3. Будова доменної печі і її основні характеристики
Доменна піч – це спеціальна металева споруда, обкладена всередині
вогнетривкою цеглою. Вона складається (зверху вниз) з колошникового
устрою, шахти, розпару, заплічників і горна.
Головними характеристиками доменної печі є: корисний об’єм Vк у метрах
кубічних і річна продуктивність у мільйонах тон чавуну.
Корисний об’єм – це об’єм, який займають матеріали після чергового
завантаження колоші (включаючи рідинний метал і шлак, які знаходяться в
печі).
Корисний об’єм залежить від корисної висоти печі.
Корисна висота – це відстань від чавунної льотки до рівня опускання
конуса завантажувального апарата.
Коефіцієнт використання корисного об’єму печі у метрах кубічних на тону
Квко = Vк/Тд , (5)
де Vк - корисний об’єм печі, м3;
Тд - добова продуктивність печі, т.
Коефіцієнт використання корисного об’єму у сучасних печах коли-вається у
межах 0,45...1,35.
Найбільша у світі доменна піч (піч №9) знаходиться на Криворізькому
металургійному комбінаті (побудована у 1974р.). Її характеристики:
- Vк = 5,5 тис. м3;
- загальна висота – більше 100м;
- корисна висота – 60м;
- річна продуктивність – Тр = 4-4,5 млн.т чавуну.
Доменна піч працює за принципом протитоку: в ній безперервно рухаються
зверху вниз – шихтові матеріали, а знизу вверх потік газів.
Чавун випускають із горна через чавунну льотку через кожні 4-8 годин,
шлак через шлакову льотку – через 30-40 хвилин.
Доменна піч працює безперервно протягом 5-6 років. Потім вона
зупиняється на капітальний ремонт, при якому повністю замінюється
футерівка. Для цього необхідно 4-6 місяців. Після ремонту піч просушують
і задувають за спеціальною технологією.
Період безперервної роботи печі називають кампанією. В період кампанії
за її температурним режимом стежать радіоактивні давачі.
Доменне виробництво – високоавтоматизоване.
Найпотужнішу у світі доменну піч протягом доби обслуговує 4 бригади по
25 чоловік. Тривалість робочої зміни однієї бригади – 6 годин. Керує
роботою печі диспетчер, який знаходиться за пультом управління, прилади
на пульті (близько 400) висвітлюють усі показники роботи печі.
Для безперебійної роботи довкола печі на подвір’ї розташовані
обслу-говуючі служби: рудний двір, підйомні та завантажувальні
механізми, ливарні двори, нагрівачі повітря (каупери), вітродувні
машини, машини (гармати) для закриття та відкорковування льоток.
Різноманітні прилади та пристрої для контролю роботи і управління
процесами.
4. Основні процеси, що відбуваються в доменній печі
В доменній печі відбуваються такі процеси:
а) горіння палива:
C + O2 ( C(2 ( Q;
C(2 + С ( 2C( - Q.
б) відновлення заліза:
1) окисом вуглецю:
3Fe2O3 + C( ( 2Fe3 О4 + C(2 + Q;
Fe3O4 + С ( 3Fe O + СО2 - Q;
FeО + СО ( Fe + СО2 + Q.
2) воднем:
Н2 О + С ( Н2 + СО;
(вода є у складі мінералів і в повітрі дуття)
3Fe2O3 + Н2 ( Fe3 О4 + Н2 О + Q;
Fe3O4 + Н2 ( 3Fe O + Н2 О - Q;
Fe О + Н2 ( Fe + Н 2 О - Q.
Оксидом вуглецю і воднем відновлюється 60-80% заліза. Таке відновлення
називають непрямим відновленням.
Решта заліза відновлюється твердим вуглецем в зоні розпару при
температурі 17000 С.
Fe О + С ( Fe + СО - Q.
Відновлення за такою реакцією називають прямим.
Доменна піч працює найбільш ефективно, якщо відбувається, як пряме, так
і непряме відновлення, а це в значній мірі залежить від температури
повітря, що вдувається в доменну піч.
в) насичення заліза вуглецем:
3Fe + 2СО ( Fe3 С + СО2;
або 3Fe + С ( Fe3 С.
Карбід заліза Fe3С може розчинятись у залізі. В розчинному стані можуть
також знаходитись у незначних кількостях марганець, кремній, форсфор та
сірка. Уся ця суміш і називається чавуном.
г) шлакоутворення
FeS + СаО + С ( Fe + СаS + СО,
СаS – це і є шлак.
5. Продукція доменного виробництва
4.1.5.1 Переробний чавун, тобто такий, що йде на переробку в сталь.
бто такий, що йде на переробку в сталь.
Марки П1 і П2. Це так звані білі чавуни, тому що на зламі вони мають
сріблясто–білий колір. У білому чавуні весь вуглець знаходиться в складі
карбіду заліза Fe3 С.
4.1.5.2 Ливарний чавун. Після застигання перетворюється в чушки, які
відправляють на машинобудівні заводи, де в ливарних цехах їх
розплав-ляють, заливають у спеціальні форми і отримують виливки, що
служать заготовками при виговленні багатьох деталей машин.
Ливарні чавуни називають ще сірими. На зламі сірі чавуни мають сірий
колір. Сірий чавун відрізняється від білого підвищеним вмістом кремнію і
меншим вмістом сірки. Окрім того у сірому чавуні більша частина вуглецю
знаходиться у вигляді графіту, тобто хімічно не зв’язана з залізом.
Завдяки цьому ливарні чавуни мають високі ливарні якості.
4.1.5.3 Феросплави. Феросплави – це чавуни з підвищеним (більше 10%)
вмістом одного або декількох легуючих елементів. Наприклад: марганцю,
кремнію, хрому та ін.
На Україні виробляють феромарганець, який у вигляді чушок поставляють на
машинобудівні заводи, а також продають за кордон.
Металургія України випускає: переробного чавуну – 85-90%, ливарного –
9-12%. Феросплави складають менше 1%.
$
яке вдувають у доменну піч, а також для нагрівання коксових батарей у
якості палива.
Перед застосуванням доменний газ очищують від пилу, який потім
застосовують при виготовленні агломерату.
4.1.5.5 Шлак. Шлак із доменної печі по жолобу стікає в ківш. Потім його
гранулюють струмом повітря або пари над водяним басейном.
Шлак потім використовують у будівництві для виготовлення цементу,
шлакобетону, шлакової цегли, шлаковати та ін.
Металургія сталі
Загальні відомості
При виплавці сталі використовують такі вихідні матеріали: металошихта,
флюси та окислювачі.
Основна частина металошихти (до 80%) – це переробний чавун і стале-вий
брухт. Іноді – ще й феросплави. У якості флюсу використовують вапняк. У
якості окислювача – залізну руду. Основне призначення переробки чавуну в сталь – це зниження вмісту в
ньому вуглецю, кремнію, марганцю і фосфору шляхом окислення і переводу
їх у шлак або гази. Вуглець чавуну, з’єднуючись з киснем, перетворюється
на газ СО і звітрюється. Інші домішки перетворюються у шлак. Існує три
основних способи отримання сталі: конверторний, мартенівський і
електро-спосіб.