용광로 – 부품, 작동 원리, 응용

이 기사에서는 큐폴라 용광로, 큐폴라 부품, 큐폴라 용광로 다이어그램, 큐폴라 구역, 큐폴라 작업에 대해 설명합니다.

주요 목표 큐폴라에서 원하는 구성, 온도 및 특성의 철을 생성하는 것입니다. 가장 경제적인 방법으로 필요한 속도로 게다가, 이 용광로는 다른 유형에 비해 많은 뚜렷한 이점이 있습니다(예:조작의 단순성). , 생산의 연속성 및 출력 증가 높은 효율성과 결합됩니다.

한 번에 녹일 금속의 양과 작업장에서 수행되는 작업의 특성에 따라 다양한 유형의 용해로가 여러 주조장에서 사용됩니다. 용광로만 스크랩과 함께 제련 선철을 녹이기 위해 주조소에서 사용되는 것은 아래에 설명되어 있습니다.

큐폴라 용광로의 일부

용광로 6~12mm 두께의 수직 원통형 강판으로 구성되며 내부에 내산성 벽돌 또는 산이 늘어서 있습니다. 탬핑 클레이. 사용된 내화 벽돌 또는 탬핑 찰흙은 산화규소로 구성됩니다. 산(SiO2) 및 알루미나 (Al2O3). 라이닝은 일반적으로 접하는 온도가 상부 영역보다 높은 하부 영역에서 더 두껍습니다.

쉘은 벽돌 작업 기초 또는 강철 기둥에 장착됩니다. 대부분의 현대식 큐폴라에 사용되는 강철 기둥 배열에서 쉘의 바닥에는 코크스, 슬래그 등으로 구성된 잔해가 용융물의 끝에서 배출될 수 있는 드롭-바텀 도어가 제공됩니다. 드롭 바텀 큐폴라에서 작업 바닥은 드롭 도어를 덮는 주물 모래로 만들어집니다.

이 바닥은 큐폴라 전면의 가장 낮은 지점에 위치한 금속 태핑 구멍 쪽으로 경사져 있습니다. 반대 이 탭홀 , 그리고 그 약간 위에는 슬래그 구멍이라는 또 다른 구멍이 있습니다. , 슬래그를 꺼낼 수 있습니다.

연소를 위한 일정한 양의 공기는 전동 송풍기에서 얻습니다. 공기는 송풍기에서 윈드 파이프(공기 분사구)라는 파이프를 통해 먼저 윈드박스라고 하는 쉘 주위의 원형 재킷으로 운반됩니다. 그런 다음 송풍구라고 하는 여러 개의 구멍을 통해 용광로로 작업 바닥 또는 큐폴라 베드 위 450~500mm 높이에 제공됩니다.

이 송풍구 일반적으로 큐폴라의 크기에 따라 4, 6 또는 8개의 숫자가 있으며 하나 이상의 행에 맞춰질 수 있습니다. 송풍구의 전체 면적은 풍구 높이에서 안감 내부의 큐폴라 단면적의 약 1/5에서 1/6이어야 합니다. 일반적으로 풍구의 크기는 50×150mm 또는 100×300mm입니다. 용융 효율을 높이기 위해 보조 송풍구가 제공되는 경우가 있습니다.

공기 공급을 제어하기 위해 블래스트 파이프에 밸브가 제공됩니다. 용광로의 크기, 용해된 철의 종류, 장입의 밀도에 따라 공기의 압력은 중소형 용광로의 경우 수압이 250mm에서 400mm, 용광로의 경우 400mm에서 850mm까지 매우 다양할 수 있습니다. 대형 용광로.

통과하는 공기의 양을 알기 위해 볼륨 미터가 설치되는 경우가 있습니다. 1톤의 철을 녹이는 데 필요한 공기의 양은 코크스의 품질과 코크스-철 비율에 따라 다릅니다. 철과 코크스의 비율이 10:1이라고 가정할 때 용광로에서 철 1톤을 녹이는 데 약 800~900 cum의 공기가 필요하다는 것이 오랜 연습을 통해 입증되었습니다. 낮은 비율의 경우 더 많은 양의 공기가 필요합니다.

