Отчет по практике: Доменный цех

Рисунок 1.5 Горн

Описав структуру и составив схему выделенных блоков можно описать сырье и готовую продукцию

Для получения чугуна в доменную печь загружают руды, флюсы и топливо.

Железными рудами называются горные породы, извлечение железа из которых является экономически целесообразным. Железные руды состоят из окислов железа и пустой породы. Содержание различных составляющих в руде неодинаково. Обычно в железной руде содержится 45—55% железа, в особенно богатых рудах иногда до 70%.

С точки зрения пригодности руды для доменной плавки железные руды различают по богатству (содержанию в них железа), содержанию вредных примесей, восстановимости, качеству пустой породы и физическому состоянию руды.

Богатство руды является одним из основных показателей, определяющих целесообразность использования ее в доменной плавке. Чем более богатая руда загружается в доменную печь, тем выше ее производительность при прочих равных условиях.

К вредным примесям железных руд относят серу, фосфор, мышьяк и цинк. Присутствие в полученном чугуне значительного количества серы приводит к тому, что ее приходится удалять при переработке чугуна в сталь. Это влечет за собой удлинение процесса получения стали, а, следовательно, увеличение ее стоимости. Если же оставить содержание серы в стали значительным читальным, то это вызовет красноломкость последней, т. е. хрупкость при нагреве до температур красного каления. Содержание фосфора в получаемом из руд чугуне приводит к его хладноломкости, т. е. обусловливает хрупкость при обычных температурах. Однако в некоторых случаях содержание фосфора в чугуне не является вредным. Это наблюдается в тех случаях, когда чугун подвергают специальной переработке (томасовский процесс), во время которой фосфор является основным источником тепла. Тепла, выделяющегося при выжигании фосфора, достаточно в этом случае для осуществления процесса передела жидкого чугуна в сталь. При этом также образуются высокофосфористые шлаки, которые используются в сельском хозяйстве как удобрение.

Магнитный железняк( или ) получил свое название из-за проявления магнитных свойств. По физическому строению магнитные железняки очень плотны, трудно проницаемы для доменных газов, трудновосстановимы, содержат значительное количество вредных примесей серы и фосфора.

Красный железняк(Fе₂ О₃ ) в химически чистом виде содержит 70% железа. Он получил свое название из-за ярко выраженного цвета. Эти руды широко распространены. Однако эти руды в основной своей массе являются пылеватыми и их, как правило, подвергают агломерации.

Бурые железнякисодержатся в природе в виде многих разновидностей. Наиболее распространенными разновидностями являются лимонит (2Fе₂ О₃ • ЗН₂ О) и гетит (Fе₂ Оз-Н₂ О). Бурые железняки весьма распространены в природе и встречаются как в виде плотных масс руды, так и в виде руд, отдельные зерна которых плохо связаны между собой. Зачастую пласты бурого железняка небольшой мощности отлагаются на дне болот и водоемов. В этом случае они содержат большое количество землистых примесей. Бурые железняки всех разновидностей являются наиболее легковосстановимьми рудами. Это объясняется тем, что при нагреве гидраты разлагаются, влага испаряется, я руда приобретает пористое строение, что способствует ее химической обработке. Перед загрузкой такой руды в доменную печь необходимы ее обогащение и агломерация.

Сидериты(FеС0₃ ) являются наиболее бедными и в химически чистом виде содержат 48,2% железа. Существует несколько разновидностей сидеритов: шпатовый железняк, глинистый железняк и углистый железняк, содержащий в пустой породе углистые вещества. Сидерит в только что добытом состоянии имеет сероватый цвет, иногда с зеленым или буроватым оттенками.

В шихту доменных печей вводят марганцевые руды, так как содержащийся в них марганец препятствует переходу серы в чугун.

В природе чаще всего марганцевая руда состоит из двуокиси марганца (МnО₂ ). Она встречается в природе значительно реже, чем железная руда. При плавке в доменной печи только часть марганца из руды переходит в чугун. В природном состоянии марганцевые руды бывают порошковатыми и кусковыми.

Для того чтобы перевести содержащуюся в шихте пустую породу и образующуюся в результате горения топлива золу в шлак нужного состава, в доменную печь загружают флюсы. Одновременно флюс переводит в шлак и серу. Количество флюса зависит от химического состава пустой породы и золы кокса, а также от содержания в шихтовых материалах серы.

Загружаемые в доменную печь руды содержат железо в виде окислов, т. е. в соединении с кислородом. Для того чтобы получить железо, необходимо отнять этот кислород, т. е. провести восстановление. В доменной печи основными восстановителями являются углерод С и окись углерода СО. Часть углерода расходуется для науглероживания восстановленного железа и получения чугуна. Необходимо также, чтобы в печи поддерживалась температура, достаточная для расплавления образовавшихся чугуна и шлака. Тепла, выделяющегося при горении углерода, должно быть достаточно для осуществления всех реакций, идущих с поглощением тепла.

Используемое топливо должно обладать высокой теплотой сгорания, содержать, возможно, меньшее количество вредных примесей (серы, фосфора) и золы, быть пористым (что облегчаем его сжигание) и достаточно прочным.

В настоящее время основным видом топлива, используемого для доменной плавки, является кокс. Коксом называется твердая спекшаяся масса, остающаяся после удаления из каменного угля летучих веществ путем прокаливания его без доступа шелуха при 900—1100°. Хороший кокс имеет светло-серый цвет, недодержит мусора, непропекшейся массы, не пачкает рук, имеет мало трещин.

Готовая продукция доменного цеха – чугун, который широко применяется практически во всех отраслях промышленности. Основные виды чугуна, выплавляемого в доменных печах: передельный чугун, используемый для производства стали в сталеплавильных агрегатах; литейный, идущий для чугунных отливок; специальные чугуны. Побочные продукты доменного производства: доменный газ [теплота сгорания 3,6—4,6 Мдж/м³ (850—1100 ккал/м³ )] после очистки от пыли используется для нагрева дутья в воздухонагревателях, а также в заводских котельных установках, коксохимических, агломерационных и некоторых других цехах; доменный шлак находит применение главным образом в промышленности строительных материалов; колошниковая пыль, выносимая из печи и улавливаемая системой газоочистки, содержащая 30—50% Fe, возвращается в шихту доменных печей после её предварительного окускования (главным образом путём агломерации).

Основные виды чугуна, выплавляемого в доменных печах: передельный чугун, используемый для производства стали в сталеплавильных агрегатах; литейный, идущий для чугунных отливок; специальные чугуны. Побочные продукты Д. п.: Доменный газ [теплота сгорания 3,6—4,6 Мдж/м³ (850—1100 ккал/м³ )] после очистки от пыли используется для нагрева дутья в воздухонагревателях, а также в заводских котельных установках, коксохимических, агломерационных и некоторых др. цехах; доменный шлак находит применение главным образом в промышленности строительных материалов; колошниковая пыль, выносимая из печи и улавливаемая системой газоочистки, содержащая 30—50% Fe, возвращается в шихту доменных печей после её предварительного окускования (главным образом путём агломерации

Работа доменной печи начинается с её задувки. При этом горн и заплечики загружаются коксом, а шахта — так называемой задувочной шихтой. В полностью загруженную печь подаётся нагретое дутьё (уменьшенное количество), кокс воспламеняется, и начинается опускание материалов. Первый выпуск чугуна и шлака производится через 12—24 ч , после чего количество дутья и рудная нагрузка (отношение массы руды к массе кокса в подаче) постепенно увеличиваются, и через несколько дней после задувки доменная печь достигает нормальной производительности.

Непрерывная работа (кампания) доменной печи от задувки до выдувки (остановки на капитальный ремонт) продолжается 5—6, а в некоторых случаях 8—10 лет и более, в течение которых печь 1—2 раза останавливается на так называемый средний ремонт для замены изношенной кладки шахты. Выплавка чугуна на мощных печах за одну кампанию достигает 5—8 млн. т чугуна и более.

Управление работой (ходом) доменной печи заключается в регулировании (в соответствии с качеством сырых материалов и видом выплавляемого чугуна) состава шихты, количества, температуры и влажности дутья, а также величины подачи или последовательности загрузки отдельных компонентов шихты и уровня засыпи. Ход доменной печи контролируется измерительными приборами, регистрирующими основные параметры загрузки, дутья, колошникового газа, температуру кладки печи на разных горизонтах.

Получили распространение плавка с вдуванием дополнительных видов топлива, обогащением дутья кислородом и работа с повышенным давлением колошниковых газов. При повышении давления на колошнике уменьшается перепад давлений между низом и верхом доменной печи; это обусловливает более ровный сход шихты, улучшает восстановительную работу газов, уменьшает вынос пыли.

Д. п. характеризуется высокой степенью автоматизации. На современной доменной печи автоматически осуществляются все операции шихтоподачи: набор компонентов шихты с отсевом мелочи, взвешивание, транспортировка на колошник и загрузка в печь по заданной программе. Автоматически поддерживаются оптимальный уровень засыпи и распределение шихтовых материалов на колошнике, давление колошникового газа, расход воды на охлаждение, температура и влажность дутья, а также содержание в нём кислорода и расход природного газа. Автоматизировано переключение воздухонагревателей и управление режимом их нагрева. Автоматические анализаторы обеспечивают непрерывную регистрацию состава колошникового газа и дутья. Внедряются системы автоматического регулирования подачи дутья и природного газа как по общему расходу, так и по отдельным фурмам.

Новые доменные печи оснащаются системами централизованного контроля и управления, которые обеспечивают усреднение показателей приборов и подсчёт комплексных показателей работы печи. Ведутся работы по комплексной автоматизации Д. п., в том числе управления тепловым режимом доменной печи с помощью ЭВМ.

Показатели работы доменной печи зависят главным образом от качества сырых материалов и степени подготовки их к плавке. Основные показатели: суточная производительность доменной печи в т и расход кокса на 1 т чугуна. В СССР производительность доменных печей иногда характеризуется коэффициентом использования полезного объёма (кипо), т. е. отношением полезного объёма в м³ к суточной выплавке передельного чугуна в т . Производительность доменной печи объёмом 3000 м³ — 7000 т чугуна в сутки. В 1970 средний кипо составил 0,597 (в некоторых случаях 0,43—0,45). Расход кокса на единицу выплавляемого чугуна имеет большое экономическое значение вследствие высокой стоимости кокса. Применение дополнительного топлива позволяет уменьшить расход кокса на 8—20% и снизить благодаря этому себестоимость чугуна. В СССР при выплавке передельного чугуна из хорошо подготовленной богатой железом шихты расход кокса 550—600 кг/т , а на некоторых заводах — не более 450—500 кг/т .

Совершенствование Д. п. направлено на улучшение подготовки сырых материалов к плавке, увеличение мощности (объёма) доменных печей, внедрение прогрессивной технологии, автоматического управления ходом доменной печи.

Описание технологии производства