Kupolofen: Struktur, Betrieb und Zonen

Nach dem Lesen dieses Artikels erfahren Sie mehr über: - 1. Einführung in den Kupolofen 2. Aufbau des Kupolofens 3. Betrieb 4. Zonen 5. Kapazität 6. Vorteile 7. Einschränkungen.

Einführung in den Kupolofen:

Die Kuppel ist ein am weitesten verbreiteter Gießereiofen zum Schmelzen von Eisenmetallen und -legierungen. Manchmal wird es auch zum Schmelzen von NE-Metallen und Legierungen verwendet. Der Kupolofen ist das billigste Mittel zur Umwandlung von Roheisen oder Altmetall in Grauguss. Der verwendete Brennstoff ist ein schwefelarmer Koks von guter Qualität. Anthrazitkohle oder Kohlenstoffbriketts können ebenfalls verwendet werden.

Struktur des Kupolofens:

Die Kuppel ist ein Schachtofen, dessen Höhe das Drei- bis Fünffache seines Durchmessers beträgt; es ist am weitesten verbreiteten Ofen für die Herstellung von geschmolzenem Grauguss. Eine Skizze eines Kupolofens ist in Abb. 4.2 dargestellt.

Wie aus der Figur ersichtlich, sind die Hauptteile der Kuppel:

(i) Shell:

Die Schale besteht aus einer etwa 10 mm starken Stahlplatte, die miteinander vernietet oder verschweißt ist und die innen mit feuerfesten Schamottesteinen ausgekleidet ist. Der Manteldurchmesser variiert zwischen 1 und 2 Metern bei einer Höhe von drei- bis fünfmal dem Durchmesser.

(ii) Gründung:

Die gesamte Struktur wird auf Beinen oder Stahlsäulen errichtet. Eine aus einem Stück gefertigte Falltür ist an einem Standbein angelenkt. Wenn die Kuppel voll aufgeladen ist, ist eine Stützenhalterung an der unteren Tür vorgesehen, so dass die Tür geschlossen bleibt und aufgrund des hohen Gewichts der Ladung nicht zusammenbricht. Wenn die Kuppel nicht verwendet wird, ermöglicht die Falltür Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Ofenauskleidung.

(iii) Ladetür:

In Richtung der Oberseite des Ofens befindet sich eine Öffnung, die Ladetür genannt wird. Die Beschickungstür wird verwendet, um die Ladung, die Metall, Koks und Flussmittel enthält, in den Ofen einzuleiten. Es liegt auf einer Höhe von etwa 3 bis 6 m über den Tuyers.

(iv) Ladeplattform:

Die Ladeplattform besteht aus robusten Stahlstangen und -platten. Normalerweise umgibt sie die Kuppel in einer Höhe von etwa 0, 3 m unter dem Boden der Beschickungstür.

(v) Luftgebläse:

Ein Luftgebläse ist über ein Blasrohr mit der Windbox verbunden. Sie liefert die Luft zur Windbox. In der Blasleitung ist ein Ventil zur Steuerung des Luftstroms vorgesehen. Der Blasdruck variiert von 250 kg / m ² bis 1050 kg / m ² .

(vi) Tuyeres:

Luft, die für die Verbrennung benötigt wird, wird durch die Blasdüsen geblasen, die sich ungefähr 0, 9 m (36 Zoll) über dem Boden des Ofens befinden. Die Gesamtfläche der Blasdüsen sollte 1/5 bis 1/6 der Querschnittsfläche der Kuppel in der Auskleidung auf Blasdüsenhöhe betragen.

(vii) Volumenmesser:

Der Volumenzähler ist in einem Kupolofen installiert, um das Luftvolumen zu ermitteln. Die Luftmenge, die zum Schmelzen eines Eisentons erforderlich ist, hängt von der Qualität und Menge des Koks und des Kokseeisenverhältnisses ab.

