--PAGE_BREAK--2.4. Основные процессы в доменной печи.
В соответствии с основными закономерностями процесса восстановления окислов железа, выявленными академиком А.А. Байковым высший окисел железа Fe2О3 превращается в железо последовательно через промежуточные окислы. Железо, восстановленное в доменной печи, поглощает углерод и другие элементы, образуя чугун.
В чугун в небольших количествах переходят на разных горизонтах печи другие восстановленные элементы (кремний, марганец, фосфор, и в некоторых случаях ванадий, мышьяк, хром, никель, мель), а также сера.
При современной доменной плавке установлено следующее % содержание углерода: в ферросилиции составляет около 2 %, в литейном чугуне – 4 %, в передельном чугуне – около 4,5 % и в ферромарганце – около 7 %.
2.5. Продукты плавки: чугун, шлак, газ.
Состав чугуна, получаемый в ходе доменной плавки, определяется требованиями потребителей и возможностями доменной плавки. Сообразно с этим стремятся подобрать состав шихтовых материалов технологический режим плавки. Все доменные чугуны по своему назначению подразделяют три основных вида:
Передельный: предназначается для дальнейшего передела в сталь;
Литейный: используемый после переплава в чугуноплавильных цехах для отливки чугунных изделий;
Доменные ферросплавы, используемые в качестве раскислителей или присадки сталеплавильном и чугунолитейном производствах.
Выплавка в доменных печах неизбежно сопровождается получением значительного количества доменного шлака, являющегося побочным продуктом доменной плавки. Шлак образуется в доменной печи из флюсов, золы кокса и железосодержащих материалов. Обычно при выплавке передельного и литейного чугунов выход шлака составляет 0,3 – 0,6 т на 1 т чугуна.
Газ, выходящий из печи через ее верхнюю часть – колошник, называют колошниковым. Он состоит из СО, СН4., Н2, СО2 и N2. После очистки от содержащейся в нем пыли, газ используют как топливо для нагрева насадок воздухонагревателей, стальных слитков, коксовых батарей, для отопления котлов и других целей. Горючими компонентами в газе являются СО, СН4. и Н2., которого больше 50 %.
2.6. Выпуск и уборка чугуна и шлака.
Для выпуска жидких продуктов плавки предназначены чугунные и шлаковые летки. Чугунную летку вскрывают при помощи бурильной машины ударно-вращательного действия. Эта машина выполняет операции рассверливания, заполненного огнеупорной затвердевшей массой леточного отверстия, и пробивки чугунной корки на внутренней поверхности летки. Глубина бурения достигает 2,5 м при диаметре бура 50 – 70 мм. Летку разделывают под углом 8 — 10° по отношению к горизонту. После выпуска чугуна летку заделывают огнеупорной глиной, которую подают в канал летки при помощи пушки поршневого типа. Заряд огнеупорной глины составляет 0,6 – 1,0 т.
Чугун после отделения от него шлака стекает по желобу в чугуновозные ковши. Специальный передвижной желоб позволяет направлять чугун с одного ковша в другой.
Для перевозки чугуна применяются чугуновозы. Пока еще широко распространены ковши с грушевидными чашами емкостью 90 – 140 т, но в последнее время стали применять сигарообразные ковши емкостью 150 – 420 т. Использование таких ковшей позволяет отказаться от поворотных желобов в сталеплавильных цехах в качестве промежуточных емкостей.
Чугун в чугуновозах направляют в сталеплавильные цехи, а в случае выплавки так называемого товарного чугуна предназначенного для вывоза из завода, — на разливочные машины.
На ленте машины крепятся около 300 мульд, и масса получаемых чушек чугуна составляет 45 кг. Скорость движения конвейера выбирают из условия затвердевания чугуна, она равна примерно 10 м /мин. Суточная производительность двух ленточной машины около 2000 т. чугуна.
Шлак иногда выпускают не только вместе с чугуном, но и через шлаковые летки. Для закрывания и открывания шлаковых леток применяют дистанционно управляемые шлаковые стопоры рычажной конструкции обычно с пневматическим приводом. Рабочим органом стопора является стальная пробка, которая плотно закрывает охлаждаемую водой фурмочку. Шлак из печи, как верхний, так и нижний, стекает по желобам в специальные устройства так называемой припечной грануляции или же в шлаковозы, в которых его вывозят дальнейшей переработки.
2.7. Контрольно–измерительная аппаратура доменной печи и ее назначение.
В настоящее время разработаны и внедряются различные новые приборы для контроля доменного процесса и автоматизации отдельных операций. В частности, освоено автоматическое регулирование дутья, подаваемого на каждую фурму, автоматическое управление процессом вращения распределителя шихты по температуре газов в нескольких точках периферийных зон колошника, непрерывное измерение температуры выпускаемого чугуна, изменение температуры очагов горения топлива у фурм.
Существенное значение имеют приборы, служащие для непрерывного контроля состава доменного газа. Разработаны и проходят проверку различные схемы автоматического управления доменным процессом, включающие математическую обработку счетно-решающими машинами показаний приборов и автоматизацию отдельных узлов контроля регулирования: распределение потока газа по радиусу колошника, сход шихтовых материалов, тепловое состояние отдельных зон печи, распределение потока газа по окружности печи.
