53 Материалы для доменной плавки.

Доменный процесс заключается в выплавке чугуна из железных руд в доменных печах.

Для осуществления доменного процесса нужно иметь в необходимых количествах:

• подготовленные к плавке железные руды,

• топливо,

• флюсы,

• огнеупорные материалы.

Руда — это горная порода, содержащая металл; обычно в руде содержатся металлы в таком количестве, которое позволяет экономически выгодно извлекать металл из руды. Железные руды представляют собой главным образом окислы железа, соединенные с пустой породой. Для доменного процесса используются руды, в которых содержание железа превышает 25—30%.

Топливо играет очень важную роль в доменном процессе. Оно не только служит источником тепла для расплавления руды, по участвует в химических реакциях, протекающих в доменной печи при производстве чугуна.

Основным видом топлива при выплавке чугуна является кокс.

Кокс представляет собой один из видов твердого искусственного топлива. Он получается путем нагрева в особых коксовальных камерах без доступа воздуха специальных, так называемых коксующих простенков коксующихся каменных углей.

Флюсами называются минеральные вещества, добавляемые в шихту доменных печей главным образом с целью понижения температуры плавления пустой породы и удаления золы, серы и пустой породы в виде шлака.

Флюсами в доменном производстве почти всегда являются известняки СаСO₃ (углекислая соль кальция).

Для постройки доменных и других металлургических печей применяются огнеупорные материалы, обладающие достаточной огнеупорностью (высокой температурой плавления), прочностью и пассивностью при взаимодействии с расплавленными металлами и шлаками.

В зависимости от химического состава различают следующие огнеупорные материалы:

• кислые огнеупорные материалы — динас;

• основные огнеупорные материалы — доломит, магнезит и др.;

• нейтральные огнеупорные материалы — шамот.

Кислые огнеупорные материалы

Основой динаса является кремнезем (SiO₂), содержание которого в нем составляет 95—97%.

Температура плавления динасового кирпича 1690—1730°. Температура размягчения 1550—1690°.

Основные огнеупорные материалы

Основными огнеупорными материалами являются:

1. магнезитовый кирпич, содержащий MgO до 94% и имеющий температуру плавления выше 2000;

2. хромомагиезиговый кирпич, содержащий 26—28% хромистого железняка, 65—67% обожженного магнезита и 7% железной руды,

3. а также, доломитовый кирпич, содержащий 52—58% СаО, 35—38% MgO и примеси других окислов (кремния, алюминия, железа). Температура плавления доломитового кирпича 1800—1950°.

Нейтральные огнеупорные материалы

К нейтральным (полукислым и полуосновным) материалам относятся шамотный кирпич и фасонные изделия, имеющие наибольшее распространение в металлургической промышленности. В частности, шамотный кирпич применяется для кладки стен доменной печи.

В шамотном кирпиче содержится примерно 50—60% SiO₂, до 42% Аl₂O₃и до 3,0% Fe₂O₃.

54 Устройство и работа доменной печи.

Доменная печь является шихтной печью непрерывного действия. Шихта (руда, флюсы и топливо в определенных соотношениях) загружается через верхнее отверстие печи (колошник) и по мере плавления передвигается вниз к горну печи навстречу поднимающимся вверх газам.

На рисунке изображена доменная печь, это вертикальный разрез типовой доменной печи.

• Верхняя часть печи (I) — колошник;

• наиболее широкая в поперечнике часть (III) — распар;

• нижняя часть печи, в которой происходит горение и накапливаются продукты плавки (чугун и шлак),— горн (V).

• Пространство печи между колошником и распаром называется шахтой(II) — печи,

• а между распаром и горном — заплечиками(IV).

Полезным объемом печи считают объем, заполненный шихтой с продуктами плавки, т.е. объем от горизонта засыпки до выпускного отверстия чугуна (чугунной летки), а полезной высотой печи — высоту от оси чугунной летки до уровня засыпки.

Доменная печь, вновь построенная или капитально отремонтированная, тщательно просушивается в течение 5–6 суток для удаления влаги из огнеупорной кладки.

После этого начинается загрузка печи шихтой лучшего качества (более прочный малосернистый кокс, кусковая руда).

Прежде всего производится загрузка горна через открытые фурменные отверстия. На лещадь горна кладется некоторое количество кокса, а затем горн до уровня фурм заполняется дровами.

Дальнейшая загрузка ведется через колошник — загружают кокс, затем кокс с известняком, а потом кокс с известняком и небольшим количеством руды.

Первоначально количество кокса в шихте берется в 2,5— 4 раза больше, чем при нормальной работе печи.

Задувка печи, т.е. момент подачи дутья, начинается после полной загрузки печи. Зажигание дров и кокса производится при горячем дутье (не ниже 600°).

Выпуск первого чугуна

Выпуск первого чугуна обычно производится не позднее чем через 24 часа после задувки, а выпуск первого шлака — через 16–20 час.

Задутая печь достигает своей нормальной производительности на 10–15-е сутки после задувки.

С момента задувки печь в среднем работает непрерывно 5–8 лет, выпуская 2–3 млн. т чугуна.