Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Оборудование доменной печи

29.01.2019

Подача материалов в современную доменную печь производится скиповыми подъемниками. Выгрузка материалов происходит путем опрокидывания скиповой вагонетки в загрузочное устройство печи.

Загрузочное устройство состоит из двух воронок, закрытых двумя конусами. Из вагонетки шихта ссыпается в верхнюю малую воронку, на конус. Затем конус опускается и шихта падает в нижнюю воронку, на нижний конус. Далее верхний конус поднимается, а нижний опускается и шихта поступает на колошник. Для правильного распределения шихты на колошнике печи конуса и верхняя воронка поворачиваются на заданный угол.

При каждой доменной печи имеются два коксовых бункера, расположенных над скиповой ямой, и около трех десятков бункеров для руды, агломерата, флюсов и других материалов.

Под бункерами для кокса расположены дисковые грохоты и весы. Работа засыпного аппарата и скипового подъемника сблокирована и управляется автоматически с панельного щита.

Подача материалов в бункера доменных печей. Руды и агломерат в бункера поступают из саморазгружающихся вагонов. Кокс в бункера, если коксовый цех расположен поблизости, подается ленточным транспортером и в коксовых вагонах.

Воздуходувные машины. Воздух подается в доменные печи центробежными воздуходувками. В качестве привода для воздуходувок применяют паровые турбины, работающие при давлении до 30 атм. Воздуходувки делают от 2500 до 3000 об/мин; их производительность 1250—3500 м3/мин при давлении от 1,4 до 2,1 атм.

Нагрев дутья. В первоначальных доменных печах строили трубчатые рекуператоры. Воздух нагревали до 350° С. С повышением нагрева воздуха чугунные трубы выходили из строя. В 1870—1876 гг. стали вводить воздухоподогреватели системы Каупера с кирпичной насадкой. Кирпичная насадка делается из высококачественного шамотного кирпича.

Современные воздухонагреватели в принципе не отличаются от воздухонагревателей Каупера (рис. 2). Они способны нагнетать воздух в количестве 2000—2500 м3/мин до температуры 800—1000°С и выше. Увеличение количества воздуха и повышение его температуры достигаются увеличением поверхности нагрева насадок до 1600—1800 м2 и увеличением количества сжигаемого газа до 3600 м3/час и более. Высота воздухонагревателя больше 46 м при диаметре больше 8,0 м. Перед воздухонагревателем доменные газы предварительно очищаются от пыли, а затем сжигаются. Каждая доменная печь имеет два или три воздухонагревателя, из которых в одном нагревается насадка, в другом происходит нагрев воздуха. Третий воздухонагреватель стоит в резерве на случай ремонтов работающих воздухонагревателей.

Уборка продуктов плавки. Выпуск чугуна из доменной печи производится в ковши или миксеры-отстойники, с последующей его разливкой на разливочных машинах. Шлак выпускается в вагонетки, а затем идет в отвал или для грануляции.

Физико-химические процессы, протекающие в доменной печи


Исходные материалы, подаваемые в доменную печь — топливо, руда, агломерат, флюсы и воздух, претерпевают там физические и химические изменения. Соответственно с температурными зонами в печи происходят следующие физико-химические процессы: горение топлива, удаление влаги, разложение карбонатов, восстановление железа и других элементов, науглероживание железа, плавление металла, образование и плавление шлака и др.

Горение топлива и восстановление железа. Опустившись до уровня фурм, раскаленный кокс сгорает в струе поступающего под давлением 1,5—2,0 атм воздуха, нагретого до 800—1000°C и выше, по реакции
Оборудование доменной печи

Образование двуокиси углерода возможно только в условиях избытка кислорода (m—n)O2. При выходе из фурм воздух имеет свободный кислород, по мере удаления от фурм его количество убывает, а количество двуокиси углерода возрастает и на каком-то расстоянии от устья фурмы достигает максимального. Реакция С + O2 = СО2 + 97 650 кал идет с выделением тепла, т. е. максимальной концентрации будет соответствовать и максимальная температура. Это место принято называть фокусом горения. В кислородной зоне развиваются температуры порядка 1600—1750° С, а в фокусе горения — до 1900° С.

