלדה.

ברזל יצוק יציקה.

סוג ברזל יצוק זה מיועד לייצור מוצרי יציקה בחנויות להתכת ברזל. מאפיין אופייני של ברזל יצוק אלה הוא תכולת הסיליקון הגבוהה שלהם (2.75 - 3.75% Si), ובמקרים מסוימים זרחן. זה מוסבר על ידי העובדה שאלמנטים אלו מקנים לברזל היצוק המותך ניידות נוזלים גבוהה או את היכולת למלא היטב את תבנית היציקה.

ברזל יציקה משמש לאחר התכה מחדש במפעלי בניית מכונות לייצור יציקות מעוצבות.

ברזל יציקה משמש לייצור מוצרים יצוקים:

• צינורות;
• רדיאטורים;
• אביזרי מים;
• סטנין;
• בלוקים;
• גלגלי שיניים וכו'.

ברזל יצוק כזה יש צבע אפור כאשר הוא שבר. בו חלק מהפחמן נמצא במצב חופשי, בצורה של גרפיט. ברזל יצוק אפור מכיל בדרך כלל 1.25-4.25% סיליקון, 2.5-4% פחמן, 0.5-1.3% מנגן, 0.1-1.2% זרחן וכמות קטנה של גופרית.

מנגן נותן לברזל יצוק את קשיותו ושבריריותו.

סיליקון, להיפך, מפחית את הקשיות של ברזל יצוק, מה שהופך את היציקות העשויות מברזל יצוק כזה קלות לעיבוד.

זרחן הופך ברזל יצוק להמס וממלא חלקים דקים של תבניות היטב.

יציקות העשויות מברזל יצוק המכילות כמות גבוהה של זרחן מתנגדות היטב לשחיקה, אך יחד עם זאת הגבירו את השבריריות.

גופרית מעניקה לברזל יצוק נקודת התכה צפופה ומפחיתה את תכונותיו המכניות.

ברזל יצוק מיוחד (סגסוגות ברזל).

אלו הן סגסוגות ברזל עם תכולה גבוהה של סיליקון, מנגן ואלמנטים אחרים, המשמשות כמסירי חמצון או תוספים בייצור פלדה ויציקות ברזל.

אלו כוללים:

• ferromanganese (70 - 75% Mn ועד 2% Si);
• פרוסיליקון (9 - 13% Si ועד 3% Mn);
• ברזל יצוק במראה (10 - 15% Mn ועד 2% Si).

בשנים האחרונות פחתה ההיתוך של סגסוגות ברזל בתנורי פיצוץ בגלל האופי הלא כלכלי של העיבוד. משתלם יותר להתיך סגסוגות ברזל בתנורים חשמליים.

סִיג

סילג הוא תוצר לוואי; זהו חומר בנייה זול מאוד ואיכותי ומשמש לייצור מלט, בטון, לבנים ולכבישים ראשוניים.

כמות הסיגים המתקבלת במהלך ההיתוך גדולה מאוד (כ-60% ממשקל הברזל היצוק המותך).

הסיגים הם בסיסיים או חומציים.

לסיגים חומציים יש חוזק גבוה. אם הוא נשרף בצורה נוזלית עם אדים או אוויר, אתה מקבל צמר סיגים, שהוא מבודד טוב.

תנור פיצוץ (גז עליון)

זהו הגז היוצא מהכבשן דרך חלקו העליון - העליון.

הוא מורכב מ-CO, H2, CO2, CH4 ו-N2. לאחר ניקוי האבק שהוא מכיל, הגז משמש כדלק לחימום האוויר המונשף לתוך תנור הפיצוץ לחימום דוודים ולמטרות נוספות.

מכיוון שהגז מכיל עד 30% CO, זהו דלק המשמש לאחר הסרת אבק. כמות הגז בכבשן הפיצוץ גדולה פי 2.5 במשקל מכמות הברזל היצוק. חום הבעירה הוא 3600-3900 kJ/m3.

כאשר תנור פיצוץ פועל על פיצוץ משולב באמצעות גז טבעי, תכולת המימן בגז העליון עולה ל-6-8, ולעתים עד 12%, בעוד שחום הבעירה עולה ל-4200 קילו-ג'יי/מ"ק.

כ-30-35% מהגז של תנורי הפיצוץ משמשים בחנות לתנורים לחימום פיות של מחממי אוויר. שאר הגז משמש בחנויות גלגול ותרמיות ובתחנות חום וכוח משולבות.

תהליך ייצור ברזל יצוק מתבצע בתנורי פיצוץ.

חומרי תנור פיצוץ גולמיים, הנלקחים בפרופורציות הנדרשות, מרכיבים את המטען.

