المادة الحرارية (أو الحرون[1]) هي مادة لها درجة انصهار عالية قد تصل إلى 3500 درجة مئوية وهذا ما يجعلها تحتفظ بخواصها الفيزيائيةوالكيميائية المختلفة بشكل كبير عند درجات الحرارة العالية، بما يتيح استخدامها في التطبيقات المختلفة التي تعمل في هذا المدى من درجات الحرارة كالصناعات الميتالورجية وغيرها كصناعة الحديدوالصلب وصناعة الأسمنتوسباكةالنحاسوالألومينيوم وصناعة الزجاج..الخ.
وتستخدم المواد الحرارية في هذه الصناعات بغرض التبطين الداخلي لأفران الصهر والمعالجة وتبطين أوعية نقل المعدن وخبث المعادن (كحلل الخبث والبواتق الوسيطة والكبيرة...)، وكذلك مداخن وأنابيب العوادم والغازات الساخنة المتولدة عن هذه الصناعات. والجداول والأشكال البيانية التالية توضح درجات حرارة الانصهار للعناصر والمركبات المختلفة.
الحراريات هي مواد تتحمل درجات الحرارة المرتفعة محتفظة بصلابتها. وطبقا لتعريف الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM C71):«الحراريات مواد غير معدنية لها خواص فيزيائية وكيميائية تجعلها قابلة للاستخدام كعناصر في بيئة تتخطى درجة حرارتها 1000 درجة فهرنهايت (538 درجة مئوية)».[2]
والحراريات عبارة عن مواد طفيلية (طينية) أو سيراميكية (طينية محترقة) تكون من مركبات غير عضوية، بمعنى أنه تنقسم إلى شقين أحدهما أكسيد (أو أكسجين) والآخر عنصر معدني (كالمغانسيوموالكالسيوموالألومنيوموالكروموالزركونيوموالسيليكون... وغيرها)، ومن أمثلة المواد الحرارية: أكسيد المغنسيوم ويسمى بالمجنيزيا ، وأكسيد الألومنيوم ويسمى بالألومينا. ونلاحظ أن وجود شق الأكسيد (أو الأكسيجين) في هذه المركبات هو الذي يكسبها خواص العزل والتحمل الحراري العالية.
وأشهر الحراريات المستخدمة في مجال الصلب عادة ما تكون خليط من مادتين أو أكثر
ويكون اختيار المواد المسنخدمة وفقا لظروف التشغيل. بعض التطبيقات تتطلب موادا خاصة. فيستخدم الزركونيوم -مثلا- عندما يتطلب التشغيل موادا تتحمل درجات الحرارة العالية جدا. كربيد السيليكونوالغرافيت أيضا من المواد المستخدمة في بعض ظروف درجة الحرارة الشديدة جدا، ولكن لا يمكن استخدامهما في وجود الأوكسجين، لأنهما سيتعرضان للأكسدة والحرق.
أن يكون لها قابلية عالية في الاحتفاظ بالحرارة دون فقدها.
تصنيف المواد الحرارية
وهناك تصنيفات متنوعة للحراريات، فإذا صنفناها على حسب الشكل الفيزيائي، فنجد أنها إما أن تكون:
مشكلة (بالإنجليزية: Shaped): كالطوب الحراري (بالإنجليزية: Refractory Bricks) والـ (Porous Plug) والـ (Target Box) وألواح أنظمة الفتح والغلق بالبواتق الكبيرة (S/G-Plates) والوسيطة (CNC-Nozzles) والأفران (EBT – Block & Sleeve) وبلوكات صب المعدن ونفخ الأرجون الـ (S/G Well Block & P.P Block).
غير مشكلة أو سائبة (Unshaped): كمواد الحشو والرش والتبطين والربط السائبة المتنوعة مثل:
TD-Coating
Gunning
Mortar
Spraying
Ramming
Castable materials
TD-Monolithic
Fettling
Chromite & EBT Sands
تصنيف المواد الحرارية على حسب تركيبها الكيميائي
الحراريات الحامضية
وهذه المركبات تتمتع بثبات كيميائي (لا تتآكل كيميائيا) إذا تم استخدامها في وجود الخبثالحمضي (المركبات المتحدة في نوعها تتنافر ولا تتفاعل بينما المختلفة تتفاعل معا تماما بنفس فكرة الأقطاب المغناطيسية حيث الأقطاب المتشابهة تتنافر والأقطاب المختلفة تتجاذب لذلك في حالة وجود خبث حامضي يفضل استخدام حراريات حامضية والعكس).
والصيغة الكيميائية العامة للمواد الخام الحرارية ذات الطبيعة الحامضية هي: RO2 أي أنها تتكون من اتحاد ذرة واحدة من العنصر المعدني مع ذرتين من الأكسيجين ومنها على سبيل المثال: السيليكا (SiO2) والزركونيا (ZrO2) وسيليكات الألومينا (Al2O32SiO2.H2O).
الحراريات المتعادلة
وهذه المركبات تتمتع بثبات كيميائي (لا تتآكل كيميائيا) سواء إذا تم استخدامها في وجود الخبثالقاعدي أو الخبث الحامضي. والصيغة الكيميائية العامة للمواد الخام الحرارية ذات الطبيعة المتعادلة هي: R2O3 أي أنها تتكون من اتحاد ذرتان من العنصر المعدني مع ثلاث ذرات من الأكسيجين. ومن أشهرها على سبيل المثال: الألومينا (Al2O3)، والكرومات (Cr2O3).
