1. История пао «донецксталь - металлургический завод»

В августе 1870 г., на правом берегу Кальмиуса, началось строительство Донецкого металлургического завода. В апреле 1871 г. закончилось строительство доменной печи. 21 апреля доменную печь задули, но через несколько дней она остановилась, и только 24 января 1872 г. ее снова запустили. В 1876 г. в работу вступила вторая доменная печь. Завод стал выплавлять в год 1 млн пудов чугуна. На то время завод занимал 16 место в России по производству чугуна. В 1890 г. завод увеличил выпуск чугуна в 2,7 раза. В 1898 г. произошла стачка, в которой участвовали 1600 чел., добивавшиеся уменьшения рабочего дня. В 1958 г. началось строительство первой в мире промышленной установки для непрерывной разливки стали (работать начала в 1960 г.), впервые осуществлена выплавка чугуна на природном газе.

6

Структура «ДМЗ»

Металлолом известь руда шлакообр.

Домен.

цех

Сталеплавил.

Агрегат

руда чугун п. г.,д. г., к. г.

кокс шлак воздух

вода д. г. кислород

эл. эн. шлам

извес.

сж в-х

Обжимной

цех

шлак сталь разлив. слиток

в излож.

В спомогательные цеха

Сортовой стан

Листопрокат.

цех

ЦЗЛ

Газовый

Транспорт.

сляб заготовка

ТЭЦ

ПВС

вода э-э

п.г.,д.г пар

Водоподг.

к. г. сж. в-х

вода хим. реак. воздух

Кислородный

пар

Литейный

Механич.

ВЦ

шлам кислород аргон азот

2. Доменное производство Аглофабрика

Окускование пылеватых руд и тонких концентратов перед доменной плавкой позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели работы доменных печей, увеличить их производительность. Процесс агломерации можно условно разбить на следующие периоды :

1. подготовка шихты;

2. дробления и дозирование;

3. смешивание и окомкование;

4. спекание;

5. дробление агломерата.

Подготовка шихты. Сырье, поступающее на рудный двор для усреднения, разгружают консольному пути равномерно по фронту выгрузки формируемого штабеля. Штабель формируют путем послойного складирования сырья. В качестве сырья используются: аглоруды, концентраты, шламы, колошниковая пыль, окалина, марганцевая руда, отходы графитового производства, известь, известняк и топливо для агломерации. Сырье, забранное из-под консольного пути рассыпают грейферным краном по ширине рудного двора равномерным слоем, пока не образуется гребень высотой до 1 метра. Гребни последующих слоев укладывают между гребнями нижних слоев до окончания формирования штабеля, высота которого около 15 метров.

Дробление и дозирование. Рудная смесь, известняк, известь и топливо поступают на приемные бункера. Основное назначение дозирования и дробления - обеспечить получение агломерата заданного качества с фиксированным химическим составом. Шихта составляется из следующих компонент:

0. рудная смесь и известь;

1. марганцевая руда;

2. известняк;

3. топливо;

4. горячий возврат.

Крупность топлива не должна превышать 25 мм. Наибольшие отклонения массы выдаваемых материалов от заданного не должны превышать для рудной смеси 3% , для извести 2%. Коксовую мелочь и топливо дробят до фракции 0-3 мм не менее 95%; известняк - 0-3 мм не менее 97%.

В схему дробления топлива включен питатель-классификатор; предварительное разделение топлива по крупности перед его дроблением реализует возможность управления его гранулометрическим составом и сокращает содержание частиц 0,5 мм на 8-10%.

Дозирование извести производят автоматически по заданному весовому соотношению руда-известь. Весовое количество известняка определяют по заданной основности агломерата, весовым качествам и составу рудной смеси. Расход топлива устанавливают исходя из условия получения прочного агломерата при высокой производительности агломашины. Выдача материалов из бункеров дозировочного отделения производится после получения данных о химсоставе. Дозирование производится автоматически и непрерывно. Дозирование рудной смеси осуществляется с двух бункеров. Точность дозирования контролируют не менее трех раз в смену.

Смешивание и окомкование. Назначение смешивания , увлажнения и окомкования шихты - получение однородной массы всех шихтовых материалов высокой газопроницаемости в процессе спекания. Смешивание и окомкование шихты осуществляют в две стадии : в первичном и вторичном смесителе. Содержание влаги в шихте определяют по внешним признакам. Сжатая в руках шихта должна сохранять свою форму.

Спекание. Высота слоя шихты на агломашине устанавливается в зависимости от газопроницаемости в пределах 300-350 мм . Агломашины оборудованы двухсекционными комбинированными газовыми горелками с горизонтально расположенными горелками. Зажигание шихты осуществляется природным газом; режим зажигания шихты регулируют путем поддержания на заданном уровне температуры горна и соотношения газ-воздух. Температура горна поддерживается в пределах: первая секция - зона зажигания 1200-1350 С; вторая секция - зона тепловой обработки 1350-400 С (начало и конец секции соответственно). Объемные расходы газа и воздуха поддерживают в пределах 700 - 800 ч и 4200 - 4800 ч соответственно. Давление природного газа поддерживается не ниже 4905 Па. Скорость движения ленты регулируют в зависимости от вертикальной скорости спекания. Температура отходящих газов в 12 и 13 вакуум камерах должна быть 200-250 С. Нормальное разрежение в вакуум камерах составляет 9800-11700 Па. При нормальном ходе процесса спекания агломерат равномерно спечен и при выдаче с ленты раскален не более чем на 1/3 высоты снизу.

Дробление агломерата. Дробление и отсев мелочи от агломерата осуществляется с помощью одно-валковой дробилки и двухъярусного стационарного грохота . Расстояние между звездочками дробилки составляет 300 мм. Ширина щелей верхнего грохота 50 мм, нижнего -12 мм.

Процесс плавки в доменной печи определяется главным образом однородностью химического и зернового состава шихты. В идеальном случае, если создать условия, обеспечивающие непрерывную загрузку точно заданных количеств однородных кусковых железорудных материалов, прочного кокса, а также высоконагретого дутья постоянного состава, то можно длительное время работать на выбранном оптимальном режиме плавки по количеству и температуре дутья и получать продукты плавки постоянного заданного состава.

В практических условиях приходится тщательно следить за процессом и принимать необходимые меры для его регулирования:

Изменять температуру и количество дутья, количество подаваемого природного газа, соотношение между агломератом и коксом, расход флюса, параметры загрузки шихты. Чтобы работу контролировать, печи оснащают большим числом контрольно-измерительных приборов, основными из которых являются приборы для измерения и регистрации: а) давления, температуры, количества и влажности дутья, подаваемого в печь; б) давления, температуры и состава колошниковых газов; в) уровня засыпи в печи и количества проплавленных подач; г) температуры кладки отдельных частей печи; д) расхода газа и кислорода, подаваемых в горн печи; е) содержание кислорода в дутье и ж) перепада давления по высоте печи.

Предусмотрены определенные оптимальные значения и допустимые отклонения, что дает основания принимать меры для предупреждения и ликвидации нарушений процесса плавки.

Например, если в печи возникли условия, ведущие к недостатку тепла (похолоданию), то обычно приборы и анализы показывают снижение давления дутья, понижение температуры газов на переферии печи, увеличение скорости опускания шихты, снижение кремния в чугуне и др. На основании показаний приборов и наблюдений за процессом выясняют и устраняют причину нарушения. Причинами могут быть повышение влаги в коксе, уменьшение выноса пыли, попадание воды в печь, неправильное распределение газов и др. Кроме того, принимают общие меры: повышают температуру нагрева дутья, снижают влажность дутья, уменьшают подачу воздуха, снижают рудную выгрузку на кокс.

Проводят большие работы по созданию новых приборов для контроля процессов в печи и автоматического управления доменным процессом.

Современный доменный цех состоит из комплекса отдельных агрегатов, предназначенных для подготовки и подачи шихты и дутья в доменные печи, выплавки и уборки продуктов плавки. Кроме доменных печей, в состав цеха входят склады сырых материалов, устройства для подачи шихты к доменным печам, воздухонагреватели, средства для уборки чугуна и шлака, система газоочистки. Доменный цех обслуживают кислородная и воздуходувная станции, представляющие собой самостоятельные подразделения.

Схема доменной печи приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Устройство доменной печи 1. Горячее дутьё 2. Зона плавления (заплечики и горн) 3. Зона восстановления FeO (распар) 4. Зона восстановления Fe₂O₃ (шахта) 5. Зона предварительного нагрева (колошник) 6. Загрузка железорудных материалов, известняка и кокса 7. Доменный газ 8. Столб железорудных материалов, известняка и кокса 9. Выпуск шлака 10. Выпуск жидкого чугуна 11. Сбор отходящих газов

Между рудным двором и доменными печами расположена бункерная эстакада. Бункерная эстакада расположена параллельно линии печей и представляет собой сооружение, состоящее из ряда отдельных бункеров и обслуживающего их оборудования. Она предназначена для механизации набора и подачи материалов в печь, а также для создания необходимого запаса шихтовых материалов непосредственно у доменной печи. С помощью вагон-весов осуществляется набор материалов из бункеров по заданной программе, их взвешивание, транспортировка к скиповой яме и выгрузка в скипы. Материалы на колошник доменной печи доставляются скиповым подъемником. Скиповый подъемник состоит из наклонного моста, двух скипов и скиповой лебедки.

Движение газов и шихты в доменной печи. Загруженные на колошник шихтовые материалы начинают постепенно опускаться вниз и проходят путь от колошника до горна за 5-8 часов, а газы, движущиеся им навстречу, за 2-10 с. При опускании вниз загруженные на колошник холодные материалы непрерывно омываются движущимися вверх горячими восстановительными газами, образующимися в горне при сжигании топлива в кислороде дутья. За время движения материалов сверху вниз успевают произойти все физико-химические превращения необходимые для получение чугуна и шлака.

Причины опускания шихтовых материалов:

1) горение кокса перед фурмами и образование свободного пространства;

2) уменьшение объема материалов в следствии уминки;

3) переход в жидкое состояние;

4) выпуск из печи чугуна и шлака.

Скорость движения материалов по сечению печи не одинакова. Наибольшая скорость наблюдается над очагами горения кокса и в направлении к центру печи она снижается. Движение газов происходит вследствие давления, возникающего в горне в результате подачи дутья. На характер движения и распределение газов в доменной печи оказывает влияние качество шихтовых материалов и распределение их при загрузке на колошнике печи. Следовательно шихта должна быть соответствующим образом распределена на колошнике печи, чтобы обеспечить оптимальную газопроницаемость. У стен и в центре печи необходимо располагать кусковой материал (крупные куски кокса и агломерата), а в промежуточной зоне сосредотачивать более мелкие фракции железорудной части шихты.

Химические реакции в доменной печи. В доменной печи происходят реакции окисления и восстановления. Основным восстановительным процессом в печи является восстановление оксидов железа, которое при температуре более 843 К идет в три ступени, а при температуре менее 843 К в две. Восстановление оксидов железа монооксидом углерода и водородом с образованием углекислого газа и воды принято называть косвенным, а восстановление углеродом с образованием СО - прямым восстановлением. С восстановлением оксидов железа восстанавливаются и другие оксиды. Оксиды, прочность которых ниже прочности соответствующих оксидов железа (MnO₂, Mn₂O₃,CuO,NiO) восстанавливаются при сравнительно низких температурах. Оксиды, прочность которых выше прочности оксидов железа (A1₂0₃, MnO, SiO₂, TiO₂) восстанавливаются при высоких температурах. Оксиды элементов, химическое сродство к кислороду у которых больше, чем у углерода, в доменной печи не восстанавливаются и полностью переходят в шлак. Это оксиды алюминия, магния, кальция. Также в доменной печи идет испарение влаги шихты, и восстановление из нее водорода, происходит разложение карбонатов, выделяется углекислый газ и доменный газ.

Образование чугуна. Образование чугуна в доменной печи начинается при низких температурах в результате растворения углерода в восстановленном железе. Марганец и хром увеличивают содержание углерода в чугуне, а кремний и фосфор уменьшают.

Образование шлака. Кроме чугуна - в доменной печи образуется жидкий шлак. Основными компонентами шлака являются оксиды кальция, кремния, алюминия, магния и т.д. Различают три вида шлака: первичный, промежуточный и конечный. Первичный образуется при расплавлении наиболее легкоплавких химических соединений. Его состав и горизонт начала образования непостоянны. По мере опускания первичный шлак нагревается, его состав изменяется, а количество увеличивается. При повышении температуры в шлаке растворяются оксиды кремния, алюминия и кальция. На горизонте фурм в шлак переходит зола кокса. Этот шлак называется промежуточным. Для выпуска чугуна рассверливают отверстие диаметром 40-60 мм в огнеупорной массе и по ленточному каналу чугун попадает в желоб для чугуна. После выпуска чугуна отверстие вновь забивают огнеупорной массой. В стене горна расположена шлаковая летка, через которую выпускают шлак. Выпуск чугуна и шлака должен производиться строго по графику. Выпуск верхнего шлака начинают через 40-50 минут после выпуска чугуна и с небольшими перерывами продолжают до последующего выпуска с тем, чтобы обеспечить максимальную выдачу шлака через шлаковые летки. В доменных печах 1,2,5,6 выпуск верхнего шлака осуществляется через две шлаковые летки по очереди.

Отвод колошникового газа из печи и его дальнейшее использование. Колошниковый газ, выходящий из доменной печи, используется в качестве топлива. При сжигании одной тонны кокса в печи образуется около 5000 м3 газа. Колошниковый газ используется для отопления доменных воздухонагревателей, коксовых, мартеновских и нагревательных печей и котельных установок. Для устранения отрицательного воздействия пыли газ перед использованием очищают в специальных пылеулавливающих агрегатах.