ברזל יצוק הוא מוצר עיקרי המתקבל מחומרי גלם. ייצור ברזל יצוק מבוסס על הפקת ברזל מעפרות באמצעות תגובות חיזור שונות. לאחר מכן, ברזל יצוק משמש כחומר גלם לייצור פלדה.

וקולה
7. גז תנור פיצוץ
8. עמוד של עפרות ברזל, אבן גיר וקולה
9. שחרור סלאג
10. ייצור ברזל יצוק נוזלי
11. איסוף גזי פסולת

תנור פיצוץ, תנור פיצוץ- תנור התכה מתכתי גדול הממוקם אנכית מסוג פיר להיתוך ברזל יצוק וסגסוגות ברזל מחומרי גלם עפרות ברזל. המאפיין החשוב ביותר בתהליך הכבשן הוא ההמשכיות שלו לאורך כל מסע התנור (מבניית התנור ועד לתיקון ה"גדול" שלו) והזרימה הנגדית של גזי טוויר העולים עם עמודת חומרים היורדת ומתגבשת ללא הרף. עם חלקים חדשים של החיוב.

יוטיוב אנציקלופדית

• 1 / 5

  המילה "תנור פיצוץ" נגזרת מה"dmenie" הסלאבי הישן - פיצוץ. בשפות אחרות: אנגלית. תנור פיצוץ - תנור מכה, גרמנית. הוכופן - תנור גבוה, צרפתי. haut fourneau - תנור גבוה. לוויתן. 高炉 (gāolú) - תנור גבוה.

  יש לזכור שקיים הבדל מהותי במשמעות המילים "כבשן פיצוץ" ו"תנור פיצוץ": בכבשן הפיצוץ קיבלו (בצורת חתיכות או קריטים) חתיכות ברזל גולמי מופחת (מ. המילה "גולמי", כלומר, פיצוץ לא מחומם) ברזל, ובתנור הפיצוץ - ברזל יצוק נוזלי.

  כַּתָבָה

  תנורי הפיצוץ הראשונים הופיעו בסין עד המאה ה-4.

  באירופה הופיעו בווסטפאליה תנורי פיצוץ במחצית השנייה של המאה ה-15. זה התאפשר הודות למיכון של מפוחי חישול ועלייה בטמפרטורת ההיתוך. גובהו של תנור הפיצוץ הגיע ל-5 מטרים. קודמיו של תנורי הפיצוץ היו סטוקופן ובלאאופן.

  בחלק העליון של האח יש tuyeres - פתחים לאספקת פיצוץ מחומם לטמפרטורה גבוהה - אוויר דחוס מועשר בחמצן ודלק פחמימני.

  ברמת ה-tuyere מתפתחת טמפרטורה של כ-2000 מעלות צלזיוס. ככל שמתקדמים למעלה, הטמפרטורה יורדת, ובפסגות היא מגיעה ל-270 מעלות צלזיוס. לפיכך נוצרות בתנור טמפרטורות שונות בגבהים שונים, שבגללן תהליכים כימיים שונים של מעבר עפרות לתוך

  הציוויליזציה המודרנית קשורה קשר בל יינתק עם התפתחות טכנולוגיית הייצור, דבר בלתי אפשרי מבלי לשפר את הכלים והחומרים המשמשים לייצורם.

  בין כל החומרים ממקור טבעי או שנוצרו על ידי האדם, המקום המשמעותי ביותר הוא תפוס על ידי מתכות ברזליות - סגסוגת של ברזל ופחמן עם נוכחות של יסודות אחרים.

  סגסוגות המכילות 2-5% פחמן מסווגות כברזל יצוק; אלו המכילות פחות מ-2% פחמן מסווגות כפלדה. להמסת מתכות, נעשה שימוש בטכנולוגיית תנור פיצוץ מיוחד.

  ABC של ייצור

  התכה בפיצוץ הוא תהליך הפקת ברזל יצוק מעפרות ברזל המעובדות בתנורי פיצוץ או כפי שהם מכונים גם תנורי פיצוץ.

  החומרים העיקריים הדרושים בתהליך של ייצור כזה הם:

  • דלק בצורה של קוקה המתקבל מפחם;
  • עפרת ברזל, שהיא חומר הגלם הישיר לייצור;
  • שטף - תוספים מיוחדים העשויים מאבן גיר, חול וחומרים נוספים.

  עפרות ברזל חודרות לכבשני הפיצוץ בצורה של חתיכות של סלע קטנות שהתמזגו יחד - אגרופים או כדורים, בצורה של גושי עפרות. חומרי ההזנה מועמסים לתוך תנור הפיצוץ העליון שכבה אחר שכבה, לסירוגין עם שכבות של קוק ותוספת שכבה אחר שכבה של שטף.

  הערה:יש צורך בשטף כדי לגרום לפסולת הסלע ולכלוכים שונים, הנקראים סיגים, לצוף.

