تولید دیرگداز

 

چکیده

به منظور بررسی ابداعات فنی در زمینه ی فولاد سازی و تکنولوژی تولید آهن که در حقیقت پیشرفت های سریعی را در طی چند سال اخیر داشته است، فروشندگان مواد دیرگداز تلاش کردند تا مواد جدید و تکنولوژی هایی ساخت مدرنی را ابداع کنند. به عنوان یک نتیجه، با توجه به تغییر در عملیات های فولاد سازی، نیاز به توسعه ی مواد بهینه و جدید، ملموس شد. در آینده، افزایش میزان و پایداری کیفیت محصولات همچنان بهتر می شود. در دید نقطه نظر اطمینان از کیفیت، این واجب است که عملیات های توزیع کاملا اتوماتیک و فرایندهای کنترل کیفیت کامل برای تولید مؤثرتر از تکنولوژی اطلاعات استفاده کنند. علاوه بر این، تولیدکننده های مواد دیرگداز کیفیت دیرگدازهای تولیدی خود را نیز افزایش دادند و توانستند بهره وری فرایندهای خود را ارتقا دهند. در این مقاله، بهبودهای انجام شده در زمینه ی کنترل کیفیت و تولید در هر یک از فراینددهای تولید دیرگدازها، گزارش شده است.

مقدمه

در صنعت فولاد و آهن، دیرگدازها در تمام انواع کوره ها استفاده می شوند. این استفاده از کوره های بلند گرفته تا فرایندهای تولید آهن و مبدل، کوره های تصفیه ی ثانویه و ریخته گری های پیوسته در فرایند فولاد سازی. همچنین سایر بخش ها مانند کوره های گرم کن ثانویه در فرایند نورد نیز از مواد دیرگداز ساخته می شوند. این مواد همچنین در بسیاری از صنایع دیگر نیز استفاده می شوند مثلا در صنعت فلزات غیر آهنی، سیمان و شیشه، تمام بخش هایی که کوره، ادوات سوزاننده، کوره های ذوب و ... دارند.
وقتی این مواد از لحاظ شکل طبقه بندی می شوند. دو نوع دیرگداز شکل دار و بی شکل، وجود دارد. همچنین بر اساس نوع مواد، این دیرگدازها می توانند اسیدی، بازی و یا خنثی باشند. چندین هزار نوع از مواد دیرگداز تنها در فولاد سازی استفاده می شود. به منظور بهینه سازی، فرایندهای تولید برای تمام مواد دیرگداز توصیف می شود و مشکلات موجود نیز بیان می شود. در این مقاله، ما با آخرین تکنولوژی های موجود در زمینه ی تولید دیرگدازها آشنا می شویم. این بررسی از دو جنبه ی بهبود کنترل کیفیت و بهبود بهره وری در فرایندهای تولید منفرد می باشد.
جریان تولید مواد دیرگداز
همانگونه که در شکل 1 مشاهده می شود، جریان تولدی مواد دیرگداز با توجه به شکل دیرگداز، متفاوت است. اگر کلی صحبت کنیم، باید بگوییم که دیرگدازهای بی شکل وقتی از تولید کننده به مصرف کننده می رسند، دیرگداز محسوب نمی شوند بلکه با استفاده از فرایند مخلوط سازی، شکل دهی، پیرسازی، خشک کردن، پیش گرم کردن و ... در محل مصر، به ماده ی دیرگداز تبدیل می شوند. به هر حال، با توجه به گفته های مشتریان، دیرگدازهای بی شکل مشابه دیرگدازهای شکل دار، تلقی می شوند.
حالت کنونی مربوط به فرایندهای تولید مواد دیرگداز
قبلا این متداول بود که تولید کننده های دیرگدازها مواد اولیه را خریداری می کردند و بعد از خردایش آنها، آنها را دانه بندی می کردند. سپس از سرند آنها را عبور می دادند و توزیع اندازه ی ذره ی مناسبی در آنها ایجاد می کردند. کارگران باید به صورت دستی مقادیر مورد نیاز از مواد اولیه

توزین

قبلا، این کار متداول بود که تولید کننده های دیرگداز مواد اولیه را خریداری می کردند و پس از خردایش و سایزبرندی، آنها را در تانکرهای بزرگ ذخیره سازی می کردند. کارگران به صورت دستی مقداری از مواد اولیه را برداشته و با ماشین توزیع آنها را وزن می کردند. در زمانی که تنها چند محصول مختلف از مواد اولیه به صورت عمده تولید می شد، بهره وری به میزان قابل توجهی بالا بود. به هر حال، در زمان بحران نفت، دیرگدازهای ارزان قمیت شروع به استفاده شد. این مسئله در دهه ی 1970 اتفاق افتاد. تولیدکننده های دیرگداز ژاپنی فهمیدند که این ضرروی است که به سمت ارزش افزوده بیشتر و تولید انبوه با تنوع وسیع حرکت کرد.
با یک چنین تولید اندک و تنوع تولید و اندازه ی مختلف برای این دیرگدازهای با ارزش افزوده ی بالا، تعداد توزین های مورد نیاز افزایش یافت در حالی که زمان تغییری نکرد. بنابراین، بسیاری از تولیدکننده های دیرگدازها خردایش منفرد مواد اولیه را ممنوع کردند و مواد اولیه ی آسیاب شده و دانه بندی شده را خریداری کردند. این کار موجب افزایش تانک های ذخیره سازی مورد نیاز شد. تحت این شرایط، با توزین دستی مواد اولیه، بهره وری تا حد زیادی کاهش می یافت. بنابراین، تولیدکننده های مواد دیرگداز به دنبال اتوماتیک کردن توزین و عملیات های مربوطه شدند. این مسئله به همراه استفاده از تکنولوژی اطلاعات منجر به بهبود بهره وری شد. در یک شرکت که تولید کننده ی دیرگدازهای بی شکل بود، شما می توانید بیش از 100 تانک کوچک و بزرگ برای ذخیره سازی مواد اولیه، مشاهده کنید. این بخش ها بر روی وسایل توزین کنترلی و رباتیک حمل می شوند ( شکل 2 تا 5). در آینده، افزایش میزان و پایداری کیفیت محصولات همچنان بهتر می شود. در دید نقطه نظر اطمینان از کیفیت، این واجب است که عملیات های توزیع کاملا اتوماتیک و فرایندهای کنترل کیفیت کامل برای تولید مؤثرتر از تکنولوژی اطلاعات استفاده کنند.

