Cupola Furnace: struktur, drift og zoner

Efter at have læst denne artikel vil du lære om: - 1. Introduktion til Cupola Furnace 2. Struktur af Cupola Furnace 3. Operation 4. Zones 5. Kapacitet 6. Fordele 7. Begrænsninger.

Introduktion til Cupola Furnace:

Kupolen er en mest udbredt støberovne til smeltning af jernholdige metaller og legeringer. Nogle gange er det også brugt til smeltning af ikke-jernholdige metaller og legeringer. Cupolaovn er det billigste middel til at omdanne strygejern eller skrot til grå støbejern. Det anvendte brændstof er en lavkvalitets lav svovlkoks. Antracitkul eller kulbrinter kan også anvendes.

Struktur af Cupola Furnace:

Kupolen er en ovn med en akseltype, hvis højde er tre til fem gange dens diameter; det er den mest udbredte ovn til fremstilling af smeltet grå støbejern. En skitse af en kokeovn er vist i figur 4.2.

Som det fremgår af figuren er de vigtigste dele af kuplen:

(i) Shell:

Skallen er konstrueret af en stålplade med en tykkelse på ca. 10 mm, der er tykket eller svejset sammen, og som er indvendigt beklædt med ildfaste ildstedsmure. Skallens diameter varierer fra 1 til 2 meter med en højde på ca. tre til fem gange diameteren.

ii) Stiftelse:

Hele strukturen er rejst på ben eller stålkolonner. En drop dør, der er lavet af et stykke, er hængslet til et støtteben. Når kuppen er fuld af opladning, er en stødstøtte ved bunddøren sikret, så døren forbliver tæt og ikke falder sammen på grund af den store belastning. Hvis kuplen ikke er i brug, muliggør dørdøren mulighed for vedligeholdelse og reparation af ovnsforingen.

(iii) Opladningsdør:

Mod toppen af ​​ovnen er der en åbning kaldet opladning dør er beliggende. Laderdøren bruges til at fodre ladningen indeholdende metal, koks og flux, ind i ovnen. Det ligger i højden af ​​ca. 3 til 6 m over tuyers.

(iv) Opladningsplatform:

Ladestativet er lavet af robuste stålstænger og plader. Normalt drejer det sig om kuplen i niveauet ca. 0, 3 m under bunden af ​​laderdøren.

(v) luftblæsere:

En luftblæser er forbundet med vindkassen ved hjælp af blastrør. Det leverer luften til vindkassen. En ventil er tilvejebragt i blastrøret for at styre luftstrømmen. Blasttrykket varierer fra 250 kg / m 2 til 1050 kg / m 2 .

(vi) Tuyeres:

Luft, som er nødvendig til forbrændingen, blæses gennem tuyeres placeret ca. 36 tommer (0, 9 m) over bunden af ​​ovnen. Totalarealet af tuyeres skal være 1/5 til 1/6 af kupens tværsnitsareal inde i foringen på tuyere niveau.

(vii) volumenmåler:

Volumenmåleren er installeret i en kupolovn for at vide, hvor meget luften passerer. Den mængde luft, der er nødvendig for at smelte en ton jern, afhænger af kvaliteten og mængden af ​​koks og koksjernforhold.

(viii) trykhul (smeltet metalhul):

Lidt over bunden og i fronten er der et trykhul, der gør det muligt at samle smeltet støbejern.

(ix) slaghul:

Der er også et slagghul placeret bagved og over trykhullets niveau, fordi slaggen flyder på overfladen af ​​smeltet støbejern.

(x) skorsten:

Den del af skallet over opladningshullet er kendt som skorsten. Dens højde er generelt 4 til 6 m. Skorstenen er forsynet med en filterskærm og en gnistfanger. Dette muliggør en fri udledning af affaldsgasserne og afbøjer gnisterne og støvet tilbage i ovnen.

Drift af Cupola Furnace:

Operationen af ​​kupolovne består af følgende trin:

(i) Fremstilling af cupola:

En nybygget kuppel skal tørres grundigt, inden den fyres. Enhver slagge omkring tuyeres fra tidligere løb er rengjort. Enhver brudt mursten repareres med en blanding af silicasand og brandlære. Et lag af ildfast materiale påføres over bruntområdet over ildstedets foring.

En seng af støbesand rammes derefter på bunden til en tykkelse på ca. 15 cm eller derover, skrånende mod taphullet for at sikre bedre strømning af smeltet metal. En slaghulsåbning med en diameter på ca. 30 til 35 mm og et trykhul med en diameter på ca. 25 mm er tilvejebragt.

(ii) Firing af Cupola:

En brænde af træ tændes på sandbunden, når træet brænder godt; cola er dumpet på sengen godt fra toppen. Sørg for at cola begynder at brænde også. En seng af koks omkring 40 tommer tykkelse placeres derefter på sandet, dvs. lidt over tuyeres.

Luftblæsningen tændes med en lavere blæserhastighed end normalt for at tænde koks. Der anvendes en målerestang, som angiver højden af ​​koksengen. Brænding sker ca. 3 timer før det krævede smeltede metal.

(iii) Opkrævning af Cupola:

Dernæst føres ladningen ind i kuppen gennem opladningsdøren. Mange faktorer, såsom ladningssammensætningen, påvirker den endelige struktur af det opnåede gråstøbejern. Afgiften består af 25% råjern, 50% grå støbejernskrot, 10% stålskrot, 12% koks som brændstof og 3% kalksten som flux.

Disse bestanddele udgør alternative lag af koks, kalksten og metal. Udover kalksten anvendes fluorspar og soda også som fluxmateriale - Fluxens funktion er at fjerne urenhederne i jernet og beskytte jernet mod oxidation.

iv) opblødning af jern

Efter opladning af ovnen fuldt ud tillades det at forblive som sådan i ca. 1-1, 5 timer. I løbet af denne fase bliver ladningen langsomt opvarmet, fordi luftblæsningen holdes lukket denne gang, og derfor bliver jernet gennemvædet.

(v) Start af luftblæseren:

Luftblæsningen åbnes i slutningen af ​​blødgøringsperioden. Den øverste åbning holdes lukket, indtil metallet smelter og tilstrækkeligt metal opsamles. Efterhånden som smeltning går, bevæger ladens indhold gradvist nedad. Ladningshastigheden skal svare til smeltehastigheden, så ovnen holdes fuld gennem varmen.

(vi) Lukning af Cupola:

Når der ikke kræves mere smeltning, stoppes tilførslen af ​​ladning og luftblæsning. Stiften fjernes, så bundpladen svinger for at åbne. Slaggen deponeret fjernes. Kupolen kan løbende køre som i højovnen, men i praksis kan den fungere, når det er nødvendigt. Smelteperioden overstiger ikke 4 timer i de fleste støberier. Men det kan betjenes kontinuerligt i 10 timer eller mere.

Zoner af Cupola Furnace:

Kokeovnen er opdelt i en række zoner, hvor der forekommer en række kemiske reaktioner.

Følgende er de seks vigtige zoner:

(i) Well eller Crucible Zone:

Det er zonen mellem toppen af ​​sengen og bunden af ​​tuyeres. Smeltet metal indsamlet i denne zone.

ii) Kombinationszone:

Det er zonen mellem toppen af ​​tuyeres og et teoretisk niveau over det. Det er også kendt som oxiderende zone.

Her er forbrændingen faktisk udført og forbruger alt ilt fra luftblæsningen og genererer stor mængde varme. Temperaturområdet for denne zone er ca. 1500 ° C til 1850 ° C. Varmen produceret i denne zone er tilstrækkelig til at opfylde kravene i andre zoner af kuplen.

(iii) Reduktion Zone:

Det er zonen mellem toppen af ​​forbrændingszonen og det øverste niveau af koksengen. Det er også kendt som beskyttelseszone.

Co 2 strømmer opad gennem denne zone reagerer med varm koks, og Co reduceres til Co. På grund af denne reaktion bliver temperaturen reduceret til ca. 1200 ° C. Denne zone beskytter ladningen mod oxidation, da den reducerer atmosfæren i den.

(iv) smeltezone:

Det er zonen mellem det første lag af metalladning og over reduktionszonen. Det ligger mellem 300 og 900 mm over sengetilførslen. Den faste metalladning ændrer sig i smeltet tilstand og henter tilstrækkeligt kulstof i denne zone. Den temperatur, der opnås i denne zone ligger i området fra 1600 ° C til 1700 ° C.

(v) Forvarmningszone:

Det er zonen fra over smeltezonen til bunden af ​​laderdøren. Opladningsmaterialer fodres i denne zone. Ladningen opvarmes til ca. 1093 ° C, inden de sætter sig nedad for at komme ind i smeltezonen. Det er også kendt som opladningszone.

(vi) Stack Zone:

Det er den tomme del af ovnen, der strækker sig fra oven over ladningszonen til toppen af ​​ovnen. Den bærer de varme gasser, der genereres i ovnen til atmosfæren.

Kapacitet af Cupola Furnace:

Kapaciteten er defineret som toner af flydende metal opnået pr. Time af varme. Det afhænger af kålens dimensioner, effektiviteten af ​​forbrænding, forbrændingshastighed, opladningselementer mv.

Udgangen af ​​kupol kan øges ved ilt berigelse af luftblast og ved bedre varmeudnyttelse af varme udgående gasser for at forvarme ovnen til ca. 180 til 270 ° C.

Fordele ved Cupola Furnace:

(i) Det er simpelt i konstruktion og drift.

(ii) Lavstøbning af konstruktion, drift og vedligeholdelse.

(iii) Den har en kontinuerlig og hurtig produktionshastighed.

iv) Det kræver ikke meget dygtige operatører.

(v) Det kræver et lille gulvareal i forhold til andre ovne.

(vi) Smelsammensætning kan styres.

Begrænsninger af Cupola Furnace:

(i) Temperaturstyring er vanskelig at vedligeholde.

(ii) Kulstofindholdet stiger i jernproduktet på grund af opvarmning af koks sammen med metal.

Nogle metalelementer omdannes til deres oxider, som ikke er egnede til støbning.