금속, 코크스 및 플럭스가 용광로에 공급되는 장입 도어가 제공되며, 이는 큐폴라의 크기에 따라 송풍구 위 3~6m에 위치합니다. 큰 플랫폼이나 무대는 일반적으로 충전 도어 바닥 아래 약 300mm 수준에서 큐폴라를 둘러싸고 있습니다.

포탄은 일반적으로 굴뚝을 형성하기 위해 장전 문 위의 4.5~6m 동안 계속됩니다. 용광로 상단에는 스파크가 차단된 원추형 캡이 있어 스파크가 외부로 나오는 것을 방지합니다. 체포된 스파크는 스파크를 식히고 연기만 개구부에서 빠져나갈 수 있도록 합니다. 때로는 대기 오염을 최소화하기 위해 용광로에 수집기, 설치기 및 강수량이 장착될 수 있습니다.

용광로의 구역

연소 반응에 따라 큐폴라의 전체 샤프트는 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

도가니 영역:- 모래 바닥의 상단과 풍구의 하단 사이에 있습니다. 여기에 쇳물이 쌓인다. 이것은 우물이라고도 합니다. 또는 난로 .

연소 또는 산화 영역:- 일반적으로 150~300mm에 위치합니다. 상단 송풍구의. 이 구역에서 발생하는 실제 연소 때문에 공기 분사의 모든 산소가 여기에서 소모됩니다. 따라서 많은 열이 방출되고 이것은 여기에서 다른 영역으로 공급됩니다.

또한 실리콘과 망간의 산화로 인해 열이 발생합니다. 1550°C ~ 1850°C의 높은 열로 인해 용융된 주철 방울이 화로에 쏟아집니다. 이 영역에서 일어나는 화학 반응은 다음과 같습니다.

C + O2 —–>CO2 + 열

Si + O2 —–>SiO2 + 열

2 Mn + O2 —–> 2 MnO2 + 열

감소 영역:- 연소 구역의 상단에서 코크스 베드의 상단까지 확장됩니다. 이 구역에서 CO2가 CO로 환원되고 온도는 코크스 베드에서 약 1200°C로 떨어집니다. 환원 분위기로 인해 전하가 산화 영향으로부터 보호됩니다. 이 영역에서 일어나는 반응은 다음과 같습니다.

CO2 + C(코크스) —-> 2 CO-열

용해 영역:- 이것은 코크스 베드 위의 금속 장입물의 첫 번째 층에서 시작하여 900mm 높이까지 확장됩니다. 코크스의 완전 연소를 위해 이 구역에서 가장 높은 온도가 발생하므로 여기에서 철이 녹습니다. 이 구역의 온도는 약 1600°C입니다. 용융 금속에 의한 상당한 탄소 흡수는 다음 반응에 따라 이 영역에서도 발생합니다.

3 Fe + 2 CO—–>Fe3C + CO2

예열 영역 또는 충전 영역 :- 용융 영역 위에서 시작하여 장입 도어의 바닥까지 확장됩니다. 예열 구역은 코크스, 플럭스 및 금속의 교대 층으로서 큐폴라 장입물을 포함하며 용융 구역에 도달하기 전에 약 1100°C의 온도에서 예열됩니다.

스택 영역 :- 스택 영역은 예열 영역 위에서 큐폴라의 상단까지 확장됩니다. 용광로 내에서 생성된 가스를 대기로 운반합니다.

용광로의 용량

용광로의 출력은 열 시간당 얻은 용융 금속 톤으로 정의됩니다. 큐폴라 용량(크기)은 시간당 1톤에서 15톤(또는 그 이상)까지 다양합니다. 크기는 큐폴라의 단면적뿐만 아니라 코크스 소비의 강도에 따라 달라집니다.

그러나 콜라 소비의 강도 단위 시간으로 큐폴라 단면적의 평방 미터당 연소된 코크스 톤을 의미합니다. 14cm의 큐폴라 계획 면적이 시간당 약 1kg의 코크스를 태우는 것으로 관찰되었습니다. 큐폴라의 지름은 1~2m이며 높이는 지름의 3~5배입니다.

