Принцип работы доменной печи.

Конструкция печи

Верхняя часть доменной печи называется колошником. Он оборудован газоотводами, служащими для удаления колошникового газа. Сюда посредством специального засыпного аппарата загружается сырье. Под колошником располагается шахта, имеющая вид усеченного конуса, расширяющегося книзу. Такая форма позволяет упростить процесс поступления в нее сырья из колошника. В шахте специальным образом подготавливается исходное сырье из окислов руды восстанавливается железо. Самая широкая часть доменной печи носит название распар. Здесь плавится пустая порода флюса и руды, за счет чего из них получается шлак. Следующая часть печи представляет собой усеченный конус, расширяющийся кверху. Называется она заплечики. В этом отделении конструкции заканчивается шлакообразование, оставляя в нем некоторое количество флюса и твердого топлива. Горение поступившего сверху топлива происходит в горне. Он также служит для накопления чугуна и шлака, которые находятся в жидком состоянии. Чтобы происходило сжигание топлива, необходим горячий воздух. Он поступает в печь от воздухонагревателей посредством кольцевого воздуховода, проходя через фурмы. Дно горна, носящее наименование лещадь, располагается на массивном фундаменте из железобетона. Здесь происходит накапливание шлака и чугуна. По окончании процесса плавки чугун и шлак выпускаются по специальным желобам через летки, предназначенные для этого, в ковши. Конструкция доменной печи устроена таким образом, что шихта попадает в чашу через засыпное устройство, выполненного в виде небольшого конуса, расположенного вверху. Далее из чаши, попадая на большой конус при его опускании, шихта поступает в печь. Такая система не позволяет газу из доменной печи проникать в окружающую среду. После загрузки малый конус и воронка для приема сырья поворачиваются на угол, кратный 60 градусам. Это необходимо для того, чтобы шихта распределялась равномерно. Металлургическая печь продолжает работать, шихта расплавляется и спускается дальше вниз, освобождая место для новых порций сырья. Полезный объем домны должен быть всегда полностью заполнен. Современная доменная печь может иметь полезный объем от 2000 до 50000 м³. Ее высота может достигать 35 м, что почти втрое больше ее диаметра. Такая конструкция придумана неслучайно: принцип работы доменной печи основан на движении материалов и газов навстречу друг другу, что позволяет увеличивать использование тепла до 85%. Горн и лещадь выполняются из кирпича, имеющего в своем составе большое количество глинозема или из углеродистых блоков. Они расположены внутри стального кожуха и постоянно в процессе работы охлаждаются водой, поступающей по двум водопроводным системам из холодильников особой конструкции. Причем когда первая система работает, вторая в это время находится в резерве. Заплечики, шахта и распар изготавливаются из шамотного кирпича. Колошник отделан плитами из стали, полости внутри которых полностью заполнены шамотом, а купол печи — плитами из чугуна.

Сущность восстановительной плавки

Титаносодержащих шлаков

Температура плавления титанового шлака значительно выше температуры плавления титаносодержащего концентрата. Следовательно, для обеспечения процесса восстановления и удержания высокотемпературного расплава в жидком состоянии необходима значительная объемная плотность тепловой энергии. По мере накопления в расплаве низших оксидов титана увеличивается температура плавления, вязкость и электропроводность по мере увеличения электропроводности расплава печь переходит на работу электродов в дуговом режиме. Титановые шлаки характеризуются высокой агрессивностью, обусловленной повышенной концентрацией диоксида титана и низших окислов титана. Следовательно, для сохранения футеровки печи от быстрого растворения, на стенках ванны специально наращивают гарнисаж перевосстановленного (особого тугоплавкого) шлака.

При обвалах шихты с верхних участков колошника печи происходит кипение шлака. Шихта, попав в высокотемпературный расплав шлака, быстро прогревается и начинается бурный процесс восстановления оксида железа до металла. Выделяющийся при этом реакционные газы вспучивают расплав шлака. Шлак вскипает, увеличивается в объеме и поднимается до колошника печи, а иногда и заливает его. После прекращения кипения шлак возвращается в первоначальное положение. Кипение шлака наблюдается также при подаче восстановителя в ванну печи в период довосстановления расплава.

Восстановительная плавка в РТП осуществляется периодическим процессом в полузакрытом режиме работы печи. Ванна печи укрыта водоохлаждаемым сводом. Колошник печи оборудован специальными окнами для наблюдением за ходом процесса и подачей восстановителя на довосстановления расплава. Колошниковые газы удаляют из печи принудительной тягой с помощью вентиляторов горячего дутья, и подвергается сухой чистке от пыли в специальной газоочистке. Процесс плавки в РТП происходит в полузакрытом режиме и включает в себя следующие основные операции:

- перепуск и наращивание графитовых электродов;

-загрузка шихты в ванну печи;

-восстановительная плавка;

-выпуск продуктов плавки.

 

ПРОДУКТЫ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

Продукты доменной печи – чугун, шлак и доменный газ. Чугун – это сплав железа с углеродом (2,14–6,67%) с примесями марганца и кремния, а также вредных примесей фосфора и серы. В зависимости от назначения чугун выплавляют трех сортов: передельный, литейный и специальный (ферросплавы). Передельный чугун предназначен для переработки в сталь. Его производство составляет более 80% от общего объема выпускаемого чугуна. Литейный коксовый чугун предназначен для изготовления чугунных отливок различного профиля (фасонных) методом литья в формы. Ферросплавы предназначены для производства стали. Они отличаются от передельных и литейных чугунов повышенным содержанием марганца или кремния и называются соответственно ферромарганец и ферросилиций. Шлаки, образующиеся при выплавке чугуна, широко используют в гранулированном виде при производстве цемента, шлаковой ваты для теплоизоляции, шлаковых блоков и других строительных материалов. Доменные газы после очистки от пыли используют как газообразное топливо для подогрева воздуха, идущего в доменные печи (в воздухонагревателях-кауперах), нагрева ковшей, а также для других печей металлургического завода.

