Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Допоміжне устаткування доменної печі

Сучасна високопродуктивна доменна піч потребує великої кількості шихтових матеріалів і повітря для дуття, а виробляє багато чавуну, шлаку і доменного газу.

Вага матеріалів, які завантажуються в доменну піч, дорівнює вазі продуктів доменного процесу. Для подавання в доменну піч шихтових матеріалів і видалення продуктів доменного процесу потрібне допоміжне устаткування: підйомні і завантажувальні механізми, механізми для відвезення чавуну і шлаку, повітродувки, повітронагрівники, газоочисники, прилади для механізації і автоматизації тощо.

Підйомний механізм призначений для подавання шихти (після зважування у вагон-вагах) до приймальної воронки 18 (рис. 1). Найчастіше застосовуються підйомні механізми з двох вагонеток, які піднімають по похилих рейках за допомогою тросів: одна вагонетка з шихтою рухається вверх, друга (порожня) – вниз. З вагонеток шихта висипається у приймальну воронку 18 на конус 17. Після кожної подачі конус 17 повертається на 60°, а після шести подач він опускається вниз і руда висипається на конус 16. Після закриття конуса 17 опускається вниз конус 16 – шихта висипається в колошник.

Повітродувки. Сучасна повітродувка являє собою агрегат, який складається з парової або газової турбіни потужністю до 18 тис. кВт і багатоступінчастого компресора.

Повітронагрівник. Для забезпечення роботи доменної печі з корисним об’ємом 2000 м³ потрібно подавати щохвилини 3800 л³ повітря, нагрітого до 1200°С. Таку піч обслуговують чотири повітронагрівники. Один з них запасний (аварійний), а інші три працюють почергово: кожен з трьох повітронагрівників протягом двох годин нагрівається, потім за одну годину нагріває повітря, яке продувається через нього.

Повітронагрівний 2 (рис. 2) має вигляд циліндричної башти діаметром до 10 м і висотою до 45 м. Він складається з стального кожуха 3 і шамотової футеровки 4. Вертикальна стіна 5 ділить внутрішній простір повітропагрівника на дві частини: камеру згоряння 6 і цегляну насадку 7. Частина доменного газу після очистки надходить в камеру згоряння 6 і, змішуючись з повітрям, згоряє там, а гарячі гази проходять через цегляну насадку 7, нагрівають її до 1300°С і виходять в димову трубу 1.

Газоочисники призначені для очистки доменного газу від дрібних частинок руди, флюсів і коксу. Вони є трьох типів: сухі інерційні, мокрі і електростатичні. Рудний і коксовий пил, вилучений з доменного газу, надходить на агломерацію.

Рис. 2. Схема будови і дії повітронагрівників:

1 – димова труба; 2 – повітронагрівник; 3 – кожух: 4 — шамотна футеровка; 5 – вертикальна перегородка; 6 – камера згорання; 7 – насадка з вогнетривкої цегли: 8 – повітродувна машина.

Доменний процес

Для забезпечення нормального ходу доменного процесу треба щоб кількість тепла і температура по висоті печі були розподілені так, щоб всі реакції відбувались в певному місці і за певний відрізок часу. Цього можна досягти правильним співвідношенням складу шихти, кількості повітря і його температури при умові достатньої газопроникності по всій висоті шихти в доменній печі.

У доменній печі під час плавки відбуваються такі процеси:

1) горіння вуглецю палива біля фурм;

2) відновлення заліза та інших елементів з окислів;

3) навуглецювання заліза і утворення чавуну;

4) шлакоутворення.

Горіння. Кисень нагрітого повітря, яке вдувається через, фурми в піч, вступає в реакцію з розжареним коксом, тобто відбувається горіння за реакцією:

С+О₂ = С0₂ +97650 кал.

Внаслідок горіння виділяється багато тепла, тому температура біля фурм досягає 1700…1800^СС.

Вуглекислий газ СО₂ при високій температурі енергійно сполучається з вуглецем коксу, утворюючи окис вуглецю за реакцією:

СО₂+ С =2СО – 37100 кал,

тобто реакція відбувається з затратою тепла.

Відновлення заліза. Окис вуглецю (СО) є енергійним відновлювачем: він віднімає кисень від окислів металів.

У доменних печах відбувається побічне відновлення заліза, тобто газами, і пряме – твердим вуглецем. Газами відновлюється до 60%, а твердим вуглецем – до 40% заліза.

Відновлення заліза — це процес послідовного відокремлення кисню від окислів заліза. Відновлення проходить за три стадії:

Fе₂O₃ → Fе₃O₄ → FеО → Fе

Побічне відновлення заліза газом СО відбувається за такими реакціями:

3Fе₂O₃ + СО = 2Fе₃O₄ + С0₂ – 8870 кал,

Fе₃O₄ + СО = 3FеО + С0₂ – 4990 кал,

FеО + СО = Fе + С0₂ + 3250 кал.

Відновлення заліза газом починається при температурі 400°С і відбувається в зонах шахти з температурою 500…900°С.