용광로 작업

용광로 작동과 관련된 다양한 단계는 다음과 같습니다.

1. 큐폴라 준비

용광로를 준비하는 첫 번째 작업은 슬래그를 청소하는 것입니다. 그리고 이전 실행에서 안감 및 풍구 주위에 거부합니다. 불량 점이나 깨진 벽돌은 내화 점토와 규사 또는 가니스터를 혼합하여 보수합니다. 안감의 패치가 완료되는 즉시 큐폴라의 모래 바닥 준비가 시작됩니다.

하단 도어는 금속 지지대에 의해 이 위치에 올려져 유지됩니다. 바닥 모래는 장입 도어를 통해 유입되고 라이닝 주위와 바닥 문의 교차점을 가로질러 잘 부딪힙니다. 이 모래 층은 주철 문의 위 100~200mm 높이까지 만들어집니다.

모래 바닥의 표면은 태핑 구멍을 향해 사방에서 기울어져 있어 용탕이 언제든지 큐폴라에서 완전히 배출될 수 있습니다. 슬래그 제거를 위해 직경 약 35mm의 개구부가 제공되고 직경 약 20mm의 나무 패턴 주위에 탭 구멍이 형성됩니다. 큐폴라는 소성하기 전에 완전히 건조되어야 합니다.

2. 큐폴라 발사

용광로를 태울 때 모래 바닥에 장작불이 점화됩니다. 이것은 용융 금속이 필요하기 2.5~3시간 전에 완료되어야 합니다. 불을 붙인 나무 위에 콜라 침대가 만들어집니다. 나무가 잘 타오르면 코크스도 함께 타기 시작하도록 위에서 여러 부분으로 코크스를 우물에 쏟아 붓습니다.

코크스는 송풍구보다 약간 높은 수준에 추가되고 공기 분사는 코크스를 점화하기 위해 정상 분사 속도보다 낮은 속도로 켜집니다. 연료 베드 상단에 붉은 반점이 나타나기 시작하면 추가 코크스가 송풍구 상단 열 위의 700~800mm 높이에 도달하도록 큐폴라로 유입됩니다.

코크스 침대는 최종 높이까지 완성되기 전에 완전히 뜨거워야 합니다. 코크스 베드의 높이는 장입 도어의 문턱에서 코크스 베드 상단까지의 거리를 나타내기 위해 준비된 측정 막대를 사용하여 결정됩니다. 열이 시작되기 전에 모래 바닥에 놓여 있는 코크스 층을 베드 차지라고 합니다. 침대에 있는 코크스의 양은 큐폴라에 공급되는 공기의 압력에 따라 달라집니다.

베드 차지 또는 코크스 베드의 높이는 큐폴라 작업에 매우 중요합니다. 온도, 용융 속도 및 화학 성분에 영향을 미칩니다. 다른 조건이 동일하다면 낮은 베드는 높은 베드보다 차가운 금속을 생성합니다.

3. 큐폴라 충전

코크스 베드가 정확한 높이로 만들어지고 전체적으로 균일하게 점화되는 즉시, 큐폴라가 가득 찰 때까지 선철, 코크스 및 플럭스(석회석)의 교대로 층을 장입 도어에서 장입합니다. 생산된 철의 화학적 조성을 제어하기 위해 적절한 스크랩도 선철과 함께 추가됩니다. 이 스크랩의 비율은 일반적으로 부어진 금속 총 중량의 25~50%입니다.

상당한 양의 철 스크랩이 선철과 함께 사용되는 경우 소량, 예를 들어 2~4%의 철망간이 탈산제로 사용됩니다. 금속 장입물의 무게는 큐폴라 시간당 생산량의 10~15%여야 합니다. 플럭스를 첨가하는 목적은 철의 불순물을 제거하고 산화로부터 철을 보호하고 슬래그의 융점을 낮추고 유동성을 높여 폐기하기 쉽도록 하는 것이다. 석회석 외에 형석과 소다회도 때때로 융제 재료로 사용됩니다.

필요한 석회석의 양은 녹은 철 1톤당 30~40kg 또는 장입된 코크스 중량의 25%일 수 있습니다. 용융된 금속과 충전된 코크스의 비율은 많은 요인에 따라 달라집니다. 따라서 다른 작업 클래스에서 달성할 수 있는 이 비율에 대한 명확한 권장 사항을 제공하는 것은 불가능합니다. 표 11.11은 참고용으로만 제공되며 업계 평균의 모범 사례를 보여줍니다. 더 일반적으로 10:1로 유지됩니다. 이것은 10톤의 철을 녹이기 위해 1톤의 코크스가 필요하다는 것을 의미합니다.

4. 철을 담그기

큐폴라가 충전 도어까지 완전히 충전된 후 충전물은 약 45분 동안 열에 스며들어야 합니다. 이 시간 동안 공기 분사가 정상적인 분출 속도(실제로 닫힌 상태로 유지됨)보다 낮게 유지되기 때문에 충전물이 천천히 가열됩니다. 이로 인해 다리미가 젖게 됩니다.

5. 에어 블라스트

담금질 기간이 끝나면 풀 블라스트가 켜집니다. 블래스트를 켜기 전에 송풍구 구멍과 태핑 구멍은 닫힌 상태로 유지됩니다. 폭발이 몇 분, 예를 들어 약 10분 동안 지속된 후 용융 금속이 화로에 축적되기 시작합니다. 용광로 안의 금속이 녹기 시작할 때 장입 속도는 녹는 속도와 같아야 하여 가열로가 가열되는 동안 가득 찬 상태를 유지해야 합니다. 용융이 끝나면 장입은 중단되지만 모든 금속이 녹을 때까지 폭발은 계속됩니다.

6. 태핑과 슬래그

첫 번째 탭핑은 전체 공기 분사를 켠 후 40~50분 후에 할 수 있습니다. 이 기간 동안 모래 바닥 위의 난로에 충분한 금속이 수집됩니다. 슬래그가 유정에 축적되면 슬래그 구멍이 열리고 슬래그는 쉽게 제거될 수 있도록 대차로 흘러갑니다. 녹은 금속은 국자에 모아지고 붓기 위해 주형으로 운반됩니다. 모든 금속이 녹고 작업이 끝날 때까지 동일한 절차를 반복합니다.

7. 큐폴라 폐쇄

작업이 끝나면 블래스트가 차단되고 하단 도어 아래의 버팀대가 무너져 하단 플레이트가 스윙 열립니다. 이렇게 하면 큐폴라 유적이 바닥이나 양동이에 떨어질 수 있습니다. 그런 다음 냉각되고 큐폴라 아래에서 제거됩니다.


일반적으로 용광로는 용광로처럼 연속적으로 가동되지만 필요한 기간 동안만 가동됩니다. 많은 주조소에서 용융 시간은 4시간을 초과하지 않지만 큐폴라는 10시간 이상 연속적으로 작동될 수 있습니다.

용광로의 효율성

큐폴라의 열 또는 용융 효율(퍼센트)은 다음과 같이 표현됩니다.

(예열, 용융 및 과열에 사용되는 열) / (코크스의 잠재 열 + Fe, Si, Mn의 산화 열 + 공기 분사 열) x 100


용광로의 효율은 30%에서 50%까지 다양합니다.

1. 금속 연료 비율의 역수로 표시되는 코크스 비율 또는 코크스 비율,
2. 폭발 속도 및
3. 평균 코크스 크기.

Cupola Furnace의 공기 요구 사항

용광로에서 연료를 완전 연소시키기 위해서는 정상 대기압 및 온도에서 코크스 kg당 약 8.4 cum의 공기가 필요합니다. 식사 대 코크스의 비율을 10:1로 하여 만족할만한 수치라고 하면 철 1톤당 필요한 코크스는 1000/10kg, 즉 100kg이 된다. 따라서 용융 톤당 필요한 공기의 부피는>

8.4 x 100 =840입방미터

누출 등을 허용하기 위해 공급되는 공기는 일반적으로 약간 과도합니다. 즉, 철 톤당 약 900입방미터입니다.

