سرد شدن شدید کوره بلند (Chilled blast furnace) و روش‌های فعال کردن مجدد آن

مقدمه: واحدهای فولادسازی به‌دلیل سرد شدن کوره بلند دچار شرایطی حاد می‌شوند. در اثر سرد شدن شدید کوره درجه حرارت چدن و سرباره کاهش یافته و ارتباط بین فورم‌های هوای دم و مجددا قطع می‌‌شود. سرد شدن کوره بلند به سه درجه تقسیم می‌شود: 

1 ـ ملایم 2 ـ متوسط 3 ـ شدید 

روش‌های فعال‌سازی یا (Recovery) در حالت‌های مختلف متفاوت است. 

امروزه بعضی از شرکت‌ها توانسته‌اند به تکنولوژی جدید دسترسی پیدا کنند. 


تکنولوژی لانس (Oxy ـ fuel) 

این تکنولوژی کارآیی بهتری نسبت به روش سنتی دارد و کوره بلند در زمان کمتری به شرایط نرمال با تولید حداکثر می‌رسد. 

در 18 سال گذشته شرکت (‌Danieli corus) توانسته، 34 کوره بلند را به شرایط نرمال برساند. رکورد فعال‌سازی کوره بلند که رکوردی بی‌نظیر و حدود 200 ساعت است. 


علل سرد شدن شدید کوره بلند 

معمولا سرباره در 1390-1350 درجه حرارت سیلسیوس شروع به سفت شدن می‌کند که بستگی به ترکیب سرباره، از جمله Al2o3 , Sio2 , cao + mgo دارد. به‌علاوه درصد Feo هم نقش مهمی را بازی می‌کند وقتی سرباره سفت شود، نفوذپذیری آن به بوته کم و بوته حرارت لازم برای خروج مذاب و سرباره را ندارد. 

دلایل سرد شدن شدید کوره بلند عبارتند از: 

1. نفوذ بیش از حد آب از طریق فورم، آمبرازور، خنک کننده و... به داخل کوره 

2. تغییرات اساسی در کیفیت مواد اولیه بخصوص کک (افزایش رطوبت ـ کاهش استحکام)‌ ـ تغییر درجه بازی سرباره 

3. خراب شدن ابزارهای اندازه‌گیری‌ 

4. عدم آموزش کافی تکنولوژها و اپراتور‌ها و پایدار نبودن شرایط کوره 

5. نبود اطلاع به موقع خرابی سیگنال‌ها و دیاگرام‌های کوره توسط اپراتورها به مسئولان ذیربط 

6. حوادث غیرمنتظره (حادثه اختلال در سیستم بارگیری، سیستم گرمایی کائوپرها، محوطه کوره، قطع آب، برق و...) ‌ 

در موقع اختلال کوره بلند باید هوای دم کاهش یابد و خروج چدن و سرباره در حداقل زمان انجام پذیرد. اگر عملیات موفقیت‌آمیز نبود و کوره دچار آویختگی و ریزش مواد شده و سرد شدن شدید به‌وجود می‌آید. 

در اثر سرد شدن شدید کوره امکان سوختن فورم و سیستم‌های دمش وجود دارد. 

با توجه به این‌که امروزه کوره بلندها با 200 kg/ton پودر زغال کار می‌کنند. در صورتیکه توقفی پیش آمد زمان زیادی برای نرمال کردن کوره صرف می‌شود و آنچه مهم است علائم سرد شدن کوره توسط اپراتورها به موقع تشخیص داده شود. اگر مراحل اولیه به خوبی شناسایی ‌شود برای فعال‌سازی کوره و رسیدن به شرایط نرمال زمان کمتری صرف می‌شود. 

معمولا متخصصان کوره بلند با تشکیل جلسات منظم و همفکری مناسب می‌توانند بهترین روش برای فعال کردن کوره بلند در حداقل زمان را انتخاب کنند. معمولا زمان فعال کردن بین 8 الی 12 هفته طول می‌کشد. 


فعال ساختن کوره بلند Recovery 

برای فعال کردن کوره بلند باید برنامه منظم و حساب شده‌ای در نظر گرفته شود. 

پروسه فعال‌سازی عبارت است از: 

1. تخمین مواد آهن دار و کک در کوره 

2. برآورد مقدار چدن و سرباره 

3. مشخص کردن ترکیبات شیمیایی مواد آهن‌دار و سرباره 

4. مشخص کردن زمان باز کردن مجرا 

5. تخمین مقدار کک و بازیسیته مواد شارژ شده 

6. تمیز کردن سیستم‌های هوای دم (فورم‌ها، لوله‌های هوا) 

7. مشخص کردن شماره فورم‌هایی که باید باز باشد. 

