خوردگی اتمسفری

Atmospheric Corrosion
Atmospheric corrosion can be defined as the corrosion of materials
exposed to air and its pollutants, rather than immersed in a liquid.
Atmospheric corrosion can further be classified into dry, damp, and
wet categories. This chapter deals only with the damp and wet cases,
which are respectively associated with corrosion in the presence of
microscopic electrolyte (or “moisture”) films and visible electrolyte layers
on the surface. The damp moisture films are created at a certain
critical humidity level (largely by the adsorption of water molecules),
while the wet films are associated with dew, ocean spray, rainwater,
and other forms of water splashing

خوردگی در دماهای بالا

High-temperature corrosion is a form of

corrosion that does not require

the presence of a liquid electrolyte. Sometimes, this type of damage is
called dry corrosion or scaling. The term oxidation is ambivalent
because it can either refer to the formation of oxides or to the mechanism
of oxidation of a metal (i.e., its change to a higher valence than the
metallic state). Strictly speaking, high-temperature oxidation is only
one type of high-temperature corrosion, but it is the most important
high-temperature corrosion reaction

تفاوت Lamellar Tearing,وLamination

بین Lamellar Tearing و Lamination تفاوت وجود دارد و این نکته مهم میباشد که Lamination در ورق خام موجود میباشد ولی         Lamellar        Tearing در ورق قابل دیدن نیست و بعد از جوش در اثر تنش ناشی از کشش جوش در مقطع ضخامت پدیدار میشود.

ز عیوب ساخت اسکلت فلزی می‌توان به پارگی ورقی (Lamellar tearing) اشاره نمود. پارگی لاملار می تواند در زیر جوش به ویژه در ورق های فولادی نورد شده رخ دهد که دارای شکل‌پذیری ضعیف در ضخامت ورق است. ویژگی های مشخصه، علل اصلی و بهترین روش برای کاهش خطر پاره شدن لامالر توصیف شده است.

پارگی لاملار یک پدیده ترکی است که در زیر جوش اتفاق می‌افتد و ساخت و مونتاژ صفحات نورد شده فولادی دیده می‌شود. این پارگی همیشه در فلز پایه است که اغلب در خارج از منطقه پیش گرمایش یافته نیز دیده می‌شود و به صورت کلی موازی با مرز همجوشی دو فلزی است.

حالات پارگی

• کرنش ها باید در یک جهت عرضی کوتاه از صفحه اتفاق بیوفتند. این کرنش‌ها از انقباض فلز جوش در اتصال است اما می‌تواند به صورت بیشتری از به دلیل عکس‌العمل‌ها در سازه‌های نامعین است.
• جهت جوش باید به گونه ای باشد که کرنش‌های اتصال در عرض ضخامت ورق باشد.
• مصالح نسبت به پارگی مستعد باشد.

شناسایی عیوب ساخت اسکلت فلزی

ظاهر 

تشخیص اصلی وضعیت پارگی لاملار این است که اغلب در جوشهای شیاری روی قطعات T و جوشهای گوشه مشاهده می‌شود که معمولا در فلز میزبان موازی  با مرز همجوشی جوش و سطح ورق است. (شکل ۱). ترک‌ها می‌تواند در پنچه یا ریشه جوش پدیدار شود اما همواره همراه با نقاط دارای تمرکز تنش است.

شکست سطح

سطح شکستگی فیبری و چوبی با مقاطع موازی بلند است که نشان دهنده کم بودن شکل‌پذیری ورق فلزی در جهت ضخامت می‌باشد (شکل ۲).

شکل 1 – عیوب ساخت اسکلت فلزی – پارگی لاملار در جوش شیاری T

شکل ۲ – ظاهر سطح شکست در پارگی لاملار

متالوگرافی

چونکه پاره شدن لاملار با یک تمرکز بالایی از مصالح کشیده شده در جهت موازی با سطح صفحه همراه است، پاره شدن لاملار یا غشایی با ظاهر پله ای ظاهر می شود.

علت پارگی لاملار

به طور کلی سه شرایط وجود دارد که باید برای پارگی لامالر رخ دهد:

1. کرنش عرضی – کرنش‌های انقباضی در جوشکاری باید در جهت کوتاه صفحه، یعنی از طریق ضخامت صفحه، عمل کنند.
2. جهت گیری جوش – مرز همجوشی تقریبا موازی با سطح تماس صفحات است.
3. حساسیت مواد – این صفحه باید در سطح ضخامت از نظر شکل‌پذیری ضعیف باشد. بنابراین، اگر تنش های تولید شده در جوشکاری در جهت ضخامت باشد، خطر پارگی لاملار یا غشایی بیشتر خواهد شد. این خطر همچنین باعث افزایش سطح هیدروژن فلز جوش می شود.

