يممستقيااحي كورهنسوز يراتتعموينوسازاصالح طرح

حميد زواري،ياعزازعبداله،1ييرضاورالهن

پوالد يارآميمهندسشركت

يدهچك

ازيسپرپس از ، بطـور معمـول منـاطق داغ يـدركسميممسـتق يـااحكـوره كـاركرد شدن چنـد سـال

)Hot Spots(ييهناحدرbustle حـليبرا. گردديمبه كوره، مشاهده يايياحگازي ولهلمحل اتصالو

و باال بردنينا درييكارامشكل و ييراتيتغيدجد هاييطراحكوره نسـوزيآجرهـاي انـدازه در شكل

شـده يجـادا يكپارچـهيقعابا بتون نسوزياصليآجرهاپشتيقعانسوزيآجرها يگزينيجايزنوياصل

بريدجد نسوزيهاجرميدتولباينهمچن است. و انـد شدهيدتول يناتآلوم-يمكلس يمانسحذفيمبناكه

، امكانينا يدنپاشيتقابل دريشافزامواد يـدركسميممسـتق يـااحيهـا كورهنسوزياجراسرعت عمل

فراهم آمده است.

پمپ شدنيتقابل،يناتآلوم،يمكلس يمانس،يقعا، آجر نسوز، مواديممستقيااحمناطق داغ، كوره كلمات كليدي:

1 rezaei@apec-co.com

91سمپوزيوم فوالد 288

يدركسميممستق ياءاحيها كورهيكارنسوزيدجدطرح

ــاءاحيهــا كــوره يشــترب از يــدركسميممســتق ي ــه يــدتوليمــدتبعــد كــورهيفلــزشــاهد قرمــز شــدن بدن

)HOT SPOT) و يايياحورود گاز ينگر يعني) BUSTLE) در منطقه باستل محل تقاطع داكـتيزنبه كوره

وينااز يريجلوگيبرا. اند ودهبمربوطه به كوره كـوره، شـركتيبكـارو آمـادهييكـارايشافـزايزنمشكل

)M/M (و اندازهياصالحات . MMI – 7519-40 to 45 نسوز طبق نقشهيآجرهادر شكل داده است

و يايياحسوراخ دار محل عبور گازيآجرها( Bustle Port Blocksيآجرها-1 يزنبه داخل كوره)

يدارا) Tongue & Grove(يافقيفرورفتگويبربرآمدگباستل عالوه ينگريهناحيآجرها

دريردرگكار باعث شده تا آجرها باهميناو باشنديميزنيعموديفرورفتگويبرآمدگ و شده

و انبساط و انقباض و گاز و از حركت آنها در اثر فشار مواد و يشگيريپمحل خود ثابت بوده شده

آ و قرمز شدن بدنه عالوه بر در يريجلوگن از نفوذ گاز داغ به پشت آجرها يآجرهاروشيناشود.

وينايدارايزنباستل ينگركاناليپشت شود. يريجلوگتا از حركت آنها باشنديميفرورفتگزائده

رهكو يشترب) ياييپا(يبخش يناناطمكار باعثيناحذف شده است. Bustle Port Blocksيرزپله-2

بهينادر در يريجلوگمنطقه با توجه و بلوكه شدن مواد باال شدهيدمادريهناحينااز رسوب كردن

(قرار دادن با يسهمقادر يبدارشآجر بزرگيكاست. آنها)ينبيهزاوبا دو آجر

دريزسااز نظريزنآجرهايزسا-3 و ارتفاع) گريقبلبا حالت يسهمقا(طول، عرض فته شده بزرگتر در نظر

درينبيدرزهااست تا تعداد و (مالت خور) كمتر شده و اتالف يجهنتآجرها ويانرژعبور گاز

ازيشسا و عمر نسوز شوديمآجرها شروعينبيدرزها(كه آن بهتر شود.يكارائو يشترب) كمتر شده

به ينگرسقف-4 بايجاكانال باستل ويكدو عدد آجر پوشاندهيفرورفتگعدد آجر بزرگتر با زائده

شده است تا احتمال حركت آجرها حذف شود.

