دستگاه تست لیندر
دستگاه تست لیندر(Linder) یک تجهیز آزمایشگاهی است که برای ارزیابی کاهش‌پذیری و تخریب گندله‌های سنگ آهن در دمای پایین در فرآیندهای احیای مستقیم (DRI) مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه به‌طور خاص بر بررسی احتمال خرد شدن گندله‌ها در حین فرآیند کاهش تمرکز دارد. گندله‌ها در طی فرآیند کاهش، اکسیژن خود را از دست داده و به آهن اسفنجی تبدیل می‌شوند. یکی از چالش‌های این فرآیند، احتمال خرد شدن گندله‌ها در دمای بالا است که می‌تواند بر عملکرد فرآیند تأثیر منفی بگذارد. به‌منظور کنترل این مسئله، استانداردهای متعددی تدوین شده‌اند که روش‌های تست و شرایط مربوط به خرد شدن گندله‌ها را با دقت مشخص می‌کنند.
فرآیند تست در این دستگاه به این صورت است که نمونه‌ای از گندله‌های سنگ آهن تحت شرایط دمایی مشخص درون درام غلتشی قرار گرفته و با عوامل کاهنده گازی مختلف کاهش می‌یابد. پس از اتمام فرآیند، نمونه‌های کاهش‌یافته بر اساس توزیع اندازه دانه‌ها بررسی می‌شوند که اطلاعات دقیقی در مورد استحکام و خواص متالورژیکی مواد ارائه می‌دهد. این دستگاه قادر به انجام آزمایش‌های مقایسه‌ای بر روی خوراک سنگ آهن بوده و اطلاعات مفیدی در خصوص میزان له‌شدگی و رفتار مکانیکی گندله‌ها در شرایط احیاء فراهم می‌کند.
دستگاه تست Linder برای اندازه‌گیری له‌شدگی نسبی گندله‌ها در طول فرآیند کاهش طراحی شده و بر اساس روش‌های Linder و Jumbo Midrex کار می‌کند. این دستگاه امکان انجام تست‌های استاندارد مطابق با ISO 11257 (Linder) و ISO 13930 را فراهم می‌کند. کاربرد اصلی این دستگاه در ارزیابی شاخص فروپاشی در دمای پایین و میزان فلزی شدن گندله‌های سنگ آهن، سنگ معدن توده‌ای و گندله‌های با پیوند داغ است. توانایی شبیه‌سازی شرایط واقعی فرآیند احیاء و ارائه اطلاعات دقیق درباره مقاومت مکانیکی گندله‌ها، این دستگاه را به یکی از مهم‌ترین تجهیزات آزمایشگاهی در حوزه متالورژی و صنایع فولاد تبدیل کرده است و به متخصصان کمک می‌کند تا کیفیت مواد اولیه را ارزیابی کرده و از بروز مشکلات احتمالی در فرآیندهای صنعتی جلوگیری کنند.
اهمیت استفاده از تست لیندر
- از هم پاشیدگی در دمای پایین: یعنی سنگ آهن تو دمای پایین استحکامش رو از دست میده و خرد میشه.
- قابلیت احیا: یعنی چقدر راحت میشه اکسیژن رو از سنگ آهن جدا کرد و به آهن تبدیلش کرد.
- کلوخه شدن (Clustering): یعنی ذرات سنگ آهن به هم میچسبن و کلوخه های بزرگ تشکیل میدن که باعث اختلال تو فرآیند میشه.
عملکرد دستگاه تست لیندر
این دستگاه طبق استاندارد ISO 11257 برای تعیین کاهش دمای پایین (RDI-DR) عمل می‌کند. بر اساس این استاندارد، گاز کاهش‌دهنده باید شامل درصدهای زیر باشد: H2 (55% ±1%)، CO (36% ±1%)، CO2 (5% ±1%) و CH4 (4% ±1%). مقدار نسبت H2/CO طبق استاندارد با مقدار 1.57 انتخاب شده است. گندله‌های سنگ آهن در یک لوله چرخان مقاوم در برابر حرارت از جنس آلیاژ نیکل/کروم قرار می‌گیرند که دارای چهار میله بالابر است و لوله در داخل کوره حول محور خود می‌چرخد. این گندله‌ها با استفاده از گاز کاهش‌دهنده‌ای که شامل مخلوط گازهای H2/CO است، تحت فرآیند کاهش قرار می‌گیرند. مدت زمان این فرآیند طبق استاندارد ISO 11257، 300 دقیقه انتخاب شده است. پس از این مدت، جریان گاز کاهش‌دهنده متوقف می‌شود و چرخش لوله نیز قطع می‌گردد. سپس، نمونه‌های کاهش‌یافته تحت جریان گاز N2 به دمای اتاق سرد می‌شوند. محصول کاهش‌یافته پس از سرد شدن با استفاده از الک با سوراخ مربعی 3.15 میلی‌متر الک شده و برای تعیین آهن کل و آهن فلزی تحلیل می‌شود. این مراحل اطلاعاتی در مورد استحکام و خواص متالورژیکی مواد آزمایشی ارائه می‌دهند.
ویژگی های دستگاه تست لیندر
جو کوره
ترکیبی از گازهای CO، CO2، H2 و N2 به‌طور دقیق تنظیم می‌شود تا شرایط احیای سنگ آهن شبیه‌سازی شود. این ترکیب گازی به‌گونه‌ای تنظیم می‌شود که مطابق با استانداردهای بین‌المللی (ISO 11257) بوده و امکان ارزیابی کاهش‌پذیری و ویژگی‌های مکانیکی گندله‌ها تحت تاثیر این گازها فراهم می‌آید. با تنظیم دقیق این گازها، دستگاه قادر است ویژگی‌های مختلف گندله‌ها در فرآیند احیاء را بررسی کند.
حداکثر دمای کاری
دستگاه تست لیندر دارای دو حالت دمایی است که در آن می‌تواند فرآیندهای مختلف را شبیه‌سازی کند. در حالت بدون محفظه کاهش، دمای کوره می‌تواند به حداکثر 1000 درجه سانتی‌گراد برسد، که برای بسیاری از آزمایش‌ها و بررسی‌های اولیه مناسب است. در حالت با محفظه کاهش، دمای کوره محدود به 600 درجه سانتی‌گراد می‌شود که این محدوده دما برای بررسی فرآیندهای دقیق احیای سنگ آهن و ارزیابی واکنش‌های گازهای کاهش‌دهنده با گندله‌ها مناسب است.
المنت‌های حرارتی
المنت‌های حرارتی دستگاه تست لیندر از مارپیچ‌های سیمی تشکیل شده‌اند که به موازات محور محفظه کاهش نصب شده‌اند. این سیستم باعث می‌شود که حرارت به‌طور یکنواخت در سطح گندله‌ها توزیع شود. با استفاده از این المنت‌ها، دمای مورد نیاز برای انجام فرآیند کاهش فراهم می‌شود و امکان دقت بالا در فرآیند احیای مستقیم (DRI) وجود دارد.
عایق‌بندی
دستگاه به‌طور ویژه با استفاده از تخته‌های فیبر سرامیکی با جرم حرارتی کم عایق‌بندی شده است که باعث کاهش اتلاف انرژی می‌شود. این عایق‌ها در یک سازه دو تکه فولادی مقاوم در برابر خوردگی قرار دارند که از آسیب دیدن دستگاه در دماهای بالا جلوگیری می‌کند. این ویژگی کمک می‌کند تا دمای داخلی دستگاه ثابت بماند و از هرگونه تغییرات دمایی غیرمجاز جلوگیری شود.
ساختار مقاوم و محکم
ساختار دستگاه شامل پانل‌های فولادی مقاوم در برابر خوردگی است که به‌طور دقیق در چارچوبی محکم از فولاد توخالی نصب شده‌اند. این ساختار باعث افزایش دوام و عمر دستگاه می‌شود و آن را قادر می‌سازد تا تحت شرایط سخت آزمایش‌ها و دماهای بالا عملکرد خود را به بهترین شکل ممکن حفظ کند. همچنین، رنگ اپوکسی بادوام روی آن اعمال شده که مقاومت دستگاه را در برابر خوردگی و آسیب‌های محیطی بیشتر می‌کند.
سیستم چرخشی لوله
یکی از ویژگی‌های برجسته دستگاه تست لیندر سیستم چرخشی لوله مقاوم به حرارت است. این لوله با حرکت چرخشی خود گندله‌ها را به‌طور یکنواخت در معرض گازهای کاهش‌دهنده قرار می‌دهد و این فرآیند باعث می‌شود که توزیع گاز به‌طور یکسان در تمام سطح گندله‌ها انجام شود. این ویژگی موجب می‌شود تا فرآیند کاهش به‌طور کامل و با کارایی بالا انجام شود.
کنترل دقیق گاز
ورودی‌های گاز برای نیتروژن (N2)، مونوکسید کربن (CO)، دی‌اکسید کربن (CO2) و هیدروژن (H2) به‌طور دقیق تنظیم می‌شوند و امکان کنترل جریان گازها به‌صورت جداگانه و ترکیبی فراهم می‌شود. دستگاه مجهز به فلومتر، شیر کنترلی، شیر سلونوئیدی و شیر یک‌طرفه برای هر خط گاز است که دقت فرآیندهای احیای مستقیم را افزایش می‌دهد. حداکثر نرخ جریان گازها به شرح زیر است:
- نیتروژن: 25 لیتر در دقیقه
- مونوکسید کربن: 12 لیتر در دقیقه
- دی‌اکسید کربن: 10 لیتر در دقیقه
- هیدروژن: 2000 سانتی‌متر مکعب در دقیقه
سیستم ایمنی پیشرفته
دستگاه تست لیندر با سیستم‌های ایمنی متعددی تجهیز شده است که شامل هشدارهای مربوط به گازهای سوزاننده و همچنین سیستم کنترل دما است. این سیستم‌ها به‌طور مداوم وضعیت دستگاه را بررسی می‌کنند و در صورت بروز هرگونه مشکل یا خطر احتمالی، هشدارهایی به اپراتور ارسال می‌کنند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که دستگاه در شرایط آزمایش‌های طولانی و در دماهای بالا، با کمترین خطرات و به‌طور ایمن عمل کند.
سنسورهای دما
دستگاه تست لیندر مجهز به دو نوع سنسور دما است. یکی از آن‌ها ترموکوپل نوع K برای کنترل دمای داخلی دستگاه است و دیگری ترموکوپل عایق معدنی نوع K است که برای استفاده در شرایط خاص و به‌منظور دقت بالاتر به‌کار می‌رود. این سنسورها کمک می‌کنند تا دمای دستگاه در هر لحظه به‌طور دقیق کنترل شده و تغییرات غیرمجاز دما به سرعت شناسایی و اصلاح شوند.
پشتیبانی از استانداردهای بین‌المللی
دستگاه تست لیندر مطابق با استانداردهای بین‌المللی ISO 11257 و ISO 13930 طراحی شده است. این ویژگی به دستگاه این امکان را می‌دهد که نتایج دقیق و قابل اعتمادی در آزمایش‌های مختلف ارائه دهد و از آن در صنایع مختلف به‌ویژه در فرآیندهای احیای سنگ آهن استفاده شود. این استانداردها به‌طور ویژه برای تعیین کاهش‌پذیری گندله‌ها و ارزیابی خواص متالورژیکی آن‌ها در نظر گرفته شده‌اند.
اندازه گیری فلزی شدن و ویژگی‌های مکانیکی
پس از پایان فرآیند کاهش، دستگاه تست لیندر قادر است میزان فلزی شدن گندله‌ها را اندازه‌گیری کرده و استحکام مکانیکی آن‌ها را بررسی کند. این اطلاعات می‌تواند برای ارزیابی کیفیت گندله‌ها و پیش‌بینی نحوه عملکرد آن‌ها در فرآیندهای صنعتی مختلف، مانند تولید فولاد، مورد استفاده قرار گیرد.
کاربرد تست لیندر
فرآیند DRI: تست Linder برای ارزیابی کیفیت گلوله های سنگ آهن مورد استفاده در فرآیندهای DRI استفاده می شود.
کنترل کیفیت: این آزمایش کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که گلوله های مورد استفاده در فرآیندهای DRI با استانداردهای کیفی مورد نیاز مطابقت دارند.
تحقیق و توسعه: تست Linder در تحقیق و توسعه برای بهبود کارایی و قابلیت اطمینان فرآیندهای DRI استفاده می شود.