Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Смола и газ являютсяценным химическим сырьем, из которого производят лаки, краски, удобрения идругие продукты. Очищенный коксовый газ применяют в металлургических печахв качестве топлива.В последнее время для экономии кокса при доменной плавке в печь вдуваютприродный газ, мазут, угольную пыль. Достоинством применения указанныхвидов топлива является то, что они способствуют улучшению процессавосстановления оксидов железа путем обогащения доменного газа реагентамивосстановителями (СО и Н2).2.2.4 ФлюсыФлюсы вводят в доменную печь для перевода пустой породы рудной частишихты и золы кокса в шлак, обладающего определенными физическимисвойствами.Температура плавления оксидов, входящих в состав пустой породы рудсоставляет от 1700 до 2800 °С.
Это значительно выше температуры шлака вдоменной печи (1450 – 1600 °С). Кроме того, для обеспечения хорошей текучестинекоторые оксиды необходимо нагревать значительно выше температурыплавления. Однако, при определенном соотношении оксидов, входящих в составпустой породы (SiO2, Al2O3, CaO, MgO), образуются легкоплавкие соединения,которые имеют температуру плавления около 1300 °С и характеризуютсяхорошей текучестью при 1450 – 1600 °С.Для удаления серы из металла необходимо, чтобы шлаки, получаемые вдоменной печи, содержали определенное количество основных оксидов (CaO иMgO). Например, необходимо, чтобы в шлаках отношение (СaO + MgO) / (SiO2 +Al2O3) составляло около 1, а отношение SiO2 / Al2O3 было равно от 2 до 4.В зависимости от состава пустой породы руды применяются основные,кислые или глиноземистые флюсы.
В большинстве случаев добываемые рудысодержат пустую кислую породу и имеют приемлемое соотношение SiO2 и Al2O3.Поэтому, обычно применяют основной флюс в виде известняка, состоящего изкарбоната кальция СaCO3 или доломитизированного известняка, содержащегокроме СaCO3 еще MgCO3.В настоящее время известняк вводят при окусковании железных руд илижелезорудных концентратов. Это приводит к улучшению показателей доменнойплавки, так как уменьшается расход тепла на процесс разложения карбонатов,который осуществляется на стадии окускования (агломерации или полученииокатышей).3 Производство чугуна3.1 Устройство доменной печиЧугун выплавляют в доменных печах, представляющих собой шахтнуюпечь. Сущность процесса получения чугуна в доменных печах заключается ввосстановлении оксидов железа, входящих в состав руды, газообразными (СO, Н2)и твердым (С) восстановителями, образующимися при сгорании топлива в печи.Процесс доменной плавки является непрерывным.
Сверху в печь загружаютисходные материалы (агломерат, окатыши, кокс), а в нижнюю часть подаютнагретый воздух и газообразное, жидкое или пылевидное топливо. Газы,полученные от сжигания топлива, проходят через столб шихты и отдают ей своютепловую энергию. Опускающаяся шихта нагревается, восстанавливается, а затемплавится. Большая часть кокса сгорает в нижней половине печи, являясьисточником тепла, а часть кокса расходуется на восстановление инауглероживание железа.Доменная печь является мощным и высокопроизводительным агрегатом, вкотором расходуется огромное количество материалов.
Современная доменнаяпечь расходует около 20000 тонн шихты и 1500 т природного газа в сутки ивыдает ежесуточно около 12000 тонн чугуна.Для обеспечения непрерывной подачи и выпуска такого большогоколичества материалов необходимо, чтобы конструкция печи была проста инадежна в работе в течение длительного времени. Доменная печь снаружизаключена в металлический кожух, сваренный из стальных листов толщиной 25 –40 мм.
С внутренней стороны кожуха находится огнеупорная футеровка,охлаждаемая в нижней части печи с помощью закладываемых специальныххолодильников – металлических коробок, внутри которых циркулирует вода. Всвязи с тем, что для охлаждения печи требуется большое количество воды, нанекоторых печах применяют испарительное охлаждение, сущность которогосостоит в том, что в холодильники подают воды в несколько раз меньше, чем приобычном способе. Вода нагревается до кипения и интенсивно испаряется,поглощая при этом большое количество тепла.Внутреннее очертание вертикального разреза доменной печи называютпрофилем печи. Схема доменной печи показана на рисунке 13. Рабочеепространство печи включает:колошник;шахту;распар;заплечики;горн.Колошник.Это верхняя часть доменной печи, через которуюосуществляется загрузка шихтовых материалов и отвод доменного иликолошникового газа.
Основной частью колошникового устройства являетсязасыпной аппарат. На большинстве доменных печей установлены двухконусныезагрузочные устройства. В обычном положении оба конуса закрыты и надежноизолируют внутреннее пространство печи от атмосферы. После загрузки шихты вприемную воронку малый конус опускается и шихта падает на большой конус.Малый конус закрывается. После того, как на большом конусе будет набранозаданное количество шихты, большой конус опускается при закрытом маломконусе и шихта высыпается в печь.
После этого большой конус закрывается.Такимобразом,рабочеепространстводоменнойпечипостоянногерметизировано.Шихтовые материалы обычно подаются на колошник печи с одной стороны.В результате, в воронке малого конуса образуется откос. Длительная Работадоменной печи с перекосом уровня шихты недопустима.
Для устранения этогоявления приемная воронка и малый конус сделаны вращающимися. Послезагрузки шихты воронка вместе с конусом поворачивается на угол кратный 600,благодаря чему после разгрузки нескольких подач неравномерность полностьюустраняется.На современных печах могут устанавливаться более сложные поконструкции засыпные аппараты. Вместо большого конуса устанавливаетсявращающийся желоб, угол наклона которого может регулироваться. Такаяконструкция позволяет изменять место подачи материалов по диаметруколошника.В процессе доменной плавки образуется большое количество газа, которыйотводится из колошниковой части печи.
Такой газ называют колошниковым. Газсодержит горючие составляющие СO и Н2 и, поэтому, используется какгазообразное топливо в металлургическом производстве. Кроме того, проходячерез столб шихты, газ захватывает мелкие частицы железосодержащихматериалов, образуя так называемую колошниковую пыль. Пыль улавливается вспециальных газоочистителях и используется как добавка к шихте приагломерации или получении окатышей.Шахта. На долю шахты приходится большая часть общей высоты и объемапечи. Профиль шахты, представляющий собой усеченный конус, расширяющийсяк низу, обеспечивает равномерное опускание и разрыхление шихтовыхматериалов.
Значительная высота шахты позволяет осуществлять тепловую ихимическую обработку материалов поднимающимися горячими газами.Распар. Это средняя цилиндрическая часть рабочего пространства печи,имеющая самый большой диаметр. Распар создает некоторое дополнительноеувеличение объема печи и устраняет возможные задержки шихтовых материалов.Заплечики. Это часть профиля печи, расположенная ниже распара ипредставляющая собой усеченный конус, обращенный широким основанием краспару.
Обратная конусность заплечиков соответствует уменьшению объемапроплавляемых материалов при образовании чугуна и шлака.Горн.Это нижняя цилиндрическая часть печи, где осуществляютсявысокотемпературные процессы доменной плавки. В горне происходит горениекокса и образование доменного газа, взаимодействие между жидкими фазами,накопление жидких продуктов плавки (чугуна и шлака) и периодический ихвыпуск из печи. Горн состоит из верхней или фурменной части и нижней илиметаллоприемника. Подину металлоприемника называют лещадью.В нижней части горна расположены чугунные и шлаковые летки,представляющие собой отверстия для выпуска чугуна и шлака. После выпускачугуна летку закрывают специальной огнеупорной массой при помощи такназываемой пушки, которая представляет собой цилиндр с поршнем.
Передоткрытием чугунной летки пушку заполняют леточной огнеупорной массой.После окончания выпуска чугуна пушку подводят к летке, и с помощьюпоршневого механизма леточная масса выдавливается из пушки и заполняетлеточный канал. Для вскрытия чугунной летки служит специальная бурильнаямашина, которая рассверливает в леточной массе отверстие, по которомувыпускают чугун.Шлаковые летки располагаются на высоте 1500 – 2000 мм от уровнячугунной летки и закрываются с помощью шлакового стопора, представляющегособой стальной шток с наконечником. Выходящие из доменной печи чугун ишлак направляются по желобам в чугуновозные и шлаковозные ковши.
Внастоящее время шлак в основном выпускается вместе с чугуном и отделяется отчугуна специальным устройством на желобе печи (рисунок 14).Шлак, вытекающий из доменной печи через чугунную летку, отделяется отчугуна на желобе печи с помощью разделительной плиты и перевала, выполняющих роль гидравлического затвора. Чугун, имеющий высокую плотность,проходит в зазор под разделительной плитой, а более легкий шлак отводится вбоковой желоб.При необходимости поставки чугуна другим предприятиям его разливают вслитки (чушки) массой 30 – 40 кг на специальной разливочной машине.В верхней части горна на расстоянии 2700 – 3500 мм от оси чугунной леткипо окружности горна с равными промежутками устанавливаются воздушныефурмы, через которые подают в печь нагретое до 1100 – 1300 °С дутье, а такжеприродный газ и другие топливные добавки (мазут, пылеугольное топливо).Каждая доменная печь обеспечивается дутьем от своей воздуходувки.
Нагревдутья осуществляется в воздухонагревателях регенеративного типа, когда поддействием тепла сжигаемого газа вначале нагревается насадка воздухонагревателяиз огнеупорного кирпича, а затем через нее пропускается воздух, забирающийтепло от насадки. В период нагрева насадки в камеру горения подается газ ивоздух для его горения. Продукты сгорания, проходя через насадку, нагревают ееи уходят в дымоход. В период нагрева дутья холодный воздух поступает внагретую насадку, нагревается, а затем подается в доменную печь. Как тольконасадка остыла настолько, что воздух не может быть нагрет до заданнойтемпературы, его переводят на следующий воздухонагреватель, а остывшийставят на нагрев.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