Большое значение имеют автоматические устройства, регистрирующие основные параметры доменного процесса. Устройства подобного рода осуществляют последовательный опрос измерительных приборов, передают измеренные и преобразованные величины в запоминающее, а затем на печатающее устройство.
продолжение
--PAGE_BREAK--2.8. Основные технико-экономические показатели работы цеха (К.И.П.О. расход сырья и топлива, себестоимость чугуна).
Основными показателями, характеризущими работу доменной печи, являются: производительность в единицу времени и расход кокса на тонну выплавляемого чугуна. Для оценки производительности доменных печей различного объема в отечественной практике применяют относительный показатель: Коэффициент Использования Полезного Объема доменной печи, представляющий собой отношение полезного объема доменной печи V , выраженного в м3, к ее среднесуточной производительности Р, выраженной в тоннах, ти.е. т/сут: к.и.п.о. = V/ Р. Таким образом, единицей измерения к.и.п.о. является м3∙сут/т.
Важнейшим показателем доменной плавки, характеризующим экономичность работы печи, служит удельный расход кокса. Его величина не только непосредственно влияет на производительность печи, но и показывает использование химической и тепловой энергий топлива в рабочем пространстве печи. Почти все мероприятия, осуществляемые в доменном производстве, находят свое отражение в удельном расходе кокса. На лучших доменных печах в настоящее время расход кокса достигает 360 – 400 кг/т.
3. Коксохимическое производство
Основным продуктом коксохимического производства является кокс. Кокс используется в различных процессах и в зависимости от них кокс может быть разделен на металлургический кокс — для выплавки чугуна в доменных печах; литейный кокс – для плавки чугуна и других материалов в вагранках; кокс для электротермических производств – для получения фосфора, карбида кальция, ферросплавов; кокс для шахтных печей – применяется для обжига руд цветных металлов и для обжига известняка; кокс – для подготовки рудного сырья (агломераты и окатыши); кокс для бытовых целей.
Главным потребителем кокса является черная металлургия. На доменные печи поступает до 80% кокса, на литейные цели затрачивается до 10% кокса, 6% идет для получения цветных металлов и в химическую промышленность, 4% на прочие цели.
Получают кокс на коксовой батарее методом термодиструкции при температуре более 1200 О С из концентратов коксующихся углей.
3.1. Подготовка угля перед коксованием
Угольная шихта, которая перерабатывается на коксохимических заводах, составляется на 100% из обогащенных углей, поступающих с предприятий угледобывающей промышленности. При обогащении улучшаются технологические свойства угля, его спекаемость и коксуемость, уменьшается (на 15-25%) содержание серы, снижается зольность шихты. В результате обогащения повышается спекаемость углей и шихты. Таким образом, обогащение углей и шихт является важнейшим и необходимым моментом подготовки углей к коксованию.
Процессу обогащения предшествует предварительное дробление, классификация по крупности (грохочение), обеспыливание (дешламация), то есть выделение мелких классов крупности частиц размером
3.2. Шихтовка
Угли всех бассейнов, которые идут на коксование, разделены на четыре группы: высокой коксуемости (Ж, К, КЖ), средней коксуемости (ГЖ, ОС, ГЖО, КО), низкой коксуемости (Г, КСН, КС) и некоксующиеся (Т, ТС, СС), при обычной технологии, которые можно использовать в составе шихт в ограниченном количестве или необходимо применять специальные способы подготовки или коксования этих углей. Угольная шихта, составленная для производства основного продукта коксохимии – металлургического кокса, должна иметь оптимальную коксуемость, то есть обеспечить необходимую прочность и оптимальный гранулометрический состав кокса, кроме того, его заданные зольность и сернистость, легкость выдачи коксового пирога из печей, допустимое давление распирания.
Смешивание угольной шихты после дозирования происходит при перегрузке ее с одного конвейера на другой при транспортировании, в дробильных аппаратах, а также в специальных смесительных машинах.
3.3. Устройство коксовальных камер
Коксовой называется группа коксовых печей, работающих в едином технологическом режиме, объединенная общими фундаментами, устройствами для подвода отопительных газов и воздуха, отвода продуктов сгорания и коксования. Сторону батарей, вдоль которой движется коксовыталкивающая машина, принято называть машинной стороной, противоположную, на которую выталкивается кокс, — коксовой стороной. Косовая печь состоит из камеры коксования и отопительной системы. В конструкции камеры различают под (основание камеры) и свод, который является частью перекрытия печей, где расположены люки для загрузки шихты и отвода летучих продуктов коксования. Ширина камеры неодинакова, она увеличивается в направлении с машинной стороны на коксовую. Это делается для гарантии облегчения выталкивания коксового пирога из камеры. Назначение отопительной системы – подвод необходимого количества газов в зону горения, передача тепла сгорающего газа коксуемой загрузке и отвод продуктов горения.
