Металлургия
(производство металлов и сплавов)
Металлургия– область науки или отрасль промышленности, охватывающая различные процессы получения металлов из руд и других материалов, а также процессы, способствующие улучшению свойств металлов и сплавов.
Устройство доменной печи (Рис. 1м)
Доменный процесс основан на восстановлении металла из его окислов. Поэтому в доменной печи создается восстановительная атмосфера.
|
|
|
1 – стальной сварной корпус, выложенный изнутри огнеупорным шамотным кирпичом; 2- жидкий шлак; 3- ванна расплавленного металла; 4- фурма; 5- факел пламени; 6- компоненты доменного процесса (шихта, руда, кокс); 7- летка для слива жидкого чугуна; 8- летка для слива жидкого шлака; 9- загрузочное устройство; 10- отвод газов Загрузка печи компонентами доменного процесса осуществляется через верхнюю часть печи с помощью загрузочного устройства 9. Печь работает по принципу противотока. Сверху вниз двигается подготовленная шихта, руда, кокс (поз. 6), а снизу вверх через слой этих материалов, поднимаются химически активные газы. Процесс идет в стальном сварном корпусе 1, выложенным изнутри огнеупорным шамотным кирпичом. Через фурмы 4 вместе с жидким или газообразным топливом подается воздух, нагретый в водонагревателе до Т=1200 оС. Топливо горит на уровне фурм 4, создавая факел пламени 5 с температурой около 2000 оС Газообразные продукты горения поднимаются вверх и отдают шихте, коксу и руде свою тепловую и химическую энергию, а затем отводятся из верхней части домны 10. В состав продуктов горения (доменного газа или, как его еще называют, калашникового газа) входят СО, СО2,N2,H2 . Продукты горения очищаются и используются в качестве топлива для воздухонагревателей. Твёрдые и жидкие продукты реакции (жидкий металл, зола, несгоревшее топливо) опускаются вниз в горн печи. На дне горна накапливается слой жидкого металла 3 , а над ним – слой жидкого шлака 2, который периодически удаляется через летки 7 и 8 соответственно. В нижней части домны происходит восстановление железа из его окислов. В качестве восстановителя выступает газ СО, получаемый в результате горения кокса (косвенное восстановление ) и твердый углерод кокса (прямое восстановление). Процесс восстановления железа из его окислов идет по следующий реакции : Fe2O3Fe3O4FeOFe. Помимо восстановления происходит насыщение железа углеродом.
(Fe3C + C) – чугун. В состав чугуна входит химическое соединение Fe3C(цементит) и С (свободный углерод) Производительность доменной печи - 10000 т за 24 часа В результате доменного процесса получаются литейныйипередельныйчугуны. Литейный чугун используется для получения фасонных отливок. Из передельного чугуна выплавляют сталь. Кроме чугуна в доменных печах выплавляют ферросплавы– сплавы железа с кремнием, марганцем и другими элементами. Их применяют для раскисления и легирования стали (FeSi;FeMn;FeAl– для раскисления и, редко, для легирования стали;FeCr,FeMо,FeV,FeTi– для легирования стали). Побочными продуктами доменной плавки являются шлак идоменный газ. Из шлакаизготовляют шлаковату, цемент, удобрения (стараются получить гранулированный шлак, для чего его выливают на струю воды). Доменный газпосле очистки используется как топливо для нагрева воздуха, подающегося в печь.
|
3Fe + 2C Fe3C
+ C
Технико-экономические показатели работы доменных печей
1. Коэффициент использования полезного объёма доменной печи (КИПО)– это отношение полезного объема печиV (м3) к ее среднесуточной производительности Р (т) выплавленного чугуна.
(м3/т)
Чем ниже КИПО, тем выше производительность печи. Для большинства доменных печей КИПО = 0,5…0,7 (для передовых – 0,45)
2.Удельный расход кокса (К)– это отношение расхода кокса за суткиА(т) к количеству чугуна, выплавленного за это же времяР(т).
Удельный расход кокса в доменных печах составляет 0,5…0,7 (для передовых – 0,36…0,4).
Так как стоимость кокса составляет более 50% стоимости чугуна, то показатель Kимеет важное значение при оценке эффективной работы печи.