книги / Металлургия, технология угля и неметаллических полезных ископаемых
..pdf+бчт
Рис- 8. Доменный цех металлургического завода:
/ — рудный |
кран; 2 — бункер для |
руды |
н |
флюсов; |
|||
3 — бункерная |
эстакада; |
-/ — вагон; |
5 — скип; |
6 — ски |
|||
повая яма; |
7 — бункер |
для |
кокса; |
8 — домен |
|||
ная печь; |
9 — газоотвод; |
10, |
11 — первый |
и |
второй |
||
пылеуловители |
грубой газоочистки |
|
со
Горн печи (рис. 9) |
включает |
лещадь 1 и |
металлоприемник, |
где скапливаются чугун |
и шлак, |
и фурменную |
зону, где распо |
ложено 18—20 фурм для вдувания в печь нагретого воздуха.
Рис. 10. Колошниковое устройство доменной печи:
/ — малый конус; 2 — тяга |
малого конуса; 3 — воронка малого конуса; |
|||||
4 — большой |
конус; |
5 — тяга |
большого конуса; |
6 — воронка большого |
||
конуса; 7 — приемная |
воронка; |
8 — балансиры для тяг конусов; 9, |
10 — |
|||
газоотводы; |
// — газовые |
клапаны; /2 — скип; |
/3 — наклонный |
мост |
Выпуск чугуна и шлака производят через летки, представляю щие собой каналы в кирпичной кладке, расположенные соответ ственно на расстоянии 0,5 и 1,4—1,9 м от уровня лещади. В про межутках между выпусками летки закрываются.
2 М. А. Менковскнй и др. |
33 |
и опускаются вниз через насадку. В высокотемпературном нагре вателе температура купола достигает 1400° С. Воздух для нагрева подается в поднасадочное пространство 16, пройдя регенератив ную насадку он нагревается и затем через камеру 3 и футе рованный воздухопровод горя чего дутья 13 подается в до менную печь.
|
Размеры |
и |
число |
воздухо |
|||
нагревателей |
(обычно |
3—4) |
|||||
зависит |
от объема |
доменной |
|||||
печи. |
Площадь |
поверхности |
|||||
нагрева |
|
воздухонагревателя |
|||||
для |
печи объемом |
1513 л*3 рав |
|||||
на |
30000 ж2. |
Расход |
дутья |
||||
на |
1 м3 полезного объема |
печи |
|||||
составляет |
2,2—2,6 |
нмг/мин. |
|||||
Соответственно |
производитель |
||||||
ность |
мощных |
|
воздуходувок |
составляет 4500—5000 нм*/мин.
Загрузочные устройства
Доменные печи потребляют 5000—7000 т шихтовых мате риалов в сутки, что требует полной механизации подачи материалов и выдвигает осо бые требования надежности работы транспортного оборудо вания.
На рудном дворе доменно го цеха производится разгруз ка, штабелирование и усредне ние шихтовых материалов пор тальным грейферным краном. Усреднение рудных материа лов обеспечивает постоянный состав шихты, что создает не
обходимые |
условия для |
ров |
||||
ного |
протекания технологиче |
|||||
ского |
процесса |
плавки |
при |
|||
максимальной |
производитель |
|||||
ности |
доменной |
печи. |
|
|
||
С рудного двора материалы |
||||||
поступают |
на |
аглофабрику |
||||
и затем |
в |
бункера, |
располо |
|||
женные |
параллельно |
фронту |
Рис. |
П. |
Трехъярусныи |
воздухонагрева |
|||||||
|
|
|
|
тель: |
|
|
|
|
|
|
1 — кожух; |
2 — футеровка; |
3 — камера |
|
горе |
||||||
ния; |
4 — камера |
насадки |
регенератора; |
5 — |
||||||
разделительная |
стенка; |
6— газопровод; |
7 — га |
|||||||
зовый |
клапан; |
« — горелка; |
9 — клапан; |
10 — |
||||||
дымовой |
клапан; |
11 — воздухопровод |
холод |
|||||||
ного дутья; 12 — клапан |
холодного |
дутья; |
13 — |
|||||||
воздухопровод |
горячего |
дутья; |
/-/ — клапан го |
|||||||
рячего дутья; |
15 — купол; |
16 — поднаслдочнос |
||||||||
пространство |
с |
колоннами; |
17 |
наладка |
доменных печей. Бункера вмещают запасы агломерата на 48— 60 ч работы печей. Емкость бункеров для кокса рассчитана на 8—12 ч работы печей.
Из бункеров шихтовые материалы (агломерат, кокс), посред ством самоходных вагон-весов перегружаются в скиповые ваго нетки, подающие материал на колошник в приемную воронку до менной печи. На ряде металлургических заводов набор шихтовых материалов для установленной последовательности их загрузки в доменные печи производится автоматически.
Очистные устройства для колошникового газа
Вынос пыли, с колошниковым газом составляет 30—50 кг на 1 г чугуна, что требует его очистки перед дальнейшим использо-
Внедрение научных методов управления ходом доменного про-- цесса позволило устранить расстройства работы печей — похоло дание, обрывы и подвисание шихты, образование настылей и т. д.
Разработаны схемы комплексной автоматизации на основе не прерывного контроля качества и количества загружаемых матери алов и продуктов процесса плавки, а также показателей теплово го баланса. Сложнейшие зависимости оптимальных технологиче ских параметров процесса учитываются уравнениями, решение которых выполняют счетно-решающие машины.
Почти все трудоемкие операции доменного процесса механи зированы.
Основными технико-экономическими показателями доменного процесса являются суточная производительность доменной печи и удельный расход кокса.
Для оценки производительности доменных печей обычно при меняется коэффициент использования полезного объема (КИПО), представляющий частное от деления полезного объема печи на ее суточную производительность (м3/т • сутки).
КИПО большинства доменных печей колеблется в пределах 0,70—0,85 м3/т-сутки, а на некоторых печах (Череповецкий завод) достигает 0,50 м3/т• сутки и ниже.
Расход кокса характеризует экономичность работы печей и обычно составляет 600—800 кг на 1 т чугуна; на некоторых пе чах до 550 кг!т и даже ниже.
Интенсивность работы доменных печей характеризует также время пребывания в ней шихты, которое изменяется в пределах 5—8 ч.
В зависимости от условий работы доменных печей, качества огнеупоров и совершенства конструкции длительность кампании изменяется в пределах 5—11 лет.
Имеются возможности дальнейшего улучшения технико-эконо мических показателей доменного процесса. Применение по вышенного давления, обогащение дутья кислородом (до 23—25%), использование природного газа, внедоменная десульфурация чу гуна и другие технологические приемы ведения доменного процес са способствуют увеличению производительности печей, снижению расхода кокса и улучшению качества чугуна.
Б. ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ
Производство стали является вторым этапом двухстадийной схемы извлечения железа из руд путем передела чугуна в сталь.
Сущность сталеплавильных процессов заключается в окисле нии примесей чугуна и стального лома (С, Si, Mn, Р и других) окислами железа шлака, железной рудой, чистым кислородом или кислородом воздуха и доведении состава металла до состава ма рочной стали и последующим ее раскислением и легированием.
Сталеплавильные процессы отличаются большим разнообра зием технологических условий и методов ведения процесса, а так же типами используемых плавильных агрегатов. Важнейшими ста леплавильными процессами являются: мартеновские скрап — и скрап-рудный процессы, кислородно-конвертерный процесс и про цесс выплавки стали в дуговых электропечах. В мартеновских пе чах выплавляется более 90% от общего производства стали. На мечается некоторый рост выплавки стали кислородно-конвертер ным процессом и в электропечах.
§ 1. Основные реакции сталеплавильных процессов
При окислительной плавке передача кислорода рафинируемо му металлу осуществляется через шлак, который образуется из окислов выгорающих примесей металла (Si02, МпО, Р20 5 и др.), флюсующих добавок (СаО) и огнеупорной футеровки печи (MgO, СаО и др.)* Поэтому химический состав и физическое состояние шлака оказывают решающее влияние на полноту и скорость ре акций окисления растворенных в металле углерода, кремния, мар ганца и фосфора, а также на удаление серы.
Сталеплавильные шлаки в зависимости от химического соста ва могут быть основными или кислыми. Основными шлаками на-
%СаО . ч
зываются такие, у которых отношение—------- (основность) изме-
%Si02
няется в пределах 1,3—3 и выше. Кислые шлаки имеют основ ность < 1.
Основность |
шлака определяет тип сталеплавильного процес |
са — основной |
или кислый, т. е. его технологическую сущность, а |
также состав и вид материалов футеровки сталеплавильного аг регата.
Основные шлаки позволяют удалять из металла вредные при меси— серу и фосфор. Поэтому основной сталеплавильный про цесс получил наибольшее распространение.
Важнейшей характеристикой шлака является также его окисленность, т. е. содержание в нем окислов железа, в частности FeO, которая является основным источником окисления примесей
металла — кремния, марганца, |
фосфора |
и углерода. |
П е р е д а ч а к и с л о р о д а |
из газовой фазы в металл через |
|
шлак происходит следующим |
образом ( |
рис. 14). Содержащиеся |
в печных газах 0 2, Н20 (Г) и С02, вступая во взаимодействие со шла ком,, окисляют на границе газ — шлак FeO до Fe20 3. На границе шлак — металл окись железа реагирует с жидким железом и вос станавливается до FeO, которая затем окисляет примеси металла.
Согласно закону распределения некоторое количество закиси железа растворяется в жидком металле и расходуется на окисле ние углерода в объеме металла или на подине. Коэффициент рас
пределения кислорода Lpeo является функцией состава шлака и температуры
I960] = Z<FeO-
(%FeO)
Для чисто железистых шлаков температурная зависимость растворимости кислорода выражается соотношением
lg [%0]шах = — ~~ + 3,38.
Рис. 14. Схема передачи кислорода из газовой фазы в металл через шлак
Процесс растворения кислорода сопровождается поглощением тепла и поэтому протекает более интенсивно с повышением тем пературы.
Непрерывный переход кислорода из шлака в металл обеспе
чивается при условии ^jjp-~^'<Z.Feo и в практике сталеплавильных
процессов достигается окислительной атмосферой в сталеплавиль ном агрегате, введением железной руды, окалины, рудно-флюсо вых брикетов, а также вдуванием воздуха или кислорода.
Итак, в системе газ — шлак — металл сталеплавильных агре гатов имеет место соотношение, при котором парциальное давле ние кислорода в газовой фазе значительно выше упругости дис социации окислов железа шлака, а последняя превышает величи
ну парциального |
давления кислорода, |
растворенного в металле. |
О к и с л е н и е |
у г л е р о д а является |
одной из основных реак |
ций сталеплавильных процессов. Эта реакция может протекать на поверхности шлак — металл за счет кислорода закиси железа шлака, вызывая «поверхностное» кипение ванны,
[CJ + (FeO) = Fe* + СО,
а также в объеме металла или на подине при взаимодействии растворенных в нем углерода и кислорода, вызывая «донное» ки пение ванны
[С] + [01 = СО.