اگر بوته کوره خالی از مواد مذاب باشد فعال‌سازی به مراتب آسان‌تر از زمانی است که تخلیه انجام نگرفته و مواد مذاب و سرباره در بوته منجمد شده‌اند. آنچه در مرحله بعدی مهم است ارتباط مجدد بین فورم‌ها با مجرا واضافه کرن ذخیره گرمایی برای ذوب مجدد چدن و سرباره که امکان خروج از مجرا را نداشته‌اند. 

برای فعال‌سازی موفقیت آمیز کوره بلند باید جلسات منظم روزانه برگزار ‌شود و پس از بررسی هر مرحله تصمیم‌گیری‌ برای اجرای مراحل بعدی انجام گیرد. تحقق یافتن مراحل کار با استفاده از متخصصان و تصمیم‌گیری‌ به موقع و صحیح در حداقل زمان امکان‌پذیر است. 

پروسه فعال‌سازی کوره (‌The Recovery Process) 

اولین گام برای فعال‌سازی کوره بلند، برقرار کردن ارتباط بین مجرا و فورم‌های هوای دم است. برای برقراری این ارتباط از لانس حرارتی در محیطی پر تنش و گرم استفاده می‌شود. 

گرمای حاصله از لانس حرارتی باعث ذوب مجدد سرباره شده و سرباره از منطقه فورم‌ها به بوته و سپس به بیرون از کوره خروج می‌یابد. 

تکنولوژی اکسی ـ فیول فعال‌سازی کوره بلند را در حداقل زمان و بهتر از روش سنتی انجام می‌دهد. معمولا در مجرای کوره سوراخی ایجاد می‌‌کنند و لانس را در محل سوراخ قرار داده و با حداکثر ظرفیت تولید گرما می‌کند. 

آنچه در پروسه فعال‌سازی مهم است این‌که فورم هوای دم خودبخود باز نشود چون با شروع مذاب سیم‌های هوای دم از سرباره و مذاب پر می‌شود. 

بعد از قرار دادن لانس و آتش زدن آن ابتدا حجم اکسیژن و گاز کم و سپس براساس شرایط افزایش می‌یابد. 
مقدار اکسیژن و گاز در این پروسه خیلی مهم است اگر اکسیژن زیاد باشد باعث سوختن لانس و اگر کم باشد ذوب بخوبی انجام نمی گیرد. مقدار مناسب را متخصصین بر اساس شرایط کار تعیین می‌‌کنند. 

با باز شدن تعدادی از فورم‌ها و تولید مذاب لانس بریده شده و مذاب خارج می‌‌شود و بر اساس شرایط کوره بقیه فورم‌ها باز می‌شود، در صورتیکه 50 درصد از فورم‌ها فعال شود می‌توان گفت که وضعیت پایداری حاصل شده است. 


شرایط لازم برای فعال‌سازی موفقیت‌آمیز (Conditions for a successful recovery)

پارامترهای اصلی برای ارایه کار و فعال کردن موفقیت آمیز کوره بلند عبارتند از: 

1. مقدار کک کافی در مرکز کوره 

2. سوراخکاری مجراها طبق برنامه 

3. جلوگیری از نفوذ آب بداخل کوره (اگر آب وارد کوره شود فعال‌سازی با امکان کمتر یا اصلا انجام نمی پذیرد) 


مدیریت فعال‌سازی (Managing a Recovery)

در مورد فعال کردن کوره بلند باید ساده انگاری و تصورات معمولی را کنار گذاشت و با مدیریت خوب و کنترل روز به روز شرایط دمش را فراهم کرد. 

فعال‌سازی کوره بلند وقتی موفقیت‌آمیز است که سیستم مستقر در کارگاه و متخصصان امر همکاری لازم را کنند. کمیته‌ای تشکیل و برنامه‌ریزی شفاف و صحیحی اتخاذ شود و به‌صورت دو شیفت 12 ساعته با تقویت مسائل روحی، روانی پرسنل عملیات ادامه یابد. معمولا در جلسات برنامه 12 ساعت گذشته بررسی و برای 12 ساعت آینده برنامه‌ریزی می‌‌شود و در مورد نحوه کار در منطقه فورم‌های محوطه‌های ریخته گری و مواد تعمیراتی نیز بحث می‌شود. 