مخلوط سازی و ورز دادن

مخلوط سازی (ورز دادن) مواد اولیه یک فرایند بسیار مهم است که به طور قابل توجهی کارایی دیرگداز را تعیین می کند. همچنین هر تولیدکننده ی دیرگدازی، از فرایند خود استفاده می کند. اخیراً تولید کننده های دیرگداز نه تنها شروع به استفاده از دانه های درشت کرده اند بلکه هکچنین دانه های با اندازه ی متوسط و ریز را نیز مورد استفاده قرار دادند. البته استفاده از ذرات بسیار ریز از نقطه نظر طراحی بهینه ی ماده، نیز مورد توجه می باشد. به هر حال، در حال حاضر، این مشکل است که ذرات بسیار ریز را به طور یکنواخت در داخل ترکیب، پراکنده سازی کنیم. بنابراین، این مهم است که یک فرایند مخلوط سازی و یا ورز دادن بهینه مورد استفاده قرار گیرد که بتواند ترکیبی با انواع مختلف ذره ایجاد کرد.
مخلوط سازهایی که امروزه برای این کار متداول می باشند، از نوع مخلوط کن های Omni (شکل 6) و مخلوط کن های Nauta (شکل 7) می باشند. دستگاه های ورز دهنده ی قابل توجه، عبارتند از: مخلوط کن های MKP (شکل 8) و مخلوط کن های Eirich (شکل 9) می باشد. علاوه بر این مخلوط کن ها، بسیاری از انواع مختلف از مخلوط کن ها و ورزدهنده ها، وجود دارد. یک نوع مطلوب از این مخلوط کن ها، باید با توجه به نوع ماده ی اولیه ی مورد استفاده و هدف استفاده، تعیین شود. از نقطه نظر کیفیت تولید، دو نکته ی مهم باید در زمان انتخاب این مخلوط کن ها، در نظر گرفته شود. این موارد عبارتند از: نحوه ای که مواد اولیه می توانند به صورت یکنواخت مخلوط شوند و دومین مورد، نحوه ی افزایش اثر ورزدهی در این مخلوط کن ها می باشد. از لحاظ بهره وری، مخلوط کن های Eirich مجهز به پره های چرخنده ی فوق سریع، بسیار مطلوب می باشند. به منظور اطمینان حاصل کردن از اینکه تمام مواد اولیه به صورت یکنواخت مخلوط شدهند اند و یک لایه ی پوششی ببر روی ذرات ریز تشکیل شده، و همچنین ذرات بسیار ریز و بایندر به طور مناسب در دور ذرات درشت قرار گرفته اند، تولیدکننده های دیرگدازها انواع اندازه گیری ها را انجام می دهند. این در نظر گرفته می شود که یک بدنه ی خام از ترکیباتی تولید شده است که دارای مخلوط سازی مناسب هستند و دانسیته ی بالک بالایی دارند.
در شکل 10 مقایسه ای از دانسیته ی بالک مربوط به بدنه ی خام پیش و پس از بهبود با مخلوط کن ها، آورده شده است. هر نمونه که برای مقایسه استفاده شد، در یک دوره ی زمانی مشخص برداشته شد. بایندرها نسبت به دما حساس اند و ویسکوزیته ی مواد نیز به طور قابل توجهی و با توجه به دما، تغییر می کند. بنابراین، با انجام کنترل مناسب بر روی دمای بایندر، مواد اولیه و مخلوط کن، این ممکن است که بایندر و مواد اولیه را تحت شرایط یکسان مخلوط سازی کرد. این مسئله موجب تثبیت کیفیت محصول می شود. از آنجایی که برخی از بایندرها مستعد تخریب هستند، این ضروری است که توجه خوبی در جهت کار با این بایندرها، انجام داد. در مورد دیرگدازهای بی شکل که در محل استفاده مخلوط سازی می شوند، بایندر به دقت و جدا از مواد اولیه نگهداری می شود و در زمان استفاده، به مواد اولیه، اضافه می شود. یک مشکل دیگر در فرایند ورز دادن، مشکلات مربوط به قضاوت در مورد زمان اتمام کار می باشد. در گذشته، کارگران متخصص می توانستند به دقت در مورد زمان اتمام ورز دادن، تصمیم گیری کنند. در سال های اخیر، با اتوماتیک شدن سیستم، یک چنین قضاوت هایی سخت شده است. تحت این شرایط، زمان ورز دهی، دمای ترکیب، ادوات مخلوط کن و ... به عنوان پارامتر برای قصاوت در مورد اتمام ورزدهی، استفاده می شوند. البته مشکلات و مسائلی در این زمینه، مشاهده شده است.
مشکل دیگر در حقیقت تولید در حجم کوچک و تنوع و اندازه ی مختلف می باشد. این مسئله موجب تغییر سریع در نوع مواد اولیه ی موجود در سیستم مخلوط سازی می شود. تحت این شرایط، مخلوط کن نیازمند تمیزکاری پیش از هر تغییر در اجزا می باشد تا بدین صورت از ایجاد باقیمانده بر روی مخلوط کن، جلوگیری شود.

انتقال یک ترکیب

همانگونه که در بالا بدان اشاره شد، در فرایند مخلوط سازی، ایده های مختلف و جدیدی وجود دارد که بوسیله ی آن قابلیت بدست آوردن ترکیبات هموژن از مواد اولیه، امکان پذیر است. این ترکیب از فرایند مخلوط سازی به فرایند شکل دهی انتقال می یابد. از آنجایی که این ترکیب از ذراتی تولید شده است که ممکن است اندازه ی ذره ی مختلفی داشته باشند، جدایش تحت اثر نیروی گرانشی ممکن است در این مخلوط ها رخ دهدد. این مسئله در حین انتقال رخ می دهد. برای جلوگیری از بینتیجه ماندن فرایند اختلاط، این ضروری است که روش های مؤثری برای جلوگیری از آگلومره شدن ترکیبات در طی انتقال میان فرایندها، انجام شود. به طور خاص، این مهم است که روش های مناسبی برای تخلیه و توزین ترکیبات اتخاذ شود و بدین صورت اختلاف توزین به حداقل برسد. در برخی موارد، ادواتی برای تهییج و یا مخلوط سازی مجدد ترکیبات، پیش از شکل دهی، انجام داد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Recent technology of refractories production/ Tsuneo KAYAMA and et al.