باينابكار رفته است.يقعا يكپارچه، بتون نسوز يمنيايقعايآجرهايجابه-5 ماده نسوز هم زمان

آن يكپارچهبه صورتيآجركار ويقعايآجرهاينبتا درز شوديم يختهربه پشت حذف شود

به پشت آن نفوذ كند. تواندينمگاز داغ داخل كورهينبنابرا

يايياحو گازيحرارتو شوكيشسامقاومت باال در مقابليتخاصيدارايمصرفنسوزيآجرها-6

)1(شكل. باشنديم

(Monolithic Castables)يكپارچه يختنير نسوزبتون يلهبوسيممستقيااحكوره واحديرتعم

نسوز يمانسبتون نسوز براساس حذفيدتولبه گدازيردكننده مواديدتولشركتينچندتاكنون

و Calcium-Aluminateيمكلس يناتآلوم يا (Colloidal Silica) يديكلوئ يليسيس يگزينيجااز آن

.ندا يافتهدست Sol-Gelيتكنولوژ

289........ اصالح طرح نوسازي

Cement Bonded Castables)(نسوز يمانسنسوز با اتصال يختنيريها جرم

ينبل نسوز جهت اتصا يمانساز،نسوز ينيآلومويشاموت يدنيپاشو يختنيريها جرم يشتربدر

(Calcium Aluminate Cement (CAC)).شوديمآن استفادهيها دانه

در Caoبوسيله درصد CACدر بتون مي تواند مصرف شود مقدار درصد10تا حدود CACمقدار

ت با مقدار مناسبي آب مخلوط شده وسپس اناليز شيميايي بتون معلوم ميشود. اين نوع مواد الزم است نخس

هاي بصورت ريختني يا پاشيدني مصرف شوند. اين مقدار آب بعد ار تركيب با سيمان نسوز باعث واكنش

گشته كه اتصال دانه هاي نسوز را به يكديگر در پي دارد. در دماي معمولي (Hydration)هيدراته شدن

ميبتون نسوز حاصل، به استحكام مكانيكي مور رسد. اما بعد از حرارت دادن آن، آب هيدراتهد نظر

(از دماي حدود در C°620تا C°210بتدريج بخار شده و در اثر از دست دادن آب، اتصال شيميايي (

و نفوذ پذيري ماده افزايش مي يابد. و تخلخل مراحل مختلف اتصال بين دانه ها مقداري ضعيف شده

(Colloidal Silica Bonded Pumpables)يديكلوئ يليسيسوز با اتصالنس يدنيپاش يختنيريها جرم

Colloidal Silica Binder (CS)اي به نام هاي نسوز، به جاي سيمان نسوز از ماده در اين نوع از جرم

و قبل از مصرف مخلوط شوديم(بدون آب) استفاده . مواد شوديم. اين ماده با پودر نسوز در كارگاه،

و شونديمموجود در پودر نسوز باعث افزودني كه ماده بعد از مخلوط شدن بصورت ژالتيني در آمده

و استحكام الزم را بدست آورد. اين حالت جامد شدن با آزاد كردن بتواند با سرعت مورد نظر گيرايي

ب اعث كمي آب در اثر واكنش دروني همراه است. يعني برخالف واكنش هيدراسيون در سيمان نسوز كه

، در اينجا مواد باند سيليسي كلوئيدي باعث از دست دادن باند شوديمبه وجود آمدن باند آبي شيميايي

شوديم. بنابراين در باند سيليسي نوعي اتصال شيميايي بين دانه هاي نسوز برقرار گردديمآبي شيميايي

يعني چون شودينمه شكسته(بدليل از دست دادان آب در زمان سفت شدن) كه در زمان گرم شدن كور

(حدود و آزاد است در95آب باقيمانده در آن چون بصورت اتصال شيميايي نيست درصد) مي تواند

(گرچه مقدار C°100دماي حدود بخار شود بدون اينكه باعث كاهش استحكام ساختمان نسوز گردد.

از توانديم Hydroxyl Groupsدرصد بصورت5بسيار كمي از آب باقيمانده حدود در دماهاي باالتر

)2(شكل ماده خارج شود.)

CACو CS نسوز اتصاليهاجرم يسهمقا

گرم كردن خشك- آبيآزادسازو كردنو

آب C°100با توجه به موارد گفته شده، در دماي باالتر از مواد اتصال سيليسي كلوئيدي تقريبا تمام

%50حاليكه در مواد با اتصال سيمان نسوز، اين مواد حدود خود را در چند ساعت از دست مي دهند در

آب خود را در همان زمان از دست مي دهند.

91سمپوزيوم فوالد 290

دهند.يمرا نشان CASو CSنسوزيجرمهاخشك كردن يندفرا يسهمقا4و3شمارهيهاشكل

و نفوذ يريپذتخلخل

و Caoبه مقداريبستگ CACنوع يختنيرو سفت شدن جرم يراييگ ينكهابا توجه به موجود در آن

و يدراتههيبرا يازنآب مورد يجهنتدر از نوع يشترببه مراتب CACنوعيبرامقداريناشدن آن دارد

CS و گرم كردن نسوزينحينبنابرا.باشديم و باعثينا CACخشك كردن آب از نسوز خارج شده

در يجادا و مراجعه5شكلبه شود.يم CSبا يسهمقادر CACبتون يشترب يريپذنفوذ يجهنتتخلخل

بر حسب دماي داده شده را براي دونوع بتون نسوز در مقايسه با (Porosity)ميزان تخلخل5شكل شود.

تغيير مي كند. در مورد Porosityنيز شبيه (Permeability)يكديگر نشان مي دهد. البته ميزان نفوذپذيري

CAC ك و گرم (هيدراته) موجود در منحني خشك كردن ردن بايستي بسيار آرام باشد تا آب شيميايي

و در صورتيكه سرعت خشك كردن زياد گردد باعث ترك خوردن بتون بتواند بتدريج از آن خارج شود

مي باشد. Csحدودا دو برابر نوع CACو حتي ريزش بتون مي گردد. سرعت خشك كردن در نوع

درتخيلبدليناعالوه بر و داخل كوره راحتتريگازها CACبتونيباال يرينفوذپذ يجهنتلخل

و باعث تواننديم آنيبآسبه داخل آن نفوذ كرده .يابندكوره راهيفلزبه بدنه يدهگردرساندن به

(Strength) يكيمكاناستحكام

از يكنولد باشيم CS از نوع يشتربيكمدر حالت سرد CACبتون يكيمكانمعموال استحكام بعد

و گرم كردن كوره آن يكيمكانمقاومت شوديماز بتون جدا يدراتههآب ينكهايلبدلخشك كردن

)6(شكل آيديمينپائ

از Csنوع يكيمكانباالتر مقاومتيدماهادر Cao-Al2o3-Sio2باشد چون فازيم CACباالتر

درنيهادانهينبدريعمافاز يجاداباعث CACموجود در و مقاومت آن كاهشيبااليدماسوز شده

)7(شكل شود.يمباالتريدمادر Csباالتر بتون يشيساباعث مقاومتيتخاصينا.يابديم

(Thermal shock resistance)يحرارتمقاومت در مقابل شوك

درها دانهينبدريعمافاز يجادايلبدل CACبتونيحرارتمقاومت در مقابل شوك عدم ثباتجهينتو

و گرم شدن يزشرويهتجزكه باعث باشديم CSآن كمتر از بتونيحجم يمتواليهانسوز در اثر سرد

Met pump IPSXاز ماده كورهيرتعميبرامعموال.دهديمموضوع را نشانينا8شكل.گردديم

(65% Alumina) نشيمصرفمواد نسوزي يسهمقا1جدول.شوديماستفاده .دهديمان را

291........ اصالح طرح نوسازي

كورهيرتعميبرا CSمواد يدنپاشيتكنولوژبراساس (Arcelor Mittal)يممستق ياءاحاطالعات كارخانه

درينا تا July 1999كارخانه و 11717644سال)10حدود يعني( Oct 2009استارت شده ton آهن

بايشسا يزانمنسوز كوره متوقف شده است. يراتتعميبراكرده است. سپسيدتولياسفنج نسوز كوره

ازيداخليهاولبا قطر يسهمقادريرزكوره طبق جدوليداخلقطر يريگاندازه و بعد نسوز يراتتعمكوره

)2(جدول خالصه شده است.

=يشسامتوسط 2"آجر نسوز براساس قطر كوره

=يشساحداكثر 5"آجر نسوز براساس قطر كوره

3"= متوسط نسوز پالستر شده در قطر

= Met Pump IPSX SC 65%وع نسوزنton 43جمع نسوز مصرف شده Al2o3) (With a colloidal silica binder plus Metset AC 30 and a Special Chemical accelerant

ازيدتولسال10مناطق مختلف كوره بعد از نشان داده شده10و9در شكل نسوز يراتتعمو قبل

و است. بوده است.3 نجام شده بصورت جدولايهايتالفعزمان

مراجع[1] Arcelor Mittal Website “www.arcelormittal.com”

91سمپوزيوم فوالد 292

يمصرفمواد نسوز مشخصات فني.1جدولNew Product Midrex Design Product

MetpumpIPSX JS

MetpumpASX 50 S

HighAlumina

Brick

PhosphateBonded Brick

Super Duty Blast

Furnace Brick

Recommended use limit (°C) 1700 1480Chemical analysis, % (calcined basis)

Alumina 65.4 49.5 89-91 72-76 42-45Silica 31.8 47.6 8.5-11 15-25 51-55

Ferric Oxide 0.8 0.8 0.2 1-1.3 1.7Titanium Oxide 1.5 1.4 0.1 2.2-3 1.5-2.5Calcium Oxide 0.1 0.1 0.1 0.1 0.3-0.8

Magnesium Oxide 0.1 0.1 0.1 0.2 0.1-0.6Alkalis 0.5 0.6 0.15 0.1-0.3 0.5-1.2

Density, g/ccASTM-C20Dried to 110 °C 2.50 - 2.60 2.32 - 2.40Fired to 815 °C 2.50 - 2.61 2.31 - 2.39

Fired to 1400 °C 2.50 - 2.62 2.26 - 2.362.9-3.1 2.60 - 2.2 - 2.36

Hot Modulus of rupture, MPaFired to 1370 °C 11.6 9.1Fired to 1480 °C 7.8 3.1

Cold Modulus of rupture, MpaASTM-C133Dried to 110 °C 5.3 - 6.9 3.3 - 6.9Fired to 815 °C 17 - 22 11.7 - 15.2

Fired to 1400 °C 14.5 - 20 13.4 - 17.217.6 - 19 - 25 10 - 17

Cold crushing strength, MpaASTM-C133Dried to 110 °C 24 - 34 33.1 - 37.9Fired to 815 °C 75.9 - 89.7 62 - 79.3

Fired to 1400 °C 89.7 - 104 57.9 - 89.763.4 - 68 - 100 35 - 63

Permanent linear change, %ASTM-C11Fired to 815 °C -0.2 - 0.0 -0.1 - 0.0

Fired to 1400 °C -0.1 - 0.3 0.4 - 0.7-0.5 to +1 -0.2 to -1 to +1.5

Abrasion losscc after firing to 815 °C <4.5 <4.5 <10 <10

Thermal conductivityat 815 °C, W/mK 1.4 - 3.4 1.4 - 2.1

Apparaent ProsityASTM-C20% 13 -16 15 - 18 13 -17 11 - 16 11 - 15

Carbon Monoxide DisintegrationASTM-C288

Unaffected Unaffected Unaffected Unaffected Unaffected

Thermal Shock resistance Excellent ExcellentBulk Instalation Method Casting/

Pouring/ Shotcreting

Casting/Pouring

/Shotcreting

Bricks/Blocks

Bricks/Blocks

Bricks/Blocks

Shapes Manufacturing Method VibratingCasting

VibratingCasting

VibratingPress

DryPress

DryPress

293........ اصالح طرح نوسازي

ي كورهداخليري قطرگيش نسوز كوره با اندازهسايزانم.2جدول

و.3جدول اتعمي انجام شدههايت فعالزمان يدتولسال10ز يرات نسوز كوره بعد

يفرد يتفعال و ساعت زمان اجرا

1 يبندداربست 34

2 Upper Burden Feeder قسمتيبتخر 58

3 11 سند بالست

4 يكارو انكريبندقالب 17

5 يدنيپاشنسوزياجرا 23

6 16 باز كردن داربست

7 24 خشك كردن

8 183 جمع

مانيز

طررق

ردستالپ

(inch

طر(ق

خلدا

ياز

عدب

عمت

(ير(m

فالختا

(inch

) طررق

د

طرق

خلدا

يطوس

مت

ازعد

هبور

ك10

الس

توليد

(m)

طرق

خلدا

يرهكو

ازوس

ن(m

)

تسم

ق26.6106.666.651

26.6316.676.652

16.6416.676.653

66.6056.776.654

36.5806.656.655

36.6436.72 6.65 Bustle ports

36.6126.696.65average

١

٢

٣

�

�

91سمپوزيوم فوالد 294

طر.1شكل و .اصالحي(سمت راست)نسوزحطرح نسوز اوليه(سمت چپ)

295........ اصالح طرح نوسازي

و پاشش مواد نسوز جهت.2شكل .كوره يراتتعمدستگاه مخلوط كن

آب درصد يندفرامقايسه.3شكل .در دماهاي مختلف CASو CSي نسوز جرمهااز دست دادن

91سمپوزيوم فوالد 296

.ندر دماهاي مختلف بر اساس زما CASوCSي نسوز جرمهااز دست دادن آب يند فرامقايسه.4شكل

دو.5شكل نوع بتون نسوزميزان تخلخل بر حسب دماي داده شده براي

297........ اصالح طرح نوسازي

.ي نسوزهاجرميكي مكانيسه استحكام مقا.6شكل

.ي باالتردماهاي نسوز در جرمها گرم يكيمكانيسه مقاومت مقا.7شكل

91سمپوزيوم فوالد 298

.يحرارتي نسوز در مقابل شوك جرمهامقاومت يسهمقا.8شكل

و قبل از تولسال10طق مختلف كوره بعد از منا.9شكل .يرات نسوزتعميد

299........ اصالح طرح نوسازي

.يرات نسوزتعمازپسمناطق مختلف كوره.10شكل

91سمپوزيوم فوالد 300