کوره قوس الکتریکی آب سرد کن

کوره قوس الکتریکی آب سرد کن – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه متالورژی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

ساخت کوره قوس الکتریکی عملکرد آب سرد کن

مقدمه

آب بعنوان «حلال عمومی» شناخته می‌شود. آب این عنوان را بدین علت بدست آورده است که هر ماده‌ای که بطور طبیعی به وجود آمده، مقداری در آب حل می‌شود. هنگامی که بلور نمک به آب افزوده می‌شود، مولکولهای آبی که با آن تماس پیدا می‌کنند، خود را در جهتی قرار می‌دهند که نیروهای جاذبه بین یونهای بلور را خنثی کنند، بر این اساس، یونهای آزاد شده توسط مولکولهای آب آبپوشی (هیدراته) می‌شوند و مولکولهای آب از ترکیب مجدد و تبلور مجدد آنها جلوگیری می‌کنند.

برای کنترل فرآیندهای تولید و به حداکثر رساندن عمر تجهیزات، بهره‌گیری از سیستم آب سرد کننده یا آبگرد ضروری است. با این وجود، قدرت حلالیت آب می‌تواند خطر عمده‌ای را برای تجهیزات صنعتی ایجاد نماید:

• واکنشهای خوردگی سبب انحلال آهسته فلز توسط آب می‌شود.

• واکنشهای رسوبی که میزانی از سطوح انتقال حرارت را ایجاد می‌کنند، معرف تغییر قدرت حلالیت آب می‌باشند، چنین تغییری به هنگامی به وجود خواهد آمد که دمای آب متغیر ‌باشد.

• سیستم‌های خنک کننده صنعتی، چه سیستم‌های چرخه‌ای و چه سیستم‌های بسته، در معرض حمله بالقوه میکرو ارگانیسمها قرار دارند.

کنترل خوردگی، رسوبها و رشد میکروبیولوژیکی در بسیار از اجزای آبگرد کوره قوس ‌الکتریکی ضروری است. هدف از اعمال رویه فرآوری آب، تعیین موثرترین راه برای کنترل جنبه‌های نامطلوب سیستمهای آبگرد است و در عین حال مشتریهای فهیم تلاش می‌کنند که فولاد را تا آنجا که ممکن است بصورت یک مقوله سودمند عرضه نمایند.

…

کوره قوس الکتریکی آب سرد کن

بخشهایی از دستگاه که به سرد کردن نیاز دارند

سرد سازی صفحه‌ای

استفاده از صفحات جنبی آب سرد کننده یا آبگرد در کوره‌های قوس الکتریکی در اواسط دهه ۱۹۷۰ اهمیت پیدا کرد. حبابهای آبگرد به خارج از لایه‌های کوره متصل شده تا مواد نسوزی را که در اوایل ۱۹۵۸ آزمایش می‌شدند، سرد کنند. اجزای آبگرد بر روی EAF هم دارای معایبی و هم مزایایی می‌باشند. معایب این مقوله آن است که صفحات یا پانلها و سقفهای آبگرد بین ۱۵ تا ۲۵% انرژی گرمایی الکتریکی بکار رفته برای کوره، بسته به عملکرد کوره، را جذب می‌کنند. اما مزیت این مبحث نیز بدین صورت خواهد بود که طول عمر آستر لایه می‌تواند تا بیش از ۱۵۰۰ برابر گسترش یابد. صفحات کناری آبگرد مصرف آجر نسوز را نیز کاهش می‌دهند و افزایش ۳۰-۱۰% حجم کوره را امکان‌پذیر می‌سازند. صفحات جانبی یا کناری ساخته شده‌ از مس متداولتر می‌باشند. این صفحات مسی در برابر حمله کلر مستعدترند بنابراین استفاده از مواد سفید کننده باید عاقلانه باشد و یا آنکه باید به بازدارنده‌های خوردگی مخصوص مس بها داد.

