Cupolaugn: Struktur, drift och zoner

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om: - 1. Introduktion till Cupola Furnace 2. Struktur av Cupola Furnace 3. Operation 4. Zones 5. Kapacitet 6. Fördelar 7. Begränsningar.

Introduktion till Cupola Furnace:

Kupolen är en mest använt gjuterugn för smältning av järnmetaller och legeringar. Ibland används den även för smältning av icke-järnmetaller och legeringar. Cupolaugn är det billigaste sättet att omvandla grisjärn eller skrot i gråstål. Bränslet som används är en lågkvalitets låg svavelkoks. Antracitkol eller kolbriketter kan också användas.

Struktur av Cupola Furnace:

Kupolen är en ugnsaxel vars höjd är tre till fem gånger dess diameter; Det är den mest använda ugnen för att producera smält grått gjutjärn. En skiss av en kupolugn visas i figur 4.2.

Såsom framgår av Fig, är huvuddelarna av kupol:

(i) Shell:

Skalet är konstruerat av en stålplåt av ca 10 mm tjock nitar eller svetsade ihop och som är invändigt fodrad med eldfasta eldstensstenar. Skaldiametern varierar från 1 till 2 meter med en höjd av cirka tre till fem gånger diametern.

ii) Stiftelse:

Hela strukturen är uppbyggd på ben eller stålkolumner. En droppdörr, som är gjord av ett stycke, är gångjärn till ett stödben. När kupolen är full av laddning, är ett stötstöd vid bottendörren försedd så att dörren förblir nära och inte kollapsar på grund av laddningens tunga vikt. Om kupolen inte används, tillåter droppdörren underhåll och reparation av ugnsfodern.

(iii) Laddningsdörr:

Mot toppen av ugnen finns en öppning som heter laddningsdörr. Laddningsdörren används för att mata laddningen med metall, koks och flöde i ugnen. Den ligger på höjden av ca 3 till 6 m över tuyers.

(iv) Laddningsplattform:

Laddningsplattformen är tillverkad av robusta mjuka stålstänger och plattor. Vanligtvis är det omkring kupolen i en nivå av ca 0, 3 m under laddningsdörrens botten.

(v) luftfläkt:

En luftblåsare är ansluten till vindrutan med hjälp av sprängrör. Den levererar luften till vindrutan. En ventil är anordnad i sprängröret för att styra luftflödet. Blasttrycket varierar från 250 kg / m ² till 1050 kg / m ² .

(vi) Tuyeres:

Luft, som behövs för förbränningen blåses genom tuyeres som ligger ca 36 tum (0, 9 m) ovanför ugns botten. Total yta av tuyeres ska vara 1/5 till 1/6 av kupolens tvärsnittsarea inuti foderet på tuyere-nivån.

(vii) Volymmätare:

Volymmätaren är installerad i en kupolugn för att veta hur mycket luft som passerar. Mängden luft som behövs för att smälta en ton av järn beror på kvaliteten och kvantiteten av koks och koksjärnförhållande.

(viii) Kranhål (smält metallhål):

Lite över botten och framsidan finns ett kranhål för att tillåta att smält gjutjärn samlas in.

(ix) Slaghål:

Det finns också ett slagghål som ligger bak och över hålets hål eftersom slaggen flyter på ytan av smält gjutjärn.

(x) skorsten:

Den del av skalet ovanför laddhålet är känt som skorsten. Höjden är i allmänhet 4 till 6 m. Skorstenen är försedd med en filterskärm och en gnistskyddare. Detta underlättar en fritt utrymning av spillgaser och avböjer gnistorna och dammet tillbaka i ugnen.

Drift av Cupola Furnace:

Operationen av kupolugn består av följande steg:

(i) Framställning av kupol:

En nybyggd kupol bör torkas noggrant före avfyring. Varje slagg runt tuyeres från tidigare körning städas. Eventuella brutna tegelstenar repareras med en blandning av kiselsand och brandlera. Ett lager av eldfast material appliceras över bruntområdet över eldstensfodret.

En säng av gjutningssand rammar sedan på botten till en tjocklek av ca 15 cm eller mer, sluttande mot kranhålet för att säkerställa ett bättre flöde av smält metall. En slanghålöppning med en diameter av ca 30 till 35 mm och ett kranhål med en diameter av ca 25 mm är anordnad.

(ii) Firning av Cupola:

En eld av ved antänds på sandbotten, när veden brinner väl; koks dumpas på sängen väl från toppen. Se till att koks börjar brinna också. En bädd av cola ca 40 tum tjock placeras därefter på sanden dvs något över tuyeres.

Luftblåsan slås på med en lägre blåsthastighet än normalt för att tända koks. En mätstång används som anger koksbädden. Bränning sker ca 3 timmar innan den smälta metallen krävs.

(iii) Laddning av Cupola:

Därefter matas laddningen in i kupolen genom laddningsdörren. Många faktorer, såsom laddningskompositionen, påverkar den slutliga strukturen hos det erhållna gråstålet. Avgiften består av 25% grisjärn, 50% grått gjutjärnskrot, 10% stålskrot, 12% koks som bränsle och 3% kalksten som fluss.

Dessa beståndsdelar bildar alternativa lager av koks, kalksten och metall. Förutom kalksten används fluorspar och soda även som flussmaterial - Flussens funktion är att avlägsna föroreningarna i järnet och skydda järnet från oxidation.

(iv) blötläggning av järn

Efter att ha laddat ugnen fullständigt tillåts den att förbli som sådan under ca 1-1, 5 timmar. Under detta stadium laddas laddningen långsamt upp, eftersom luftblåsan hålls stängd denna gång och på grund av detta blir järnet blött.

(v) Starta luftblåsan:

Luftblåsan öppnas i slutet av blötperioden. Den övre öppningen hålls stängd tills metall smälter och tillräcklig metall uppsamlas. När smältningen fortskrider, flyttas laddningens innehåll gradvis nedåt. Laddningsgraden måste vara lika med smälthastigheten så att ugnen hålls full genom värmen.

(vi) Stänga Cupola:

När det inte behövs mer smältning stoppas utfodring av laddning och luftblåsning. Stativet avlägsnas så att bottenplattan svänger för att öppna. Slaggen avsatt avlägsnas. Kupolen kan springa kontinuerligt som masugn, men i praktiken kan det fungera när det behövs. Smältperioden överstiger inte 4 timmar i de flesta gjuterierna. Men den kan användas kontinuerligt i 10 timmar eller mer.

Zoner av Cupola Furnace:

Kupolugnen är uppdelad i ett antal zoner där ett antal kemiska reaktioner äger rum.

Följande är de sex viktiga zoner:

(i) Brunns- eller smältzon:

Det är zonen mellan toppen av sandbädden och botten av tuyeres. Smält metall samlad i denna zon.

ii) Kombinationszon:

Det är zonen mellan toppen av tuyeres och en teoretisk nivå ovanför den. Det är också känt som oxidationszon.

Här har förbränningen faktiskt gjort, förbrukar allt syre från luftblåsan och genererar stor mängd värme. Temperaturområdet för denna zon är ca 1500 ° C till 1850 ° C. Värmen som produceras i denna zon är tillräcklig för att uppfylla kraven för andra kupolzoner.

(iii) Minskade zon:

Det är zonen mellan toppen av förbränningszonen och koksängens översta nivå. Det är också känt som skyddsområde.

Co _{2 som} strömmar uppåt genom denna zon reagerar med varm koks och Co reduceras till Co. På grund av denna reaktion blir temperaturen reducerad till ca 1200 ° C. Den här zonen skyddar laddningen mot oxidation eftersom den har minskat atmosfären i den.

(iv) smältzon:

Det är zonen mellan det första lagret av metallladdning och över reduceringszonen. Den ligger mellan 300 och 900 mm över sängens laddning. Den fasta metallladdningen ändras till smält tillstånd och tar upp tillräckligt med kol i denna zon. Den temperatur som uppnås i denna zon ligger inom området 1600 ° C till 1700 ° C.

(v) förvärmningszon:

Det är zonen från över smältzonen till laddningsdörrens botten. Laddningsmaterial matas i denna zon. Laddningen förvärmas till ca 1093 ° C innan de sätter sig nedåt för att komma in i smältzonen. Det är också känt som laddningszon.

(vi) Stackzon:

Det är den tomma delen av ugnen, som sträcker sig från ovanför laddningszonen till toppen av ugnen. Den bär de heta gaserna som alstras i ugnen till atmosfären.

Kapacitet av Cupola Furnace:

Kapaciteten är definierad i form av toner av flytande metall erhållen per timme av värme. Det beror på kupolens dimensioner, förbränningens effektivitet, förbränningshastighet, laddningskomponenter etc.

Utsignalen från kupol kan ökas genom syreanrikning av luftblåsning och genom bättre värmeutnyttjande av heta utgående gaser för att förvärma ugnen till ca 180 till 270 ° C.