3.4. Металлургический и литейный кокс и их назначение
Кокс, прошедший сортировку по крупности размером >25 мм., называется металлургическим.Металлургический кокс предназначен для выплавки чугуна в доменных печах. В доменном процессе кокс является основным источником тела и источником получения восстановителя оксидов железа. В общем требования к качеству кокса могут быть сформулированы следующим образом: кокс должен иметь минимум влаги, минеральных веществ, серы, определенный уровень прочности, оптимальный гранулометрический состав.
Литейный кокс предназначен для плавки чугуна и других материалов в вагранках. Важнейшими показателями качества литейного кокса являются его прочность и гранулометрический состав. Прочность литейного кокса должна быть высокой, особенность прочность кусков, чтобы он не разрушался в вагранке. Истираемость кокса может быть меньше, чем у доменного кокса, так как вагранка значительно ниже и меньше доменной печи. Зольность и сернистость литейного кокса должны быть меньше, чем у доменного кокса (соответственно
продолжение
--PAGE_BREAK--3.5. Разгрузка коксовальной камеры, тушение кокса. Сортировка
Выталкивание готового коксового пирога из камер коксования (процесс выдачи кокса) самым непосредственным образом влияет на качество кокса и срок службы печей. Готовые печи должны отключатся от газосборника не ранее чем за 20 мин. до выдачи. Коксовыталкиватель с машинной стороны, а двересъемная машина с коксовой снимают двери с печи, и с коксовой стороны подается тушильный (коксовозный) вагон. С машинной стороны после отвода двери коксовытаскиватель устанавливает выталкивающую штангу. При получении сигнала с коксовой стороны машинист кокосовыталкивателя включает механизм передвижения штанги и проводит выталкивание коксового пирога. При выталкивании кокса могут также наблюдаться положения, когда кокс из печи выдается, но со значительно большим усилием («тугой ход»), а также условия, когда коксовый пирог при первом нажатии штанги коксовыталкивателя не тронется с места и не выйдет из печи. Это называется «бурением» кокса. Тугой ход коксового пирога, а тем более «бурение» являются аварийным положением при эксплуатации коксовой печи.
Существует два метода тушения кокса: мокрый и сухой. При мокром тушении кокс охлаждается путем орошения его определенным количеством воды в специальном устройстве, называемом тушильной башней. В случае сухого тушения кокса его охлаждение проводится путем продувки через слой раскаленного кокса инертного газа, циркулирующего в замкнутой системе. Основным достоинством метода сухого тушения кокса является значительная экономия тепла, получение более твердого и более сухого кокса.
После охлаждения кокс поступает в отделение коксосортировки. Назначение ее – разделение валового кокса по классам крупности на металлургический кокс и мелочь.
3.6. Побочные продукты коксохимического производства
Кроме кокса продуктами коксохимического производства являются:
сульфат аммония, нафталин, фталевый ангидрид, каменноугольный бензол, сольвент, пек, толуол, сырье для производства технического углерода, угольный концентрат, промпродукт.
4. Конвертерный цех.
В настоящее время конвертеры имеют большую вместимость 300 – 400 тонн, и рассчитаны на максимальную производительность 400 –500 тонн в час и более.
Кислородный конвертер, масса которого вместе с огнеупорной футеровкой достигает 100 тонн, заключён в мощный корпус ( кожух ). Его изготавливают сварным, из гнутых листов толщиной 50 –100 мм. С рёбрами жёсткости.
Конвертер может поворачиваться на цапфах вокруг горизонтальной оси на 360 градусов. Конвертеры по кожуху классифицируются на цельносварные, либо с отъемным днищем. Отъемные части кожуха крепят к его основной цилиндрической части с помощью клиновых соединений, для быстроты и надёжности разъёма, так как резьбовые соединения в условиях нагрева и деформации кожуха не выдерживают предъявляемых требований.
На шихтовом дворе конверторного цеха производится разгрузка и погрузка шихтовых материалов для выплавки стали. Шихтовые материалы включают в себя: стальной и чугунный скрап, известняк, бокситы, плавиковый шпат, окалину, агломерат.
После завалки шихты и заливки чугуна в конвертер, находящийся в вертикальном положении, вводиться фурма и подаётся кислород.
Фурма – это стальная труба футерованная снаружи.
В процессе плавки происходит окисление углерода, содержащегося в чугуне до оксидов углерода. Процесс плавки длится около 45 минут
По окончанию плавки конвертер, поворачиваясь, наклоняется, и из него выливают, сначала шлак, а затем и сталь. Далее следует внепечная обработка стали, то есть продувка аргоном и добавление ферросплавов. В процессе продувки стали аргоном из неё удаляются неметаллические включения и вредные вещества, ухудшающие её свойства. Ферросплавы же добавляют для предании стали необходимых физических свойств.
В процессе плавки берутся пробы стали и в экспресс лаборатории определяется химический состав.
Готовую сталь разливают в изложницы и после кристаллизации отправляют в прокат.
Конвертерный способ производства стали моложе мартеновского и имеет по сравнению с ним ряд преимуществ. Так, например, в конвертере плавка стали длиться около 45 минут, а в мартеновской печи около 12 часов.
продолжение
--PAGE_BREAK--