용광로의 치수

큐폴라의 주요 치수는 경험적 데이터를 기반으로 선택됩니다. 따라서 큐폴라의 단면적 A.는 설계된 시간당 생산량에 따라 달라지며 다음 공식에서 결정됩니다.

A =π d^2/4 =Q/Q1 m^2

여기서 d =투명의 큐폴라 직경, m, Q =설계된 큐폴라 생산량, 시간당 톤, Q2 =단면적의 제곱미터당 특정 생산량, 시간당 톤. 일반적으로 Q1 =시간당 6~8톤입니다.


둥근 지붕의 유용한 높이(주 송풍구의 축에서 장전 구멍의 아래쪽 가장자리까지의 거리)는 직경에 따라 달라지며 H:d =3에서 5 사이의 비율에 따라 설계됩니다.

용광로 높이는 용융 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. , 연료 소비량 및 용탕의 온도 및 품질 . 너무 높으면 전하가 떨어지면서 코크스가 부서질 수 있습니다. 너무 낮으면 금속이 충분히 가열되지 않고 드래프트가 감소하고 큐폴라 출력이 감소합니다.

내경 큐폴라의 코크스 소비량을 결정합니다. 및 철분 단위 시간당 녹습니다. 14cm라는 사실이 밝혀졌습니다. 큐폴라 계획 면적의 1시간당 약 1kg의 코크스가 연소됩니다. 따라서 시간당 용량이 3톤인 큐폴라에는 금속-연료 비율이 10:1이라고 가정할 때 시간당 (3×100) 또는 300kg의 코크스가 필요합니다. 따라서 큐폴라 면적은 (14×300) 또는 4200cm²와 같습니다. 내부 직경은 다음과 같습니다.

(4200×4 )/ π의 제곱근

=73cm(약)

용광로 요금

균일한 품질의 제품을 원하는 경우 큐폴라 요금을 신중하게 고려해야 합니다. 일반적으로 주조 공장에서는 여러 등급의 선철과 스크랩을 사용할 수 있습니다. 원하는 주조 금속 조성을 얻으려면 이러한 등급을 조정하고 제어해야 합니다. 금속의 다양한 원소는 재용해 과정에서 화학적 변화를 일으키기 때문에 충전을 하는 동안 손실이나 이득에 대한 허용치를 주어야 합니다. 다양한 요소의 손실 또는 이득은 다음과 같습니다.

1. 탄소: 용융 금속은 베드를 형성하는 백열 코크스를 통과할 때 탄소를 흡수합니다. 적절하게 제어된 용융 조건에서 0.15%의 증가가 예상될 수 있습니다. 금속의 탄소 함량은 코크스의 탄소 흡수로 인해 증가하지만 산화로 인해 약간의 손실이 발생합니다.

2. 실리콘 : 규소는 녹은 철 방울이 풍구를 지나 흘러갈 때 산화로 인해 약간의 손실을 입습니다. 손실은 전하에 존재하는 실리콘의 10%일 수 있습니다.

3. 망간 : 망간은 또한 용융 중에 규소와 함께 손실되는 경향이 있습니다. 손실은 전하에 존재하는 망간의 약 15-20%일 수 있습니다.

4. 유황: 유황은 코크스, 스크랩 및 플럭스 등에서 채취됩니다. 일반적으로 유황 함량의 증가는 약 0.03~0.05%로 가정됩니다.
<강한>
5. 인 : 인 함량에는 실질적으로 손실이나 이득이 없습니다.

6. 철 : 철 자체도 산화되어 손실되는 경향이 있지만 손실은 매우 적으므로 약 3~4%로 가정할 수 있습니다.

이것은 용광로, 구역, 작업 및 부품에 관한 모든 것이었습니다. 기사가 마음에 드셨기를 바랍니다. 아래 의견에 의견을 보내주십시오.