كتب منتجات الفرن العالي

الحديد الغفل

الغرض من تشغيل الفرن العالي التشغيل الأمثل هو انتاج حديد بجودة عالية، تكون كميات الشوائب فيه قليلة ولا يحتوي على نسبة كبيرة من الكربون يكتسبها أثناء الإنتاج .

ويسمى الحديد الناتج "حديد غفل " عندما تكون سبيكته تحتوي على نسبة من الكربون أعلى من 2% وكميات من معادن اخرى نسبها على الأكثر

منجنيز ≤ 30 %, سيليكون ≤ 8 %, فسفور ≤ 3 % وكروم ≤ 10 %.

وأن تكون نسبة مواد أخرى 10 % على الأكثر. للتأكد من الجودة تؤخذ من كل "بزل " (انتاج) عينة تحلل كيميائيا .

تنتج 9 من كل 10 افران لافحة ما يسمى " الحديد الأبيض" أو "الصلب الأبيض" ويكون فيه الكربون مرتبطا في شكل كربيد الحديد أو كربيد المنجنيز ويبدو شق انكساره ابيضا فضيا . هذا الحديد الأبيض ينقل من الفرن العالي بواسطة عربات حديدية وأوعية إلى ورشة مجاورة أو تخزن على شكل كتل مستطيلة أو حبيبات صغيرة قطر 2 - 16 مليمتر .

من الحديد الأبيض ينتج الحديد الصلب، حيث ينقل الحديد الأبيض في عرباته إلى ورشة اللافح الحراري أو "طباخ الصلب" . وفيه يبث غاز الأكسجين عليه للتخلص من شوائبه الغير مرغوب فيها وعلى الأخص الكربون الزائد. تلك الشوائب تترك الصلب المنصهر إما كغازات مثل أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون أو تنعزل عنه في هيئة خبث (سليكات الكالسيون وسيليكات المنجنيز أو فوسفات الكالسيوم وفوسفات المنجنيز).

وأما العشر الباقي من الافران العالية فهو ينتج ما يسمى "الحديد الرمادي، أو "الحديد الزهر " الذي يوجد فيه الكربون غير مرتبط في هيئة جرافيت بلوري . هذا النوع من الحديد يبدي شق انكساره لونا رمادي غامق .

يستخدم الحديد الرمادي لإنتاج أنواع متعددة من الحديد الزهر منها حديد زهر بشرائح جرافيت أو حديد زهر متكور الجرافيت أو مصبوب الصلب . كما تخصصت بعض الورش في انتاج انواع أخرى من الحديد الغفل مثل الحديد المنجنيزي Ferromangan أو الحديد السليلكوني Ferrosilicium .

الخبث

يتكون الخبث الناتج من الفرن العالي من :

38–41 % أكسيد الكالسيوم (CaO),

7–10 % أكسيد المنجنيز (MgO),

34–36 % أكسيد السيليكون (SiO₂),

10–12 % أكسيد الألمونيوم (Al₂O₃),

1,0–1,5 % كبريت (S),

1,0 % أكسيد التيتانيوم (TiO₂),

0,16–0,2 % أكسيد الحديد (أكسيد الحديد الثنائي)

وأكاسيد وسلفيدات أخرى .

ويستطيع المحنكون من عمال الحديد والصلب معرفة "محتويات" الخبث بواسطة علقة منه على قضيب، فإذا كانت العلقة قصيرة فيكون الخبث "قلوي" ويحتوي على CaO : SiO₂ > 1,0. وإذا كانت العلقة طويلة فهي "حمضية" وفيها نسبة CaO : SiO₂ < 1,0.

وإذا كان للخبث دور في عملية الفرن مثل مانصاص شوائب الكوك أو امتصاص الكبريت من الحديد الغفل وان تكون حاجزا في القاع يمنه تسر الحرارة، فهو يجمع بعد البزل وبحسب نوعيته ومكوناته يمكن إعادته كمادة اولية إلى الفرن .

ينتج من الخبث ما يسمى "رمل الفرن" و"أحجار الفرن " ، كما يمكن استخدامه في رصف الطرق وفي صناعة الأسمنت .

غاز الفرن العالي

يخرج عاز الفرن اللافح عند قمة الفرن عند درجة حرارة بين 150 و200 درجة مئوية، وهو يحتوي على 22–24 % ثاني أكسيد الكربون (CO₂),و 18–21 % أول أكسيد الكربون (CO),و 52–59 % نيتروجين (N₂), 1–3 % هيدروجين (H₂) وبخار ماء وقليل من الميثان

وهو يستخدم كمصدر للطاقة لتسخين أبراج الهواء وكغاز لتسخين ورشة الدرفلة والغلايات وغرفة الكوك، وعلاوة على ذلك في شبكة تدفئة المدينة وكمادة دافعة في المحركات الغازية.

ينتج الفرن العالي من 1500 إلى 2000 متر مكعب من الغاز يتراوح محتواها الحراري بين 3150 إلى 3570 كيلو جول/متر المكعب . وعن طريق خلطه بالغاز الطبيعي فيمكن رفع سعته الحرارية إلى 4500 كيلوجول/متر المكعب .

كما ينتج من انتاج كل طن حديد نفل نحو 25 كيلوجرام من غبار الفرن العالي مما يمثل نحو 20-30 جرام/ متر مكعب من غاز الفرن العالي.