الحرارة العالية للخبث: وأيضاً يحدث ذلك في فرن القوس الكهربي وفرن البوتقة.
التأثيرات التي تقع على المواد الحرارية في صناعة الصلب
تتعرض لتأثيرات عديدة، هذه التأثيرات تساهم بشكل كبير في مدى قدرتها على تحمل ظروف التشغيل المختلفة ويمكن حصر هذه التأثيرات في ثلاثة أقسام رئيسية:
تأثيرات حرارية
وينشأ نتيجة للتعرض لدرجات الحرارة العالية سواء للمعدنالمنصهر أو للخبث وذلك خلال الأفران والبواتق الوسيطة والكبيرة وبالطبع نعلم أن درجة حرارة الخبث تكون أعلى من درجة حرارة المعدن بمقدار لا يقل عن 50 درجة على الأقل نظرا لاحتواء الخبث على مركبات وأكاسيد درجة انصهارها أعلى من درجة انصهار الحديد والعناصر الأخرى المكونة لسبيكة الصلب.
كذلك التعرض لموجات من الانخفاض والارتفاع المفاجئ في درجات الحرارة نتيجة لإجراء عمليات التسخين والتبريد بطريقة غير سليمة.
تأثيرات كيميائية
كالتآكل الحادث بفعل المركبات الأكسيدية (الحمضية غالبا، كالسيليكا على سبيل المثال) في الخبث، كذلك التآكل الحادث نتيجة وجود عناصر أو شوائب ضارة خلال الشحنة المعدنية للأفران (خصوصاً خلال الخردة) كالرصاص على سبيل المثال.
تأثيرات ميكانيكية
كالتآكل بفعل الصدمات الميكانيكية للشحنة الصلبة أثناء شحن السلات بالفرن وللمعدن المنصهر أثناء صبه من الفرن في البوتقة الكبيرة وأثناء نزوله من البوتقة الكبيرة إلى البوتقة الوسيطة في مرحلة الصب المستمر، وكذلك النحر الناشئ عن دوامات المعدن أثناء تقليبه بغازالآرجون خلال المعالجة في فرن البوتقة أو دوامات المعدن المصبوب خلال فتحة الصب السفلية للفرن أو البوتقة الكبيرة.
وهذا يعنى أن المناطق التي تتعرض للخبث يجب أن تتحمل التاثيرات الحرارية (وكذلك الكيميائية) بشكل أكبر من المناطق التي تتعرض للمعدن المنصهر، وعلى العكس فالمناطق المتعرضة للمعدن المنصهر والتي غالباً ما تكون في الأجزاء السفلية للفرن والبواتق الكبيرة والوسيطة وكذلك القاع لذا يجب أن تتحمل التأثيرات الميكانيكية بشكل أكبر.
التأثيرات الحرارية على الحراريات
والحراريات تتأثر بشكل كبير بالصدمات الحرارية، والصدمات الحرارية تحدث نتيجة التغير المفاجئ والسريع في درجات الحرارة وهذا يؤدي إلى تقصف وتشرخ السطوح الخارجية للحراريات بشكل خاص ولكن من الممكن تقلل ذلك عن طريق:
الدولوميت عبارة عن صخور طبيعية مركبة من كربونات كالسيوم مع كربونات مغنسيوم ويأخذ الرمز CaCO3. MgCO3
وعندما يتم كلسنة (تسخين) هذه الكربونات تتحلل حرارياً، وتتحول إلى ما يسمى بالدولوما ويأخذ الرمز CaO.MgO
وذلك عن طريق التفاعل التالي:
CaCo3.MgCO3 (Dolomite) + Heat → CaO. MgO (Doloma) + 2CO2
وكثير من دول العالم نجحت الآن في استخدام الدولوما في بناء حراريات البواتق الكبيرة وذلك في حالة إنتاج الصلب المقتول من الأكسجين باستخدام السليكون – ويسمى بالـ Silicon Killed Steel – نتيجة لتلك الظاهرة التي ينتج عنها طبقة سيليكاتالكالسيوم والتي تحمي طبقة الحراريات من تأثير الخبث الضار. لذا فإن الدولوما تتميز بثبات كيميائي عالي وتحمل حراري عالي (درجة انصهارها أعلى من الألومينا والسيليكا....)، كما أنها ذات مقاومة عالية للتأثيرات الكيميائية للخبث نظراً لاحتوائها على نسبة عالية من الجير CaO.
التسخين المبدئي للحراريات واهميته
كل أنواع الحراريات التي تكون نوعية الرابطة بها رابطة كربونية (وليست رابطة سيراميكية) لها مقاومة عالية للصدمات الحرارية أثناء التسخين المبدئي ولكن التسخين الزائد عن اللازم يؤدي إلى أكسدة الكربون من الطبقات السطحية للبطانة الحرارية انظر الشكل التالي:
وهذه الطبقات السطحية المتأثرة تكون سهلة التقصف مع بدء التشغيل لذا فإنه من الضروري تقليل سمك هذه الطبقة قدر المستطاع لحماية البطانة الحرارية من التقصفوالتآكل السريع أثناء التشغيل.
بعد انتهاء التسخين المبدئي للبوتقة يتم تجهيزها للتشغيل مباشرة أما إذا لم يكن هناك حاجة إلى استخدامها في الوقت الحالى مباشرة فإنه يكون من الأفضل إدخال البوتقة في التشغيل لصبة أو صبتين ثم يتم إعادتها تحت المسخن في وضع الاستعداد (وهذه الطريقة تؤدي إلى تقليل المسام السطحية للبطانة وبالتالي تقليل فرص تأكسد الكربون من الطبقة السطحية للبطانة).
ومن الأفضل أنه بمجرد انتهاء البوتقة من برنامج التسخين أن يتم إدخالها في التشغيل مباشرة ويمكن تحقيق ذلك عن طريق تقليل عدد البواتق الداخلة في دورة التشغيل قدر الإمكان.
ويجب تغطية البواتق المسخنة دائماً فأثناء الصب المستمر يتم تغطيتها بغطاء محكم وأثناء تجهيزها يتم وضعها خلف الواقي الحراري Heat Shield لحين الانتهاء من التجهيز.
وفي حالة دخول البوتقة لعمل صيانة أو عمرة جزئية فإنه لا يسمح بتريد البوتقة في الوضع الأفقي خوفاً من انهيار أو تساقط الطوب أثناء التبريد.
وأخيراً يجب أن يتم التأكد من سلامة وانتظام أداء المسخنات ومراجعة برامج التسخين بشكل دائم ومستمر.
التغير الحجمي للمواد الحرارية:
والمواد الحرارية قد تتعرض للانهيار نتيجة للتغيرات المفاجئة في الحجم ونلاحظ أن هذا التمدد أو الانكماش الفجائي الذي قد يحدث يكون نتيجة لأحد الأسباب التالية:
التفاعلات الكيميائية التي يتولد عنها مركبات كيميائية جديدة لها كثافات مختلفة وبالتالي لها حجوم مختلفة عن المتفاعلات الأصلية.
التغيرات والتحولات الطورية في التركيب البنائي للمادة.
التأثيرات الكيميائية على الحراريات «تأثير الخبث (Slag Effect)»
البطانة الحرارية لها عمر محدود، هذا العمر يتوقف مداه على مقدار التعرض للتأثيرات الثلاثة (الكيميائية – الميكانيكية - الحرارية)، ولأن صناعة الصلب لا يمكنها الاستغناء عن هذه العوامل، فإن ما علينا فقط هو التحكم الجيد لتقنين مقدار تأثير كل منها على الحراريات وتقليلها قدر الإمكان. وسنركز الحديث هنا حول التعرضات الكيميائية (والتي تعني في المقام الأول الخبث) وكيفية التحكم فيها للحد من تأثيرها السلبي على عمر وأداء الحراريات في صناعة الصلب.
هناك جملة شهيرة جداً في مجال صناعة الصلب:
«اصنع الخبث أولاً، ثم أصنع الصلب» بالانكليزية: Make the slag first and then make the steel.
والخبث ما هو إلا خليط من الأكاسيد التي تطفو على سطح الصلب المصهور، هذا الخليط إما أن يكون سائلاً مصهوراً أو أن يكون متجمداً صلباً أو أن يكون متوسطاً بين اللزوجة والسيولة. هذه الأكاسيد التي يتكون منها الخبث تأتي عن طريق أتربة الخردة وشوائب حديد الاختزال المباشر DRI وكذلك نواتج تفاعلات أكسدة بعض العناصر المعدنية بين الصلب المنصهر والإضافات.
والخبث جزء حيوي في صناعة الصلب وهو ضروري لتحسين جودة الصلب المنتج وزيادة الإنتاجية وتوفير وقت وتكلفة الإنتاج فهو بمثابة قطعة من الإسفنج توضع لامتصاص قطرات الماء المتساقطة على منضدة خشبية، كذلك الخبث يتكون على سطح الصلب المنصهر ليمتص الشوائب والعناصر غير المرغوب فيها من المعدن.
فالخبث الجيد (الرغوى أو الفوار) يقلل من زمن الإنتاج ويقلل من تكلفته نتيجة لتقليل استهلاك الإضافات والإلكترودات وكذلك البطانة الحرارية حيث يساعد على حمايتها من التآكل بمعنى أن الخبث يقوم بالمهام التالية:
يغطى القوس المنبعث من الإلكترودات وهذا يتيح سرعة صهر أكبر علاوة على حماية الحراريات.
منع ارتداد نواتج الأكسدة أو إعادة تأكسد الحديد بفعل الأكسجين مرة أخرى في صورة FeO.
مساعدة المصهور المعدني في الاحتفاظ بحرارته وعدم فقدها في الجو المحيط أو خلال البطانة الحرارية.
ما هي مصادر الخبث في فرن القوس الكهربي وفرن البوتقة؟
الخبث في فرن البوتقة
يظل الخبث المنصهر يخترق ويتوغل في طوب البطانة الحرارية حتى يحدث أحد أمرين:
يتجمد هذا الخبث بعد توغله إلى مسافة معينة في جسم الطوبة هذا التجمد يكون نتيجة انخفاض درجة الحرارة بعد قطع هذه المسافة.
يتفاعل هذا الخبث مع بعض مكونات الطوبة بحيث تتكون نواتج صلبة تقوم بغلق مسام الطوبة وبالتالي تحد من هذا التوغل في باقي البطاقة الحرارية وهذا هو بالفعل ما يحدث في حالة طوب الدولوما (مع الخبث المعالج بالسيليكون فقط Silicon Killed Slag أما في حالة الخبث المعالج بالألومينيوم فلا يحدث
فيه هذا التفاعل).
والشكل السابق يوضح التفاعل الحادث بين طوب الدولوما وطبقة الخبث (المعالج بالسيليكا) الملامسة لسطح الطوبة الخارجي ويتضح من الشكل تكون السيليكات C2S والتي تكون ذات درجة انصهار عالية (أكبر من 2000 درجة مئوية) أي أن هذه السيليكات صعبة الانصهار في مدى درجة حرارة تشغيل فرن القوس الكهربي أو فرن البوتقة والتي لا تزيد غالباً عن 1650 درجة مئوية.
وبالتالي تشكل هذه السيليكات طبقة حماية متجمدة على سطح طوبة الدولوما تحول دون المزيد من التآكل في البطانة الحرارية إلا إذا تغيرت ظروف هذا التفاعل مرة أخرى لسبب من الأسباب (كتغير مدى درجة الحرارة أو مشاركة عناصر ومركبات أخرى أو تغير تركيزات العناصر المشاركة في التفاعل بشكل يعيق إتمام التفاعل الخاص بتكوين هذه الطبقة من السيليكات... الخ).
المكونات الأساسية للخبث
الرمز
المركب
درجة انصهاره (مئوية)
طبيعته ودوره
Mgo
الماغنيسيا
2800
وهي أكاسيد مفيدة للحراريات حيث تحسن من قاعدية الخبث وتقلل من سيولته
CaO
الجير المحروق
2572
Al2O3
الالومنيا
2030
أكسيد متعادل
MnO
أكسيد المنجنيز
1850
وهي أكاسيد محفزة لتكوين الخبث ولكنها في نفس الوقت ضارة بالحراريات حيث تقلل من قاعدية الخبث وتزيد من سيولته
SiO2
السيليكا
1720
CaF2
الفلورسبار
1420
FeO
أكسيد الحديد
1370
ونحتاج إلى تكوين خليط متزن من الـ (Fluxing Oxides & Refractory Oxides) بمعنى الحصول على خبث متوازن بينهما (Balanced Slag) وذلك لتحقيق الغرضين الأساسيين ألا وهما:
الأول: تحسين الظروف الميتالورجية لإنتاج صلب بالجودة المطلوبة.
الثاني: حماية البطانة الحرارية.
ويقصد بالخبث المتوازن هو ذلك الخبث الذي يكون ذو درجة سيولة متوسطة كما أنه متشبع بالجير و/أو الماغنيسيا (انظر بالشكل التالي):
اسباب تكون الخبث غير المتوازن
يتكون في إحدى حالتين
الأولى: أن تكون نسبة الـ Refractory Oxides عالية (أكبر من ضعف نسبة الـ Fluxing Oxides) وهذا يعنى أن الخبث المتكون ذو درجة لزوجة عالية جداً Crusty وأحياناً يكون صلباً أو متجمداً وهذا الخبث يكون جيد بالنسبة للحراريات ولكنه سئ بالنسبة لجودة الصلب المنتج وذلك لأنه:
يسبب صعوبة في عملية التغذية بالإضافات في البوتقة.
يسبب صعوبة في عملية إزالة الكبريت من المعدن.
يصعب إزالة الخبث المتبقي في البوتقة بعد انتهاء الصب على ماكينة الصب انظر الشكل التالي:
الثانية: أن تكون نسبة الـ Fluxing Oxides عالية (أكبر من نصف نسبة الـ Refractory Oxides) وهذا يعنى أن الخبث المتكون ذو درجة سيولة عالية Watery وهذا الخبث ينتج إما بسبب زيادة كمية الفلورسبار المضاف – والذي يزيد من سيولة الخبث – أو بسبب عدم قتل الصبة من الأكسجين بشكل جيد (والذي يتم عن طريق إضافات الفيرو سبائك) هذا النوع من الخبث ضار جداً بالنسبة للحراريات نظراً لسيولته العالية وانخفاض درجة قاعديته انظر الشكل التالي:
أهمية الخبث الفوار في صناعة الصلب
عملية تكوين الخبث الفوار تعتبر أحد أهم الخطوات الخاصة بصناعة الصلب عن طريق أفران القوس الكهربي وذلك لأنه يوفر المزايا التالية:
امتصاص الإشعاع الناشئ عن القوس الكهربي وهذا يعنى:
معدل وكفاءة صهر أعلى وبالتالي استهلاك طاقة أقل.
زمن تغيير درجة الحرارة اقل.
حماية أعلى لخزن التبريد والحراريات.
إمكانية العمل على قوس كهربي طويل لزمن أكبر.
زيادة متوسط طاقة التشغيل Avg. Operating Power وهذا يعنى
استغلال أقصى طاقة ممكنة للمحول الكهربي.
استقرار أكبر للقوس الكهربي وبالتالي تقليل الطاقة الغير فعالة Re-Active Power.
تقليب أسرع للمعدن والخبث وهذا يعنى
زيادة معدل التنقية.
صهر أسرع للخردة.
تجانس كيميائي وحراري أعلى.
تنقية المصهور من الهيدروجين والنيتروجين.
تقليل الضوضاء والاهتزازات الكهربية.
معدل استهلاك إلكترودات أقل وذلك عن طريق
توفير جو غنى بالـ CO.
تقليل التيارات الكهربية للأقواس الكهربية العالية High Arcs.
تحسين ناتج المصهور المعدني وبالتالي رفع قيمة العائد عن طريق التخلص من نسبة عالية من أكاسيد الحديد.
مكونات الخبث الفوار
لكي يتكون الخبث الفوار يجب أن يحدث أمرين:
• تفاعلات كيميائية ينتج عنها فقاعات غازية.
• درجة لزوجة خبث مناسبة تسمح بحبس هذه الفقاعات في طبقة الخبث لإحداث الرغوة أو الفوران.
وتنتج فقاعات الغاز عن طريق التفاعلات التالية
FeO + C → Fe + CO
O2 + 2C → 2CO
وهذه التفاعلات ينتج عنها غاز الـ CO ونتيجة لأن الخبث (فوق مشبع بنسبة من 1.5 إلى 2%) بالماغنيسيا فإنه ذو درجة لزوجة جيدة تسمح بحبس هذه الغازات، والتي تتراكم ويتزايد حجمها تحت طبقة الخبث حتى تتكون الرغوة Foam أو الفوران فالخبث الرغوي هو جلخ يحتوى على نسبة مرتفعة من الـCO CaO, FeO,.
العوامل التي تؤثر في خصائص الخبث الفوار
الخبث الفوار أو الرغوي عبارة عن فقاعات صغيرة غير مستقرة من غاز الـ CO تدخل في طبقة الخبث وكلما زادت نسبة حجوم الغازات المحبوسة داخل الخبث فإن قابليته للفوران تصبح أعلى ويسمى في هذه الحالة (خبث فوار Foamy Slag) وفي هذه الحالة تتراوح نسبة هذه الغازات من 60 إلى 80% من حجم الخبث الكلي، اما إذا كانت أقل من ذلك فإننا نطلق على الخبث في هذه الحالة اسم Emulsion ويمتاز الخبث الفوار بغشاء أو طبقة قوية متماسكة بشكل أكبر بحيث تجعل حركة فقاعات الغاز المحبوسة صعبة وبطيئة.
إذا زادت نسبة الكربون في المعدن المنصهر عن 0.15% فإن الخبث الفوار يتكون تلقائياً نتيجة أكسدة الكربون في صورة فقاعات من غاز الـ CO أما إذا قلت نسبة الكربون عن ذلك فإننا نحتاج إلى إضافة الكربون مع الأكسجين عن طريق الحواقن لتحفيز تفاعل أكسدة الكربون.
أي أن هناك نوعان من تفاعلات أكسدة الكربون للحصول على الـ CO وبالتالي لتكوين الخبث الفوار كما يلي:
عن طريق الحواقن ويحدث في طبقة الخبث في حالة نسبة كربون اقل أو تساوى 0.15%
عن طريق الكربون الذائب بالمصهور المعدني في حالة نسبة كربون اقل أو تساوى 0.15%
الظروف الملائمة لتكوين الخبث الفوار
نسبة محتوى الـ FeO يجب أن تكون ما بين 10 إلى 15% ويلاحظ أنه إذا زادت نسبة الـ FeO في الخبث عن هذا المدى فإن درجة انصهاره تصير أعلى وبالتالي تزداد درجة سيولته بشكل كبير وبالتالي يسبب تأثيراً سيئاً على حالة الحراريات في منطقة الخبث كما أنه إذا قلت نسبة الـ FeO في الخبث عن هذا المدى فإن قيمة العائد تصبح أقل (فالـFeO مهم في عملية إزالة الفسفور).
- يفضل أن يكون التركيب الكيميائي للخبث كما يلي:
FeO من 20 % إلى 35 %
CaO من 30 % إلى 40 %
SiO2 من 15 % إلى 18 %
MgO من 7 % إلى 10 %
Al2O3 من 5 % إلى 10 %
MnO من 4 % إلى 9 %
- يفضل أن يميل الخبث إلى القاعدية بحيث يكون نسبة مجموع الأكاسيد القاعدية إلى الأكاسيد الحامضية (الضعف) على الأقل وهذه النسبة تسمى (القاعدية Basicity) بحيث تتراوح قيمتها ما بين 1.8 إلى 2.2 فزيادة القاعدية عن 2.2 يعنى زيادة لزوجة الخبث بشكل كبير وبالتالي تقييد حركة الفقاعات الغازية خلال طبقة الخبث وهذا يفقدها دورها ونقص القاعدية عن 1.8 يزيد من سيولة الخبث ويزيد من حامضيته وبالتالي يضر بحراريات الفرن كما أنه يسهل هروب فقاعات الغاز من طبقة الخبث ويفقدها أيضاً دورها.
- يفضل أن تكون درجة حرارة الخبث ما بين 1580 وحتى 1600 مئوية فزيادتها عن 1600 تزيد من سيولته ونقصها عن 1580 تزيد من لزوجته.
- يفضل أن يكون محتوى الكربون من 0.1% حتى 0.15% ويمكن التحكم في هذه النسبة أثناء إضافة الكوك.
- يفضل أن يكون اختراق الأكسجين جيداً في طبقة الخبث والمصهور المعدني.
- يفضل المحافظة على نسبة الأكسجين إلى الكربون أثناء الحقن عند (0.6:1).
الخبث في فرن البوتقة:
في فرن البوتقة (انظر واسمع جيداً) فخبث البوتقة يشارك ويؤثر في عمليات فرن البوتقة التالية:
1. ضبط التركيب الكيميائي فالإضافات لا يمكنها اختراق الخبث المتجمد الصلب.
