INSTALAII PENTRU ELABORAREA MATERIALELOR METALICEProfesor
Marinela Ciortan
End
Cuprins1. Construcia i funcionarea furnalului clasic Funcionarea
furnalului Deranjamente n funcionarea furnalului
2. Cubilouri i cuptoare pentru elaborarea fontei Construcia i
funcionarea cubiloului Cuptorul rotativ cu flacr
3. Cuptoare pentru elaborarea oelului Cuptorul electric cu arc
Convertizorul pentru elaborarea oelului Cuptor electric cu
inducie
1. Construcia i funcionarea furnalului clasic
Furnalul clasic este agregatul cel mai rspndit pentru producerea
fontei de prim fuziune prin reducerea oxizilor de fier cu carbon i,
n oarecare msur, cu hidrogen. Furnalul este un cuptor vertical cu
cuv, cu funcionare continu. Durata ntre dou reparaii capitale este
ntre 6-12 ani. Profilul interior al furnalului este compus din
cinci pari (fig. 2): creuzet, etalaj, pntece, cuv i gur de
ncrcare.
Materialele pentru producerea fontei (minereuri, combustibili i
fondani) se introduc n furnal prin gura de ncrcare, printr-un
aparat special care asigur nchiderea etan, meninerea presiunii i
captarea gazului format n furnal. n tot timpul funcionrii, furnalul
este plin cu materiale solide lichide i gazoase. Aerul pentru
arderea combustibilului se introduce prin orificii practicate n
partea de sus a creuzetului numite guri de vnt. n urma proceselor
care au loc ntre minereurile i fondanii care parcurg furnalul de
sus n jos, se obin ca produse fonta i zgura, ambele evacundu-se din
furnal prin orificii prevzute n creuzet (fig. 3) Furnalul este un
cuptor masiv din zidrie i crmid refractar, nconjurat de o
construcie metalic complex, care asigur stabilitatea zidriei i
susine instalaiile de la gura de ncrcare.
Pentru asigurarea verticalitii perfecte a furnalului, furnalul
trebuie s se sprijine pe o fundaie puternic. a) fundaia furnalului
se construiete din beton armat de stabilitate termic mare, iar n
parte de sus a soclului se pune un strat de beton refractar
rezistent pn la 500 0 C. b) creuzetul 1 (fig.4) este partea cea mai
solicitat a furnalului, deoarece n el se aduna fonta i zgura
lichide iar n partea superioar are loc arderea. Creuzetul trebuie s
reziste la temperaturi nalte (1700-1900 0 C, n dreptul gurilor de
vnt), la coroziunea chimic a fontei i a zgurii i la compresiune.
Pereii creuzetului se zidesc din crmid de amot, cu grosime mai mare
la baz (0,9-1,5 m) i mai mic n dreptul gurilor de vnt (circa. 0,7
m). Creuzetul este consolidat cu o manta din tabl groas din oel sub
care se gsesc plcile de rcire. Pentru a permite dilatarea termic a
zidriei, ntre plcile de rcire se las un rost de dilatare de 70-100
mm care se umple cu mas carbonic.
c) Etajul 2 si pntecele 3 se construiesc cu perei subiri
(230-345 mm), rcirea fcndu-se intens cu placi de rcire cu nervuri.
Etajul i pntecele sunt supuse aciunii corozive a picturilor de zgur
i font care se preling pe perei, precum si aciunii mecanice a
coloanei de materiale solide. Mantaua metalic care nconjoar
etalajul este prevzut la exterior cu icane care servesc pentru
rcire suplimentar n cazul defectrii plcilor de rcire. d) Cuva 4
trebuie s-i menin profilul apropiat de cel iniial, n tot timpul
funcionrii. Grosimea zidriei este de 1000-1500 mm n partea de jos i
800-900 mm n partea de sus. Cuva este supus aciunii mecanice a
materialelor solide i aciunii chimice a gazelor a vaporilor de
metale neferoase i a carbonului. Cuva este nconjurat de o manta din
tabla de oel, rcirea zidriei fcndu-se cu pene de rcire aezate n
zig-zag. Cuva se sprijin pe un inel puternic susinut de stlpi
metalici 8, care se sprijin la rndul lor pe fundaia furnalului.
e) gura de ncrcare 5 trebuie s-i menin profilul n tot timpul
funcionrii furnalului, pentru a asigura repartizarea corect a
materialelor ncrcate n furnal. Gura de ncrcare este supus la aciuni
mecanice puternice, datorit materialelor solide care se ncarc n
furnal. f) sistemul de nchidere a gurii de ncrcare a furnalului i
de captare a gazului. Gura de ncrcare a furnalului este nchis de o
cupol 11 din care pornesc 4 conducte verticale pentru captarea
gazului de furnal.Funcionarea furnalului La punerea n funciune a
furnalului trebuie s se aib n vedere ca zidria i aparatul de
ncrcare s nu se deterioreze iar ncrctura s asigure obinerea unei
fonte de calitate i o permeabilitate buna pentru gaze. Vatra
furnalului se pardosete cu un strat de lemne, deasupra crora se
ridica o platforma de lemn sprijinit pe stlpi de lemn, sub nivelul
gurilor de vnt. Deasupra se ncarc cocs i calcarul necesar pentru
zgurificarea cenuii cocsului i legarea sulfului. Pentru uurarea
aprinderii cocsului este bine ca n dreptul gurilor de vnt s se pun
mangal. Pornirea se face prin suflare cu aer cald timp de 0,5 h.
