Masovn

Masovnen er konstruksjonen for å utføre smelting og reduksjon av jernmalm , med tanke på å lage støperiet .

Funksjoner

En typisk masovn består av et sylindrisk stålskall som er omtrent 30 meter høyt foret med et ikke-metallisk, varmebestandig materiale som asbest eller ildstein . Diameteren på kapselen minker opp og ned og er størst på et punkt omtrent en fjerdedel av dens totale høyde.

Den nedre delen av ovnen er utstyrt med flere rørformede åpninger kalt dyser , gjennom hvilke passasjen av forvarmet luft tvinges, noe som får koksen til å brenne .

Nær bunnen er et hull som råjernet strømmer gjennom når masovnen tappes (eller tømmes). Over det hullet, men under dysene, er et annet hull for slaggfjerning.

Den øvre delen av ovnen inneholder ventiler for avgassene , og et par runde beholdere, lukket av klokkeformede ventiler , gjennom hvilke jernmalm , koks og kalkstein føres inn .

Når det flytende råjernet er oppnådd, blir det ført til omformeren eller til en lysbueovn gjennom torpedoen (transporten) for å bli raffinert ved å justere karboninnholdet og eliminere urenheter som silisium eller fosfor, og eventuelt tilsette annen legering. elementer for å oppnå visse egenskaper (som krom, nikkel, wolfram eller kobolt blant andre). Det resulterende smeltede stålet passerer fra omformeren eller den elektriske ovnen til forskjellige støpesystemer for å oppnå visse produkter: konvensjonell støping, hvorfra direkte støpte produkter oppnås; kontinuerlig støping, som brukes til å mate valseverk og til slutt støping over støpeformer, som logisk sett oppnås støpinger .

Kjemiske reaksjoner som oppstår i masovnen

Ved en temperatur på 900-1600 °C skjer jernmalmreduksjon i følgende trinn:

en	$3$	$Fe_{2}O_{3}$ $+$ $C$	$\longrightarrow$	$to$	$Fe_{3}O_{4}$ $+$ $CO$
b		$Fe_{3}O_{4}+C$	$\longrightarrow$	$3$	$FeO$ $+$ $CO$
c		$FeO+C$	$\longrightarrow$		$Fe$ $+\,CO$

På dette tidspunktet er det allerede dannet jern.

Historikk

Den første konstruksjonen som fikk jern var lavovnen . I sin mest primitive form, kalt "lav ildsted", var det et hull i bakken med en diameter på omtrent 30 cm, fylt med kull og mineral. Brannen ble vanligvis drevet av en skinnbelg . Etter ti timer ble ovnen revet og en glødende heterogen blanding med mer eller mindre redusert jern og slagg, på størrelse med en knyttneve, ble oppnådd. Selv om temperaturen nådd mellom 700 og 900 °C er tilstrekkelig for reduksjon av jernmalm, er den langt fra smeltepunktet på 1535 °C. [ 1 ]

Utviklingen mot den klassiske lave ovnen bestod i å gjøre konstruksjonen høyere og utstyre den med en sideåpning ved bunnen for å lette tilførselen av luft. En kort skorstein gjorde det lettere å lade opp ovnen under drift og aktiverte trekket. På denne måten ble temperaturer på mellom 1000 og 1200°C nådd og slagget, omdannet til væske, kunne trekkes ut gjennom åpningen.

Jerninnholdet i slaggen avtar med økende temperatur. Deretter fyres bålet ved å styrke det naturlige trekket ved å øke høyden ved å feste for eksempel konstruksjonen til en støttemur eller fylling. På samme måte muliggjorde belger en mer effektiv og bedre kontrollert lufttilførsel. Disse "naturlige trekkovnene" og belg produserte en blanding som veide fra noen få kilo til flere hundre vekter etter 4 til 20 timer. Denne blandingen fjernes umiddelbart for klumper av karbon og slagg ved alternerende rengjøring med flere gjenoppvarminger, og til slutt smidd til de ønskede gjenstandene. I Vest-Europa var installasjoner og tilstøtende smier utbredt frem til 1700 -tallet . De sysselsatte 5 til 10 personer og kapasiteten til de lave ovnene på den tiden var mellom 60 og 120 tonn per år og de forbrukte rundt 270 kg kull per 100 kg jernmalm.

I Japan ble den lave ovnen importert fra fastlandet på 800 -tallet . Teknikken ble perfeksjonert til den tok slutt i løpet av det femtende århundre i tatara . Konfigurasjonen av ovnen endres avhengig av ønsket produkt: de 0,9 til 1,2 m høye tatarene var beregnet på stålfremstilling; de 1,2 m produserte hvitt støpejern som ble fjernet fra ovnen etter at det størknet. Den lave permeabiliteten til den brukte jernsanden begrenset høyden til 1,6 m, og blokkerte dermed progresjonen til masovnen. Brukt til begynnelsen av 1900 -tallet , er tataraen i sin endelige form en flerårig industriell struktur dedikert til driften av en ovn i form av et stort badekar, som produserte noen tonn metall i løpet av en kampanje på rundt 70 timer, en periode det hadde det å legge til ovnskonstruksjon

I Afrika er de eldste sporene etter stålovner blandingene av jern og kull som ble oppdaget i Nubia (inkludert Meroe og Axum ), og datert til 1000-500 f.Kr. c.

