Экзаменационный билет № 5
Доменное производство.
Доменное производство - производство чугуна восстановительной плавкой железных руд или окускованных железорудных концентратов в доменных печах. Д. п. — отрасль чёрной металлургии.
Исходными материалами (шихтой) в Д. п. являются: железная руда, марганцевая руда, Агломерат, Окатыши, а также горючее и Флюсы. Широкое применение в шихте доменных печей СССР получил офлюсованный агломерат (свыше 90%), который содержит 50—60% Fe при основности 1,1—1,3; расширяется применение офлюсованных окатышей. Важнейшие свойства железосодержащих шихтовых материалов, определяющие технико-экономические показатели доменной плавки: содержание железа, состав пустой породы, количество вредных примесей, а также гранулометрический состав, прочность и восстановимость. Основным горючим в Д. п. служит каменноугольный Кокс. Получает распространение плавка с заменой части кокса газообразным, жидким или твёрдым топливом, вдуваемым в горн доменной печи. В качестве флюсов используется известняк, иногда доломит.
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).
Доменный цех завода с полным металлургическим циклом имеет, как правило, не менее 3 доменных печей с воздухонагревателями и системой газоочистки. Запас шихты (кокса на 6—12 ч, агломерата или руды, а также флюсов на 1—2 суток работы печей) хранится в бункерах эстакады (общей для всех доменных печей). На многих металлургических заводах в состав доменного цеха входит так называемый рудный двор, где хранится основной запас железных руд, укладываемых в штабеля рудными перегружателями. Формирование штабеля и забор из него материалов производятся с учётом усреднения руд. В доменном цехе имеются также машины для разливки чугуна.
Доменная печь представляет собой шахтную печь круглого сечения; футерована огнеупорной кладкой (верхняя часть шамотным кирпичом, нижняя — преимущественно углеродистыми блоками). Для предотвращения разгара кладки и защиты кожуха печи от высоких температур используют холодильники, в которых циркулирует вода. Кожух печи и колошниковое устройство поддерживаются колоннами, установленными на фундаменте.
Шихта подаётся на колошник печи скипами, реже ленточными конвейерами. Скипы разгружаются в печь через приёмную воронку и Засыпной аппарат, установленный на колошнике. Воздух (дутьё) от воздуходувных машин подаётся в печь через воздухонагреватели (в которых нагревается до 1000—1200°С) и фурменные приборы, установленные по окружности Горна. Через фурмы вводится также дополнительное топливо (природный газ, мазут или угольная пыль).
Продукты плавки выпускаются в чугуновозные и шлаковые ковши через лётки, расположенные в нижней части горна. Образующийся в печи колошниковый газ отводится через газоотводы, расположенные в куполе печи.
Расстояние между осью чугунной лётки и нижней кромкой большого загрузочного конуса в опущенном состоянии называется полезной высотой доменной печи, а соответствующий объём — полезным объёмом доменной печи. Мощные доменные печи в СССР имеют полезный объём 2000—3000 м3 и являются одними из крупнейших в мире. Директивы по 9-му пятилетнему плану предусматривают строительство доменных печей объёмом 5000 м3.
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.