طرحهای مختلفی از صفحات وجود دارند: بعضی لوله‌ای هستند، بعضی کانالهای داخلی دارند. صفحات می‌تواند بطور کامل بخش بالایی کوره را بپوشانند (بیش از ۷۰-۶۵% ناحیه جداره کناری) یا از هم فاصله داده شوند تا یک سیستم ساندویچی، برای پوشاندن حدود نیمی از مساحت سطح، را فراهم نمایند. صفحات حداقل ۱۲ اینچ بالای خط جوش قرار داده می‌شوند. بعضی از کوره‌ها بخشی از آبی که در اطراف برج در مسیرهای فرعی سیر داده تا حداقل دمای تولید را حفظ کنند و از تعریق صفحات گرم جلوگیری کنند.

کوره قوس الکتریکی آب سرد کن

سرد کردن سقف

سیر تحول از سقفها یا طاقهای کوره آجر نسوز با مواد دارای نقطه جوش بالا تا سقفهای آبگرد در سالهای اخیر ۱۹۸۰ـ۱۹۷۹ شروع شد. سقفهای آبگرد (سرد شده با آب) به اندازه صفحات آبگرد متداول نیستند. سقفهای آبگرد در حدود  ۵ برابر سقفهای ساخته شده با مواد دارای نقطه جوش بالا قیمت دارند اما می‌توانند ۵ تا ۱۰ برابر دوام نیز داشته باشند. اغلب طرح‌های سقفی به میزان ۳۰ـ۲۰% از سطح را با استفاده از مواد محافظی ماده نسوز می‌پوشانند و اغلب این پوشش در مرکز حفره‌ای خواهد بود که الکترودها از آن می‌گذرند. بعضی از سقفها از طریق اسپری آب خنک می‌شوند. این طرح ممانعت از تشکیل پوسته یا رسوبات را بسیار مشکل می‌سازد، زیرا چنین سطحی بطور یکنواخت مرطوب نمی‌شود. سقفهایی اسپری شده بیشتر در معرض مسدود شدن با جامدات معلق یا بوسیله محصولات جانبی خورنده می‌باشند.

کوره قوس الکتریکی آب سرد کن

سرد سازی حلقه سقف

حلقه سقف یک حلقه فولاد آبگرد است که برای ابقای سقف گنبدی شکل مورد استفاده قرار می‌گیرد. حلقه‌های سقف در معرض تجمع جامدات معلق می‌باشند. اگر حلقه زیاد حرارت داده شود، ممکن است دچار پیچیدگی شده و در معرض تنش اضافی بر روی ماده نسوز پیرامون قرار گرفته و سبب شکست زودرس شود. پیچش می‌تواند به شکافتگی صفحات منجر شود یا سبب نشت آب در اطراف کوره گردد. همچنین ممکن است از مسدود شدن کامل بین سقف و بالای لایه جلوگیری کرده و موجب از دست رفتن حرارت شود.

کوره قوس الکتریکی آب سرد کن

سرد سازی لوله دود

لوله/ زانویی دود باید با استفاده از آب خنک شود، زیرا در معرض خروج گاز در دماهای نزدیک ۳۰۰۰ درجه فارنهایت می‌باشد. سیستم سرد سازی لوله دود معمولا بزرگترین مصرف کننده منفرد آب، نسبت به دیگر اجزای کوره، بشمار می‌آید و میزان مصرف آن ۰۰۰/۳۰ـ۱۵ گالن در دقیقه (GPM) است. اگر مواد رسوبی یا بخشهای دارای خوردگی محل از سرد شدن مناسب لوله جلوگیری کنند، بخار سرب در قسمت خروجی گاز بجای حالت جامد مطلوب آن، تبدیل به مایع خواهد شد. سرب مایع بعنوان یک لحیم عمل نموده و بدنبال کرنه‌های دانه‌ای در بخشهای مختلف لوله می‌رود. بر این اساس، لوله با ترکیب شدن با چرخه عملکرد گرمایی ذاتی، سرانجام دچار ترک خوردگی خواهد شد.

