Af hverju kókviðbót stjórnar kísiljárnsofninum
Kók er afoxunarefnið í kísiljárnbræðslu og kolefnisgjafinn fyrir hvarfið sem tekur kísil úr kvarsi. Lækkunin fylgir heildarleiðinni SiO2 + 2C=Si + 2CO, þannig að fræðileg kolefnisþörf er um 0,40 kg af föstum kolefni fyrir hvert kíló af kísil sem er hlaðið. Með kók sem mælir um það bil 85% af föstum kolefni samsvarar þetta um 0,47 kg af kók á hvert kísilkíló af kísil, áður en tekið er tillit til kolefnis sem neytt er við járnoxíðskerðingu, kolefnis sem tapast sem ryk og kolefnis sem brennt er við hleðsluyfirborðið. Raunverulegir ofnar eru því fyrir ofan fræðilega mynd, og nákvæm stilling er ekki föst tala: það þarf að stilla hana stöðugt eftir því sem ástand ofnsins, rafmagnsbreytur og rúmfræði hleðslu breytast.
Að ná þeirri aðlögun rétt er það sem skilur stöðugan ofn frá óstöðugum. Of lítið kolefni skilur kísil óskertan, eykur kísiltapið í gjallinu og þrýstir rafskautinu djúpt inn í hleðsluna. Of mikið kolefni byggir upp kísilkarbíð og grafít í deiglunni, truflar niðurfall hleðslunnar og þvingar að lokum til lækkun á álagi. Reglurnar hér að neðan setja fram í hvaða átt aðlögun verður fyrir þær aðstæður sem rekstraraðilar mæta oftast.
Regla eitt: Stilltu kókviðbót að ástandi ofnsins
Fyrsta merkið er sjálft ástand ofnsins. Þegar ástandið er klístur, hleðslan lækkar hægt, gjallið verður seigfljótandi og rafskautin hafa tilhneigingu til að sitja hærra en venjulega, ætti að auka magn af kók sem bætt er við á viðeigandi hátt. Auka kolefnið endurheimtir minnkunarhraðann, þynnir hleðsluna og gerir ofninum kleift að taka álag aftur. Þegar ástand ofnsins sýnir umfram kolefni snúast merkin við: björt ofn efst, kolefnissöfnun í kringum rafskautin og renni- eða rennihleðsla, og í því tilviki ætti að minnka magn af kók sem bætt er við á viðeigandi hátt. Að vinna að ástandinu sem sést frekar en að fastri uppskrift er fljótlegasta leiðin til að halda deiglunni í jafnvægi.
Reglur tvö til fjögur: Rafskautinnsetning, ofnstærð og aukaspenna
Þrjár breytur til viðbótar breyta réttu kókstillingunni, jafnvel þó að ástand ofnsins lítur eðlilega út.
Innsetningardýpt rafskauta: þegar rafskautinu er stungið grunnt inn í hleðsluna er hægt að minnka magn af kók sem bætt er við á viðeigandi hátt, vegna þess að meira kolefni er þegar til staðar á heita svæðinu og minnkunarálagið er minna.
Ofngeta: ofn með minni afkastagetu hefur lægri hitastig ofnsins og kókið á yfirborðinu brennur minna alveg, þannig að magn kóksins sem bætt er við ætti að minnka á viðeigandi hátt. Í litlum ofni er kolefnið sem fer úr hleðslunni sem koltvísýringur áður en það kemst að hvarfsvæðinu stór hluti af heildinni.
Aukaspenna: á sama ofni kallar bræðsla með hærri aukaspennu á lægri kókviðbót en lægri aukaspenna kallar á meira. Hækkun spennunnar lengir ljósbogann, safnar meiri hita í efri hluta hleðslunnar og eykur kolefni sem brennur nálægt yfirborðinu.
Regla fimm: Þvermál rafskautshalla hrings
Rúmfræði ofnsins skiptir jafn miklu máli og rafmagnsstillingin. Fyrir ofna með sömu afkastagetu þýðir stærra þvermál á milli rafskautanna í miðpunktshringnum að magn kóks sem bætt er við ætti að vera meira, en minni þvermál miðpunktshringsins þýðir að magn kóks sem bætt er við ætti að vera minna. Þvermál hallahringsins ákvarðar hversu mikið af hleðslunni situr inni á háhitasvæðinu á milli rafskautanna. Breiður hringur skilur eftir sig stærra svalt svæði og lengri leið fyrir hleðsluna, þannig að meira kolefni þarf til að bera lækkunina til enda; þröngur hringur einbeitir efnahvarfinu og gerir grennri kolefnisstillingu kleift.
| Athugun við ofninn | Kók viðbót aðgerð |
|---|---|
| Límt ástand, hæg hleðsla, rafskaut sitja hátt | Hækka á viðeigandi hátt |
| Umfram kolefni í ofni ástandi, björt toppur, kolefnisuppbygging | Minnka á viðeigandi hátt |
| Rafskaut sett grunnt inn í hleðsluna | Minnka á viðeigandi hátt |
| Ofn með minni afkastagetu, lægri munnhiti ofnsins | Minnka á viðeigandi hátt |
| Sami ofninn keyrir á hærri aukaspennu | Minnka á viðeigandi hátt |
| Stærri rafskautshallahring þvermál með sömu getu | Hækka á viðeigandi hátt |
| Minni rafskautshallahring þvermál | Minnka á viðeigandi hátt |
Að breyta reglunum í stýrða framkvæmd
Stefnareglur eru grundvöllurinn en þær eru aðeins áreiðanlegar þegar þær eru bundnar við mælingu. Kolefnisjöfnuður kísiljárnsofns í kafi er lokað með þremur settum af gögnum: föstu kolefnisinnihaldi og stærðarflokkun hverrar kókslotu, kísilinnihaldi kvarssins og járnburðarins, og rafmagnsskrá ofnsins. Kók með mikið rokgjarnt innihald færir einnig raka og rokgjarnt efni sem eyðir hita án þess að minnka kísil, þannig að breyting á kókgjafa þarf venjulega að breyta stillingu jafnvel þegar kolefnisgreiningin er óbreytt.
Hagnýta stjórnlykkjan er stutt. Rekstraraðilar skrá rafskautsstöðu, álag, straum og spennu samhliða öllum breytingum á kókbæti, taka sýni úr tappuðu málmblöndunni fyrir sílikon og gjallið fyrir kísiltap og bera þetta tvennt saman við reiknaða kolefnisþörf hleðslunnar. Ef álkísillinn fellur og gjallkísillinn rís, er lækkunin svelt og kókbótin ætti að hækka; ef kísilkarbíð kemur fyrir í deiglunni eða ofninn neitar að hlaða á sig, skal klippa viðbótina. Með því að stilla í litlum skrefum og gefa hverju skrefi tíma til að birtast í kranagreiningunni kemur í veg fyrir að ofninn sé sveiflaður frá einum öfga til annars, sem er mun skaðlegra en aðeins rangt kolefnismagn.
Algengar spurningar
Sp.: Hver er megintilgangur kóks við kísiljárnbræðslu?
Kók gefur kolefninu sem dregur úr kísil í sílikon. Heildarhvarfið SiO2 + 2C=Si + 2CO krefst um 0,40 kg af föstu kolefni á hvert kíló af kísil og hagnýt samlagning er sett fyrir ofan þá tölu.
Sp.: Hvað ætti að gera þegar ástand ofnsins verður klístur?
Aukið kókblönduna á viðeigandi hátt. Viðbótarkolefnið endurheimtir lækkunarhraðann, lætur hleðsluna lækka aftur og lætur ofninn taka álag.
Sp.: Hvernig hefur aukaspenna áhrif á kókstillinguna?
Á sama ofni krefst hærri aukaspenna lægri kókviðbótar og lægri aukaspenna krefst meira, því lengri ljósbogi brennir meira kolefni í efri hluta hleðslunnar.
Sp.: Af hverju þurfa litlir ofnar minna af kók?
Minni ofn er með lægri ofnmunshita, þannig að kókið brennur minna alveg við yfirborðið og meira kolefni tapast áður en það nær hvarfsvæðinu, sem kallar á minnkaða viðbót.
Sp.: Hvernig breytir þvermál rafskautshallahringsins viðbótinni?
Stærri þvermál hringhringsins þýðir stærra svalt svæði og lengri minnkunarleið, svo meira kók þarf; minna þvermál þéttir hvarfið og leyfir minna kók.
Sp.: Hversu oft ætti að breyta kókblöndunni?
Það skal endurskoðað hvenær sem ástand ofnsins, rafskautsstaða, álag, spenna eða kók- og kvarsgreining breytist, með leiðréttingum í litlum skrefum og staðfest gegn kísilinnihaldi tappaðs málmblöndu og kísiltapi í gjallinu.