Пряме відновлення, тобто відновлення твердим вуглецем, відбувається при вищих температурах (1000…1100°С) в зонах розпару і заплечиків за такою реакцією:

FeО + С = Fе + СО +Q

Навуглецювання заліза. Майже одночасно з відновленням заліза відбувається його навуглецювання, яке при температурах 900…1000°С здійснюється за рахунок окису вуглецю за реакцією:

3FеО + 2СО = Fе₃С + С0₂,

при вищих температурах навуглецювання відбувається за рахунок твердого (сажистого) вуглецю, який проникає в пори губчастого заліза і також утворює карбід заліза Fе₃С.

Карбід заліза має 6,67% вуглецю, але він розчиняється в залізі, чим прискорює насичення вуглецем до 4…4,5%, тобто до утворення чавуну.

Відновлення марганцю і кремнію. Ці хімічні елементи відновлюються твердим вуглецем при високих температурах (1000…1200°С) за такими реакціями:

відновлення марганцю

МnО + С = Мп + СО – Q;

відновлення кремнію

SiO₂ + 2С = Si + 2СО + Q

Марганець і кремній розчиняються в чавуні і поліпшують його механічні властивості.

Шлакоутворення. Це процес сплавлення пустої породи і золи з флюсами. Процес шлакоутворення починається в зоні розпару при температурах близько 1200°С і закінчується в заплечиках.

Шлак має залишок СаО і вилучає з чавуну шкідливу домішку (сірку) за реакцією:

FeS + CaO + С = Fe + CaS + CO – Q.

Доменний шлак складається з окису кальцію (40…50%), окису кремнію (30…40%), окису алюмінію (10…12%) та невеликої кількості МgО, СаS, МnО і FеО.

Продукти доменної плавки

Основним продуктом доменної плавки є чавун, а побічними – шлак, доменний газ і колошниковий пил.

Чавун. Доменний чавун містить в собі 3…4,5% вуглецю, а також кремній і марганець. За призначенням і хімічним складом чавун ділять на три групи: переробний, ливарний і спеціальний.

Переробний чавун (або білий) характерний тим, що більшість вуглецю в ньому знаходиться у вигляді карбіду заліза Fе₃С (або цементиту). Цей чавун в зломі має білий колір, він дуже твердий, не піддається обробці різанням. Білий чавун використовується для переробки в сталь. Він ділиться на мартенівський (М), бесемерівський (Б) і томасівський (Т). Переробного (білого) чавуну виплавляється до 80% від загальної кількості.

Ливарний чавун (або сірий) характерний тим, що вуглець в ньому знаходиться у вільному стані – у вигляді графіту. Цей чавун в зломі має сірий колір. Він має високі ливарні властивості. Марки ливарного чавуну: ЛКОО, ЛК1. ЛК2, ЛКЗ, ЛК4.

Ливарний чавун широко застосовується для відливання корпусних деталей машин, станин верстатів, корпусів коробок швидкостей та блоків двигунів тракторів і автомобілів тощо.

Ливарний чавун порівняно м’який, добре обробляється різанням, має великий опір спрацюванню і малий коефіцієнт тертя.

Спеціальний чавун випускається трьох видів: феросиліцій. що містить до 15% кремнію; дзеркальний чавун, який містить від 15 до 25% марганцю; феромарганець, який містить 70…80% марганцю. Спеціальні чавуни використовують в основному при виробництві сталі як легуючі домішки (феросиліцій і дзеркальний чавун), або як розкислювач (феромарганець).

Доменний шлак використовується для виробництва цементу, шлакової вати, щебеню, добрив для сільського господарства.

Доменний газ виробляється у великій кількості і використовується для нагрівання повітря, для парових і газових турбін повітродувних машин, для мартенівських печей тощо.

Розливка чавуну

Доменна піч працює безперервно протягом 5…8 років. Піч досягає нормальної продуктивності через 6…10 днів після задувки. Випуск чавуну і шлаку проводиться за графіком: чавун – 6 разів на добу, а шлак – через 1,5…2 години.

Чавун і шлак випускають в ковші чавуновози і шлаковози,встановлені на спеціальних залізничних платформах.

Переробний чавун вивозять в сталеплавильний цех і там зливають його в спеціальні ковші – міксери, які мають місткість до 2000 т. У міксерах чавун усереднюється і зберігається до заливання в мартенівські печі або конвертори. Щоб чавун в міксерах не охолоджувався, його в міру потреби підігрівають газовими пальниками.

Міксер 2 (рис. 3) являє собою посудину циліндричної форми, виготовлену з листової сталі і викладену всередині вогнетривкою цеглою. Для розливання чавуну в ковші міксер повертається (нахиляється) на роликах 4 за допомогою гідравлічного пристрою 5.

Ливарний чавун на спеціальних розливних машинах розливається у форми-виливники, в яких утворюються напівциліидричні чушки-зливки вагою 16…32 кг.

Рис 3. Будова міксера:

1 і 3 – ковші; 2 – міксер: 4 – опорні ролики 5– гідравлічний пристрій для нахилу міксера.

Заняття 7

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