اجزای الکتریکی

هدف اولیه برنامه فرآوری آب در این زمینه و در خصوص اجزای الکتریکی (نگهدارنده الکترودها، لوله‌های اصلی، کابلهای برق، مبدلها) محافظت از مس و یا آلیاژهای مس می‌باشد. همانگونه که قبلا بیان شد، کلر می‌تواند دشمن متالورژی مس باشد، بطوریکه باید از بازدارنده‌های خوردگی مخصوص مس استفاده نمود. خوردگی مس، حمله گالوانیک (ولتایی) بر روی فولاد نرم را نیز افزایش می‌دهد. افزایش هدایت (رسانایی) در سیستم آبگرد ممکن است با ایجاد انحراف در جریانهای الکتریکی اثر وارونه‌ای داشته باشد. یک EAF مجبور می‌شود کابل در حال سرد شدن خود را بر روی یک حلقه بسته مجزا قرار دهد زیرا رسانایی برج بسیار بالا است. سایش فیزیکی کابلها ممکن است به ورود ذرات ریز مس به داخل سیستم آبگرد کمک کند.

سرد سازی الکترود

تصعید نوک و اکسیداسیون دیواره کناری، ۹۰% مصرف کل الکترود را شامل می‌شوند. الکترودها را می‌توان بصورت داخلی یا خارجی بوسیله آب خنک نمود. سرد کردن خارجی در الکترودهای AC یا DC با ریختن آب بصورت آبشار به خارج از خود الکترود، متداولتر است. تبخیر آب حالت خنکی را سبب می‌شود. اگر از آب برج استفاده شود، چرخه‌های تغلیظ تا چند درجه کاهش می‌یابند، زیرا این استفاده با تخلیه مترادف خواهد بود.

بازوهای دکل/ میله الکترود

بازوهای میله یا دکل الکترود غالبا از متالورژی متفاوتی در مقایسه با بقیه بخشهای کوره ساخته می‌شوند. بعضی از آنها آلومینیومی یا از جنس فولاد ضد زنگ هستند. آلومینیوم در pH بزرگتر از ۵/۸ بسیار مستعد خوردگی است. این واقعیت ممکن است به کنترل pH کلیه بخشهای سیستم سرد کردن نیاز داشته باشد، مگر آنکه بازوهای میله‌ها بر روی یک حلقه سرد کننده بسته قرار بگیرد. بازوهای میله‌های فولادی ضد زنگ ممکن است اندازه کلریدها را در سیستم آبگرد زیاد کنند. با این وجود، باید خاطرنشان شود که بازوهای میله‌‌ای فولاد ضد زنگ در یکی از تاسیسات کوچک غرب میانه در حالت رسوب کلراید بیش از ppm 400 به اندازه کافی محافظت شده است.

کوره قوس الکتریکی آب سرد کن

انواع ناخالصی‌ها در سیستم آبگرد

ترکیبات شیمیایی حل شده در آب به کاتیونها که دارای بار مثبت هستند و به آنیونها که دارای بار منفی‌اند تفکیک می‌شوند. مثالهایی از کاتیونها، کلسیم (Ca)، آهن (Fe)،    پتاسیم (K)، منیزیم (Mg) و آلومینیوم (Al) هستند. مثالهایی از آنیونها، کربنات (CO₃ )، نیترات (NO₂)، سولفات (SO₄)، فسفات (PO₄) می‌باشند.

ناخالصی‌های یونی

کلسیم کربنات ـ کلسیم کربنات، بی‌شک، عمومی‌ترین رسوب یافت شده در سیستم‌های آبگرد است و آنقدر متداول است که لانگلیر در دهه ۱۹۳۰ معادله‌ای را ابداع کرد که تمایل کلسیم کربنات را به رسوب یا انحلال، با توجه به دمای پوسته، میزان کلسیم، قلیائیت کل (معیاری از غلظت بیکربنات) و میزان جامدات حل شده، پیش‌بینی می‌کرد. این معادله pH را در آبی با کلسیم معین و میزان ـ قلیائیتی که در تعادل با کلسیم کربنات بود، محاسبه می‌کرد. این مقدار تحت عنوان «pHs» نامیده می‌شود. اختلاف بین pH و «pHs» تحت عنوان شاخص (ضریب) اشباع لانگلیر (‌LSI) نامیده می‌شود.

ناخالصی‌های غیر یونی

مواد آلی ـ مشارکت مواد آلی در برج EAF معمولا بصورت ورود سیالات هیدرولیک به داخل سیستم آبگرد از طریق نشت مبدل گرمایی می‌باشد. این سیالات هیدرولیک معمولا بر پایه گلیکول می‌باشند و تمایل به کف کردن دارند و علاوه بر این می‌توانند یک منبع تغذیه برای رشد میکروبیولوژیکی باشند.

نگهداری شیمیایی مناسب آب

محدوده‌ای از مقادیر شیمی آب که در زیر نشان داده شده‌اند، از ده دستگاه کوچک مختلف در سرتاسر ایالات متحده،‌ از جنوب شرقی تا شمال شرقی و میانه غربی بالایی جمع‌آوری شده است:

• رسانایی:         mmhos 4400- 900

• سختی کل:     ppm 1400- 15

• pH:          ۵/۹- ۲/۷

• کلرایدها:            ppm 450- 30

• آهن:         ppm 3- 5/0

• قلیائیت:         ppm 2000- 20

چرخه بالا (بیش از ۳ چرخه غلظتی) در pH خنثی

در جاییکه تغذیه اسیدی قابل قبول است و سختی کلسیم بیش از ppm 150 می‌باشد، بازدارنده عالی خودگی (mpy 1- 5/0) می‌تواند با مقادیر بالایی از بازدارنده اورتوفسفات (ppm 17- 10) در ۸/۷- ۷ = pH حاصل شود. بر این مبنای میزان پسماند معلق‌ساز پلیمری کافی باید وجود داشته باشد تا این پسماندها یا باقیمانده‌های انباشته شده اورتوفسفات با کلسیم چرخه در برج رسوب نکنند.

کوره قوس الکتریکی آب سرد کن

چرخه زیاد در pH قلیایی

به هنگامی که تغذیه اسیدی مد نظر نباشد و یا آنکه بتوان از آن اجتناب نمود و یا آن را بحداقل رساند، با مقادیر کم بازدارنده اورتوفسفات و بازدارنده جرم کلسیم کربنات در pH قلیایی (۹-۸) نتایج عالی به دست خواهد آمد. فسفات، معمولا به شکل HEDP، بصورت سنتی بعنوان انتخاب اول در مقوله بازدارنده‌ها مطرح می‌باشد. البته بازدارنده‌ها یا رسوب‌گیرهای غیر فسفاتی نیز وجود دارند که در حضور کلر، تجزیه نمی‌شوند. کلسیم چرخه و pH تعیین می‌کنند که چه مقدار بازدارنده اورتوفسفات مورد نیاز است. محدوده متداول ppm 8- 2 می‌باشد. باقیمانده فسفات معمولا در حد ppm 6- 3 نگه داشته می‌شود.

چرخه‌های کم

بعضی از برجهای EAF با چرخه‌های کم، کمتر از سه چرخه، عمل می‌کنند، که عالت آن را می‌توان در دو مبحث ذیل دنبال نمود: اولین مورد آن است که سیستم بگونه‌ای طراحی می‌شود که سیستم آبگرد بصورت آبشاری به قسمت مجاور می‌ریزد و بنابر این، چنین موردی نخواهد توانست بصورت چرخه‌های زیاد حرکت کند. مورد دیگر این نکته می‌باشد که سیستم دارای نشتی‌هایی می‌باشد. هر دو مورد، تلاش برای نگهداری باقیمانده اورتوفسفات اضافی در چرخه‌های کم را با مشکل مواجه می‌کند.

سرد سازی یک مرتبه‌ای

بعضی از کوره‌های قوس الکتریکی قدیمی‌تر با یک مرتبه آب، آب رودخانه‌ای که ممکن است تمیز باشد یا نباشد، سرد می‌شوند. در این وضعیت، به علت محدودیتهای هزینه‌ای، مقادیر بازدارنده کمتری مصرف می‌شود. پیروفسفات ممکن است بهترین انتخاب برای به حداقل رساندن خوردگی در این نمونه‌ها باشد. ماده پخش کننده که ماده معلق را حرکت می‌دهد باید به نوبت تزریق شود. غالبا بهتر است مقادیر بالایی از مواد پخش کننده در مدت زمان کوتاهی تزریق شود، تا آنکه مقادیر بسیار اندک را بطور مدوام وارد نمود. همراه با هر یک از وضعیت‌های فوق، اعمال رویه‌های بررسی و بازدید ضروری است.

بازدید (نظارت)

بازدید باید فراتر از انجام اقدامات معمولی در ارتباط با خوردگی انجام شود و محل مربوطه باید ماهی یکبار مورد بررسی قرار گیرد. ادوات سنجش فوری خوردگی که تحت عنوان «خوردگی‌سنج‌ها» نامیده می‌شوند، بینش مفصلتری را درباره عملکرد برج ارائه می‌دهند. بعنوان مثال، هنگامی که میله سنجش‌گر به فولاد نرم یا مس متصل می‌شود، می‌تواند اثرات کلردار شدن را بر روی متالورژی فولاد نرم و مس تعیین کند.

بهترین تجربیات برای عملکرد تجهیزات

فیلتراسیون چند رسانه‌ای را می‌توان برای آب درونی (درون ریزشی) انجام داد و یا آنکه آن را بعنولن فیلتراسیون استریم جانبی برای سیستم آبگرد در نظر گرفت. در صورتی که مواد جامد حل شده در آب درون ریزشی زیاد باشند، نرم کردن یا اسمز معکوس مورد نیاز می‌باشد. باز هم، انتخاب به شرایط ویژه مکانی بستگی دارد. این بخش نسبت به بررسی این فرآیندها اقدام نموده و بهترین راه برای نگهداری این سیستم‌ها را ارائه می‌دهد.

فیلتراسیون ذرات چند رسانه‌ای (نوع فشاری)

فیلترهای چند رسانه‌ای وسیله عالی را برای کاهش غلظت جامدات معلق در آب ارائه می‌دهند. این امر با قرار دادن گرانول‌های (دانه‌های) بزرگ دارای محیط‌های با چگالی کم در بالای بستر و گرانولهای کوچکتر دارای چگالی بیشتر در پایین بستر بطور موفقیت‌آمیزی تحقق می‌یابد. محیط‌های گرانولی بزرگ، ذرات بزرگ و گرانول‌های کوچکتر ذرات ریزتر را حذف می‌کنند.

نرم کردن آب، روش سدیم زئولیت

نرم کردن آب به دلایل متعدد مطلوب و پسندیده است. همانگونه که قبلا ذکر شد، حذف کلسیم و منیزیم از تشکیل رسوب سخت در لوله‌ها و صفحات خنک کننده جلوگیری می‌کند. سختی آب می‌تواند با عملیات شیمیایی تداخل داشته و سبب افزایش مقادیر مواد شیمیایی یا پخش کننده‌ها شود.

کوره قوس الکتریکی آب سرد کن

اسمز معکوس

سیستم‌های اسمز معکوس مواد حل شده را از آب جدا می‌کنند و این کار را با استفاده از یک غشای نیمه تراوا انجام می‌دهند. این غشا آب را عبور می‌دهد اما مواد حل شده را عبور نمی‌دهد. جریان آب به دو جریان تقسیم می‌شود: جریان خالص شده و جریان تغلیظ شده. جریان خالص شده آبی است که از میان غشا نفوذ می‌کند و جریان تغلیظ شده، مواد حل شده و ذرات عبور نکرده هستند. این کار عکس فیلتراسیون استاندارد می‌باشد که در آن تمام جریان از فیلتر عبور می‌کند و ذرات ممنوع باقی می‌مانند و مواد حل شده بطرف محصول یا جریان خالص عبور می‌کنند.

خلاصه

با توجه به نیاز آشکاری که به سیستم‌های آبگرد یا خنک کننده آب در کوره قوس الکتریکی وجود دارد و به دلیل شرایط سختی که با آن مواجه می‌شویم، آب باید تصفیه شود تا از احتمال خاموش شدن کوره جلوگیری گردد. با این وجود، به علت تغییر آب درون‌ریز و تجهیزات کوره هیچ راه واحدی برای تصفیه آب خنک کننده وجود ندارد، که برای هر کوره قابل اجرا باشد. در عوض، روال تصفیه وابسته به موقعیت و مکان است و شامل ترکیبی از انتخاب‌های تصفیه شیمیایی و تجهیزاتی است که روی هم رفته بهترین محلول را برای ما فراهم می‌کنند.