Hoogovens
Servers » Pictures » Urbex » Moderne hoogovens

Top GasHoogovengas
ThroatOvenmond
StackKuip
BellyBuik
BoshEtalages
EarthHaard
Burden layersLagen erts
Cokes slitsLagen cokes
Cohesive zoneVerzachtingszone
Active coke zoneAktieve cokes zone (verbranding en reductie)
Dead ManNiet aktief cokes gebied
RacewayVlam
TapholeTapgat

Werking van een moderne hoogoven

De hoogoven wordt bovenaan geladen. Men voegt alternerende cokes en ertslagen toe. Bij de eerste hoogovens werden de grondstoffen zo goed mogelijk vermengd, men dacht dat dit het rendement zou bevorderen, maar tegenwoordig werkt men enkel nog met alternerende lagen.

De skips of laadbakken brengen afgewogen hoeveelheden ijzererts, cokes en toeslagstoffen tot bovenaan de oven tot bovenaan de hoogoven. De grondstoffen vallen via de skipgoot in de materiebunkers. Deze zijn afgesloten van de buitenlucht omdat de oven in overdruk werkt en men de verbrandingsgassen moet recupereren. Een schommelgoot verdeelt dan de grondstoffen in de oven.

De vorm van de oven bevordert een gelijkmatig zakken van de inhoud. De doorsnede wordt dan opnieuw kleiner om de volumevermindering te compenseren en om de warmte te concentreren.

De reductie van het ijzererts tot ijzer gebeurt door de hete lucht (koolstofmonoxyde), terwijl de ertsen nog niet gesmolten zijn. Het werken met lagen zorgt voor een betere luchtcirculatie. Als de temperatuur zodanig gestegen is dat het ijzer zacht begint te worden is het volledig gereduceerd. Het is belangrijk dat de ijzerertsen homogeen opwarmen, zodat men uiteindelijk ijzer van goede kwaliteit bekomt.

het gebruik van indirecte reductie (vanaf koolstofmonoxyde die geproduceerd wordt door de onvolledige verbranding van cokes) geeft een beter resultaat: een lading wordt in een paar uur verwerkt en de hete lucht doet er minder dan 10 seconden over tussen de blaasmonden en de uitlaat. De scheikundige reakties gebeuren sneller tussen de ertsen en de gassen dan tussen de ertsen en de cokes. Om het rendement nog verder op te voeren werkt de oven in overdruk.

Directe reductie vindt ook plaats (tussen ertsen en gloeiende cokes), maar deze reactie is trager en is endothermisch (neemt warmte op, op een plaats waar juist extra warmte nodig is om het ijzer te smelten). Men geeft daarom de voorkeur aan indirecte reductie.

  • De ertsen worden gedroogd door de hete lucht (temperatuur boven de 100 graden).
  • De reakties worden hevig als het ijzererts een temperatuur van ongeveer 500 bereikt heeft. De opwarming gebeurt door de opstijgende gassen.
  • Vanaf 1000 worden de ertsen zachter, de ertsen hebben de neiging vast te koeken en plakken te vormen. Deze fase mag dus niet te lang duren. Het ijzer is nagenoeg zuiver, maar moet nog gescheiden worden van de verontreinigingen.
  • De temperatuur blijft stijgen. Het is in deze zone dat koolsof in het ijzer opgelost wordt. Er ontstaat gietijzer met een lager smeltpunt. In tegenstelling met ijzer wordt gietijzer dunvloeibaar en vloeit tot in de haard.
  • De slakken worden ook vloeibaar bij een temperatuur van 1400. De maximale oventemperatuur wordt op 1500 gehouden om een voldoende reserve te hebben.

De correcte verdeling van ertsen en cokes is zeer belangrijk.

Daarom vervangt men het systeem met dubbele klok door een systeem met dubbele sas (materiebunker).

In een kloksysteem worden de grondstoffen (afwisselend ertsen en cokes) in de klok verdeeld, en dan in de oven gestort. Metaalplaten aan de zijkant kunnen gericht worden om de grondstoffen meer naar het midden te sturen.

Met een systeem met materiebunker kunnen de grondstoffen beter verdeeld worden.

De ertsen en de cokes zakken in de oven bij het aftappen, maar ook tussendoor, door de verbranding van de cokes, de reductie van de ertsen en het oplossen van koolstof in het ijzer.

In de haard zitten er gloeiende cokes, maar die reageren niet. Er is hier geen zuurstof om de cokes te verbranden. Het gietijder vloeit tot onderaan de haard. De cokes die lichter zijn zouden normaal op het ijzer drijven, maar worden naar beneden gedrukt door het gewicht van de ovenlading.

Het rendement van de oven wordt verbeterd door een voorbehandeling van de ertsen (vermaling tot poeder, magnetische zuivering (ijzererts is reeds magnetisch) en het maken van bolletjes (pellets) die gesinterd worden. Door deze voorafbehandeling (ertsblokjes van gestandardiseerde grootte) bekomt men een betere luchtcirculatie.

Te fijne grondstoffen moeten vermeden worden: ze blokkeren de hete luchtcirculatie en vormen daardoor koudere plekken. Als de lading zakt, vormen deze koudere plekken aaneengekoekte korsten die de scheikundige reakties nadelig beinvloeden. Als deze blokken ter hoogte van de blaasmonden komen kan er een beschadiging aan de blaasmonden optreden. Uiteindelijk smelten deze blokken wel, maar ze veroorzaken een onregelmatige werking van de oven en produceren gietijzer van slechte kwaliteit.

De oven werkt het best met een lading van stabiele kwaliteit: daarom worden de aangevoerde ertsen uitgespreid over een groot gebied. De ertsen worden dan afgegraven over alle lagen, waardoor men een gemiddelde samenstelling bekomt, die weinig varieert.

Indien de temperatuur te laag wordt vloeien het gietijzer en de slakken minder goed. Het is soms nodig een doorgang te forceren tot in het midden van de oven om de vloeibare stoffen te kunnen aftappen. Het niveau mag zeker niet stijgen tot aan de blaasmonden, want deze worden beschadigd als het niveau de blaasmonden bereikt. Er moet snel opgetreden worden om het niveau te doen zakken, want de oven kan niet stilgelegd worden. Men kan hoogstens de produktie verminderen door minder hete lucht in te blazen (op korte termijn stijgt daardoor de temperatuur in de oven want er wordt minder warmte afgevoerd) en door minder ertsen in de oven in te brengen (maar deze maatregel heeft slechts een invloed uren later, als het vloeistofpeil al boven de blaasmonden zou uitkomen).

De huidige hoogovens zijn allemaal geoptimaliseerd om een hoog rendement te bekomen, en men verwacht dan ook geen technologische doorbraken meer. Naast de voorbehandeling van de ertsen past men ook steenkoolinjectie toe om de oventemperatuur beter te reguleren. Soms wordt de ingeblazen lucht met zuurstof verrijkt, maar deze maatregel wordt niet constant toegepast. Men heeft trouwens altijd een voldoende hoeveelheid inert gas nodig (stiksof) om de warmte te vervoeren tot de bovenste lagen. De produktie is zodanig opgevoerd dat men het gietijzer om de twee uur moet aftappen.

We sluiten af met een algemeen beeld, die fundamenteel niet veranderd is sinds de tweede wereldoorlog.

De afbeeldingen zijn afkomstig van:

Modern Blast Furnace Ironmaking (2009)
Maarten Geerdes | Hisko Toxopeus | Cor van der Vliet
ISBN 978-60750-040-7

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's