آنچه برای پروسه فعال‌سازی بسیار مهم است شناسایی علت به‌وجود آمده است که اگر علت مشخص شد؛ نحوه برطرف کردن آن براحتی انجام می‌گیرد و اولین اصل ارتباط بین مجرا و منطقه فورم‌ها است. 

در سال‌های اخیر تعدادی از کوره بلند‌ها توسط متخصصین امر فعال شده‌اند که می‌توان بعنوان مثال در مورد 3 کوره بلند موارد کاری شرح داد. 

مثال یک: 
کوره بلند با حجم 2780 m3 
تعداد مجرا 3 عدد 
فاصله مجرا از منطقه فورم‌ها 5/3 متر 
زاویه مجرا 10 درجه 
تعداد فورم 29 عدد 

این کوره بلند یک هفته بعد از راه‌اندازی با توجه به اشکال پیش آمده در برج‌های هوا گرمکن دچار سرد شدن شدید شد. فورم‌ها و لوله‌های هوای دم پر از سرباره و مذاب شد و کوره دچار ماسیدگی شدید شد. 

برای فعال کردن کوره دو سوراخ بطول 5/4 متر در بوته ایجاد شد با استفاده از بعد از لانس اکسی فیول بعد از 21 ساعت و باز کردن 4 عدد فورم اولین خروج انجام گرفت و هر 10 الی 12 ساعت فورم‌های دیگر باز و بعد از 200 ساعت کوره بلند به‌طور کامل در پروسه تولید قرار گرفت. 

مثال 2:
کوره بلند با حجم 3600 m3 
تعداد مجرا 4 عدد 
محوطه ریخته‌گری 2 عدد 
تعداد فورم 38 عدد 
فاصله مجرا از فورم 3/4 متر 
فاصله کف بوته از مجرا 5/2 متر 
زاویه مجرا 10 درجه 
آخرین بازسازی در سال 2001 

به‌دلیل اشکال در سیستم دهانه کوره و عدم بارگیری مناسب کوره متوقف شد و سرد شدن شدید 
به‌وجود آمد. 

با توجه به این‌که قبل از حادثه کوره نرمال و با kg/ton 120 پودر زغال کار می‌کرد. برآورد اولیه این بود که کوره 5 ماه متوقف می‌‌شود. 

دو سوراخ در بوته به طول 5/4 متر ایجاد شد. یک سوراخ در مجرا و دیگری با زاویه صفر در منطقه مرده. درجه حرارت مرکز کوره 150 درجه سانتیگراد بود. 

لانس Oxy-Fuel در بیرون آتش زده و بداخل سوراخ‌ها هدایت شد عملیات حدود 30 ساعت طول کشید. در اولین مرحله 6 فورم باز شد حدود 50 تن مذاب خارج شد. بعد از آن هر 8 الی 10 ساعت دو عدد فورم جدید باز و بعد از 155 ساعت کوره فعال شد. 

مثال 3:
کوره حجم 2134m3 
تعداد مجرا 2 عدد 
محوطه ریخته گری 2 عدد 
فاصله مجرا از فورم 9/3 متر 
فاصله مجرا از کف 5/2 متر 
زاویه مته 10 درجه 
آخرین بازسازی در سال 1992 

کوره بلند برای آستر زدن بدنه متوقف شد. سطح مواد تا منطقه فورم‌ها پایین آورده شد. عملیات آسترزنی 9 شبانه روز طول کشید. روش راه‌اندازی کوره با توجه به بارگیری مواد غیرآماده و سرد با استفاده از لانس انجام گرفت. 

وقتی لانس در مجرا تعبیه شد احتراق بخوبی انجام نگرفت و گاز با فشار پس می‌زد. مجبور شدند مجددا با استفاده از مته سوراخ ایجاد کرده و در مجرا قرار دهند بعد از 26 ساعت بریده و 30 تن مذاب خارج شد. با بازکردن فورم‌های دیگر در شرایط مناسب کوره نرمال شد. 


نتیجه (Conclusions) 

آنچه برای واحد کوره بلند مهم است عوامل و مفروضاتی که باعث سرد شدن شدید بوته و کوره شده و هر کوره بلند باید یک دستورالعمل مدون در مورد نحوه برخورد با حوادث (مثلا سرد شدن شدید بدنه) داشته باشد. 

امروزه با استفاده از تکنولوژی لانس‌های حرارتی Oxy-Fuel می‌توان کوره بلند را در حداقل زمان به شرایط نرمال برگرداند. کاهش زمان و رسیدن به تولید منفعت زیادی به کوره بلند می‌رساند.




تهیه و تنظیم: کاووس علی قاسمی / مدیر بخش کوره بلند ذوب‌آهن اصفهان