مواد دیرگداز و کاربرد آن در صنایع آهن و فولاد

مواد دیرگداز و کاربرد آن در صنایع آهن و فولاد
مواد دیرگداز و کاربرد آن در صنایع آهن و فولاد
130,000 ریال 
تخفیف 15 تا 30 درصدی برای همکاران، کافی نت ها و مشتریان ویژه _____________________________  
وضعيت موجودي: موجود است
تعداد:  
افزودن به ليست مقايسه | افزودن به محصولات مورد علاقه

تعداد صفحات : 127 صفحه _ فرمت WORD _ دانلود مطالب بلافاصله پس از پرداخت آنلاین

1ـ “ كاربرد مواد ديرگداز در صنايع آهن و فولاد”
حدود 70% كل توليدات مواد نسوز در صنايع توليد آهن و فولاد مصرف مي شود. بسياري از توليد كنندگان فولاد در مراكز خود داراي پخش ديرگداز هستند كه در اين بخشها آزمايشهاي متداول و معيني بر روي ديرگدازهاي جديد دريافت شده انجام مي دهند. بعضي از كارخانه ها نيز بخش هاي بزرگ تحقيقاتي دارند كه در آنها تحقيقات مداومي بر روي ساخت انواع ديرگدازهاي جديد صورت مي پذيرد.
مذاب فلزات و سرباره اثرات مخربي بر روي آستر كوره هاي مورد مصرف در صنايع آهن و فولاد دارد. اين مواد موجبات آلودگي، پوسيدگي، سائيدگي، شستن و حمل كردن آجرهاي ديرگدازي را كه ظاهراً بايد در مقابل عوامل شيميائي سخت و مقاوم باشند را فراهم مي سازند. هدف اصلي طراحان و سازندگان مواد نسوز اينستكه موادي براي آسترها تهيه كنند كه فلز و سرباره نه در آنها نفوذ نمايد و نه با آنها وارد واكنش گردند. ايده آل اين طراحان ساخت موادي است كه بدون عيب بوده و مقاوم در مقابل شوكهاي حرارتي باشند، البته آنها بايد در عمل اين ايده خود را تعديل بخشند.
توليد آهن در كوره بلند
عليرغم احتمال وجود رقابتهائي از طرف روش احيا مستقيم در آينده، بنظر ميرسد كه استفاده از كورة بلند براي تهيه آهن خام لااقل براي سالهاي زياد ديگري همچنان متداول باقي بماند. شواهد و قرائن بسياري تمايل بيشتر براي استفاده از كوره هاي بزرگتر از جانب تهيه كنندگان را نشان مي دهد. استفاده از درجه حرارتهاي بالاتر، دمش اكسيژن اضافي و كار در فشارهاي بالاتر، شرايط انتخاب و كاربرد مواد نسوز بهتر، دقيقتر و بحراني تري را فراهم مي سازد.
كورة بلند عبارتست از يك سيلندر مخروطي فولادي كه آستر آن بدليل شرايط متفاوت ساختمان هر قسمت از كوره. توسط مواد ديرگداز مختلفي پوشيده شده است مواد شارژ شامل سنگ معدن آهن، كك و آهك از دهانه بالاي كوره كه مي تواند تا حدود 36 متر نيز ارتفاع داشته باشد، وارد كوره بلند مي گردد. هواي پيش گرم شده اغلب بهمراه مواد ديگري چون اكسيژن، بخار آب و ديگر گازها از ميان لوله هايي بدرون توده شارژ دميده مي شود. در نتيجه اين عمل كك سوخته و به CO2 تبديل مي گردد و آهن موجود در سنگ معدن شارژ را احياء كرده و به آهن فلزي تبديل مي كند. واكنش زير محصول كوره بلند را نشان مي دهد:
مذاب آهن تهيه شده در ته كوره جمع آوري مي گردد تا اينكه يا مستقيماً تحويل كوره فولاد سازي شود و يا براي انجام عمليات بعدي، ريخته گري و سرد گردد.
كوره بلند بر اساس تبادل متقابل انرژيهاي شيميائي و حرارتي عمل مي كند. عليرغم وجود بيش از يك قرن سابقه تحقيقاتي در مورد تهيه آهن توسط كوره بلند، اطلاعات مختصري دربارة توزيع درجه حرارت در هنگام كار اين كوره ها موجود است. اين امر مانع از عملكرد دقيق مواد ديرگداز بكار رفته در نقاط مختلف كوره مي شود. بدنه، شكم و تنوره بخش هاي اصلي يك كورة بلند را تشكيل مي دهد.( به شكل 1 توجه كنيد). انتخاب دقيق مواد نسوز مناسب همراه با تعبيه سيستم خنك كننده در نقاط گرم كوره بخصوص نواحي شكم و بوته( محل جمع آوري مذاب) عمر كوره را افزايش مي دهد اگر چه غالباً در اثر عملكرد عوامل مخرب ناشناخته، امكان بروز شكستهاي ناگهاني وجود دارد.
گاز از ناحيه فوقاني كوره بلند خارج مي شود و اين در حاليست كه در حدود 15ـ 10 گرم بر سانتيمتر مكعب گرد و غبار حاوي ذرات سنگ معدن آهن، كك و مواد روانساز را به همراه دارد. در بعضي موارد غلظت اين گردو غبارها به حدود 100 نيز مي‌رسد. مجموعه اي از عوامل چون درجه حرارت بالا، گرد و غبار معلق در كوره و مواد ساينده ناشي از حركت نزولي شارژ كوره از بالا به پائين، مدت عمر آستر را معين مي سازد. از آنجائيكه اين اعمال با سرعت هاي متفاوتي در قسمت هاي مختلف كوره صورت مي پذيرد لذا طراح مي بايد براي نواحي مختلف، مواد نسوز متفاوتي را انتخاب نمايد.
برحسب مواد ديرگداز بكار رفته براي كورة بلند دو ناحية متفاوت را مي توان تصور نمود:
الف) منطقة فوقاني كه بحراني ترين ناحية اين قسمت، بدنه كوره بلند است.
ب) منطقة تحتاني شامل قسمت هاي تنوره، كف، شكم و لوله هاي دمندة هوا و…  
حدود تغييرات درجه حرارت در منطقة تحتاني با تقريب بسيار مابين C‌ْ 1800ـ1300 و در منطقة فوقاني بين C ْ1300ـ200 مي باشد. منطقه تحتاني كه اجباراً در آن مذاب به همراه سرباره وجود دارد و فعل و انفعالات موجود در درجه حرارتهاي بالا  صورت مي پذيرد، موقعي مي تواند پايدار بوده و عمل كند كه آستر توسط جريان آب سرد خنك شود. نحوه ساخت منطقة فوقاني نيز بايد بگونه اي باشد كه در مقابل عمليات مكانيكي و خوردگي شيميائي ناشي از گازها و بخاراتي كه توسط شارژ ايجاد مي شود مقاومت ورزد.
هنگاميكه كوره بلند در حال فعاليت مي باشد تنورة آن در تمام طول عمرش تحت تأثير مذاب آهن با درجه حرارتي حدود C ْ1500 و فشار   قرار دارد. باين ترتيب تنوره بزودي از بين خواهد رفت.
در اين حالت مواد نسوز( آجرهاي كربني و يا خاك نسوز) در مذاب شناور شده و متصديان كوره در معرض خطر نشت و نفوذ آهن به خارج كوره قرار مي گيرند.