(viii) Hahnloch (geschmolzenes Metallloch):

Etwas über dem Boden und vorne befindet sich ein Hahnloch, damit geschmolzenes Gusseisen gesammelt werden kann.

(ix) Schlackenloch:

Es gibt auch ein Schlackenloch an der Rückseite und über dem Niveau des Hahnlochs, da Schlacke auf der Oberfläche von geschmolzenem Gusseisen schwimmt.

(x) Kamin:

Der Teil der Schale über dem Ladeloch wird als Kamin bezeichnet. Ihre Höhe beträgt im Allgemeinen 4 bis 6 m. Der Schornstein ist mit einem Filtersieb und einem Funkenfänger versehen. Dies ermöglicht ein freies Entweichen der Abgase und lenkt die Funken und den Staub zurück in den Ofen.

Betrieb des Kupolofens:

Der Betrieb des Kupolofens besteht aus folgenden Schritten:

(i) Herstellung der Kuppel

Eine neu gebaute Kuppel sollte vor dem Brand gründlich getrocknet werden. Jegliche Schlacke um die Blasdüsen aus dem vorherigen Lauf wird gereinigt. Zerbrochene Ziegelsteine werden mit einer Mischung aus Quarzsand und Schamott repariert. Eine Schicht aus feuerfestem Material wird über dem Hauptbereich über der Feuersteinbeschichtung aufgebracht.

Ein Formsandbett wird dann auf den Boden auf eine Dicke von etwa 15 cm (6 Zoll) oder mehr gerammt, wobei es in Richtung des Hahnlochs geneigt ist, um einen besseren Fluss von geschmolzenem Metall zu gewährleisten. Eine Schlackenlochöffnung von etwa 30 bis 35 mm Durchmesser und ein Stichloch von etwa 25 mm Durchmesser ist vorgesehen.

(ii) Abfeuern der Kuppel

Auf dem Sandboden wird ein Holzfeuer gezündet, wenn das Holz gut brennt; Koks wird gut von oben auf das Bett gekippt. Stellen Sie sicher, dass auch der Koks anfängt zu brennen. Als nächstes wird ein etwa 40 Zoll dickes Koksbett auf den Sand gesetzt, dh etwas oberhalb der Blasdüsen.

Der Luftstrom wird mit einer niedrigeren Blasgeschwindigkeit als normal zum Zünden des Kokses eingeschaltet. Es wird ein Messstab verwendet, der die Höhe des Koksbetts angibt. Das Brennen erfolgt etwa 3 Stunden vor der erforderlichen Metallschmelze.

(iii) Aufladung der Kuppel:

Als nächstes wird die Ladung durch die Ladetür in die Kuppel eingespeist. Viele Faktoren, wie die Ladungszusammensetzung, beeinflussen die Endstruktur des erhaltenen Graugusses. Die Charge besteht aus 25% Roheisen, 50% Graugussschrott, 10% Stahlschrott, 12% Koks als Brennstoff und 3% Kalkstein als Flussmittel.

Diese Bestandteile bilden abwechselnde Schichten aus Koks, Kalkstein und Metall. Neben Kalkstein werden auch Flussspat und Soda als Flussmittel verwendet. Die Funktion des Flussmittels besteht darin, die Verunreinigungen im Eisen zu entfernen und das Eisen vor Oxidation zu schützen.

(iv) Einweichen von Eisen:

Nachdem der Ofen vollständig gefüllt ist, kann er etwa 1 bis 1, 5 Stunden als solcher verbleiben. Während dieser Phase wird die Ladung langsam erwärmt, da der Luftstrom diesmal geschlossen bleibt und das Eisen dadurch durchnässt wird.

(v) Starten des Luftstoßes:

Der Luftstrom wird am Ende der Einweichphase geöffnet. Die obere Öffnung bleibt geschlossen, bis das Metall schmilzt und genügend Metall gesammelt ist. Während des Schmelzens bewegt sich der Inhalt der Ladung allmählich nach unten. Die Beschickungsrate muss gleich der Schmelzrate sein, damit der Ofen während der gesamten Hitze voll bleibt.

(vi) Schließen der Kuppel:

Wenn kein Schmelzen mehr erforderlich ist, wird die Zufuhr von Ladung und Luftstoß gestoppt. Die Stütze wird entfernt, so dass die Bodenplatte zum Öffnen schwingt. Die abgeschiedene Schlacke wird entfernt. Die Kuppel kann wie der Hochofen kontinuierlich laufen, in der Praxis kann sie jedoch bei Bedarf funktionieren. Die Schmelzzeit beträgt in den meisten Gießereien 4 Stunden nicht. Es kann jedoch 10 Stunden oder länger ununterbrochen betrieben werden.

Zonen des Kupolofens:

Der Kupolofen ist in mehrere Zonen unterteilt, in denen eine Reihe chemischer Reaktionen ablaufen.

Im Folgenden sind die sechs wichtigen Zonen aufgeführt:

(i) Brunnen- oder Tiegelzone:

Es ist die Zone zwischen der Oberseite des Sandbettes und der Unterseite der Blasdüsen. Geschmolzenes Metall sammelte sich in dieser Zone.

(ii) Kombinationszone:

Es ist die Zone zwischen der Spitze der Blasdüsen und einem theoretischen Pegel darüber. Es ist auch als Oxidationszone bekannt.

Hier erfolgt die Verbrennung tatsächlich, verbraucht den gesamten Sauerstoff aus der Luftströmung und erzeugt große Wärmemengen. Der Temperaturbereich für diese Zone beträgt etwa 1500 ° C bis 1850 ° C. Die in dieser Zone erzeugte Wärme reicht aus, um die Anforderungen anderer Kupolenzonen zu erfüllen.

(iii) Reduktionszone:

Es ist die Zone zwischen dem oberen Ende der Verbrennungszone und der obersten Ebene des Koksbettes. Es wird auch als Schutzzone bezeichnet.

Das durch diese Zone nach oben strömende Co ₂ reagiert mit heißem Koks und Co, wird zu Co reduziert. Aufgrund dieser Reaktion wird die Temperatur auf etwa 1200 ° C gesenkt. Diese Zone schützt die Ladung vor Oxidation, da sich in ihr eine reduzierende Atmosphäre befindet.

(iv) Schmelzzone:

Es ist die Zone zwischen der ersten Metallladungsschicht und oberhalb der Reduktionszone. Sie liegt zwischen 300 und 900 mm über der Bettgebühr. Die feste Metallladung wechselt in den geschmolzenen Zustand und nimmt ausreichend Kohlenstoff in dieser Zone auf. Die in dieser Zone erreichbare Temperatur liegt im Bereich von 1600 ° C bis 1700 ° C.

(v) Vorheizzone:

Es ist die Zone von oberhalb der Schmelzzone bis zum unteren Niveau der Ladetür. Ladematerial wird in dieser Zone zugeführt. Die Ladung wird auf etwa 1093 ° C vorgewärmt, bevor sie sich nach unten zum Eintritt in die Schmelzzone absetzen. Es ist auch als Ladezone bekannt.

(vi) Stapelzone:

Es ist der leere Teil dieses Ofens, der sich von oberhalb der Beschickungszone bis zur Oberseite des Ofens erstreckt. Es transportiert die im Ofen erzeugten heißen Gase in die Atmosphäre.

Kapazität des Kupolofens:

Das Fassungsvermögen der Kuppel wird in Form von flüssigem Metall pro Stunde Wärme definiert. Sie hängt von den Abmessungen der Kuppel, der Effizienz der Verbrennung, der Verbrennungsgeschwindigkeit, den Bestandteilen der Ladung usw. ab.

Die Leistung der Kuppel kann durch Sauerstoffanreicherung des Luftstoßes und durch bessere Wärmeausnutzung heißer austretender Gase zum Vorheizen des Ofens auf etwa 180 bis 270 ° C erhöht werden.