2. ضبط درجة الحرارة ففي حالة الخبث السائل يكون الفقد الحراري أسرع.
3. عمليات اختزال الخبث والمعدن فطبيعة الخبث تحدد درجة عائد إضافات الفيروسبائك.
4. تنقية المعدن من الشوائب فالخبث الجيد Creamy يمتص الكبريت والشوائب أو المتخللات الأخرى الذائبة بصورة أفضل من الخبث السائل Watery.
5. حماية الحراريات فالخبث السائل يحمي من تأثير القوس الكهربي ويحفز من تكوين طبقة حامية على سطح البطانة الحرارية Slag Coating.
الحصول على خبث جيد
في فرن القوس الكهربي وأثناء الصب أضف كمية مناسبة من مزيلات الأكسدة لمعادلة تأثير الخبث المصبوب مع المعدن من الفرن والذي يسمى Slag Carry Over وأضف بعد انتهاء الصب من الفرن كمية من الجير أو الدولوميت (في حدود من 400 إلى 600 كجم جير) وذلك للحصول على خبث كريمي جيد.
بعد دخول البوتقة تحت فرن البوتقة لاحظ الخبث المتكون على سطح الصبة واتبع ما يلي:
إذا كان الخبث سائلاً Watery أضف كمية من الجير سريعاً.
إذا كان الخبث جيداً Creamy استمر في المتابعة فلربما مع ارتفاع درجة الحرارة يصبح الخبث أكثر سيولة مرة أخرى.
إذا كان الخبث متصلباً Crusty لا تضف شيئاً ولكن قم بعمل القوس الكهربي إذا كانت عين المعدن Eye (الفتحة التي في طبقة الخبث مفتوحة) أما إذا كان القوس صعباً يمكنك إضافة بعض مساعدات الصهر.
إذا كان الخبث داكن اللون أو اسود أضف كمية من مزيلات الأكسدة (كربيد كالسيوم على سبيل المثال).
عند أخذ أول عينة حرارة ومعدن لاحظ لون الخبث وعلى ضوئه قم بتحديد إستراتيجية العمل في المرحلة التالية.
إذا كان الخبث لا يزال متأكسداً أضف كمية من الـ (فيروسيليكون أو ألومينيوم أو كربيد الكالسيوم) ويتوقف مقدار تلك الكمية على لون الخبث.
قبل إرسال الصبة إلى الصب المستمر أضف آخر دفعة من الفلورسبار تحسباً لتجمد الخبث نتيجة مدة الانتظار العالية قبل الصب أو انخفاض درجة الحرارة.
وعموماً إضافات فرن البوتقة لحماية بطانة منطقة الخبث يمكن أن تكون على هذا النحو (20 كجم فلورسبا في البداية ثم 400 كجم من الجير ثم مع نهاية المعالجة وقبل مغادرة الصبة نضيف 20 كجم فلورسبار أخرى).
إضافة الفلورسبار
إضافة الفلورسبار أمر نسبي فإذا كان الصلب مقتول بالسيليكون وكان الخبث مشبعاً (قاعدياً) بشكل جيد فإنه يمكننا إضافة فلورسبار حتى 10% أما إضافة الفلورسبار في غياب الجير (بمعنى أن الخبث يكون غير مشبعا) فإن ذلك يزيد من تآكل الحراريات بشكل واضح وفي النهاية يرجع تقدير عملية إضافة الجير أو الفلورسبار ومقادير هذه الكميات إلى خبرة وقوة ملاحظة مشغل فرن البوتقة الجيدة.
تأثير التقليب في فرن البوتقة
التقليب بالغاز (سواء الأرجون أو النيتروجين) يقلل من درجة حرارة الصبة نتيجة زيادة تعريض سطح الصبة للجو الخارجي.
كما أنه يفتح طبقة الخبث وبالتالي يتيح للإضافات اختراقها ونزولها في مصهور المعدن وكذلك فإن التقليب يسبب امتزاجاً لحظياً بين الخبث والمعدن وبالتالي يساعد في إزالة الكبريت بكفاءة أعلى.
ولكن التقليب بصورة غير سليمة أو لمدة أطول من اللازم يؤدي إلى تآكل شديد في بطانة منطقة الخبث وخصوصاً إذا كان الخبث غير متشبع جيداً (مع نقص كمية الجير).
قابلية مقاومة التبلل والتخلل.
من المعروف أنه كلما أمكن تقليل قابلية اختراق الخبث للجدار الحراري فإن فرصة التفاعل الكيميائي بينه وبين المادة الحرارية للجدار تصبح أقل وبالتالي التآكل الكيميائي يصبح أقل وهناك عدة طرق (غالباً تتعلق بالتحكم في خاصية التوتر السطحي سواء للمادة الحرارية أو للخبث) وذلك بغرض تقليل هذه القابلية والتي يطلق عليها (Slag Penetration) وهي كما يلي.
تقليل كمية الفجوات المسامية الداخلية المتصلة (Inter-Connected Porosity) بالمادة الحرارية.
التحكم في توزيع الفجوات المسامية للمادة الحرارية.
تقليل سيولة الخبث عن طريق الإضافات القاعدية.
تحسين عملية إزالة الخبث بشكل مناسب ومستمر.