Список литературы

1. Материаловедение в машиностроении и промышленных технологиях: учеб.-справ. руководство / В. А. Струк [и др.]. – Долгопрудный: Интеллект, 2010. – 536 с.

2. Перинский В.В.. Лясников В.Н., Фетисов Г.П. Материаловедение специальных материалов машиностроения: учебное пособие / В.В. Перинский, В.Н. Лясников, Г.П. Фетисов. Саратов: СГТУ, 2011. 504 с.

3. Адаскин, А.М. Материаловедение и технология материалов: Учебное пособие / А.М. Адаскин, В.М. Зуев.. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 336 c.

4. Зарембо, Е. Г. Материаловедение: иллюстрированное учебное пособие (альбом)/ Е.Г. Зарембо.-М.: ГОУ «УМЦ ЖДТ», 2008.

Конструкция печи

Верхняя часть доменной печи называется колошником. Он оборудован газоотводами, служащими для удаления колошникового газа. Сюда посредством специального засыпного аппарата загружается сырье. Под колошником располагается шахта, имеющая вид усеченного конуса, расширяющегося книзу. Такая форма позволяет упростить процесс поступления в нее сырья из колошника. В шахте специальным образом подготавливается исходное сырье из окислов руды восстанавливается железо. Самая широкая часть доменной печи носит название распар. Здесь плавится пустая порода флюса и руды, за счет чего из них получается шлак. Следующая часть печи представляет собой усеченный конус, расширяющийся кверху. Называется она заплечики. В этом отделении конструкции заканчивается шлакообразование, оставляя в нем некоторое количество флюса и твердого топлива. Горение поступившего сверху топлива происходит в горне. Он также служит для накопления чугуна и шлака, которые находятся в жидком состоянии. Чтобы происходило сжигание топлива, необходим горячий воздух. Он поступает в печь от воздухонагревателей посредством кольцевого воздуховода, проходя через фурмы. Дно горна, носящее наименование лещадь, располагается на массивном фундаменте из железобетона. Здесь происходит накапливание шлака и чугуна. По окончании процесса плавки чугун и шлак выпускаются по специальным желобам через летки, предназначенные для этого, в ковши. Конструкция доменной печи устроена таким образом, что шихта попадает в чашу через засыпное устройство, выполненного в виде небольшого конуса, расположенного вверху. Далее из чаши, попадая на большой конус при его опускании, шихта поступает в печь. Такая система не позволяет газу из доменной печи проникать в окружающую среду. После загрузки малый конус и воронка для приема сырья поворачиваются на угол, кратный 60 градусам. Это необходимо для того, чтобы шихта распределялась равномерно. Металлургическая печь продолжает работать, шихта расплавляется и спускается дальше вниз, освобождая место для новых порций сырья. Полезный объем домны должен быть всегда полностью заполнен. Современная доменная печь может иметь полезный объем от 2000 до 50000 м³. Ее высота может достигать 35 м, что почти втрое больше ее диаметра. Такая конструкция придумана неслучайно: принцип работы доменной печи основан на движении материалов и газов навстречу друг другу, что позволяет увеличивать использование тепла до 85%. Горн и лещадь выполняются из кирпича, имеющего в своем составе большое количество глинозема или из углеродистых блоков. Они расположены внутри стального кожуха и постоянно в процессе работы охлаждаются водой, поступающей по двум водопроводным системам из холодильников особой конструкции. Причем когда первая система работает, вторая в это время находится в резерве. Заплечики, шахта и распар изготавливаются из шамотного кирпича. Колошник отделан плитами из стали, полости внутри которых полностью заполнены шамотом, а купол печи — плитами из чугуна.

Принцип работы доменной печи.

Конструкция доменной печи устроена таким образом, что шихта попадает в чашу через засыпное устройство, выполненного в виде небольшого конуса, расположенного вверху. Далее из чаши, попадая на большой конус при его опускании, шихта поступает в печь. Такая система не позволяет газу из доменной печи проникать в окружающую среду. После загрузки малый конус и воронка для приема сырья поворачиваются на угол, кратный 60 градусам. Это необходимо для того, чтобы шихта распределялась равномерно. Металлургическая печь продолжает работать, шихта расплавляется и спускается дальше вниз, освобождая место для новых порций сырья. Полезный объем домны должен быть всегда полностью заполнен. Современная доменная печь может иметь полезный объем от 2000 до 50000 м³. Ее высота может достигать 35 м, что почти втрое больше ее диаметра. Такая конструкция придумана неслучайно: принцип работы доменной печи основан на движении материалов и газов навстречу друг другу, что позволяет увеличивать использование тепла до 85%. Горн и лещадь выполняются из кирпича, имеющего в своем составе большое количество глинозема или из углеродистых блоков. Они расположены внутри стального кожуха и постоянно в процессе работы охлаждаются водой, поступающей по двум водопроводным системам из холодильников особой конструкции. Причем когда первая система работает, вторая в это время находится в резерве. Заплечики, шахта и распар изготавливаются из шамотного кирпича. Колошник отделан плитами из стали, полости внутри которых полностью заполнены шамотом, а купол печи — плитами из чугуна.