• Главная
  • Карта сайта
Не найдено

доменне виробництво

Д про тимчасове произв про дство, виробництво чавуну відновної плавкою залізних руд або окускованного залізорудних концентратів в доменних печах. Д. п. - галузь чорної металургії .

Історична довідка. Чавун був відомий за 4-6 ст. до н. е. Д. п. Виникло в результаті розвитку сиродутного процесу - «прямого» отримання заліза в твердому стані безпосередньо з залізної руди шляхом відновлення її в низьких горнах або шахтних печах (домницях) за допомогою деревного вугілля. Перші доменні печі в Європі з'явилися в середині 14 ст., А в Росії - близько 1630, поблизу Тули і Кашири. На Уралі перший чавун отриманий в 1701, а в середині 18 ст. завдяки розвитку уральської металургії Росія вийшла на 1-е місце в світі, яке утримувала до початку 19 ст. До середини 18 ст. єдине паливо в Д. п. - деревне вугілля. У 1735 А. дербі застосував в доменній плавці кам'яно-вугільний кокс.

Основні етапи розвитку Д. п .: застосування парової повітродувної машини (І. І. повзунів , 1766), нагрів дуття (Дж. Нілсон , 1829), винахід цегляного повітронагрівача регенеративного типу (Е. Каупер , 1857). У 1913 в Росії було виплавлено 4,2 млн. Т чавуну і вона займала 5-е місце в світі. У 1940 в СРСР було виплавлено 15 млн. Т чавуну (3-е місце в світі), а з 1947 Радянський Союз поступався тільки США. У 1970 СРСР вийшов на 1-е місце в світі. Виплавка чавуну в СРСР в 1971 склала 89,3 млн. Т. Велику роль у розвитку Д. п. В СРСР зіграли М. А. Павлов , М. К. Курако , І. П. Бардін . Д. п. В СРСР характеризується застосуванням високомеханізованих і автоматизованих агрегатів і передової технології.

Вихідними матеріалами (шихтою) в Д. п. Є: Залізна руда , марганцева руда , агломерат , окатиші , А також пальне і флюси . Широке застосування в шихті доменних печей СРСР отримав офлюсований агломерат (понад 90%), який містить 50-60% Fe при основності 1,1-1,3; розширюється застосування офлюсованих окатишів. Найважливіші властивості залізовмісних шихтових матеріалів, що визначають техніко-економічні показники доменної плавки: вміст заліза, склад порожньої породи, кількість шкідливих домішок, а також гранулометричний склад, міцність і відновлюваність. Основним пальним в Д. п. Служить кам'яновугільний кокс . Отримує поширення плавка із заміною частини коксу газоподібним, рідким або твердим паливом, вдувати в горн доменної печі. Як флюси використовується вапняк, іноді доломіт.

Основні види чавуну, виплавленого в доменних печах: передільний чавун, який використовується для виробництва сталі в сталеплавильних агрегатах; ливарний, що йде для чавунних виливків; спеціальні чавуни. Побічні продукти Д. п .: доменний газ [теплота згоряння 3,6-4,6 МДж / м3 (850-1100 ккал / м3)] після очищення від пилу використовується для нагріву дуття в воздухонагревателях, а також в заводських котельних установках, коксохімічних, агломераційних і деяких ін. цехах; доменний шлак знаходить застосування головним чином в промисловості будівельних матеріалів; колошниковий пил, що виноситься з печі і вловлюється системою газоочистки, що містить 30-50% Fe, повертається в шихту доменних печей після її попереднього окускования (головним чином шляхом агломерації ).

Доменний цех (рис. 1) заводу з повним металургійним циклом має, як правило, не менше 3 доменних печей з воздухонагревателями і системою газоочистки. Запас шихти (коксу на 6-12 год, агломерату або руди, а також флюсів на 1-2 діб роботи печей) зберігається в бункерах естакади (загальною для всіх доменних печей). На багатьох металургійних заводах до складу доменного цеху входить так званий рудний двір, де зберігається основний запас залізних руд, що укладаються в штабелі рудними перевантажувачами. Формування штабеля і паркан з нього матеріалів виробляються з урахуванням усереднення руд. У доменному цеху є також машини для розливання чавуну.

Доменна піч (рис. 2) являє собою шахтну піч круглого перетину; футерована вогнетривкою кладкою (верхня частина шамотною цеглою, нижня - переважно вуглецевими блоками). Для запобігання розпалу кладки і захисту кожуха печі від високих температур використовують холодильники, в яких циркулює вода. Кожух печі і колошникового пристрій підтримуються колонами, встановленими на фундаменті.

