Металлургия технология угля и неметаллических полезных ископаемых3

доменных печей. Бункера вмещают запасы агломерата на 48— 60 ч работы печей. Емкость бункеров для кокса рассчитана на 8—12 ч работы печей.

Из бункеров шихтовые материалы (агломерат, кокс), посред­ ством самоходных вагон-весов перегружаются в скиповые ваго­ нетки, подающие материал на колошник в приемную воронку до­ менной печи. На ряде металлургических заводов набор шихтовых материалов для установленной последовательности их загрузки в доменные печи производится автоматически.

Очистные устройства для колошникового газа

Вынос пыли, с колошниковым газом составляет 30—50 кг на 1 г чугуна, что требует его очистки перед дальнейшим использо-

Внедрение научных методов управления ходом доменного про-- цесса позволило устранить расстройства работы печей — похоло­ дание, обрывы и подвисание шихты, образование настылей и т. д.

Разработаны схемы комплексной автоматизации на основе не­ прерывного контроля качества и количества загружаемых матери­ алов и продуктов процесса плавки, а также показателей теплово­ го баланса. Сложнейшие зависимости оптимальных технологиче­ ских параметров процесса учитываются уравнениями, решение которых выполняют счетно-решающие машины.

Почти все трудоемкие операции доменного процесса механи­ зированы.

Основными технико-экономическими показателями доменного процесса являются суточная производительность доменной печи и удельный расход кокса.

Для оценки производительности доменных печей обычно при­ меняется коэффициент использования полезного объема (КИПО), представляющий частное от деления полезного объема печи на ее суточную производительность (м3/т • сутки).

КИПО большинства доменных печей колеблется в пределах 0,70—0,85 м3/т-сутки, а на некоторых печах (Череповецкий завод) достигает 0,50 м3/т• сутки и ниже.

Расход кокса характеризует экономичность работы печей и обычно составляет 600—800 кг на 1 т чугуна; на некоторых пе­ чах до 550 кг!т и даже ниже.

Интенсивность работы доменных печей характеризует также время пребывания в ней шихты, которое изменяется в пределах 5—8 ч.

В зависимости от условий работы доменных печей, качества огнеупоров и совершенства конструкции длительность кампании изменяется в пределах 5—11 лет.

Имеются возможности дальнейшего улучшения технико-эконо­ мических показателей доменного процесса. Применение по­ вышенного давления, обогащение дутья кислородом (до 23—25%), использование природного газа, внедоменная десульфурация чу­ гуна и другие технологические приемы ведения доменного процес­ са способствуют увеличению производительности печей, снижению расхода кокса и улучшению качества чугуна.

Б. ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

Производство стали является вторым этапом двухстадийной схемы извлечения железа из руд путем передела чугуна в сталь.

Сущность сталеплавильных процессов заключается в окисле­ нии примесей чугуна и стального лома (С, Si, Mn, Р и других) окислами железа шлака, железной рудой, чистым кислородом или кислородом воздуха и доведении состава металла до состава ма­ рочной стали и последующим ее раскислением и легированием.

Сталеплавильные процессы отличаются большим разнообра­ зием технологических условий и методов ведения процесса, а так­ же типами используемых плавильных агрегатов. Важнейшими ста­ леплавильными процессами являются: мартеновские скрап — и скрап-рудный процессы, кислородно-конвертерный процесс и про­ цесс выплавки стали в дуговых электропечах. В мартеновских пе­ чах выплавляется более 90% от общего производства стали. На­ мечается некоторый рост выплавки стали кислородно-конвертер­ ным процессом и в электропечах.

§ 1. Основные реакции сталеплавильных процессов

При окислительной плавке передача кислорода рафинируемо­ му металлу осуществляется через шлак, который образуется из окислов выгорающих примесей металла (Si02, МпО, Р20 5 и др.), флюсующих добавок (СаО) и огнеупорной футеровки печи (MgO, СаО и др.)* Поэтому химический состав и физическое состояние шлака оказывают решающее влияние на полноту и скорость ре­ акций окисления растворенных в металле углерода, кремния, мар­ ганца и фосфора, а также на удаление серы.

Сталеплавильные шлаки в зависимости от химического соста­ ва могут быть основными или кислыми. Основными шлаками на-

%СаО . ч

зываются такие, у которых отношение—------- (основность) изме-

%Si02

няется в пределах 1,3—3 и выше. Кислые шлаки имеют основ­ ность < 1.

также состав и вид материалов футеровки сталеплавильного аг­ регата.

Основные шлаки позволяют удалять из металла вредные при­ меси— серу и фосфор. Поэтому основной сталеплавильный про­ цесс получил наибольшее распространение.

Важнейшей характеристикой шлака является также его окисленность, т. е. содержание в нем окислов железа, в частности FeO, которая является основным источником окисления примесей

в печных газах 0 2, Н20 (Г) и С02, вступая во взаимодействие со шла­ ком,, окисляют на границе газ — шлак FeO до Fe20 3. На границе шлак — металл окись железа реагирует с жидким железом и вос­ станавливается до FeO, которая затем окисляет примеси металла.

Согласно закону распределения некоторое количество закиси железа растворяется в жидком металле и расходуется на окисле­ ние углерода в объеме металла или на подине. Коэффициент рас­

пределения кислорода Lpeo является функцией состава шлака и температуры

I960] = Z<FeO-

(%FeO)

Для чисто железистых шлаков температурная зависимость растворимости кислорода выражается соотношением

lg [%0]шах = — ~~ + 3,38.

Рис. 14. Схема передачи кислорода из газовой фазы в металл через шлак

Процесс растворения кислорода сопровождается поглощением тепла и поэтому протекает более интенсивно с повышением тем­ пературы.

Непрерывный переход кислорода из шлака в металл обеспе­

чивается при условии ^jjp-~^'<Z.Feo и в практике сталеплавильных

процессов достигается окислительной атмосферой в сталеплавиль­ ном агрегате, введением железной руды, окалины, рудно-флюсо­ вых брикетов, а также вдуванием воздуха или кислорода.

Итак, в системе газ — шлак — металл сталеплавильных агре­ гатов имеет место соотношение, при котором парциальное давле­ ние кислорода в газовой фазе значительно выше упругости дис­ социации окислов железа шлака, а последняя превышает величи­

ций сталеплавильных процессов. Эта реакция может протекать на поверхности шлак — металл за счет кислорода закиси железа шлака, вызывая «поверхностное» кипение ванны,

[CJ + (FeO) = Fe* + СО,

а также в объеме металла или на подине при взаимодействии растворенных в нем углерода и кислорода, вызывая «донное» ки­ пение ванны

[С] + [01 = СО.