2.5 Підготовка залізних руд до плавлення

Техніко-економічні показники роботи доменної печі знач­ною мірою залежать від складу залізної руди. Тому попередньо її спеціально обробляють, щоб підвищити вміст заліза й досяг­нути однорідності за хімічним складом. Для цього застосовують: подрібнення, просіювання, збагачення та грудкування.

3 Хід роботи

3.1 Ознайомитися з теоретичними відомостями, записати основні

вихідні матеріали для металургії: руда, флюси, вогнетриви, паливо.

3.2 Накреслити схему доменної печі, записати основні елементи будови печі та принцип роботи.

3.3 Відповісти на контрольні запитання.

Контрольні запитання

1. Вихідні матеріали для металургії: руда, флюси, вогнетриви, паливо.

2. Шляхи підвищення температури горіння металургійного топлива. Дайте визначення й приведіть приклади хімічних формул.

3. Сутність процесів шлакування; роль шлаків і флюсів у металургії (на прикладі доменної плавки).

4. Окислювально-відновні реакції в металургії.

5. Сутність доменного процесу; вихідні матеріали для одержання чавуну, продукти доменної плавки, оцінка ефективності роботи доменной печі.

6. Схема й принцип роботи доменної печі.

Література:

Василь Попович, Віталій Попович. Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство – Львів: Світ ,2006

РОЗДАТКОВИЙ МАТЕРІАЛ

Будова доменної печі та її допоміжних агрегатів

Доменна піч є шахтною піччю безперервної дії і використовується для виплавляння чавуну. Вона має сталевий кожух 5 (рисунок 1), викладений зсередини футерівкою 6 переважно з шамотної цегли. Робочий простір печі складається з колошника 9, шахти 4, розпару 3, заплечиків 12 і горна 13.

шлаку

Колошник 9 — це верхня частина доменної печі. Він має за­сипний апарат для завантаження шихти та газовивідні труби 8, що відводять з печі доменний газ. Засипний апарат складається з чаші 10, малого конуса 11 і великого конуса 7. Шихтові мате­ріали (офлюсований агломерат, кокс та ін.) подають у засипну чашу. Під час опускання малого конуса вони зсипаються на ве­ликий конус. Великий конус опускається, коли малий конус за­критий, і шихтові матеріали потрапляють у шахту. Неодночасне відкривання конусів запобігає виходу газів із печі в атмосферу.

Шахта має вигляд зрізаного конуса, повернутого великою ос­новою вниз, що полегшує вільне опускання шихтових матеріалів. У шахті йде теплообмін між гарячим газом, що рухається вго­ру, і шихтовими матеріалами, що опускаються вниз. Під час цього залізо відновлюється, навуглецьовується та плавиться.

Розпар3 — найширша частина печі, де плавиться пуста поро­да руд і частина флюсу, утворюючи шлак, а в твердому стані залишається кокс і решта флюсу.

Заплечики 12 мають форму зрізаного конуса, повернутого ве­ликою основою вгору. Така форма пов'язана зі зменшенням об'єму матеріалів внаслідок переходу їх у рідкий стан.

Між заплечиками й горном рівномірно розташовані по колу охолоджувані водою мідні труби — фурми 2, крізь які подаєть­ся у простір печі під тиском до 0,25 МПа гаряче повітря, необ­хідне для горіння палива. Нагріте повітря зменшує витрату палива й інтенсифікує доменний процес.

Горно 13має форму циліндра. У верхній його частині згоряє паливо, у нижній — закінчується утворення шлаку й нагрома­джується рідкий чавун і шлак. Чавун періодично випускають по жолобу 1 в міру його нагромадження в горні, а шлак випус­кають по жолобу 14.

Висота печі більш ніж утричі перевищує її діаметр, завдяки чому тепловий коефіцієнт корисної дії печі сягає 85 %. Для підвищення тривкості футерівки її охолоджують водою, що циркулює в холодильниках.

До допоміжних агрегатів доменної печі належать транспортні засоби: для шихтових матеріалів, чавуну і шлаку, а також бункери, вагони-ваги, повітронагрівачі тощо.

Шихтові матеріали надходять на рудний двір, звідки їх по­дають вагоном-вагою в бункер, а з бункера — у скіпову вагонет­ку. Вагонетка рухається по рейках і перекидається над засипним апаратом доменної печі. Тепер вагонетку заміню­ють транспортером безперервної дії.

Повітронагрівач — це теплообмінний апарат циліндричної форми заввишки 40 м. Він складається зі сталевого кожуха, викладеного вогнетривкою цеглою.

Доменна піч має три-чотири повітронагрівачі.

У сучасних доменних печах повітря, що подається у фурми, збагачують киснем до 30 %. У печах поряд з коксом використо­вують природний газ і кам'яновугільний порошок. Надмірне збагачення дуття киснем економічно невиправдане.

Розплавлений чавун і шлак розливають у ковші — чавуно­вози і шлаковози, які рухаються по залізничних рейках.

Головним продуктом доменного виробництва є чавун, а побічними — шлак і доменний газ. За призначенням чавуни, що виплавляються у доменній печі, поділяють на переробні, ливарні й феросплави.

Переробний чавун використовують для виробництва сталі в кисневих конвертерах, в мартенівських печах і в незначній кількості в електропечах. Він може застосовуватися також і для виготовлення виливків. У доменних печах виробляють по­над 90 % переробного чавуну.

Ливарний чавун відрізняється від переробного підвищеним вмістом кремнію і використовується в чавуноливарних цехах машинобудівних заводів. Частка ливарного чавуну постійно зменшується і не перевищує 4...5 %.

Феросплави призначені для дезоксидації й легування ста­лей. Виплавляння феросплавів у доменній печі вимагає вели­ких затрат дефіцитного коксу й не завжди економічно вигідне. Тому частка їх серед доменних чавунів постійно знижується і не перевищує 0,5 %. Найпоширенішими феросплавами є феромарганець, феросиліцій і силікомарганець. Сьогодні феросилі­цію в доменних печах не виробляють. Феромарганець— феросплав, який містить 65...95 % Мn.

Доменний шлак складається з SiО₂, CaO, А1₂О₃, MgO, а та­кож невеликої кількості FeO, МnО та сульфідів металів. На 1 т чавуну припадає 0,3...0,6 т шлаку. Ще донедавна шлак йшов у відходи, а тепер більша його частина переробляється на це­мент, бруківку, шлакову цеглу, шлакову вату тощо.

Доменний (колошниковий) газ містить пальні гази: CO (24...32 %), СН₄ (до 0,5 %) та Н₂ (1...2 %) і має теплотворну здатність 3,5...4 МДж/м³. Очистивши від пилу, його використо­вують для опалення повітронагрівачів, коксових батарей, кот­лів тощо.