При таких температурах углекислота реагирует с твердым углеродом и восстанавливается по эндотермической реакции

Встречая на пути рудную колошу, окись углерода восстанавливает окислы железа, а сама при этом вновь превращается в углекислоту.

Общий ход восстановления окислов железа при помощи окиси углерода может быть представлен следующими реакциями:

Суммарный тепловой эффект реакции восстановления окислов железа окисью углерода получается положительным. Поэтому температура газов в области восстановления железа окисью углерода снижается незначительно. Процесс восстановления железа окисью углерода называется не прямым, а косвенным восстановлением и протекает в нижней части шахты печи. Степень восстановления железа окисью углерода зависит:

1) от качества руды, ее естественных свойств и характера предварительной обработки;

2) от температуры, при которой идет восстановление;

3) от состава газа-восстановителя.

Восстановление твердым углеродом железа в основном происходит из закиси железа по реакции: FeO + С —> Fe + CO — 34 460 кал, с большим поглощением тепла. Этот процесс протекает в области распара и в верхней части заплечиков доменной печи.

Процесс восстановления железа твердым углеродом называется прямым восстановлением.

Восстановление марганца, кремния, фосфора, хрома, титана и ванадия. Кроме железа, в доменной печи происходит восстановление окислов марганца, кремния, фосфора и некоторых других элементов.

Марганец восстанавливается при температуре 1100° C и выше углеродом, при этом поглощается большое количество тепла

Кремний восстанавливается из кремнезема, всегда присутствующего в шихте в больших количествах. Восстановление происходит также твердым углеродом с большим поглощением тепла по реакции

Восстановление кремния протекает тем полнее, чем выше температура; поэтому выплавка чугуна с повышенным содержанием кремния требует повышенного расхода топлива.

Восстановление фосфора. Фосфор восстанавливается твердым углеродом из фосфорнокальциевой соли, находящейся в составе шихты, по следующей реакции:

Реакция эта идет с большим поглощением тепла. Если в руде имеется хром, титан и ванадий, они восстанавливаются из окислов твердым углеродом при высоких температурах.

Условия обессеривания чугуна. Сера в чугуне является вредной примесью; в доменную шихту она попадает с рудой, топливом и флюсом. Часть серы окисляется в верхних горизонтах доменной печи по реакции

и уносится с газами. Часть переходит в шлак по реакции

Итак, для лучшего перевода серы в шлак необходимо иметь;

1) более основные известковые шлаки;

2) большое количество шлаков;

3) высокую температуру в горне доменной печи.

Науглероживание восстановленного железа и образование чугуна


Восстановленное железо получается в виде губки, которое науглероживается по реакции

до образования растворимого в железе карбида железа.

Наиболее легкоплавкий сплав углерода с железом содержит 4,3% углерода и плавится при температуре 1130° С.

На конечное содержание углерода в чугуне оказывают влияние другие элементы, содержащиеся в нем. Так, хром, марганец, титан и ванадий способствуют повышению содержания углерода в чугуне. Эти примеси сами образуют с углеродом соединения. Кремний, фосфор и сера, переходя в чугун, наоборот, препятствуют науглероживанию.

Образование шлака. В качестве флюса для ошлакования пустой породы и золы топлива в доменную печь вводят известняк (CaCO3), который при температуре около 900° С распадается на известь CaO и углекислоту.

CaO, взаимодействуя с кремнеземом SiO3, глиноземом Al2O3, пятиокисью фосфора Р2О5 и другими кислотными окислами, находящимися в пустой породе и золе топлива, образует шлак, который плавится в распаре и заплечиках и стекает в горн печи. Фосфор частично восстанавливается из шлака при взаимодействии с углеродом чугуна и топлива по реакции.

Шлак состоит в основном из суммы кислотных окислов и основных окислов.

Степенью кислотности шлаков называют отношение суммы кислотных окислов к сумме основных окислов, она определяется по формуле

где RO — сумма основных окислов CaO и MgO.

Наивысшая текучесть шлака получается при отношении

При плавке допускается колебание в ту или другую сторону. Правильное шлакообразование зависит от плавкости пустой породы, т. е. от температуры ее плавления и восстановления руды.

Качество шлака существенным образом влияет на качество получаемого чугуна и производительность доменной печи.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: