Fornalha Cúpula: Estrutura, Operação e Zonas

Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre: - 1. Introdução ao Forno da Cúpula 2. Estrutura do Forno da Cúpula 3. Operação 4. Zonas 5. Capacidade 6. Vantagens 7. Limitações.

Introdução ao forno de cúpula:

A cúpula é um forno de fundição mais utilizado para a fusão de metais ferrosos e ligas. Às vezes, também é usado para fundir metais não-ferrosos e ligas. O forno de cúpula é o meio mais barato para converter ferro-gusa ou sucata em ferro fundido cinzento. O combustível utilizado é um coque de baixo teor de enxofre de boa qualidade. Carvão antracito ou briquetes de carbono também podem ser usados.

Estrutura do forno de cúpula:

A cúpula é um forno tipo eixo cuja altura é de três a cinco vezes o seu diâmetro; é o forno mais utilizado para a produção de ferro fundido cinzento fundido. Um esboço de um forno de cúpula é mostrado na Fig. 4.2.

Como visto da Fig, as principais partes da cúpula são:

(i) Shell:

O reservatório é construído de uma chapa de aço de cerca de 10 mm de espessura, rebitada ou soldada entre si e revestida internamente por tijolos refractários refractários. O diâmetro da casca varia de 1 a 2 metros, com uma altura de cerca de três a cinco vezes o diâmetro.

ii) Fundação:

Toda a estrutura é erguida em pernas ou colunas de aço. Uma porta de queda, que é feita de uma peça, é articulada a uma perna de apoio. Quando a cúpula está cheia, um suporte de apoio na porta inferior é fornecido para que a porta permaneça fechada e não colapse devido ao alto peso da carga. Se a cúpula não estiver em uso, a porta drop permite o trabalho de manutenção e reparo do revestimento do forno.

(iii) porta de carregamento:

Em direção ao topo do forno, há uma abertura chamada porta de carregamento. A porta de carregamento é usada para alimentar a carga que contém metal, coque e fluxo no forno. Está situado a uma altura de cerca de 3 a 6 m acima dos tuyers.

(iv) Plataforma de carregamento:

A plataforma de carga é feita de barras e chapas de aço macio resistentes. Normalmente, é em torno da cúpula ao nível de cerca de 0, 3 m abaixo do fundo da porta de carregamento.

(v) Soprador de Ar:

Um soprador de ar é conectado à caixa de vento por meio de tubo de explosão. Ele fornece o ar para a caixa de vento. Uma válvula é fornecida no tubo de explosão para controlar o fluxo de ar. A pressão da explosão varia de 250 kg / m ² a 1050 kg / m ² .

vi) Tuyeres:

O ar, necessário para a combustão, é soprado através das tuyeres localizadas a cerca de 0, 9 m acima do fundo do forno. A área total das tuyeres deve ser de 1/5 a 1/6 da área da seção transversal da cúpula dentro do forro no nível da tuira.

(vii) Medidor de volume:

O medidor de volume é instalado em um forno de cúpula para saber o volume de passagem de ar. A quantidade de ar necessária para derreter um tom de ferro depende da qualidade e quantidade da proporção de coque e ferro de coque.

(viii) buraco da torneira (buraco do metal fundido):

Um pouco acima do fundo e na frente há um orifício para permitir a coleta do ferro fundido fundido.

(ix) buraco de escória:

Há também um buraco de escória localizado na parte traseira e acima do nível do furo da torneira porque a escória flutua na superfície do ferro fundido fundido.

(x) chaminé:

A parte do reservatório acima do orifício de carregamento é conhecida como chaminé. Sua altura é geralmente de 4 a 6 m. A chaminé é fornecida com uma tela de filtro e um pára-raios. Isso facilita o escape livre dos gases residuais e desvia as faíscas e a poeira de volta para o forno.

Operação do forno de cúpula:

O funcionamento do forno de cúpula consiste nos seguintes passos:

(i) Preparação da cúpula:

Uma cúpula recém-construída deve ser completamente seca antes de ser queimada. Qualquer escória em torno das tuyeres da corrida anterior é limpa. Quaisquer tijolos quebrados são reparados com uma mistura de areia de sílica e argila de fogo. Uma camada de material refratário é aplicada sobre a área bruta sobre o revestimento do tijolo de fogo.

Uma camada de areia moldada é então comprimida no fundo até uma espessura de cerca de 15 cm ou mais, inclinando-se para o orifício para garantir um melhor fluxo de metal fundido. É proporcionada uma abertura de furo de escória de cerca de 30 a 35 mm de diâmetro e um orifício com um diâmetro de cerca de 25 mm.