عوامل موثر در کاهش خطر پارگی لاملار

انتخاب مصالح، طراحی اتصال، فرایند جوشکاری، مواد مصرفی، پیش گرمایش می تواند به کاهش ریسک پارگی لاملار کمک کند.

پارگی لاملار را فقط در ورق های فولادی نورد شده و نه فرج شدگی و ریخته گری مواجه می شوید. هیچ فولادی نیست که بیشتر در معرض پاره شدن لاملا قرار داشته باشد، اما فولاد با کاهش مقطع عرضی در ناحیه که معمولا با غلظت بالای سولفید یا اکسید نورد درگیر است، حساس خواهد بود. به عنوان یک قاعده کلی، فولاد با کاهش مقطع عرضی در ناحیه بیش از ۲۰٪ اساسا مقاومت در برابر پارگی لاملار است در حالی که فولاد با کمتر از ۱۰ تا ۱۵٪ کاهش مقطع عرضی در ناحیه باید در اتصالات به آرامی محدود شود (شکل ۳).

شکل ۳ – رابطه بین محتوای STRA و Slphur برای ورق با ضخامت ۱۲٫۵ تا ۵۰ میلیمتر

فولاد با مقاومت بالاتر دارای ریسک بالاتری هستند به ویژه وقتی که ضخامت بیش از ۲۵ میلیمتر باشد. فولادهای آلومینیوم با مقادیر کم سولفور (<0.005٪) دارای خطر کمتری هستند. تامین کنندگان فولاد می توانند صفحه‌هایی را که از طریق ضخامت مورد آزمایش قرار می گیرند با مقدار کاهش مقطع عرضی در ناحیه  بیش از ۲۰٪ تست کنند تا عیوب ساخت از بین برود.

PERED

An Environmental Study on Persian Direct Reduction
(PERED®) Technology: Comparing Capital Cost and
Energy Saving With MIDREX® Technology
Fatemeh Mahnaz Mohsenzadeh 1, Hassan Payab 2*, Mohammad Ali Abdoli 3,
Zahra Abedi 4
1 Department of Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic
Azad University, Tehran, IRAN
2 Department of Technical and Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University,
Tehran, IRAN
3 School of Environment college of engineering university of Tehran, Tehran, IRAN
4 Department of Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic
Azad University, Tehran, IRAN
* Corresponding author: [e-mail]
Abstract
The Midrex office space has been designed for a collaborative environmental work, with an open floor plan
and numerous meeting rooms and areas for discussion. PERED® Direct reduction technology is the new
technology in the world. Iran developed PERED® direct reduction technology for decreasing capital cost and
energy saving. Iron oxide pellets are reduced in the shaft furnace. Top gas return from furnace after cleaning
in scrubber is divided into fuel and process gas. Process and natural gas are mixed together (feed gas) after
preheat in heat recovery system. Reducing gas is generated in the reformer by reacting methane (CH4) with
water vapor (H2O) and recycled carbon dioxide (CO2) in reformer tube. Flue gas is produced due to
combustion of gases in the reformer box. Some changes and improvement in equipment have been done.
Reformer tubes changed from 8 to 10 inch and reformer box volume is decreased. Process and seal gas
compressors are changed from Aerzen rotary lobe type to centrifugal Siemens type. Shaft furnace has a new
design and internal furnace diameter is variable in terms of furnace diameter. China hat equipment replaced
upper cluster breaker. Elimination of upper cluster breaker is done without any problem for movement of
material in the furnace. It is affirm that it does not create any cluster in PERED® technology. Tube bundles
arrangement is developed and one steam tube bundle is increased.
Keywords: PERED®, MIDREX®, heat recovery system, reformer

Mohsenzadeh FM, Payab H, Abdoli MA, Abedi Z (2018) An Environmental Study on Persian Direct
Reduction (PERED®) Technology: Comparing Capital Cost and Energy Saving With MIDREX®
Technology. Ekoloji 27(106): 959-967.

INTRODUCTION
According to a meeting in December 2015, more
than 195 countries reached a consensus to minimize
carbon dioxide emissions to keep the global warming to
lower than 2°C above pre-industrial level (Johannesson
2017). First reliable global measurements of
temperature from NASA are presented in Fig. 1.
The Midrex process was started in 1966 when
Donald Beggs of the Surface Combustion Corporation
came up with an idea to decrease the Midrex process
directly. The Midland-Ross Co. contributed to the
growth of the original process that was later became
Midrex Technologies, Inc. HYL process to decrease
iron ore directly was the fruition of research efforts
initiated by Hojalata y L.mina, S.A. (later known as
Hylsa), at the beginning of the 1950s. The design of four
plants of PERED® technologies (Persian Direct
Reduction), began in 2007 in Iran. Every plant capacity
is 800,000 Ton DRI per year. The PERED®
technologies started producing for the first time in the
world, in Iran in 2017.
As reported by MIDREX®, total world DRI
production in 2017 was 87.1% Mt. It included
MIDREX® 64.8%, HYL/Energiron 16.9%, Other Gas
0.7% and Rotary Kiln, Coal-based 17.6% (CDRI, HBI
and HDRI are 67.88, 8.16, 11.06, respectively). It has
been reported that Iran successfully produced over 20.5
million tons of DRI in 2017.

فرآیند SL/RN

فرآیند SL/RN روشی است که در این روش از کوره های دوار استفاده میشود تحقیقات اولیه آن به حدود پس از جنگ جهانی دوم میرسد که شرکتهای مختلفی اعمم از اروپایی و آمریکایی در شکل دهی این روش حضور داشته اند که نام این فرآینداز همین موضوع منشا گرفته است که هر حرف آن اول نام یکی ازاین شرکتها میباشد . ولی بیشتر تحقیقا ت در کشور آلمان و توسط شرکت Lurgi انجام گرفته است .

تکنولوژی تولید در کوره دوار قبل از آهن اسفنجی با فرآیند تولید سیمان و آهک طراحی و شروع به کار نموده است . در واقع تولید آهن در این کوره ها بهینه سازی شده همان فرآند تولید سیمان و آهک میباشد .

شنگ آهن در این فرآیند بصورت کلوخه یا گندله همراه با دغال کک نشو و مقداری آهک و دولومیت جهت تعدیل مقدار گورگرد موجو در ذغال سنگ از یک طرف کوره افقی دوار وارد آن میشود . کوره احیا یک کوره افقی مایل بازاویه حدود 5 درجه میباشد .

کوره دراثر سوختن ذغال و ورودهوا و نرمه ذغال سنگ تا حدود 1000 درجه گرم میشود که مواد شارژ شده در قسمت اول کوره پیشگرم شده و در قسمت دوم تا 92 درجه فلزی احیا می گردد .

مواد احیا شده گرم پس از خروج از کوره وارد یک کوره دوار حنک کننده میشوند تا درجه حرارت آنها پایین بیاید سپس با خروج از کوره خنک کننده و گذشتن از زیر دستگاه جداکننده مغناطیسی مواد فلزی از خاکستر جداشده و برای انبار کردن یا انجام عملیات ذوب به کوره قوس منتقل گردد .

سنگ آهن مصرفی درکوره دوار دراین روش بدلیل درفشار نبودن کلوخه های موادشارژ از حساسیت کوره های عمودی برخوردار نبوده و میتوان از انواع سنگهای آهن با دانه بندی کلوخه بین 6 تا 20 میلیمتر در این کوره استفاده نمود . حرکت کلوخه ها بصورت مداوم و به آرامی در داخل کوره افقی دوار میباشد . عموماکلوخه خام مخلوط اط نزم سنگ آهن و نرمه ذغال و جسب سر میباشد که نتیجه بهتری بدر مرحله را دارد .

ذغال سنگ مورد استفاده چون از نوع ارزان بوده و قابلیت تبدیل به کک را ندارد بسیار در دسترس میباشد . ذغال مورد استفاده میتواند تا حدود 30 % مواد فرار داشته باشد و لی کربن آن نباید کمتر از 45 % باشد .

دولومیت نیز بدلیل کاهش اثر گوگرد موجود در ذغال سنگ به مواد شارژ اضافه میگردد و همچنین باعث تسریع در عملیات احیا میگردد .

ساختمان کوره افقی دوار

کوره دوار افقی مهمترین بحش واحد احیامیباشد این کوره متشکل از یک استوانه فولادی به قطر 3 الی 6 متر و طول 25 الی 80 متر بوده داخل آن آجرچینی شده و کوره با یک شیب ملایم 3-5 درجه روی چرخدنده های گرداننده نصب می گردند . دمای منطقه احیا حدود 1075 درجه سانتیگراد میباشد . بخاطر بالارفتن دمای کوره پودر ذغال از انتهای خروجی کوره به داحل کوره تزریق میگردد و در فواصل معین یک سری دریچخ جهت دمش هوای پروسس برای سوختن بهتر ذغال سنگ وتولید گاز CO جهت احیا طراحی شده اند .

گاز پروسس گرم همرا به مقداری هوای آزاد از این دریچه ها به داخل کوره تزریق میگردند .