Шихта подається на колошник печі скипами, рідше стрічковими конвеєрами. Скіпи розвантажуються в піч через приймальню воронку і засипної апарат , Встановлений на колошнике. Повітря (дуття) від повітродувних машин подається в піч через повітронагрівачі (в яких нагрівається до 1000-1200 ° С) і фурмені прилади, встановлені по колу горна . Через фурми вводиться також додаткове паливо (природний газ, мазут або вугільний пил).

Продукти плавки випускаються в чугуновозні і шлакові ковші через льотки, розташовані в нижній частині горна. Утворений в печі колошниковим газ відводиться через газовідводи, розташовані в куполі печі (рис. 3).

Відстань між віссю чавунної льотки і нижньою кромкою великого завантажувального конуса в опущеному стані називається корисною висотою доменної печі, а відповідний обсяг - корисним об'ємом доменної печі. Потужні доменні печі в СРСР мають корисний об'єм 2000-3000 м3 і є одними з найбільших в світі. Директиви по 9-у п'ятирічному плану передбачають будівництво доменних печей об'ємом 5000 м3.

Основні хімічні процеси в доменній печі - горіння палива і відновлення Fe, Si, Mn і ін. Елементів. Частина коксу витрачається на процеси відновлення, але основна кількість опускається в горн і згорає разом з вдувати паливом у фурм. Гази з t 1600-2300 ° С, що містять 35-45% CO, 1-12% H2 і 45-65% N2, піднімаючись по печі, нагрівають опускається шихту, при цьому CO і H2 частково окислюються до CO2 і H2O. Гази, що виходять з печі, мають t 150-300 ° С.

Горіння у фурм. У фурм доменної печі виникають вогнища горіння, звані окислювальними зонами, в яких вихровий рух газів приводить до циркуляції шматків коксу. Горіння коксу розвивається на поверхні контакту твердої і газоподібної фаз. При цьому кисень з'єднується з вуглецем в складні комплекси СхОу, які потім розпадаються. У спрощеному вигляді сумарний процес горіння вуглецю твердого палива у фурм зводиться до екзотермічної реакції 2C + O2 = 2CO. При вдувании природного газу або мазуту, в яких головною складовою є вуглеводні (наприклад, метан), протікає реакція з виділенням CO і H2; при цьому поглинається значна частина тепла, що виділяється при спалюванні З, а отже, знижується температура горіння у фурм. Щоб уникнути цього необхідно підвищувати температуру дуття і збагачувати його киснем. Позитивний вплив вдування вуглеводневих палив - в підвищенні концентрації водню в газі і поліпшенні завдяки цьому його відновної здатності.

Відновлення заліза і ін. Елементів. У доменній печі Cu, As, Р, подібно Fe, відновлюючись, майже повністю переходять в чавун. Повністю відновлюється і Zn, який потім переганяється, переходить в гази і відкладається в порах кладки, викликаючи її руйнування. Ті елементи, які утворюють міцніші з'єднання з киснем, ніж Fe, відновлюються частково або зовсім не відновлюються: V відновлюється на 75-90%, Mn на 40-75%, Si і Ti в невеликих кількостях, Al, Mg і Ca не відновлюються .

Відновлення надходять в доменну піч оксидів Fe2O3 і Fe3O4 відбувається шляхом послідовного відщеплення кисню по реакціях:

3Fe2O3 + CO (H2) = 2Fe3O4 + CO2 (H2O),

Fe3O4 + CO (H2) = 3FeO + CO2 (H2O).

Закис заліза FeO відновлюється до Fe газами (непряме відновлення) і вуглецем (пряме відновлення).

FeO + CO (H2) = Fe + CO2 (H2O),

FeO + C = Fe + CO.

Вищі оксиди марганцю MnO2, Mn2O3 і Mn3O4 відновлюються газами з виділенням тепла. Надалі MnO відновлюється до Mn тільки вуглецем з витратою тепла приблизно в 2 рази більшою, ніж при відновленні Fe. Si також відновлюється тільки С при високих температурах по ендотермічної реакції:

SiO2 + 2C + Fe = FeSi + 2CO.

Ступінь відновлення Si і Mn залежить в основному від витрати коксу; на кожен відсоток підвищення вмісту Si в чавуні витрата коксу збільшується на 5-7%, що збільшує кількість гарячих газів в печі, викликаючи перегрів шахти. Збагачення дуття киснем, забезпечуючи високий нагрів горна, зменшує кількість газів, що утворюються, а отже, і температуру в шахті печі.

Сірка в доменному процесі. S вноситься в доменну піч в основному коксом і переходить в гази у вигляді пари (SO2, H2S і ін.), Але більша частина залишається в шихті (у вигляді FeS і CaS); при цьому FeS розчиняється в чавуні. Для видалення S з чавуну необхідно перевести її в з'єднання, нерозчинні в чавуні, наприклад в CaS:

FeS + CaO = CaS + FeO.

Це досягається освітою в доменній печі рідкорухомих шлаків з підвищеним вмістом СаО. Відновне середовище сприятливо впливає на цей процес, тому що знижує вміст FeO в шлаку. Ступінь знесірчення досить висока, і тільки в деяких випадках чавун додатково обезсірковуючу поза доменної печі різними реагентами.

Освіта чавуну і шлаку. Відновлене в доменній печі Fe частково науглероживается в твердому, а потім в рідкому станах. Зміст C в чавуні залежить від температури чавуну і його складу. Шлак складається з невосстановівшіхся оксидів SiO2, AI2O3 і СаО (90-95%), MgO (2-10%), FeO (0,1-0,4%), MnO (0,3-3%), а також 1 , 5-2,5% S (головним чином у вигляді CaS). Для характеристики шлаків користуються зазвичай показником основності CaO / SiO2 або (СаО + MgO) / SiO2. Основность CaO / SiO2 для різних умов плавки вагається в межах 0,95-1,35%. При виплавці чавуну на коксі з підвищеним вмістом S (донецький кокс) працюють на шлаках з верхньою межею основності і прагнуть забезпечити вміст MgO в шлаку 6-8% і більше, покращуючи його жідкоподвіжность.

Робота доменної печі починається з її задування. При цьому горн і заплечики завантажуються коксом, а шахта - так званої задувочной шихтою. У повністю завантажену піч подається нагріте дуття (зменшена кількість), кокс запалюється, і починається опускання матеріалів. Перший випуск чавуну і шлаку проводиться через 12-24 год, після чого кількість дуття і рудна навантаження (відношення маси руди до маси коксу в подачі) поступово збільшуються, і через кілька днів після задування доменна піч досягає нормальної продуктивності.

Безперервна робота (кампанія) доменної печі від задування до видування (зупинки на капітальний ремонт) триває 5-6, а в деяких випадках 8-10 років і більше, протягом яких пекти 1-2 рази зупиняється на так званий середній ремонт для заміни зношеної кладки шахти. Виплавка чавуну на потужних печах за одну кампанію досягає 5-8 млн. Т чавуну і більше.

Управління роботою (ходом) доменної печі полягає в регулюванні (відповідно до якості сирих матеріалів і видом виплавленого чавуну) складу шихти, кількості, температури і вологості дуття, а також величини подачі або послідовності завантаження окремих компонентів шихти і рівня засипу. Хід доменної печі контролюється вимірювальними приладами, що реєструють основні параметри завантаження, дуття, колошникового газу, температуру кладки печі на різних горизонтах.

Набули поширення плавка з вдуванням додаткових видів палива, збагаченням дуття киснем і робота з підвищеним тиском колошникових газів. При підвищенні тиску на колошнике зменшується перепад тисків між низом і верхом доменної печі; це обумовлює рівніший схід шихти, покращує відновну роботу газів, зменшує винос пилу.

Д. п. Характеризується високим ступенем автоматизації. На сучасному доменної печі автоматично здійснюються всі операції шихтоподачи: набір компонентів шихти з відсівом дрібниці, зважування, транспортування на вищий і завантаження в піч за заданою програмою. Автоматично підтримуються оптимальний рівень засипу і розподіл шихтових матеріалів на колошником, тиск колошникового газу, витрата води на охолодження, температура і вологість дуття, а також вміст у ньому кисню і витрата природного газу. Автоматизовано перемикання повітронагрівачів і управління режимом їх нагріву. Автоматичні аналізатори забезпечують безперервну реєстрацію складу колошникового газу і дуття. Впроваджуються системи автоматичного регулювання подачі дуття і природного газу як за загальним витраті, так і по окремим фурмам.

Нові доменні печі оснащуються системами централізованого контролю і управління, які забезпечують усереднення показників приладів і підрахунок комплексних показників роботи печі. Ведуться роботи по комплексній автоматизації Д. п., В тому числі управління тепловим режимом доменної печі за допомогою ЕОМ.

Показники роботи доменної печі залежать головним чином від якості сирих матеріалів і ступеня підготовки їх до плавки. Основні показники: добова продуктивність доменної печі в т і витрата коксу на 1 т чавуну. В СРСР продуктивність доменних печей іноді характеризується коефіцієнтом використання корисного об'єму (кипо), т. Е. Ставленням корисного об'єму в м3 до добової виплавки передільного чавуну в т. Продуктивність доменної печі об'ємом 3000 м3 - 7000 т чавуну на добу. У 1970 середній кипо склав 0,597 (в деяких випадках 0,43-0,45). Витрата коксу на одиницю виплавленого чавуну має велике економічне значення внаслідок високої вартості коксу. Застосування додаткового палива дозволяє зменшити витрату коксу на 8-20% і знизити завдяки цьому собівартість чавуну. В СРСР при виплавці передільного чавуну з добре підготовленою багатої на залізо шихти витрата коксу 550-600 кг / т, а на деяких заводах - не більше 450-500 кг / т.

Вдосконалення Д. п. Направлено на поліпшення підготовки сирих матеріалів до плавки, збільшення потужності (обсягу) доменних печей, впровадження прогресивної технології, автоматичного управління ходом доменної печі.

Літ .: Збірник праць з теорії доменної плавки, сост. М. А. Павлов, т. 1, М., 1957; Леонідов Н. К., Удосконалення конструкцій доменних печей, М., 1961; Доменний процес по новітніх дослідженнях. [Зб. ст.]. До 100-річчя від дня народження акад. М. А. Павлова, М., 1963; Доменне виробництво. Довідник, під ред. І. П. Бардіна, т. 1-2, М., 1963; Готліб А. Д., Доменний процес, 2 видавництва., М., 1966.

В. Г. Воскобойников, А. Г. Михалевич.

Михалевич

Мал. 2. Доменна піч: 1 - захисні сегменти колошника; 2 - великий конус; 3 - приймальна воронка; 4 - малий конус; 5 - розподільник шихти; 6 - воронка великого конуса; 7 - похилий міст; 8 - скіп; 9 - повітряна фурма; 10 - чавунна льотка; 11 - шлаковая льотка.

Доменна піч: 1 - захисні сегменти колошника;  2 - великий конус;  3 - приймальна воронка;  4 - малий конус;  5 - розподільник шихти;  6 - воронка великого конуса;  7 - похилий міст;  8 - скіп;  9 - повітряна фурма;  10 - чавунна льотка;  11 - шлаковая льотка

Мал. 1. Сучасний доменний цех: 1 - доменна піч; 2 - чавунна льотка; 3 - чавуновози; 4 - газовідводи; 5 - ливарні двори; 6 - повітронагрівачі; 7 - димова труба; 8 - повітропроводи холодного і гарячого дуття; 9 - пункт управління; 10 - пиловловлювач; 11 - апарати тонкої газоочистки; 12 - скіпової підйомник; 13 - бункерна естакада; 14 - газопроводи брудного і чистого газу; 15 - ліфт; 16 - агломераційна фабрика.

Сучасний доменний цех: 1 - доменна піч;  2 - чавунна льотка;  3 - чавуновози;  4 - газовідводи;  5 - ливарні двори;  6 - повітронагрівачі;  7 - димова труба;  8 - повітропроводи холодного і гарячого дуття;  9 - пункт управління;  10 - пиловловлювач;  11 - апарати тонкої газоочистки;  12 - скіпової підйомник;  13 - бункерна естакада;  14 - газопроводи брудного і чистого газу;  15 - ліфт;  16 - агломераційна фабрика

Мал. 3. Робота доменної печі.

Новости
Провайдеры:
  • 08.09.2015

    Batyevka.NET предоставляет услуги доступа к сети Интернет на территории Соломенского района г. Киева.Наша миссия —... 
    Читать полностью

  • 08.09.2015
    IPNET

    Компания IPNET — это крупнейший оператор и технологический лидер на рынке телекоммуникаций Киева. Мы предоставляем... 
    Читать полностью

  • 08.09.2015
    Boryspil.Net

    Интернет-провайдер «Boryspil.net» начал свою работу в 2008 году и на данный момент является одним из крупнейших поставщиков... 
    Читать полностью

  • 08.09.2015
    4OKNET

    Наша компания работает в сфере телекоммуникационных услуг, а именно — предоставлении доступа в сеть интернет.Уже... 
    Читать полностью

  • 08.09.2015
    Телегруп

    ДП «Телегруп-Украина» – IT-компания с 15-летним опытом работы на рынке телекоммуникационных услуг, а также официальный... 
    Читать полностью

  • 08.09.2015
    Софтлинк

    Высокая скоростьМы являемся участником Украинского центра обмена трафиком (UA — IX) с включением 10 Гбит / сек... 
    Читать полностью