(ii) disparo da cúpula:

Um fogo de madeira é aceso no fundo de areia, quando a madeira queima bem; o coque é jogado na cama bem de cima. Certifique-se de que o coque começa a queimar também. Uma cama de coque de cerca de 40 polegadas de espessura é colocada na areia, ou seja, ligeiramente acima das tuyeres.

O jato de ar é ligado a uma taxa de sopro menor que a normal para acender o coque. Uma haste de medição é usada, o que indica a altura do leito de coque. A queima é feita cerca de 3 horas antes do metal fundido requerido.

(iii) Carregando a cúpula:

Em seguida, a carga é alimentada na cúpula através da porta de carregamento. Muitos fatores, como a composição da carga, afetam a estrutura final do ferro fundido cinzento obtido. A carga é composta de 25% de ferro gusa, 50% de sucata de ferro fundido cinzento, 10% de sucata de aço, 12% de coque como combustível e 3% de calcário como fundente.

Esses constituintes formam camadas alternadas de coque, calcário e metal. Além de calcário, fluorita e carbonato de sódio também são usados como material de fluxo - a função do fluxo é remover as impurezas do ferro e proteger o ferro da oxidação.

(iv) Imersão de Ferro:

Depois de carregar o forno completamente, é permitido que permaneça assim por cerca de 1 a 1, 5 h. Durante este estágio, a carga lentamente se aquece, porque o jato de ar é mantido fechado desta vez e, devido a isso, o ferro fica encharcado.

(v) Iniciando o Air Blast:

O jato de ar é aberto no final do período de imersão. A abertura superior é mantida fechada até o metal derreter e ser recolhido metal suficiente. À medida que a fusão prossegue, o conteúdo da carga se move gradualmente para baixo. A taxa de carregamento deve ser igual à taxa de fusão para que o forno seja mantido cheio durante todo o calor.

(vi) Fechando a cúpula:

Quando não é necessário mais derretimento, a alimentação de carga e jato de ar é interrompida. O suporte é removido, para que a placa inferior se abra. A escória depositada é removida. A cúpula pode funcionar continuamente como o alto-forno, mas na prática pode funcionar quando necessário. O período de fusão não excede 4 horas na maioria das fundições. Mas, pode ser operado continuamente por 10 horas ou mais.

Zonas do forno de cúpula:

O forno de cúpula é dividido em várias zonas onde ocorrem várias reações químicas.

A seguir estão as seis zonas importantes:

(i) Poço ou Zona do Crisol:

É a zona entre o topo do leito de areia e o fundo das tuyeres. Metal fundido recolhido nesta zona.

ii) Zona combinada:

É a zona entre o topo das tuyeres e um nível teórico acima dela. Também é conhecido como zona oxidante.

Aqui, a combustão realmente feita, consumindo todo o oxigênio do jato de ar e gera uma enorme quantidade de calor. O intervalo de temperatura para esta zona é de cerca de 1500 ° C a 1850 ° C. O calor produzido nesta zona é suficiente para atender aos requisitos de outras zonas de cúpula.

(iii) Zona de Redução:

É a zona entre o topo da zona de combustão e o nível superior do leito de coque. Também é conhecida como zona de proteção.

O CO2 que flui para cima através desta zona reage com coque quente e Co, é reduzido para Co. Devido a esta reação, a temperatura é reduzida para cerca de 1200 ° C. Esta zona protege a carga contra a oxidação, pois reduz a atmosfera.

iv) Zona de fusão:

É a zona entre a primeira camada de carga de metal e acima da zona de redução. Está entre 300 e 900 mm acima da carga da cama. A carga de metal sólido muda para o estado fundido e capta carbono suficiente nesta zona. A temperatura atingível nesta zona está na faixa de 1600 ° C a 1700 ° C.

v) Zona de Pré-aquecimento:

É a zona acima da zona de fusão até o nível inferior da porta de carregamento. Os materiais de carregamento são alimentados nesta zona. A carga é pré-aquecida a cerca de 1093 ° C antes de se assentarem para entrar na zona de fusão. Também é conhecido como zona de cobrança.

(vi) Zona de Pilha:

É a parte vazia deste forno, que se estende de cima da zona de carregamento até o topo do forno. Transporta os gases quentes gerados no interior do forno para a atmosfera.

Capacidade do forno de cúpula:

A capacidade da cúpula é definida em termos de tons de metal líquido obtidos por hora de calor. Depende das dimensões da cúpula, da eficiência de combustão, da taxa de combustão, dos componentes de carga, etc.

A saída da cúpula pode ser aumentada pelo enriquecimento de oxigênio do jato de ar e pela melhor utilização de calor dos gases de saída quentes para pré-aquecer o forno a cerca de 180 a 270 ° C.