Fornace di Cupola: struttura, funzionamento e zone

Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere: - 1. Introduzione alla fornace di Cupola 2. Struttura della fornace a cupola 3. Funzionamento 4. Zone 5. Capacità 6. Vantaggi 7. Limitazioni.

Introduzione alla fornace di Cupola:

La cupola è la fornace da fonderia più utilizzata per la fusione di metalli ferrosi e leghe. A volte, è anche usato per fondere metalli non ferrosi e leghe. La fornace di Cupola è il mezzo più economico per convertire la ghisa o il metallo di scarto in ghisa grigia. Il carburante utilizzato è un coke a basso tenore di zolfo di buona qualità. Si possono anche usare mattonelle di carbone antracite o carbone.

Struttura della fornace della Cupola:

La cupola è un forno a forma di albero la cui altezza è da tre a cinque volte il suo diametro; è la fornace più utilizzata per la produzione di ghisa grigia fusa. Uno schizzo di un forno a cupola è mostrato in Fig. 4.2.

Come visto dalla Fig, le parti principali della cupola sono:

(i) Shell:

Il guscio è costruito con una piastra di acciaio di circa 10 mm di spessore rivettata o saldata insieme e internamente rivestita con mattoni refrattari refrattari. Il diametro del guscio varia da 1 a 2 metri con un'altezza di circa 3-5 volte il diametro.

(ii) Fondazione:

L'intera struttura è eretta su gambe o colonne di acciaio. Una porta a caduta, che è realizzata in un unico pezzo, è incernierata su una gamba di supporto. Quando la cupola è carica, viene fornito un supporto per il sostegno della porta inferiore in modo che la porta rimanga chiusa e non collassi a causa del peso elevato della carica. Se la cupola non è in uso, la porta a caduta consente lavori di manutenzione e riparazione del rivestimento del forno.

(iii) Porta di ricarica:

Verso la parte superiore del forno c'è un'apertura chiamata porta di ricarica situata. La porta di ricarica viene utilizzata per alimentare la carica contenente metallo, coca e flusso, nel forno. È situato all'altezza di circa 3 a 6 m sopra il tuyers.

(iv) Piattaforma di ricarica:

La piattaforma di ricarica è costituita da robuste barre e piastre in acciaio dolce. Di solito, circonda la cupola al livello di circa 0, 3 m sotto il fondo della porta di ricarica.

(v) Aeratore:

Un aeratore è collegato alla scatola del vento tramite un getto d'aria. Fornisce l'aria alla scatola del vento. Una valvola è prevista nel tubo di sabbiatura per controllare il flusso d'aria. La pressione del getto varia da 250 kg / m2 a 1050 kg / m2.

(vi) Tuyeres:

L'aria, che è necessaria per la combustione, viene soffiata attraverso gli ugelli situati a circa 60 pollici (0, 9 m) sopra il fondo del forno. L'area totale dei tubi deve essere compresa tra 1/5 e 1/6 dell'area della sezione trasversale della cupola all'interno del rivestimento a livello di tuyere.

(vii) Misuratore del volume:

Il misuratore di volume è installato in un forno a cupola per conoscere il volume di passaggio dell'aria. La quantità di aria necessaria per fondere un tono di ferro dipende dalla qualità e quantità del rapporto coke e coke.

(viii) Tap Hole (Foro di metallo fuso):

Leggermente sopra il fondo e nella parte anteriore vi è un foro per il rubinetto per consentire la raccolta della ghisa fusa.

(ix) Fessura delle scorie:

C'è anche un foro di scorie situato nella parte posteriore e sopra il livello del foro del rubinetto perché le scorie galleggiano sulla superficie della ghisa fusa.

(x) Camino:

La porzione di guscio sopra il foro di ricarica è conosciuta come camino. La sua altezza è generalmente da 4 a 6 m. Il camino è dotato di uno schermo filtrante e di un parascintille. Ciò facilita una fuga libera dei gas di scarico e devia le scintille e la polvere nel forno.

Funzionamento della fornace di Cupola:

Il funzionamento del forno a cupola consiste nei seguenti passaggi:

(i) Preparazione della Cupola:

Una cupola di nuova costruzione dovrebbe essere completamente asciugata prima di sparare. Le scorie che circondano i tuyer della corsa precedente vengono pulite. Ogni mattone rotto viene riparato con una miscela di sabbia silicea e argilla refrattaria. Uno strato di materiale refrattario viene applicato sopra l'area di contatto sopra il rivestimento del mattone refrattario.

Un letto di sabbia di formatura viene quindi speronato sul fondo per uno spessore di circa 15 cm o più, inclinato verso il foro del rubinetto per garantire un migliore flusso di metallo fuso. Viene fornita un'apertura del foro di scoria di circa 30 a 35 mm di diametro e un foro di rubinetto di circa 25 mm di diametro.

(ii) Cottura della Cupola:

Un fuoco di legna si accende sul fondo sabbioso, quando il legno brucia bene; la coca è scaricata sul letto bene dall'alto. Assicurati che anche la coca cola inizi a bruciare. Un letto di coca cola di circa 40 centimetri di spessore viene successivamente posizionato sulla sabbia cioè leggermente sopra gli ugelli.

L'esplosione d'aria viene attivata ad una velocità di soffiaggio inferiore rispetto al normale per l'accensione della coca cola. Viene usata un'asta di misurazione che indica l'altezza del letto di coke. La cottura viene eseguita circa 3 ore prima che il metallo fuso sia necessario.

(iii) Carica della Cupola:

Successivamente, la carica viene introdotta nella cupola attraverso la porta di ricarica. Molti fattori, come la composizione della carica, influenzano la struttura finale della ghisa grigia ottenuta. La carica è composta per il 25% da ghisa grigia, per il 50% da rottami di ghisa grigia, per il 10% da rottami d'acciaio, per il 12% da coke come combustibile e per il 3% da calcare come fondente.

Questi costituenti formano strati alternati di coke, calcare e metallo. Oltre al calcare, anche la fluoresca e il carbonato di sodio sono utilizzati come materiale di flusso. La funzione del flusso è quella di rimuovere le impurità nel ferro e proteggere il ferro dall'ossidazione.

(iv) ammollo di ferro:

Dopo aver caricato completamente il forno, è permesso di rimanere tale per circa 1-1, 5 ore. Durante questa fase, la carica si riscalda lentamente perché l'aria viene mantenuta chiusa questa volta e, a causa di ciò, il ferro si inzuppa.

(v) Avvio di Air Blast:

L'esplosione d'aria viene aperta alla fine del periodo di macerazione. L'apertura superiore viene mantenuta chiusa fino a quando il metallo si scioglie e si raccoglie abbastanza metallo. Quando la fusione procede, il contenuto della carica si sposta gradualmente verso il basso. La velocità di carica deve essere uguale alla velocità di fusione in modo che il forno sia tenuto pieno per tutto il calore.

(vi) Chiusura della Cupola:

Quando non è più necessaria la fusione, l'alimentazione di carica e getto d'aria viene interrotta. Il puntello viene rimosso, in modo che la piastra inferiore si apra per aprirsi. Le scorie depositate vengono rimosse. La cupola può funzionare continuamente come l'altoforno, ma in pratica può funzionare quando richiesto. Il periodo di fusione non supera le 4 ore nella maggior parte delle fonderie. Ma può essere utilizzato ininterrottamente per 10 ore o più.

Zone della fornace di Cupola:

La fornace a cupola è divisa in una serie di zone in cui avvengono numerose reazioni chimiche.

Le seguenti sono le sei zone importanti:

(i) Zona Bene o Crogiolo:

È la zona tra la parte superiore del letto di sabbia e il fondo degli alberi. Metallo fuso raccolto in questa zona.

(ii) Zona di combinazione:

È la zona tra la cima dei tuyer e un livello teorico sopra di essa. È anche noto come zona ossidante.

Qui, la combustione è effettivamente fatta, consumando tutto l'ossigeno dall'esplosione d'aria e genera un'enorme quantità di calore. L'intervallo di temperatura per questa zona è compreso tra 1500 ° C e 1850 ° C. Il calore prodotto in questa zona è sufficiente per soddisfare i requisiti delle altre zone della cupola.

(iii) Ridurre la Zona:

È la zona tra la parte superiore della zona di combustione e il livello superiore del letto di coke. È anche noto come zona di protezione.

Il Co ₂ che scorre verso l'alto attraverso questa zona reagisce con coke caldo e Co, viene ridotto a Co. A causa di questa reazione, la temperatura si riduce a circa 1200 ° C. Questa zona protegge la carica dall'ossidazione in quanto riduce l'atmosfera in essa.

(iv) Zona di fusione:

È la zona tra il primo strato di carica metallica e sopra la zona di riduzione. È compreso tra 300 e 900 mm sopra la carica del letto. La carica di metallo solido cambia in stato fuso raccoglie carbonio sufficiente in questa zona. La temperatura raggiungibile in questa zona è nell'intervallo da 1600 ° C a 1700 ° C.

(v) Zona di preriscaldamento:

È la zona da sopra la zona di fusione al livello inferiore della porta di ricarica. I materiali di carica sono alimentati in questa zona. La carica viene preriscaldata a circa 1093 ° C prima che si depositino verso il basso per entrare nella zona di fusione. È anche noto come zona di ricarica.

(vi) Stack Zone:

È la porzione vuota di questo forno, che si estende da sopra la zona di ricarica fino alla parte superiore del forno. Trasporta i gas caldi generati all'interno del forno nell'atmosfera.

Capacità della fornace di Cupola:

La capacità di cupola è definita in termini di toni di metallo liquido ottenuti per ora di calore. Dipende dalle dimensioni della cupola, dall'efficienza della combustione, dalla velocità di combustione, dai componenti di carica, ecc.

L'uscita della cupola può essere aumentata dall'arricchimento di ossigeno dell'aria e da un migliore utilizzo del calore dei gas caldi in uscita per preriscaldare la fornace a circa 180-270 ° C.