  הסיגים שצפים על פני הברזל היצוק הלוהטים מתנקזים לפני שהמתכת מתקשה. החומר הטעון להתכת ברזל יצוק, המורכב מעפרות ברזל, קוק ושטף, נקרא מטען.

  תנור הפיצוץ, בעל פרופיל דומה למגדל בעל בסיס רחב, מרופד מבפנים בחומר חסין אש - פיירקליי.

  מרכיבי העיצוב העיקריים הם:

  • כתפיים;
  • קִיטוֹר;
  • בור אש;
  • שלי
  • צופר

  תא הקיטור הוא החלק הרחב ביותר של תנור הפיצוץ. הוא ממיס עפרות גנג ושטף, וכתוצאה מכך סיגים. כדי למנוע את ההשפעה של טמפרטורות גבוהות על מבנה הבנייה והכבשן, משתמשים ביחידות קירור עם מים במחזור.

  פיר הכבשן בנוי בצורת קונוס המתרחב בתחתיתו - עיצוב זה של תנור הפיצוץ מאפשר נפילה חופשית של המטען במהלך תהליך ההיתוך. היווצרות ברזל יצוק, היורד לתוך הכבשן במהלך תהליך ההתכה, מתרחשת בקיטור ובכתפיים. כדי להחזיק את המטען המוצק בקיטור ובפיר, לכתפיים יש צורה של קונוס, עם התרחבות לכיוון העליון.

  איך זה עובד

  המטען נשפך לתוך תנור הפיצוץ דרך התנור בחלקים רציפים.

  להבטחת רציפות העבודה מותקן ליד תנור הפיצוץ מחסן לכדורים (סינטר), שטף וקולה - בונקר המיועד להכנת המטען.

  אספקת חומרי הגלם לבונקרים, כמו גם אספקת המטען למכשירי המילוי בחלק העליון, מתבצעת באופן רציף באמצעות מסועים.

  שוקע מתחת למסה שלו, המטען נכנס לחלק האמצעי של הכבשן, שם, בהשפעת גזים חמים הנובעים משריפת קוקס, חומר עפרות הברזל מחומם, והגזים הנותרים יוצאים דרך החלק העליון.

  בתנור, הממוקם בתחתית הכבשן, ישנם מכשירים לאספקת זרמי אוויר חם בלחץ - tuyeres. לצוירים יש חלונות עם זכוכית עמידה בחום, המאפשרים שליטה ויזואלית על התהליך.

  הערה:כדי להגן מפני טמפרטורות גבוהות, המכשירים מקוררים במים דרך התעלות הזמינות בפנים.

  הקולה הנשרפת במחשפה מייצרת את הטמפרטורה הנדרשת להתכת עפרות, העולה על +2000 מעלות.

  במהלך תהליך הבעירה, קולה וחמצן מתאחדים ויוצרים פחמן דו חמצני.

  ההשפעה של טמפרטורה גבוהה על פחמן דו חמצני הופכת את האחרון לפחמן חד חמצני, אשר לוקח את העפרה ומפחית ברזל. תהליך היווצרות ברזל יצוק מתרחש לאחר שהברזל עובר דרך שכבות של קולה חמה.כתוצאה מתהליך זה, ברזל רווי בפחמן.

  לאחר שהברזל היצוק הצטבר במחושה, המתכת הנוזלית משתחררת דרך החורים הממוקמים מתחת - חורי ברז. קודם כל, סיגים משתחררים דרך חור הברז העליון, ולאחר מכן ברזל יצוק משתחרר דרך חור הברז התחתון. דרך תעלות מיוחדות יוצקים את הברזל היצוק למצקות המונחות על רציפי רכבת ומועברים להמשך עיבוד.

  ברזל יציקה, שישמש בהמשך לייצור יציקות, נכנס למכונת היציקה ועם התמצקות הופך לסורגים - מטיל.

  לייצור פלדה משתמשים בברזל יצוק, הנקרא ברזל המרה - הוא מהווה עד 80% מהייצור.

  המרת ברזל חזיר מועברת למפעל פלדה עם ממירים, תנורים פתוחים או תנורים חשמליים. בתנורי פיצוץ מודרניים ועצומים משתמשים לא רק בזרימות אוויר חם לתמיכה בתהליכי בעירה, אלא גם בחמצן טהור, המשמש יחד עם גז טבעי.

  טכנולוגיה זו מאפשרת לצרוך פחות קולה, אך היא מורכבת יותר מבחינה טכנולוגית. לכן, כדי לשלוט בתהליך הייצור ולבחור מצבי התכה אופטימליים, נעשה שימוש במחשבים המסוגלים לנתח בו-זמנית של פעולת כל המערכות.

  צפו בסרטון חינוכי המתאר את עקרון הפעולה והניואנסים של תנור פיצוץ: