بخشی از مقاله
میکسر چدن مذاب بخش فولادسازي ذوبآهن اصفهان سازهاي مخزنی با ابعاد شکل شماره یک میباشد. این مخزن جهت نگهداري بالغ بر 1300 تن چدن مذاب با درجه حرارت بالغ بر 1500 درجه کلوین استفاده میشود. با توجه به نوع کارکرد مخزن، نسوز واجزا مکانیکی آن تحت تاثیر تغییرات دمایی مخرب قرار میگیرند. این تغییرات و در مواقعی افزایش دما بر روي پوسته سبب بروز اشکالاتی در عملکرد میکسر میشود که لازم است همواره دما وتغییرات آن کنترل گردد. ابزارهاي مختلفی از قبیل نرم افزارهاي تحلیلی به منظورکنترل عملکرد اینگونه تجهیزات از یک طرف وهمچنین ایجاد شرایط بهینه در طراحیهاي آتی و افزایش راندمان و در نتیجه کاهش هزینههاي تولید، تهیه وبکار برده شدهاند. در این راستا درسال 1385 طی انجام یک تحلیل ترمومکانیکی بر روي میکسر چدن مذاب با توجه به طرح موجود، صورت گرفت. تحلیل حاضر تحلیلی است بر روي طرح جدید که توسط یک شرکت نسوزي ارائه شده تا قبل از اجراي طرح از بروز مشکلات احتمالی ودر صورت لزوم بر طرف نمودن آنها اطلاع حاصل نموده ونسبت به برطرف نمودن آنها قبل از اجرا اقدام گردد.
در تحقیق حاضر با توجه به فیزیک مسئله سعی شده تا ضمن سادهسازيهایی از نظر شکل وهندسه مسئله در یک سازه فلزي نسوز [1] با طرح جدید در میکسر چدن مذاب بخش فولادسازي ذوب آهن اصفهان یک تحلیل حرارتی مکانیکی انجام پذیرد. تحلیل قبلی انجام گرفته [2] بر اساس طرح قدیم میکسر چدن مذاب بود که از نظر کلی شبیه به طرح جدید بوده ولی فقط اندکی در هندسه نسوز چینی و شکل عدسی میکسر چدن مذاب متفاوت میباشند - مدل طرح قدیم به همراه مدل طرح جدید درشکل شماره 5 آورده شدهاند - . در طرح قدیم با توجه به مشکل بریدگی پیچهاي اتصال دهنده عدسی به استوانه اصلی بر اساس هندسه کامل میکسر، تحلیلی بر روي کل میکسر از نظر حرارتی وسازهاي انجام پذیرفت که با توجه به لزوم تعیین توزیع دما ابتدا تحلیل حرارتی انجام گرفت. پیشنهاد طرح جدید از طرف شرکتهاي تولید کننده نسوز و به دلیل مشکلات قبلی این تحلیل به منظور اطمینان از عدم بروز مشکلات قبلی در طرح جدید انجام گرفت.
نقش و اهمیت میکسر چدن مذاب در تولید فولاد
میکسر چدن مذاب در فرایند تولید فولاد به روش کوره بلند کنورتر اکسیژنی جهت یکنواختسازي دما و ترکیب شیمایی چدن مذاب و پشتیبانی تداوم تولید فولادسازي مورد بهرهبرداري قرار میگیرد. محل استقرار میکسر چدن واحد فولادسازي است. در شکل [3]1 جانمایی و تجهیزات کمکی واحد میکسر چدن مذاب مشاهده میگردد. ظرفیت میکسر چدن مذاب بسته به ظرفیت کوره بلند و کنورتر بین 1300 الی 2500 تن متغییر است. ظرفیت میکسر ذوب آهن اصفهان 1300 تن و تعداد آنها دو دستگاه است.
بطور معمول یک دستگاه در حال کار و دیگري در حالت رزرو میباشد. میانگین عمر کاري میکسر چدن مذاب یک سال است. با عملیات گانیگ کاري مطلوب و مناسب عمر کاري میکسر چدن مذاب تا 5 سال قابل افزایش است. جهت به حداقل رساندن ضایعات حرارتی و افت درجه حرارت، میکسرها با مشعلهایی بطور مداوم گرم میشوند. میزان مصرف گاز کک، جهت گرمایش 2000 متر مکعب در ساعت است. شکل هندسی میکسرهاي چدن مذاب استوانه است. در طراحی میکسرها نسبت ابعاد طول به قطر 1 : 3 در نظر گرفته میشود .[3] در شکل [4] 2 قسمتهاي مختلف یک میکسر چدن مذاب با ظرفیت 1300 تن مشابه میکسر ذوبآهن اصفهان از نظر میگذرد. کل ضخامت میکسر نزدیک به 750 میلیمتر میباشد. ضخامت پوسته فولادي میکسر 35 ملیمتر است. بعد از پوسته فولادي سه لایه نسوز عایق، شاموتی و منیزیتی به ضخامتهاي به ترتیب 65، 320 و 400 میلیمتر قرار دارند. بارگیري چدن مذاب به میکسر از دهانه فوقانی توسط پاتیل هاي چدن مذاب کوره بلند صورت می گیرد و تخلیه چدن مذاب نیز از مجراي نیمه بالایی بدنه میکسر به درون پاتیل چدن بر کنورتور اکسیژنی انجام می شود. درشکل 3 سطوح استقرار میکسر، جرثقیل، پاتیل چدن بر و پاتیل کوره بلند به نمایش گذاشته شدهاست .[5] سرباره کوره بلند هرگز به میکسر و سرباره میکسر هم به کنورتور شارژ نمیگردد .[5] امروزه در کارخانههاي مدرن فولادسازي، ترپیدو کارها [6]، جاگزین میکسر چدن مذاب شدهاند.
روش تحقیق
به منظور انجام تحلیل مذکور در ابتدا مشخصات طرح جدید از قبیل هندسه طرح و موارد بکار گرفته شده در مدل شامل نسوزها و پوسته فلزي استخراج گردیدند. در قدم بعد پس از مشخص شدن نقشه طرح، به منظور دستیابی به جوابهایی با دقت مطلوب و در زمان مناسب با توجه به پیچیدگی مسئله و محدودیتهاي مربوط به امکانات محاسباتی، اقدام به ساده سازيهایی شد. تهیه مدلی که تمامی شرایط و حالات هندسی طرح پیشنهادي در آن درج گردد، امکانات سختافزاري بسیار قوي وپر هزینهاي را میطلبد. از اینرو جهت سهولت در کار وبا در نظر گرفتن دقت حل به جاي تحلیل جز به جز طرح اقدام به تحلیل استوانهاي متقارن با سه لایه نسوز شد. همچنین خواص مواد با استفاده از کاتالوگهاي نسوز به مدل جدید وارد شد. لازم به ذکر است با توجه به تبدیل مدل اصلی به مدل استوانهاي ساده امکان اعمال شرط تقارن حاصل گردید که در نتیجه حجم محاسبات به میزان قابل توجهی کاهش یافت.