از آنجائيكه براي هر تعمير اساسي لازم است كاملاً كار كوره متوقف گردد و بنابراين تنوره كوره بلند بايد با مراقبت هاي ويژه اي ساخته شود. سرعت سايش و خوردگي مواد نسوز علاوه بر نوع و كيفيت ديرگداز بكار رفته تحت تأثير نوع آهن شارژ شده نيز مي باشد. ريخته گري چدن اسفنجي و فرو سيليس ها نياز به كوره هاي با درجه حرارت بالاتري نسبت به فولاد ريزيهاي معمولي دارد. آهن هاي فسفر دار بدليل ويسكوزيتة كمتر داراي قدرت سايش بيشتري بر روي كف كوره هستند. سايش كف كوره هاي بلند نيز بسيار پيچيده و نامشخص است. علت اين مسئله هم اينستكه از مواد ديرگداز كف كوره در طول انجام عمليات نمي توان بسادگي نمونه برداري و آزمايش نمود. كف كوره بصورت مداوم پوشيده از فلز مذاب آهن بوده و بنابراين تحت فشار زياد قرار دارد.
“ فاكتورهاي موثر در آستر كوره”
كاركرد خوب و موثر يك كوره بلند تحت تأثير عوامل مختلفي چون طراحي كوره و  نحوه سرد شدن آن، كيفيت و خواص مواد ديرگداز بكار رفته، اندازة ذرات شارژ( سنگ آهن، كك و آهك)و روش كار عمومي آن به عنوان يك واحد تقريباً خودكار كه بطور مداوم كار مي كند، دارد. بايد توجه عمده اي به اندازة ذرات مواد شارژ شده داشت زيرا كه ميزان ذرات ريز( بصورت گرد) موجود در شارژ تأثير بحراني و موثري بر روي مواردي چون عمر آستر بدنه و شكم كوره بلند دارد. استفاده از مواد نسوز كائوليني با دانسيته بالا در بدنه كوره موجب جلوگيري از نفوذ كربن مونواكسيد مي شود( به بحث هاي بعدي توجه كنيد). جلوگيري از نفوذ CO باعث كاهش احتمال شكست آستر گرديده و اين خود تائيدي براي اين تئوري خواهد بود كه شكست آستر توسط تجزيهCO و رسوب كربن صورت مي پذيرد البته در اين شرايط نيز ذرات كربن بخصوص بر روي نواحي اتصال آجرها با ملاط ديده مي شود. اين پديده در مراحل ابتدائي آغاز كار كوره مهم است و باين خاطر اهميت دارد كه موجب انبساط حجمي
در ساختمان مي گردد.
“ بوته كوره بلند”
هم اكنون در ايالات متحده آمريكا مصرف آجرهاي كربني براي كف بوته كوره بلند امري متداول است. براي چنين بوته هايي سرد كردن امري ضروري است. توپي مركزي بوته از جنس آجر خاك نسوز ساخته مي شود. اخيراً از سليمانيت نيز براي اين منظور استفاده مي شود. تاكنون تركيبات مختلفي از آجرهاي كربني و آجرهاي خاك نسوز در دنيا براي بوته بكار گرفته شده اند اما برخي متخصصان نسبت به كار برد بلوك هاي كربني در قسمت فوقاني بوته هشدار داده اند زيرا احتمال سايش آنها در اثر دمش هوا وجود دارد.
علاوه بر اين وقتيكه آهن هاي كم كربن در كوره ذوب شوند احتمالاً كربن هاي موجود در آجر كربني در مذاب حاصله حل شده و آجرها بيش از پيش متخلخل گرديده و در نتيجه سريعتر سائيده مي شوند. استفاده از مخلوط كوبيدني كربن ـ كرم منيزيت در آستر عموماً به افزايش عمر بوته كمك مي نمايد.
در مواقعيكه آجرهاي كربني با دانه هاي كربن ريز در ديواره هاي بوته قرار داشته باشد، رسوب نمودن كربن بر روي آجر نيز مي تواند نقشي تعيين كننده در عمر بلوك‌ها داشته باشد. يك راه ممكن براي رفع اين اشكال استفاده از آجرهاي  كربني با نفوذ پذيري كمتر مي باشد. اين امر ارتباط كامل به منبعي كه كربن از آن تهيه شده است دارد( بعنوان مثال كربن حاصل از كك نفتي، آنتراسيت و… ) در مدت بهره برداري از آجرهاي دير گداز بوته كورة بلند، تغييرات مينرالوژيكي و شيميائي مهمي در آنها رخ مي دهد.
مواد قسمت تحتاني با موادي چون آهن، كاربيد و گرافيت آغشته گرديده كه اين امر موجب افزايش دانسيته و بالا رفتن هدايت حرارتي آنها مي شود. بالا رفتن هدايت حرارتي سبب افزايش راندمان سرد شدن و در نتيجه جلوگيري از سايش آستر مي گردد. بمرور در ضمن فعاليت كوره صرفنظر از نوع آجر بكار رفته ناحية مركزي ته بوته بوسيلة سرباره و آهن جايگزين مي گردد.
در سالهاي اخير شكلهاي غير مترقبه و غير منتظره از بين رفتن بوته هاي كوره بلند مورد بررسي قرار گرفته است. آزمايشها نشان داده كه برخي بوته ها حاوي ذرات فلزي كروي با قطر حدود 5/7 سانتي متر است. در نزديكي ديوارة بوته رگه هاي سفيد رنگي كه بعداً معلوم شده كريستوباليت است با ضخامت حدود 5/1 سانتي متر نيز ديده شده است. بنظر مي رسد كه كريستوباليت ها از تجزيه دير گدازهاي بوته ناشي شده اند.
“ شكم كوره”
مواد ديرگداز بكار رفته در آستر شكم كوره بلند تحت سايش و خوردگي حاصل از تماس سربارة مذاب با درجه حرارتي حدود C ْ1500 و عوامل ساينده اي چون كلوخه هاي باركوره قرار دارند. نحوة عمل كوره بخصوص از نظر سرعت دمش هوا بسيار مهم است. بعضي از توليد كنندگان آهن خام معتقد بودند كه سرعت كم دمش، اثر معكوسي بر روي عمر شكم كوره بلند دارد. هنوز هم مباحثه در مورد بهترين انواع مواد ديرگداز بكار گرفته شده در شكم كوره ادامه دارد، و بسياري از توليد كنندگان مكرراً عقايدشان را تغيير مي دهند.   
آجرهاي كربني، خاك نسوز و گاهي اوقات آجرهاي آلومينائي ذوب و ريخته گري شده( شامل زيركون ـ آلومينا) بعنوان آستر شكم كوره بكار گرفته مي شوند. آجرهاي كربني تعبيه شده در نزديكي خنك كننده هاي جت هاي دمش هوا به سرعت بوسيله بخار آب، گاز CO2 و يا هوا اكسيده مي گردند. با تحقيقات انجام شده آجرهاي كربني با نفوذ پذيري كم براي پيشگيري از رسوب كربن و تجزية CO  پيشنهاد شده است. خواص مطلوب ديگر آجرهاي كربني مورد مصرف در شكم كوره بلند، بالا بودن هدايت حرارتي، مقاومت در برابر محيط هاي قليائي، مقاومت بالا در مقابل اكسيداسيون و استحكام فشاري بالا مي باشد. اثر نمكهاي پتاسيمي كه از طريق گازها و بار كوره بدرون خلل و فرج آستر نفوذ مي كنند نيز از اهميت ويژه اي برخوردار است، علت اين اهميت آنستكه يونهاي پتاسيم توسط نفوذ در شبكه ذرات كربن آنها را منبسط كرده و موجب تجزيه آجر مي گردند.
مقدار خوردگي شيميائي در آستر شكم كوره ها مستقيماً به ميزان قليائيت سرباره و ويسكوزيته آن بستگي دارد، مثلاً سرباره اي حاوي 45% اكسيد كلسيم بسيار خورنده هستند. عمر آستر شكم كوره به شكل گيري پوسته اي از آلومينا و سيليس( ناشي از شاموت موجود در آجر در مورد آجرهاي آلومينو سيليكاتي) غني شده از آهك، منيزيم و ديگر اكسيدهاي حاصله از شارژ بستگي دارد.
تنوره كوره بلند
جنبه هاي شيمي فيزيكي كاركرد ديرگدازهاي تنورة كوره بلند شايد يكي از جالب ترين وجوه تكنولوژي ديرگدازها از نقطه نظر تاثير آن بر كوره بلند باشد. پديدة كلاسيك تجزيه در اثر كربن فقط يكي از دلايل شكست مواد نسوز بكار رفته در بدنه كوره است. اگرچه همانطور كه قبلاً هم ذكر شد استفاده از آسترهاي كائوليني با دانسيته بيشتر از وخامت و اهميت اين مسئله ميكاهد ولي آنرا كاملاً از بين نبرده و همچنان اين مسئله مطرح است. در هر حال مسايل بسيار ديگري نيز براي توليدكنندگان ديرگدازها وجود دارد. با تحقيقات فراوان انجام شده معين شده است كه:
شكست آستر تنوره كوره بستگي كامل به خواص ديرگدازها، سيستم خنك كنندگي آستر، سيكل عملكرد كوره، عمل قليائيها، سربارة اوليه، اكسيد روي(Zincite) ، رسوب كربن، شدت دمش كوره، تنش حرارتي حاصل در ساختمان، سايش حاصله توسط شارژ، و فاكتورهاي ديگر دارد. جهت افزايش مقاومت آستر بايد اين موارد را رعايت كرد: اولاً بايد از آجر متراكمي كه از مواد كائوليني همراه با مقادير زيادي از شاموت و حداقل مقدار مواد روانساز تهيه شده و در درجه حرارت بالائي پخته شده باشد استفاده نمود. ثانياً بهترين سيستم خنك كنندگي را پيش بيني و اجرا كرد. ثالثاً سيكل كار كوره را مخصوصاً در آغاز سيكل پس از دمش هوا و قبل از مرحله خشك كردن نهائي آستر تنظيم و تثبيت نمود.
اخيراً يكي از محققين مقاله اي پس از راهنمائي هاي عملي در مورد آنچه كه براي بهبود وضعيت مواد ديرگداز كوره بلند مورد نياز است ارائه نموده و در اين مقاله بر تفاوت شرايط بالا و پائين تنورة كوره تائيد كرده است. آجرهاي كائوليني و سليمانيتي براي كاربرد در قسمت فوقاني تنوره مناسب است و امكان دارد در مواقعيكه آجرهاي ديرگداز قسمت تحتاني كه رضايتبخش نبوده اند تعويض مي شوند آجرهاي قسمت فوقاني در جاي خود باقي بمانند. ديرگدازهاي مختلفي در محدودة 42ـ 95% آلومينا( سيليمانيت، آجر نسوز، آجرهاي ذوب و ريخته گري شده) در قسمت تحتاني تنوره كوره بلند مورد استفاده واقع شده اند.
يكي از محققين تجربيات بدست آمده در مورد عمر آسترهاي كوره بلند در ايالات متحده را مورد بحث قرار داده است.
نتيجه گيري هاي او كه مبتني بر تجربيات حاصل از ساليان متمادي كار در شركت تهيه فولاد ايالات متحده است بر روي تغييرات مينرالورژيكي آجرها ضمن كار در كوره و اهميت آماده سازي شارژ( شامل اندازه دانه هاي كك، سنگ معدن و آهك) تاكيد فراوان دارد. اظهار نظر محققين انگليسي در مورد كاهش اهميت اثر كربن در شكست آستر در واقع نتايج اين محقق آمريكائي را تائيد مي كند.
امروزه بنظر مي رسد كه مسئله محل اتصال آجرها اهميت بيشتري دارد.
“ اثر قليائيها بر تنوره كوره بلند”
در ناحيه تحتاني تنورة كوره مواد قليائي قادرند تا عمق زيادي در آستر نفوذ كنند. عمماً غلظت مواد قليائي 10ـ9% بوده كه گاهي تا 25% نيز ميرسد. در آمريكا توسط اضافه كردن سطوح مبردها ميزان خسارت وارده به آستر تنوره كوره را كاهش مي دهند. در گذشته خسارت وارده به آجرهاي خاك نسوز آستر را مربوط به تجزيه كربن ميدانستند ولي امروزه تحقيقات نشان داده است كه اين مسئله مربوط به نفوذ قليائيها مي باشد. مواد قليائي بداخل آجر خاك نسوز نفوذ كرده و قبل از  اينكه رسوب كربن به مرحلة خطرناك رسيده و باعث شكست آجر گردد، موجب تركاندن آن مي گردد. در واقع اين امر بخاطر تشكيل كلسيت(Kalsite)    در آجر است. يك آزمايش نشان مي دهد كه تركيب حاصله شامل K2O 4/28% و Na2O 2/4% مي باشد.
مطالعات انجام شده بر روي مقطع آجر خاك نسوز تنورة كوره نفوذ قابل توجهي از مواد قليائي را از بالا بسمت پائين مشخص كرده و نشان مي دهد كه واكنش هاي شيميائي صورت گرفته در ديرگداز منجر به تشكيل تركيبات آلومينا سيليكاتي قليائي گرديده است. ساختمان ديرگداز مخصوصاً ميزان نفوذ پذيري آن در مقابل قليائيها نسبت به تركيب شيميائي ديرگداز از اهميت بيشتري برخوردار است. كربناتها، اكسيدها و همچنين سيانيد پتاسيم مي توانند مسئول روانسازي و تجزيه آستر تلقي گردند( به جدول شماره 2 نگاه كنيد).
برخي محققان عقيده دارند هنگاميكه مواد قليائي با آجر خاك نسوز آلوميناي پائين واكنش مي كند يك مايع شيشه اي حاصل مي شود در حاليكه در صورت واكنش با مواد آلوميناي بالا محصولي خشك و پودري شكل توليد مي كنند، كه مي تواند موجبات تركيدن مواد ديرگداز را فراهم كند. تركيبي شامل 42% آلومينا تركيب مناسبي است كه مي تواند مواد قليائي را جذب كرده بدون اينكه تغييرات ابعادي داده و يا فازي مايع توليد نمايد.
اثر CO بر روي آستر كوره بلند
بدليل طبيعت فرآيندهاي متالورژيكي كه در كوره بلند اتفاق مي افتد محيط كوره مملو از گاز CO مي باشد. در حضور اكسيد آهن كه بعنوان ناخالصي در مواد رسي آجرهاي خاك نسوز موجود است، مونواكسيد كربن(CO) تجزيه شده بصورت ذرات ريز كربن در داخل خلل و فرج آجرها رسوب مي كنند. اين عمل در درجه حرارت حدود C ْ600ـ300 براي خلل و فرج ريز كوچكتر از 5-10 سانتي متر صورت مي گيرد، و به همين علت مقدار دقيق تخلخل آجرهاي بكار رفته براي تنورة كورة بلند از اهميت خاصي برخوردار است. كربن ناشي از تجزيه CO با آهن موجود در ماده اوليه آجر تشكيل سمنتيت(Fe3C) داده، مقداري انبساط حجمي بوجود ميآورد. بدين ترتيب آجر ترد شده و سرانجام مي شكند. حاصل اين امر از بين رفتن آستر تنورة كوره مي باشد.
واكنش مربوط به صورت
مي باشد. ميزان نفوذ CO و در نتيجه رسوب كردن كربن مستقيماً به قابليت نفوذ پذيري آستر كوره در مقابل گاز و فشار گازهاي موجود در كوره بستگي دارد. از آنجائيكه تصور مي شود ذرات كربن موجب تردي ساختمان آجرها مي گردد. بنابراين هر چيزي كه بتواند از ميزان نفوذ گاز بكاهد در جلوگيري از تجزيه كربن مفيد خواهد بود. لذا بعضي از متصديان بر اين عقيده اند كه نفوذ مواد قليائي بعلت كاهش دادن خاصيت نفوذ پذيري در مقابل گازها در بعضي موارد به كاهش تجزيه كربن كمك مي‌كند.( به بخش قبلي در موارد قليائي رجوع كنيد).
اثر كاتاليتكي(Catalytic) اكسيدهاي آهن در آجرهاي خاك نسوز را مي توان توسط پختن ديرگدازها در حرارتهاي بالاتر(تا C ْ1500) و تبديل تركيبات آهن به سيليكاتهاي غير قابل احياء، كاهش داد. امروزه سعي مي شود كه از مواد رسي كائوليني با مقدار آهن كم استفاده شود و براي حصول به حداكثر دانسيته ممكن، پخت آنها در درجه حرارتهاي بالا انجام مي شود. ولي از آنجائيكه اين امر ممكن است موجبات كم شدن مقاومت در مقابل پوسته اي شدن گردد، بايد برخي خواص و مزايا را فداي برخي ديگر كرده، و با در نظر گرفتن كليه جوانب تركيبي مناسب را براي كار انتخاب نمود.
تاثير اكسيد روي
بعضي ها عقيده دارند كه روي و اكسيد روي كه از طريق اكسيد روي موجود در سنگ معدن آهن وارد آستر تنوره كوره بلند مي شود مي تواند عمل تجزيه مونواكسيد كربن را كه قبلاً ذكر شد تسريع بخشد. عليرغم انكار پديدة فوق توسط بعضي از افراد و اينكه هنوز در مورد نحوه انتقال و رسوب تركيبات روي بر آستر كوره بلند اطلاعات كمي موجود است ولي بهرحال اين تركيبات بر روي آستر كوره بلند نقشي مخرب ايفا مي نمايد. طي آزمايشهاي مختلف، مقدار زيادي فلز روي رسوب كرده در آستر از بين رفتة تنورة كوره ها ديده شده است.( تا عمق 15 سانتي متري لايه ها.) احتمالاً واكنش صورت پذيرفته بشكل زير است :
  : 1
  : 2
در اينجا نيز كربن رسوب كرده و اين مسئله احتمالاً موجب تردي ساختمان مي گردد.
“ گرمخانه هاي كوره بلند”
اين گرمخانه ها عبارتند از سيلندرهاي عمودي كه بصورت لانه زنبوري توسط آجرهاي نسوز آجر چيني شده اند. اين شكل آجر چيني به منظور ايجاد سطح وسيعتر براي انجام بهتر تبادل حرارتي مي باشد. هواي مصرفي پس از عبور از اين گرمخانه ها تا حدود C ْ850 ـ 580 پيش گرم مي گردد. در اينجا نيز كيفيت مواد ديرگداز مصرفي اهميت بسزائي دارد زيرا كه درجه حرارت آجر چيني ها به C ْ1500 مي رسد. گاز كوره بلند در اين گرمخانه ها سوخته و گرما توليد مي كند. پس از مدتي عمل سوختن گاز را متوقف كرده و از جهت مخالف هوا را بدرون آنها مي فرستند و در نتيجه هوا پيش گرم مي شود.
گاهي اوقات بخار آب و اكسيژن به هوا اضافه مي گردد تا راندمان كار كوره را بهبود بخشيده و در ضمن شرايط دمش هوا را يكنواخت تر نمايد. عمر گرمخانه ها بين 15 الي 10 سال است. بدليل تغييرات مكرر درجه حرارت، مواد نسوز بكار رفته در گرمخانه ها بايد مقاومت در مقابل شوك حرارتي بالائي را داشته باشند. عموماً آجرهاي خاك نسوز با حداقل 45% آلومينا در قسمت هاي درجه حرارت بالا استفاده مي شوند. در اين نواحي معمولاً آجرهاي نسوز ديگر بدليل كاهش ديرگدازي در رابطه با خاصيت روانسازي ناشي از مواد موجود در گاز كوره از بين مي روند.
در ساختمان آجرهاي مصرفي در گرمخانه هاي كوره بلند پس از مدتي مصرف نواحي مختلفي ديده شده است.             
ديرگدازي هر ناحيه نسبت به ديرگدازي آجرهاي نسوز كار نكرده C ْ200ـ100 كمتر است.
اين موضوع به تشكيل كريستالهاي سوزني شكل مولايت در آجر نسوز نسبت داده مي‌شود كه بهمراه شرايط ديگر كوره، باعث جدائي كاملتر فاز شيشه اي در درجه حرارت هاي متوسط شده و تغيير حالت مواد را به فاز چيني شكل تسريع مي كند كه اين امر موجب كاهش نقطة ذوب ماده نسوز مي گردد. در اثر مواد  روانسازي كه بصورت گرد و غبار هستند پوسته اي با نقطه ذوب كمتر در اين نواحي بوجود مي آيد. محدوده اي معين از تركيبات مختلف آجر نسوز براي استفاده در گرمخانه هاي كوره بلند وجود دارد.
در قسمت هاي بالاي گرمخانه ها تخريب بدليل انقباض و در نتيجه ريزش آجر صورت مي پذيرد. تشكيل قطرات سرباره در سقف گرمخانه ها و چكه كردن آنها بر روي آجرهاي لانه زنبوري شكل گرمخانه موجب آسيب ضربه اي و سرباره اي آجرها مي گردد.
عمر مواد نسوز مصرفي در كورة بلند در حساس ترين قسمت هاي منطقه فوقاني به حدود 4ـ3 سال و براي نواحي تحتاني 10 الي 15 سال و در گرمخانه ها به 10 الي 16 سال مي رسد.       
“ فولاد سازي”
فولاد بوسيله تصفيه و تغيير آهني كه از كوره بلند بدست آمده تهيه مي شود. امروزه انواع مختلفي از كوره ها، با بهره گيري از قوانين مختلف شيمي فيزيك، براي فولاد‌سازي استفاده مي شوند.
در اين بخش سعي شده كه شرح مختصري از انواع مهم ديرگدازها( اگر چه بايد گفت صنعت آهن و فولاد تقريباً همه انواع ديرگدازهاي توليدي را مصرف مي كند) و
شرايط مختلفي كه هنگام ذوب فولاد در تماس با ديرگدازها بوجود مي آيد، داده شود.
فولاد در اثر دميدن اكسيژن به آهن خام بوجود مي آيد، و سرباره اي توليد مي شود كه خاصيت شيميائي سرباره از نظر اسيدي يا قليائي بودن نام روش فولاد سازي مربوطه را معين مي كند. اگر سرباره بطور عمده سيليسي باشد فرآيند بنام فرآيند فولاد سازي اسيدي خوانده مي شود. و اگر قليائي باشد( براي مثال غني از آهك) بنام فرآيند قليائي از آن اسم مي برند.
تاريخ صنايع فولاد سازي را تقريباً مي توان به سه دوره تقسيم كرد: دوره فولاد بسمر كه در سال 1910 خاتمه يافت. دوره كوره سرباز( روش زيمنس ـ مارتين) كه هنوز هم ادامه دارد، و دوره اي كه از اواسط 1960 شروع شد و كوره هاي قليائي اكسيژن، روش كوره هاي سرباز رامنسوخ كرد. پيشرفت فولاد سازي بگونه اي است كه حتي كوره هاي “ انقلابي” قليائي اكسيژن(BOF ) توسط فرآيند اسپري تهديد مي شود. اگر چه تا زماني كه فرآيند اسپري جنبه هاي اقتصادي پيدا كند كوره هاي قليائي اكسيژن به تهيه اكثر محصول فولاد دنيا ادامه خواهند داد.
بنابراين كوره هاي اصلي در توليد فولاد عبارتند از: كوره زيمنس مارتين، كوره الكتريكي و كنورتورها. اكنون از انواع ديرگدازها و واكنشهايي كه بين فولاد، سرباره و مواد نسوز در اين تاسيسات اتفاق مي افتد بحث خواهد شد.
“ كوره هاي زيمنس ـ مارتين”
دو نوع اصلي از كوره هاي زيمنس ـ مارتين وجود دارد.
الف) ثابت
ب) گردان
كوره هاي ثابت بيشتر متداولند و معمولاً با گاز يا نفت گرم مي شوند.
از كوره هاي زيمنس ـ مارتين اسيدي بصورت محدود براي ساخت فولادهاي مرغوب از طريق فرآيند احياء سيليسي استفاده مي كنند. در اين فرآيند تنها مي توان از ديرگدازهاي اسيدي( سيليسي) استفاده كرد. ولي كوره هاي داراي آستر اسيدي نمي توانند فسفر و گوگرد را از فولاد خارج كنند و در نتيجه موادي كه بداخل كوره وارد مي شود بايد داراي كيفيت بالايي باشند( فاقد فسفر و گوگرد)
اساس كار كوره هاي زيمنس ـ مارتين، اكسيداسيون ناخالصيهاي موجود در آهن با استفاده از استخر كم عمقي از مذاب است كه سوخت در بالاي آن مي سوزد. سوخت با هوائي مي سوزد كه قبلاً در آجرهاي لانه زنبوري شكل( محفظه ژنراتورها) كه حاوي گرماي نهفته است پيشگرم مي شود( اين عمل هنگام عكس شدن جهت حركت هوا و سوخت در كوره انجام مي شود). معمولاً از يك جفت ژنراتور استفاده مي كنند، يكي براي پيش گرم كردن گاز، ديگري براي هوا. گاز و هوا متناوباً هر 20ـ 15 دقيقه از اين محفظه ها عبور مي كنند.
چون ممكن است تغيير درجه حرارت در اين ژنراتورها خيلي زياد باشد،( از سرد تا
C  ْ1200 يا بالاتر) واضح است كه مقاومت مواد سازنده آنها بايد در برابر شوك حرارتي زياد باشد و حاوي خواص ديرگدازي معين ديگري هم باشند.
ديرگدازهاي كوره هاي ثابت زيمنس ـ مارتين، بايد در برابر درجه حرارت هاي بسيار بالا و تغييرات ناگهاني درجه حرارت در قسمتهاي مختلف ساختمان، مخصوصاً وقتي كه سيكل كوره عوض مي شود، مقاومت كند. دمش اكسيژن بداخل كوره كه براي تسريع سيكل كوره انجام مي شود بعلت درجه حرارت بالاي ايجاد شده تنش زيادي به ديرگدازها وارد مي سازد( صرفنظر از توليد گرد و غبار زياد و آوردن اكسيدهاي آهن و چسباندن آنها به آستر كه باعث ايجاد اثرات مخرب سرباره و شيشه مي شود). اثر سرباره اي مخصوصاً در سقف كوره ها بسيار شديد است، و همچنين در قسمت لانه زنبوري رژنراتورها چون حجم گاز آغشته به گرد و غبار كه از آن ناحيه مي گذرد بسيار زياد است.
در كوره هاي زيمنس مارتين گردان پيش بيني هاي لازم شده است تا كوره بتواند شيبي برابر ْ35ـ15 پيدا كند( كج شود). در نتيجه سرباره را ميتوان در موقع مقتضي خارج كرده و يك قسمت يا همه فولاد را در يك عمليات ريخته گري كرد. اختلاف اصلي بين وظايف ديرگدازها در كوره هاي گردان و ثابت، شرايط كاري سخت تر در سقف و ديواره حمام مذاب در كوره گردان است. واضح است وقتي فولاد مذاب در كوره دوران مي كند اثر آن بر آستر ديرگداز بسيار مخرب است. در موارد استثنائي وقتي كوره كج مي شود ممكن است سقف پيچ بخورد و در نتيجه بايد نگهدارنده هاي مخصوصي هنگام ساخت كوره طرح شود. بنابراين تعجب آور نيست كه عمر كوره هاي گردان غالباً نصف عمر كوره هاي ثابت است.
توليد فولاد در اين كوره ها رو به كاهش است و اكنون بيشتر از كنورتورهاي قليائي اكسيژن استفاده مي كند.
سقف كوره هاي زيمنس ـ مارتين
زماني در سقف كوره هاي زيمنس ـ مارتين فقط از آجرهاي سيليسي استفاده مي‌كردند( بدليل ديرگدازي تحت فشار بالاي آنها و ثبات ابعاد در درجه حرارتهاي بالا). امروزه آجرهاي منيزيت ـ كرميتي و منيزيتي جاي سيليس را گرفته اند زيرا كه بدليل دمش اكسيژن، درجه حرارت ذوب خيلي بالا مي رود، و سيليس نمي تواند آنرا تحمل كند.
طراحي سقف هاي منيزيت ـ كرميتي خيلي پيچيده تر از سقفهاي سيليسي است كه طرح بسيار ساده اي دارند، ولي هزينه زياد و زحمت كار با اين آجرها معمولاً بوسيله عمر طولاني و راندمان بالا جبران مي شود.
نياز به سقفهاي بهتر و آسترهاي مقاومتر باعث افزايش توليد منيزيا در جهان شده است( بخصوص منيزياي آب دريا).
بهبود خواص ديرگدازهاي سقفي بوسيله استفاده از مواد خام خالصتر، كاهش خلل و فرج و افزايش استحكام گرم امكان پذير شده است. طرح سقف نيز مهم است. معمولاً مواد خام مانند منيزيت و كرميت تغليظ شده را در كوره هاي دوار در C  ْ1900 باهم كلسينه مي كنند تا كرم ـ منيزيت با كيفيت بالا بدست آورند. در اين فرآيند بسياري از واكنشهاي لازم براي اتصال مستقيم در محصول كلينكر انجام مي شود. اين كلينكر براي ساخت آجرهاي با اتصال شيميائي كه پخته نمي شوند مناسب است. چنين سقفهايي تا 200 بار مي توانند حرارت ببينند.
اخيراً انواع جديدي از دانه هاي منيزيا – كرم زينتر شده در ديواره هاي جانبي كوره‌هاي قوس الكتريكي بكار رفته است.
اين نوع جديد مواد خام ديرگداز كه لزوماً حاوي 60% دانه هاي منيزيا ـ كروم است داراي ساختمان ميكروسكپي و خواص فيزيكي ديرگدازهاي منيزيايي با اتصال مستقيم است. ادعا شده كه اين نمونه ساختمان همگني داشته، و حاوي مقدار كمي Sio2 است كه بطور يكنواخت توزيع شده، و داراي تخلخل ظاهري كم و ديگر مزاياي لازم براي ساخت استر كوره هاي فولاد سازي مي باشد.
برخي محققان نحوة توليد ديرگداز هاي ريز دانة منيزيت ـ كرمي را توضيح داده اند كه گفته مي شود استحكام، مقاومت در برابر پوسته اي شدن و مقاومت در برابر سرباره آنها بسيار بهتر از ديرگدازهاي منيزيا ـ كروم ذوب و ريخته گري شده و يا با اتصال مستقيم است. همچنين گفته اند كه بهبود خواص مواد دانه ريز، بدليل داشتن تخلخل بسته زياد بعلت انجام عمليات حرارتي درجه بالابر روي آنها است. تشكيل حفره هاي بسته بوسيله واكنش بين مواد ريز و مقدار و نحوه توزيع فاز سيليكاتي كنترل مي شود. بر اهميت خلوص مواد اوليه براي توليد ديرگدازهاي جديد يا با اتصال مستقيم براي فولاد سازي تاكيد بسيار شده است، مخصوصاً بر مقدار سيليس موجود در مواد خامي كه براي ساخت ديرگدازهاي منيزيت ـ كروم استفاده مي شود. مقدار مطلوبSio2 كه ميتوان بكمك آن حداقل تخلخل باز و ديرگدازي تحت فشار مناسب بدست آورد، 7/2ـ 3/2% مي باشد.
در بعضي كشورها منيزيت در C ْ2200 كلسينه مي شود تا ديرگدازهاي پايدارتري براي سقف بوجود آورد.
اخيراً آجرهاي منيزيتي با اتصال مستقيم براي سقف كوره هاي زيمنس ـ مارتين بسيار زياد توصيه مي شود ولي قيمت آن 50ـ 30% بيشتر از منيزيتهاي معمولي است و بنظر هم نمي رسد دوام آنها چندان زيادتر از انواع ديگر باشد.
ظرفيت تحمل تنش در سقف كوره زيمنس مارتين از عوامل بسيار مهم در كار اين كوره ها است و ممكن است ديرگدازهاي پايدار با دانسيته زياد مانند مواد با اتصال مستقيم قدرت تحمل اين تنشها را نداشته باشند. اين موضوع مي تواند در مورد جنبه هاي ديگر طراحي كوره ها مثلاً كوره هاي قوس الكتريك نيز صادق باشد. ممكن است حتي استفاده از ديرگدازهاي خام يا كم پخته ارجحيت داشته باشد. اگر در ساختمان سقف كوره هاي زيمنس ـ مارتين از صفحات فلزي براي اتصال استفاده شود، هنگاميكه ديرگدازها بسيار متراكم باشند احتمال اينكه بتوان به ساختمان يك پارچه اي دست يافت( در اثر امتزاج فلز و ديرگداز) بسيار كم خواهد بود. در صورت متراكم بودن آجرها ممكن است سقف حتي تا 3% منبسط شود كه باعث افزايش تنش ها مي شود. يك راه حل ممكن براي اين مساله استفاده از قطعات فشرده نازك است كه از صفحات كنگره دار و آزبستوس يا مقوا ساخته شده باشند يا استفاده از آجرهاي روپوش دار است.
به تازگي از ديرگدازهاي ذوب و ريخته گري شده هم در سقف اين كوره ها استفاده  مي كنند و احتمالاً صنايع فولاد سازي در آينده در زمينه هاي ديگري هم از اين ديرگدازها استفاده خواهند كرد زيرا با گسترش اين روش هزينه ها كم مي شود.
در نقاطي از جهان كه هنوز اين كوره ها كار مي كنند( زيمنس ـ مارتين) روش جديد ديگري در ساخت آنها بكار مي رود و آن استفاده از سيمانهاي ديرگداز مي باشد.
( بعنوان پوشش) براي مثال سقفي كه بدون اكسيژن كار مي كند و از آجرهاي منيزيتي خام ساخته شده بكمك اين روش توانسته تا 800 با حرارت ببيند( عمر آن دو برابر شده) بعد از 9ـ6 بار كه از حرارت دادن كوره گذشت هر روز از اين سيمانهاي نسوز استفاده مي كنند و در نتيجه نياز به تعميرات هنگامي كه كوره گرم است از بين مي‌رود.
مكانيسم شكست سقف كوره هاي زيمنس ـ مارتين
واكنشهايي كه در سقف اين كوره ها اتفاق مي افتد بسيار پيچيده است ولي در اينجا
واكنشهاي اصلي شرح داده مي شود. سقف منيزيت ـ كرميتي اكسيدهاي آهن را جذب كرده و با پريكلاس توليد منيزيوفريت و محلولهاي جامد مي كند. اسپينلهاي كروم هم تشكيل مي شوند كه اكسيدهاي آهن را جذب كرده و توليد محلولهاي جامد ديگري با انبساط حجمي مي كنند كه در نهايت باعث تركيدن دانه هاي كرميتي در ديرگداز سقف مي شود.
همانطور كه قبلاً شرح داده شد اگر ساختمان نتواند خود را با تنش هاي بوجود آمده از انبساط تطبيق دهد ممكن است عوارضي مانند پوسته اي شدن، ترك خوردن و ورقه اي شدن ظاهر شود.
بنظر مي رسد يكي از روشهاي اساسي افزايش عمر اين ديرگدازها كاهش تشكيل مناطق بوجود آمده باشد، و اين عمل بوسيله افزايش دانسيته آجر و جستجو براي يافتن تركيب شيميايي مناسب انجام مي شود.
در شرايط احيائي نقطه ذوب ديرگدازهاي آهن ـ منيزيا بسرعت كم مي شود و همواره بايستي مواظب بود تا عمل احتراق در كوره بطور كامل انجام شود.
آجرهاي منيزيا ـ اسپينل با تخلخل كم براي كوره هاي زيمنس ـ مارتين قليايي پيشنهاد شده است.
بوته كوره زيمنس مارتين
بوته كوره هاي زيمنس ـ مارتين قليائي شامل آستري از آجرهاي منيزيتي است كه بر
روي آن لايه اي از پودر منيزيت يا ديگر مواد قليائي قرار دارد. در پشت اين لايه ها ممكن است از آجرهاي خاك نسوز، آجرهاي عايق و آزبست استفاده كرد.
آجرهاي دولوميتي و مواد مخصوص تعميرات نيز مورد استفاده قرار مي گيرند. چون كف بوته نگاهدارندة فولاد مذاب است بايستي بدقت ساخته شود تا در برابر احتمال شكست و نفوذ فلز مقاوم باشد.
هنگام ذوب اوليه درجه حرارت بوته ممكن است به C ْ1600 برسد و در ضمن مراحل نهايي حتي به C ْ1750 هم مي رسد.
روشي كه براي تعمير يا بازسازي آستر كوره هاي زيمنس مارتين( و ديگر كوره‌ها) بكار مي رود عبارت است از پاشيدن مقدار زيادي از پودر مواد ديرگداز در زماني كه كوره هنوز گرم است. اين پودر كه حاوي مخلوطي از مواد ديرگداز مانند منيزيت و دولوميت و اكسيدآهن است و توزيع اندازه دانه ها در آن بگونه اي انتخاب شده كه بديواره كوره بچسبند و جدا نشود، در اثر حرارت كوره زينتر شده و آستري يكپارچه ايجاد مي كند. اين عمل پودر پاشي در تمام مدت كار كوره ادامه مي يابد. لاية تعميراتي از منيزيو ووستيت تشكيل مي شود كه توسط فريت هاي كلسيم و سيليكاتهاي كلسيم بهم چسبيده و بصورت يك پارچه در آمده است.
كف كوره هاي زيمنس ـ مارتين اسيدي از مواد كوارتزي بوسيله زينتر كردن لايه هاي پودري سيليسي( مانند ماسه سيليسي) ساخته مي شود. اين لايه ها سريعتر از كف كوره‌هاي قليائي سائيده مي شوند.
جنبه هاي ديگر طراحي
ديواره هاي پشت و جلو كوره هاي زيمنس ـ مارتين و قسمت آجرهاي لانه زنبوري رژنراتورها هم از قسمتهاي حساس اين كوره ها هستند. ديوارة جلوئي در نزديكي محل بارگيري شارژ قرار دارد و از چند رديف آجر ساخته شده و بايد در مقابل گرد و غبار شارژ، سرباره و پاشيدن فلز و همچنين ضربه هاي حاصل از شارژ مقاومت كند، در نتيجه دوام زيادي ندارد و مرتب بايد تعمير شود.
در اين اواخر بجاي آجرهاي سيليسي كه عمده ديرگداز مصرفي در ديواره هاي پشت و جلو اين كوره ها بود از آجرهاي كروم ـ منيزيتي و منيزيت ـ كرميتي با روپوش فلزي استفاده مي كنند. ديواره عقبي اغلب شيبي حدود 45 درجه دارد. اين قسمت حاوي روزنه هائي براي خالي كردن فولاد و سرباره است. معمولاً قسمت بيروني بوسيلة آجرهاي نسوز كاملاً عايق بندي مي شود و قسمت داخلي را هم با لايه اي از پودر منيزيت مي پوشانند. در عمل شرايط كار ديوارة عقبي نسبت به ديوارة جلوئي كمي سهل تر است زيرا اين ديواره ناگزير از تحمل ضربات شارژ متالورژيكي كوره نمي باشد.

محفظه هاي لانه زنبوري
مواد حاصل از سوخت كوره زيمنس مارتين با سرعت 5/0 متر بر ثانيه  و درجه حرارت C  ْ1500 از درون بسترهاي لانه زنبوري رژنراتورها رد مي شوند. درجه
حرارت خروجي آنها حدود C ْ600ـ500 است.
قسمت بالاي محفظه هاي لانه زنبوري از آجر سيليسي و سقف آنها از ديرگدازهاي كروم ـ منيزيت يا آلوميناي بالا ساخته مي شود. در قسمت هاي پايين از انواع آجرهاي نسوز با كيفيتهاي متفاوت استفاده مي شود. غير قابل نفوذ بودن اين آجرها در مقابل گاز عامل بسيار مهمي است.
براي ساختن اين بسترهاي لانه زنبوري از ديرگدازهاي خاك نسوز، سيليس، آلوميناي بالا و ديرگدازهاي قليائي با تركيبات مختلف استفاده مي كنند، چون وظيفة آجرهاي اين بستر تبادل حرارت است، و چون شبكة پيچيدة سطوح بايد بهترين حالت را از نظر گرفتن و دادن حرارت داشته باشد در نتيجه بايد هميشه مطمئن باشيم كه كانالها بوسيله گرد و غبار و رسوب بسته نشوند.
سيليس بالاترين ظرفيت تبادل حرارتي را دارد ولي در اثر واكنش با گرد و غبار حاوي آهن ممكن است كانالها بوسيله سرباره آهن مسدود شوند. در درجه حرارتهاي بالاي C ْ1200 بسترهاي سيليسي آغشته به سرباره ذوب شده، دستگاه را از كار خواهند انداخت.
بسترهاي ساخته شده از آجر خاك نسوز نيز ممكن است در اثر واكنش با گرد و غبار كوره توليد كف يا پوسته كنند كه مانع از تبادل حرارت كافي شود. استفاده از كوره در درجه حرارتهاي بالا، سود بردن از اكسيژن و سقفهاي قليائي همه باهم عمر آجرهاي اين بسترها را كم مي كنند.
گاهي از ديرگدازهاي فورستريتي( پخته شده يا نشده) در بسترهاي هوا استفاده مي كنند. اين آجرها را بر روي آجرهاي خاك نسوز قرار مي دهند، زيرا اگر بر روي آجرهاي سيليسي قرار دهند باهم واكنش كرده و باعث ضعف ساختمان مي شوند.
ديگر آجرهاي قليائي كه براي ساخت اين بسترها مورد استفاده قرار مي گيرند، عبارت از آجرهاي منيزيتي( پخته شده يا نشده) است كه در صنايع فولاد امتحان شده و نتايج موفقيت آميزي نيز در كوره هاي شيشه سازي داشته است. بعلاوه ديرگدازهاي منيزيت ـ كرميتي نيز بكار ميروند. مطالعاتي نيز جهت استفاده از آجرهاي كروم – فورستريت در رژنراتورهاي كوره هاي زيمنس ـ مارتين انجام شده است.
شرايط كار كوره، درجه حرارت، استفاده كردن يا نكردن از اكسيژن و طرح اين بسترهاي لانه زنبوري شكل همه بر روش كار و عمر اين بسترها اثر مي گذارد.
“ كوره هاي الكتريكي فولاد سازي”
كوره هاي الكتريكي كه براي ذوب فولاد بكار مي رود بر دو دسته اند:
الف) كوره هاي قوس الكتريك كه قوس بين الكترودها( كه از گرافيت يا ديرگداز هاي كربني آمورف ساخته مي شود) و نزديك فلز مذاب يا قراضه زده مي شود.
ب) القايي، كه در آن جريان متناوبي از داخل سيم پيچي كه بوته حاوي مواد اوليه را احاطه كرده عبور مي كند و جريان القا شده در بار فلزي باعث ايجاد حرارت و ذوب فلز مي شود.
همانند كوره هاي زيمنس ـ مارتين، كوره هاي قوس الكتريك نيز بر اساس نوع ديرگدازي كه در آستر آن بكار مي رود بر دو گونه اند: اسيدي و قليائي. يك كوره قوس الكتريك 90ـ80 تني ممكن است داراي آستري از منيزيت باشد كه در پشت ديرگدازهاي خاك نسوز و آجرهاي عايق قرار داشته باشند. بعضي از طراحان ترجيح ميدهند از آجرهاي منيزيت كرميتي روپوش دار نپخته استفاده كنند، كف كوره ها را مي‌توان از آجر نسوز يا پودر كوبيدني درست كرد.
كوره هاي قوس الكتريك كوچك اسيدي(5ـ5/0 تن ) اغلب آستري( ديواره) كوبيده شده از تركيبات ديرگداز سيليسي دارند. استفاده از مواد كوبيدني بجاي آجر عمر اين كوره ها را از 20 تا 80 به چند هزار بار حرارت دادن رسانده است. اين عمل هنوز گسترش كافي نيافته است، چون بعد از هر بار حرارت دادن بايد با پودرهاي ديرگداز آستر كوره را تعمير كرد( در حالت گرم) و شرايط كار هم خيلي سخت است.
چون سقف كوره هاي قوس الكتريك قليائي در تماس با مذاب نيستند معمولاً در ساخت آنها از آجرهاي سيليسي با كيفيت بالا استفاده مي كنند. براي كوره هاي كوچكتر از سيليمانيت يا ديگر مواد با آلوميناي بالا استفاده مي كنند. در بعضي كشورها از سقفهاي قليائي مانند منيزيت يا كروم ـ منيزيت هم استفاده شده كه بدليل قيمت بالا چندان مورد توجه قرار نگرفته است.استفاده از اين سقفهاي قليائي عمر كوره را زياد كرده، استفاده از اكسيژن را براي تسريع عمل ذوب امكان پذير مي سازد و ولتاژ و ظرفيت كوره را نيز بالا مي برد.
تحقيقاتي كه در انگلستان انجام شده نشان مي دهد كه قسمت اعظم آجرهاي سيليسي سقف كوره هاي قوس الكتريك با آجرهاي آلومينائي 70% جايگزين شده، درحاليكه آجرهاي خاك نسوز فوق ديرگداز(Superduty)  در محفظه هاي فلز گرم توسط آجرهاي آلومينائي 60% يا حتي 85% جايگزين مي شوند. همچنين عنوان شده كه كوره‌هاي القائي بزرگ كه براي ذوب يا نگهداري آهن در ريخته گريها استفاده مي شود اغلب با آجرهاي آلومينائي با خلوص بالا( 90% الومينا) آستر كشي مي شوند.
ديواره كوره هاي قوس الكتريك قليائي با انواع مواد استر كشي مي شود، از جمله اين مواد مي توان از مخلوطي از منيزيت و دولوميت پخته شده، يا منيزيت تنها نام برد. در بعضي از كوره ها از ميله هاي آهني به قطر 30ـ25 ميلي متر بعنوان آرماتور هم استفاده مي كنند. از مواد ديرگداز ممكن است بصورت بلوكهاي پودر فشرده يا پودر غير فشرده استفاده كرد.
از آجرهاي منيزيت ـ كرميتي و منيزيت ـ كرميتي روپوش دار نپخته هم استفاده مي‌كنند. براي كوره هاي كوچك از روشهاي كوبشي و پاشيدني استفاده مي شود.
براي نمونه از تركيبي شامل 94ـ88% منيزيت 3/0 ميلي متر و 16ـ12% خاك نسوز كه با آب شيشه مخلوط شده باشد با موفقيت استفاده شده است.
كوره هاي قوسي اسيدي را با ماسه هاي سيليسي كه داراي 12ـ10% آب شيشه بعنوان چسب است آستر كشي مي كنند.
نحوه عمل ديرگدازها در كوره هاي الكتريكي
كف كوبيده شده كوره هاي قوس الكتريكي ضمن كار از سيليس، اكسيد كلسيم وMno
اشباع مي شود. اين موضوع باعث كاهش ديرگدازي گشته و بايد كوره را با پودر ريز منيزيت بعد از هر بار حرارت دادن تعمير كرد. بعضي ها از مخلوط منيزيت و دولوميت براي تعمير استفاده مي كنند، و عده اي از پودر منيزيت مخلوط شده با كرميت به نسبتهاي مختلف براي ذوب فولاد زنگ نزن سود مي برند. عده اي نيز از مواد كوبيدني كه از منيزيت پخته شده در درجه حرارت بالا تشكيل شده و حاوي آهك نيست و با سولفيت لاي چسبانده شده استفاده مي كنند.
ديواره ها نيز به روشهاي مختلف ساخته مي شوند، براي مثال همان بلوكهاي پودري كوبيده شده و با اجرهاي معمولي كه در بالا ذكر شد. سرعت سايش ديواره هاي كوره قوسي از بالا تا كف فرق مي كند. براي مثال قسمتهاي پايين كه از آجرهاي منيزيت كروميتي تشكيل شده 3 تا 4 برابر بيشتر از قسمتهاي بالا سائيده مي شود. آسترهايي كه از بلوكها ساخته شده حتي از اين هم سريعتر سائيده مي شوند.
در كوره هاي الكتريكي القايي ديواره ها بايستي تا حد ممكن نازك باشند تا مانع از تماس ميدان الكتريكي با بار نشوند، و احتمال بوجود آمدن اتصال كوتاه هم پيش نيايد.
“ كنورتورها”
چنانكه قبلاً ذكر شد كوره هاي قليائي اكسيژن(BOF) بسرعت در تمام دنيا جايگزين
كوره هاي زيمنس مارتين مي شود. ولي تاكنون مشهورترين كنورتوري كه در صنايع فولاد استفاده شده احتمالاً كنورتور بسمر بوده است. از سال 1910 به اينطرف، كنورتورهاي بسمر در رده دوم بعد از كوره هاي زيمنس ـ مارتين قرار داشتند ولي اكنون فرآيند كنورتور از بركت وجود كوره هاي قليائي اكسيژن( كه انواع مختلفي دارد) عقب ماندگي تاريخي خود را جبران كرده است.
بطور ساده، در كنورتورها با دميدن هوا يا اكسيژن به آهن مذاب كه از قراضه و مواد سرباره زا تشكيل شده، فولاد تهيه مي كنند. بسياري از كوره هاي قليائي اكسيژن در حقيقت همان روش بسمر را بصورت تكامل يافته بكار ميبرند كه بجاي دميدن اكسيژن از زير آنرا از طريق يك لوله فلزي از بالا مي دمند. دهانه جتهاي دمش هواي كوره هاي بسمر( كه از دور خارج شده) از مواد كوبيدني بود. مزيت اصلي كنورتورها، سرعت عمل آنها است.
در كنورتورهاي اكسيژن خود كوره مي تواند كج شده و فولاد مذاب را خالي كند. ضمن عبور اكسيژن از داخل مذاب( حدود 2 تن اكسيژن براي هر تن فولاد لازم است) فسفر، كربن و ديگر عناصر اكسيده مي شوند، اين عمل توام با آزاد كردن حرارت است( اگزوترميك) در نتيجه احتياج به سوخت نيست. چنين شرايطي، يعني درجه حرارت بالا، اثر سايشي سرباره و فلز و چرخش مذاب هنگام ريختن، شرايط بسيار سختي را بوجود مي آورند، و موفقيت عمل به مقدار زيادي بستگي به آستر ديرگداز مناسب دارد.
ولي كنار رفتن كوره زيمنس ـ مارتين و استفاده زياد از كنورتورهاي قليائي اكسيژن در صنايع فولاد باعث شده كه تقاضا براي بسياري از ديرگدازها كم شود. اين كاهش تقاضا مخصوصاً در اثر گسترش ريخته گري پيوسته و ديگر روشهاي نوين تهيه و ريخته گري فولاد رو به افزايش است.

نظري براي اين محصول ثبت نشده است.


نوشتن نظر خودتان

براي نوشتن نظر وارد شويد.

محصولات
نظر سنجي
نظرتون در مورد ویکی پروژه چیه؟
  •   مراحل ثبت نام خیلی زیاده!
  •   مطلب درخواستیم رو نداشت!
  •   ایمیل نداشتم که ثبت نام کنم!
  •   مطلبی که میخواستم گرون بود!
نظرنتيجه