Arznd combustibilul din dreptul gurilor de vnt se aprinde i
platforma de lemne, iar cocsul incandescent cade pe vatr. Dup ce
furnalul s-a mai nclzit ncepe s se ncarce n cuv i cte puin minereu.
Prima fonta i zgura se evacueaz dup 12-16 h de la pornire, ambele
prin orificiul de font.
Deranjamente in funcionarea furnaluluiCa urmare a nerespectrii
condiiilor normale de ncarcare i suflare a aerului cele mai des
ntlnite deranjamente aprute n funcionarea furnalului sunt: mersul
rece avnd urmtoarele cauze: schimbarea strii fizice a compoziiei
minereului i cocsului; repartizarea neuniform a materialelor la
gura de ncrcare; dozarea necorespunztoare a ncrcturii. mersul greu
const n ncetinirea coborrii ncrcturii, avnd loc opriri i cderi ale
coloanei de material din furnal. agrile constau n oprirea completa
a coborrii ncrcrii datorit blocrii materialelor n etalaj sau n
pntecele furnalului. mersul nclinat apare atunci cnd coloana de
material coboar mai repede pe o
parte a furnalului. lipiturile depuneri de material pe pereii
cuvei Fonta se elaboreaz n cubilouri, n cuptoare rotative cu flacr,
cu creuzet i electrice. Oelul se elaboreaz in cuptoare
Siemens-Martin, cuptoare electrice cu arc sau cu inducie i n
convertizoare.
2. Cubilouri i cuptoare pentru elaborarea fontei2.1 Construcia
si funcionarea cubiloului
Cubiloul este un cuptor cu funcionare continu i este construit
dintr-o manta de oel cptuit cu crmid refractar care se sprijin pe
nite picioare. Pe msur ce se evacueaz fonta topit (la 10-15 min),
prin gura de ncrcare se introduce ncrctura nou. Pentru elaborarea
fontei n cubilou se utilizeaz urmtoarele materiale: fonta brut,
deeuri de font, deeuri de oel, cocsul ca material combustibil,
fondantul (fluorura de calciu), folosit pentru formarea zgurei
fluide la suprafaa baii de metal lichid. Prile principale ale unui
cubilou (fig.6) sunt: cuva 1 umplut n permanen cu ncrctur prin gura
5; creuzetul 2 prevzut cu jgheabul de scurgere 6 pentru font i gura
7 pentru evacuarea zgurei; vatra 3 executat dintr-un amestec de
nisip de turntorie i 12-14% argil;
mantaua metalic 4 cptuit cu crmizi de amot; capacul 8 susinut de
stlpi metalici 9; toba 10, prin care aerul necesar arderii primit
de la un ventilator ptrunde n cubilou prin gurile 11; coul 12 i
parascnteiul 13 platforma de ncrcare 14 n vederea elaborri
metalului topit cubiloul trebuie pregtit n prealabil, constand n
repararea i uscarea cptuelii refractare din interior. Construciile
moderne de cubilouri sunt prevzute cu ante-creuzete pentru
omogenizarea compoziiei chimice a fontei, cu mai multe guri de aer
cu insuflarea de aer prenclzit la 200-600o C prin insuflarea de aer
mbogtit cu circa 25% oxigen tehnic. Pentru pornirea cubiloului pe
vatra se aprinde un foc de lemne peste care se toarn un strat de
cocs, pn la 500 mm deasupra zgurilor de aer. Se introduc alternativ
straturi de font, cocs i fondant Dup ce se aprinde cocsul, se va
nchide ua de vizitare i se sufl aer. Materialele din cubilou se
topesc datorit cldurii degajate n timpul arderii cocsului rezultnd
fonta lichid, care curge n creuzet. Zgura formata rmne deasupra
metalului fiind mai uoar dect fonta. Pe la partea de jos a
ante-creuzetului se scurge metalul lichid.
.
2.2 Cuptorul rotativ cu flacr Cuptorul rotativ (fig.7) este un
cilindru de oel orizontal cptuit cu material refractar. Prile lui
principale sunt: arztorul 1, a crui flacr vine n contact cu
materialele introduse prin captul opus al cuptorului; orificiu 2,
prin care se scurge zgura formata la topire; orificiul 3 prin care
se scurge fonta; rolele 4 cu ajutorul crora se rotete cuptorul
pentru scurgerea metalului lichid.
3 Cuptoare pentru elaborarea oelului 3.1 Cuptorul electric cu
arc Este cel mai rspndit n practica industrial (fig. 8) intre 0,5
tone i 200 tone. Acest cuptor se bazeaz pe principiul folosirii
cldurii dezvoltate de arcul electric format ntre metalul de topit 1
i electrozii 2 3.2. Convertizorul pentru elaborarea oelului
Capacitatea convertizorului (fig.9) este de 1-4 tone, iar otelul se
elaboreaz din fonta lichid obtinut n cubilou i din fier vechi n
proporie de 30-70%. Aerul pentru afnarea de metal se sufla
printr-un orificiu lateral 1. 3.3. Cuptor electric cu inducie La
aceste cuptoare metalul de topit este introdus n circuitul secundar
i topit de cldura dezvoltat la trecerea curentului electric.
TestDai rspunsurile pe foaia de hrtie