مزايا إضافة الكربون إلى حراريات المجنيزيا (مادة المجنيزيا - كربون)
والمجنيزيا – كربون بدأ استخدامها كمواد للتبطين في الصناعات الميتالورجية منذ بداية الخمسينيات وأحد أهم مزايا استخدام الكربون مع المجنيزيا كمادة حرارية هو تقليل قابلية تخلل الخبث للمادة الحرارية وذلك عن طريق تقليل قابلية التبلل (Wet-ability)
مزايا أخرى لإضافة الكربون
رفع درجة التوصيلية الحرارية للمادة الحرارية (Thermal Conductivity).
عمل تدرج في الانتقال الحراري في سمك المادة الحرارية (Temperature Gradient).
تقليل قابلية التبلل (Wet-ability) للمادة الحرارية وأوضح مثال لها هو قلة هذه القابلية للإلكترودات الجرافيت (وهي أيضا من الكربون وذلك أثناء تشغيل فرن القوس الكهربي وهذا يؤدي لعدم التصاق الخبث أو المعدن المتطاير بالإلكترونات أثناء عمل القوس الكهربي).
موانع التأكسد في الحراريات
ولكن وجود الكربون في المجنيزيا – كربون قد يؤدي لأكسدته خصوصا خلال التعامل مع جو مؤكسد (غنى بالأكسيجين والأكاسيد) نظراً لشراهة الكربون للتفاعل مع الأكسيجين (شراهته العالية للتأكسد) لذا يضاف للمادة الحرارية ما يسمى بموانع التأكسد لكي تمنع تأكسد الكربون هذه الموانع لها شراهة للاتحاد مع الأكسجين بدرجة أكبر من شراهة الكربون لذلك، وبالتالي تتحد مع الأكاسيد التي لها جهد أكسيجيني عالي (High Potential Oxides) مثل أكسيد المنجنيز (MnO) وأكاسيد الحديد (FexOy) وتكون مركبات ذات درجة انصهار عالية بما يؤدي إلى تجمد الخبث أو زيادة درجة لزوجته وتقليل سيولته بما يقلل بالتالي من فرصة تخلله داخل جدار المادة الحرارية.
كما أن هذه الموانع تقلل من تآكل المادة الحرارية بفعل الـ (FexOy) بشكل خاص وبالتالي يقل معدل تأكسد الكربون بشكل عام. وهناك أنواع متعددة من هذه الموانع
У этого термина существуют и другие значения, см. 7-я армия. 7-я армия (7-я полевая армия)7 А (7 ПА) Годы существования июле 1914 года — в начале 1918 года Страна Российская империя Подчинение командующему Входит в действующей армии, Юго-Западного фронта (октябрь 1914 — начало 1918) �...
Bus station in Malaysia KK SentralCommercial development hub and urban transportation hubGeneral informationLocationJalan Kemajuan, 88000 Kota Kinabalu, Sabah, MalaysiaMalaysiaCoordinates5°58′20.9″N 116°04′06.0″E / 5.972472°N 116.068333°E / 5.972472; 116.068333Owned byDBKKLine(s) West Coast Division Interior Division Bus routesWest Coast Division (Kota Kinabalu) → Interior Division (Beaufort, Sipitang, Menumbok) → Limbang Division (Lawas) → BruneiCons...
1972 American filmDoomsday MachineDirected byHerbert J. LederHarry HopeLee SholemWritten byStuart J. ByrneProduced byHarry HopeStarringDenny MillerRuta LeeGrant WilliamsMala PowersHenry WilcoxonBobby VanCinematographyStanley CortezDistributed byCine-FindRelease date 1972 (1972) Running time83 minutesCountryUnited StatesLanguageEnglish Doomsday Machine, also known as Escape from Planet Earth (video title), is an American science fiction film filmed in 1967 but completed without the origin...
Джерело № 1 (Ужгород) Країна УкраїнаРозташування УкраїнаЗакарпатська область,м. УжгородПлоща 0,3 гаЗасновано 1984Оператор Ужгородська міська радаПосилання Джерело № 1 у Вікісховищі Джерело́ № 1 — гідрологічна пам'ятка природи місцевого значення в Україні. Ро�...
Esta página cita fontes, mas que não cobrem todo o conteúdo. Ajude a inserir referências. Conteúdo não verificável pode ser removido.—Encontre fontes: ABW • CAPES • Google (N • L • A) (Dezembro de 2022) Diamantina Município do Brasil Montagem de fotos da cidade de Diamantina; Do alto, em vista horário: Vista do Centro Histórico de Diamantina; Vista da cidade a partir do Cruzeiro; Catedral Metro...
Leopold Gruber (um 1900) Leopold Gruber (* 3. April 1841 in Steyr; † 28. Mai 1920 in Wels) war ein österreichischer Tuchhändler, langjähriger Gemeinderat und Ehrenbürger der Stadt Wels. Inhaltsverzeichnis 1 Leben 2 Auszeichnungen 3 Weblinks 4 Einzelnachweise Leben Gruber wurde in Steyr als Sohn eines Webermeisters geboren und erlernte in Gmunden das Handelsgewerbe. 1860 wurde er Handelsangestellter der Firma Neuditschka in Wels, Stadtplatz 8 und stieg dort zum Geschäftsführer auf.[...
Pemilihan umum Presiden Amerika Serikat 1936193219403 November 1936531 suara elektoral Lembaga Pemilih266 elektoral untuk menangKandidat Calon Franklin D. Roosevelt Alf Landon Partai Demokrat Republik Negara bagian New York Kansas Pendamping John Nance Garner Frank Knox Suara elektoral 523 8 Negara bagian 46 2 Suara rakyat 27,747,636 16.679.543 Persentase 60,8% 36,5% Peta persebaran suara Peta hasil pemilu.Merah adalah negara bagian yang dimenangkan Landon/Knox, Bir...
У Вікіпедії є статті про інші географічні об’єкти з назвою Бернсайд. Переписна місцевість Бернсайдангл. Burnside Координати 35°45′18″ пн. ш. 109°37′48″ зх. д. / 35.75500000002777767° пн. ш. 109.63000000002777767° зх. д. / 35.75500000002777767; -109.63000000002777767Координати: 35°45′18″ п...
KalaallitUskup Sofie Petersen,uskup Lutheran pertama dari kelompok InuitJumlah populasi51.349 (2012)[1]Daerah dengan populasi signifikanGreenlandBahasaGreenland (Kalaallisut) dan Denmark[1][2]AgamaAgama Inuit, Lutheran Evangelis[1]Kelompok etnik terkaitInuit Greenland lainnya Greenland Kalaallit merupakan kelompok Inuit Greenland terbesar dan terkonsentrasi di Kitaa. Ini juga merupakan istilah kontemporer dalam bahasa Greenland untuk menyebut orang pribumi yang...
Not to be confused with Drag king. Subtype of drag queen Female queens at Trannyshack, 2008 A female queen, diva queen, or hyper queen[1] is a drag queen who is a cisgender woman or a nonbinary person who was assigned female at birth. These performers are generally indistinguishable from the more common cisgender male or transgender female drag queens in artistic style and techniques.[2][3] Terminology Other terms still used both by performers and in the media are cons...
American diver Michael HixonPersonal informationBorn (1994-07-16) July 16, 1994 (age 29)Amherst, Massachusetts, U.S.[1]Height5 ft 8 in (173 cm)SportCountry United StatesEvent(s)3 meter springboard, 3 meter springboard synchroCollege teamUniversity of Texas at AustinIndiana University BloomingtonCoached byMandy HixonDrew Johansen[2] Medal record Representing United States Men's diving Olympic Games 2016 Rio de Janeiro 3 m synchro 2020 Tokyo 3 m sy...
Bài viết này hiện đang gây tranh cãi về tính trung lập. Xin đừng xóa bảng thông báo này cho đến khi kết thúc hoặc đạt được đồng thuận trong vấn đề này. Huy hiệu Chiến khu Đ, với khẩu hiệu Miền Đông gian lao mà anh dũng Chiến khu Đ là một căn cứ quân sự ở miền Đông Nam Bộ của Mặt trận Việt Minh và Quân đội nhân dân Việt Nam trong Chiến tranh Đông Dương, và của Mặt trận Dân tộc...
Ice hockey team Amarillo GorillasCityAmarillo, TexasLeagueCHLConferenceSouthernFounded1996 (WPHL)Operated1996–2010Home arenaAmarillo Civic CenterColors Black, Red, WhiteOwner(s)Randy SandersMediaKPUR (1440 AM)Franchise history1996–2002Amarillo Rattlers2002–2010Amarillo Gorillas The primary mark of the Amarillo Gorillas from 2002 to 2009. The Amarillo Gorillas were a minor league hockey team based in Amarillo, Texas.[1] The team was most recently affiliated with ...
British television presenter and youtuber (born 1993) This article has multiple issues. Please help improve it or discuss these issues on the talk page. (Learn how and when to remove these template messages) The topic of this article may not meet Wikipedia's notability guideline for biographies. Please help to demonstrate the notability of the topic by citing reliable secondary sources that are independent of the topic and provide significant coverage of it beyond a mere trivial mention. If n...
French military officer General Humbert redirects here. For the World War I French general, see Georges Louis Humbert. Jean Humbert General Jean Joseph Amable Humbert (22 August 1767 – 3 January 1823) was a French military officer who participated in several notable military conflicts of the late 18th and early 19th century. Born in the townland of La Coâre Saint-Nabord, outside Remiremont Vosges, he was a sergeant in the National Guard of Lyon. He rapidly advanced through the ranks to bec...
Hospital in the East Riding of Yorkshire, England Hospital in East Riding of Yorkshire, EnglandEast Riding Community HospitalHumber Teaching NHS Foundation TrustEast Riding Community HospitalShown in the East Riding of YorkshireGeographyLocationSwinemoor Lane, Beverley, East Riding of Yorkshire, EnglandCoordinates53°51′09″N 0°24′50″W / 53.8525°N 0.4139°W / 53.8525; -0.4139OrganisationCare systemNational Health ServiceTypeCommunity HospitalServicesEmergency ...
1977 single by Steve Miller BandJet AirlinerSingle by Steve Miller Bandfrom the album Book of Dreams B-sideBabes in the WoodReleasedApril 1977RecordedMay 1975StudioCBS Studios in San Francisco, CaliforniaGenreRock[1]heartland rock[2]boogie rock[3]Length4:25 (album version) 3:33 (single version)LabelCapitol RecordsSongwriter(s)Paul PenaProducer(s)Steve MillerSteve Miller Band singles chronology Fly Like an Eagle (1976) Jet Airliner (1977) Jungle Love (1977) Jet Airliner...