Oppfinnelsen av masovnen

I Kina

Kineserne begynte å smelte jern så tidlig som på 500-tallet f.Kr., i løpet av de stridende stater [ 2 ] der bruken av støpejerns jordbruksverktøy og våpen ble utbredt, mens støperiene fra det 3. århundre brukte team på mer enn to hundre menn.

Jernet som ble oppnådd fra en blanding produsert i den nedre delen av ovnen ble deretter smeltet i kuppellignende ovner . Når blandingen ble varmet opp, kom den i kontakt med trekull, som absorberte karbonet fra drivstoffet til det ble mettet, og dermed oppnådde en homogen smelting fri for urenheter i blandingen. Kineserne utviklet raffineringen av jern. Støpejern ble raffinert ved å varme opp støpejernet i kontakt med luft i flere dager for å produsere stål.

I år 31 forbedret de ventilasjonen med bruk av hydraulisk energi for å flytte belgen slik at forbrenningen ble kraftigere og de første masovnene som produserte jern direkte fra malm dukket opp i Kina i det første århundre , under det kinesiske dynastiet. .

Disse tidlige masovnene er bygget av leire og et tilsetningsstoff, en "svart jord" som inneholder fosfor , ble brukt . Tilsetningen av fosfor forsvinner før det ellevte århundre , siden forbedringen av masovner gjør det mulig å unngå det.

Du Shis forbedring tillot også forbrenningsluften å passere gjennom med en høyere ladning, og ovnene nådde da imponerende dimensjoner: restene av en 2,8 m × 4 m smeltedigel er oppdaget på en 12 m × 12 m jordbunn. 18 m, med rester av perifere installasjoner som en malmløftemekanisme, belg osv.

Under Han-dynastiet var teknikken høyt utviklet og jernindustrien ble nasjonalisert . Bruken av masovner og kuppelovner fortsatte å være svært vanlig under Tang og Song

I det fjerde århundre tok den kinesiske jernindustrien i bruk kull for å smelte jern og stål. Men hvis de utviklete prosessene garanterte fravær av forurensning av metallet av svovelinnholdet i kullet, er det ingen tegn til bruk av kull i masovnen. Faktisk er det kun trekull som er av passende kvalitet for bruk i masovnen, da det må være i kontakt med malmen for å spille sin rolle som reduksjonsmiddel.

På 1800 -tallet var disse ovnene i form av en omvendt kjeglestamme 2 m høy, med en indre diameter på mellom 1,2 og 0,6 m fra topp til bunn. Veggene var laget av gjørme og forsterket med jerngitter. Gulvet pleide å ha en helling på ca. 30 grader for bedre oppsamling av det smeltede jernet. Den var lastet med limonitt eller kulljernmalm og, avhengig av konstruksjonen, med trekull eller koks. Luften ble injisert gjennom en stempelvifte. Denne enheten produserte mellom 450 og 650 kg støpejern per dag, med et forbruk på 100 kg koks per 100 kg produsert jern.

Denne teknologien forsvinner på begynnelsen av 1900 -tallet . En lignende masovn ble funnet i 1900 ved Bulacan på Filippinene . Senere var "gårdsplassens masovn" forfektet av Mao Zedong under det store spranget av denne typen.

Masovnsforbedringer

Forbedringer av masovnens varighet

Digel av karbonbasert ildfast materiale med meget høy varmeledningsevne (avkjølingen av digelen skaper et lag av størknet støpejern som beskytter mursteinene). Levetiden til digelen har doblet seg på 30 år: den var 10 år i 1980, den nåværende varigheten er 20 år. Denne faktoren er avgjørende, gitt at reparasjonen av en masovn er diktert av tilstanden til dens digel, og at denne reparasjonen kan koste rundt 100 millioner euro i 2010.
Forbedret tankkjøling. Målet er å lage et beskyttende lag som beskytter veggene mot slitasje produsert av mineralet.

Miljøforbedringer

Lukket kretskonstruksjon av kjølevanns- og slagggranuleringskretsene . [ 3 ]
Varmegjenvinning, spesielt fra gasser fra luftgjenoppvarmingsovner (ovner). [ 3 ]
Gjenvinning av energi fra gassene som fanges opp i luftinntakene av en turbingenerator . [ 3 ]
Kondensering av damper, spesielt de som produseres under granulering av slagget for å unngå utslipp av svoveldioksid eller hydrogensulfid . [ 3 ]
Resirkulering av karbon for å unngå utslipp av klimagasser . Målet med nåværende forskning er å injisere gassene som fanges opp ved munningen av ovnen inn i dysene , i stedet for å brenne dem for å produsere elektrisitet [ 4 ]

Noen masovner i verden

I USA:

Sloss masovner

I Argentina:

Zapla masovner

I Spania:

I Mexico:

Blast Furnaces of Mexico ( AHMSA )

Se også

Referanser

↑ Industriemuseum Brandenburg an der Havel, red. (2002). Vom zum Stahl Eisen (mai-utgaven). Arkivert fra [ [1] originalen] 3. mars 2016 . Hentet 8. februar 2013 .
^ Robert, Temple (1987). Kinas geni: 3000 år med vitenskap, oppdagelse og oppfinnelse (på engelsk) . Simon og Schuster. s. 49 -50. ISBN 0671620282 . (krever registrering) .
↑ a b c d «Site des Beste tilgjengelige teknikker REFERANSER dokument fra DREAL» . BREF . Arkivert fra originalen 27. september 2008 . Hentet 25. februar 2010 .
^ "Offisiell side for ULCOS-programmet" . ULCOS . Hentet 4. juli 2009 .

Eksterne lenker

Masovnspaneler