Министерствообразования и науки Украины
Донбасскийгосударственный технический университет
Кафедра «ММК иПМ»
ОТЧЁТ
по практике
Выполнил:
ст. гр. ММК – 08 – 1
Плетнёв М. И.
Проверил:
Алчевск 2010
Доменный цех –структурированный цех, содержащий множество взаимосвязанных отделов, складов,печей. Их работа сосредоточена на получение из железных руд пригодного длядальнейшего использования чугуна. Агрегатом для проведения такой операциислужит доменная печь. В ней могут быть выплавлены чугуны различных видов:передельный, который затем перерабатывают в сталь, лигейный, используемый дляразличных отливов, и специальный (ферросилиций, ферромарганец и др.).
Рисунок 1.1представляет собой наглядное изображение доменного цеха. На этом рисункеизображено следующее оборудование, функционирование которого рассмотрено вследующем подпункте:
/>
Рисунок 1.1 Наглядноеизображение доменного цеха
Доменная печь:
1. Чугуннаялетка
2. Чугуновозы
3. Газоотводы
4. Литейныйдвор
5. Воздухонагреватели
6. Дымоваятруба
7. Воздухопроводы
8. Пунктуправления
9. Пылеуловитель
10. Газоочистка
11. Скиповыйподъемник
12. Бункернаяэстокада
13. Газопроводы
14. Лифт
15. Агломерационнаяфабрика
Для выплавки чугунанеобходимо тесная взаимосвязь каждой единицы цеха между собой. Поэтому япредоставлю структуру объекта управления.
Доменный цех состоит изопределенных единиц (оборудования) которые можно поделить на пять основныхблока:
1) блок загрузки,служащий для перевозки и подачи исходных материалов в печь, а также подачаматериалов необходимые для плавки;
2) блок хранения,служащий для хранения исходных материалов и полученного чугуна;
3) блок разгрузки,служащие для разгрузки исходных материалов и сырья;
4) блок печи, которыйслужит для основной части плавки чугуна, где происходят основные процессывыплавки;
5) блок разливки,служащий для разливания, полученного чугуна.
Схема выделенных блоковпредставляет собой основные блоки объекта. Они включают в себя некотороеоборудование, которое выполняет определенные функции:
Рудный двордоменного цеха предназначен для приема, хранения и усреднения сырых материаловдоменной плавки В связи с тем, что доменные печи работают на окускованном иофлюсованном сырье, основная масса поступающих на рудный двор сырых материаловпредставляет собой мелкую агломерационную руду, концентраты железных руд ифлюсы Эти материалы с рудного двора поступают на фабрики окускования сырья, азатем уже в доменные печи. Только незначительная часть кусковых руд, флюса идобавок поступает в доменные печи непосредственно с рудного двора Учитываяпроисшедшие изменения грузопотоков сырья и изменения в планировке новыхзаводов, склады сырья, как правило, относятся к фабрикам окускования Рудныйдвор располагается вдоль линии доменных печей. С одной стороны он ограниченбункерной эстакадой, а с другой — приемной траншеей. Емкость рудного двора, аследовательно, и запасы сырья определяются производительностью доменного цеха,удаленностью источников сырья, способом доставки материалов на металлургическийзавод, а также необходимостью усреднения материалов
Бункерная эстакадапредназначена для приема шихтовых материалов и их усреднения, создания запасаматериалов у печи и обеспечения механизации набора и подачи материалов кскиповому подъемнику. Бункерная эстакада расположена между доменными печами ирудным двором вдоль линии печей и представляет собой возвышающееся на 10-16 мнад нулевой отметкой железобетонное сооружение, состоящее из отдельных бункерови их оборудования. Бункера для железосодержащих и флюсующих материаловрасполагают либо в два ряда (при подаче материалов из бункеров к скиповой ямевагон-весами), либо в один ряд (при конвейерной шихтоподаче). На бункернуюэстакаду шихтовые материалы поступают в вагонах или посредством транспортеров.В первом случае сооружают трех- или четырех -путевые эстакады с опорой и безопоры одной «ноги» рудного перегружателя.
Скипыпредназначены для транспортирования шихтовых материалов из скиповой ямы наколошник доменной печи к приемной воронке загрузочного устройства.
Скип состоит из кузова,передней и задней колесных пар и устройства тягового. Для увеличения емкости иоблегчения погрузки и выгрузки материала передний торец кузова выполненоткрытым с уширением. От износа шихтой днище и стенки скипа защищены плитами излегированной стали. В верхней части кузова предусмотрено отверстие для погрузкимусора и просыпи, образующихся в скиповой яме.
Скипы изготавливаются сшарнирным креплением передней колесной пары или задней колесной пары.
Их изображение можнопосмотреть на рисунке 1.3 (пункт 14). Засыпнойаппарат, устройство для загрузки сыпучихматериалов в шахтные печи (доменные, обжиговые и др.) Шихта в Засыпной аппарат подаётся скипамиили транспортёрами. Из приёмной воронки (рисунок 1.3) шихта поступает сначалана малый, а затем на большой конусы. Большой конус опускается при закрытоммалом, что предотвращает прорыв газов из печи в атмосферу. Для равномернойзагрузки шихты по окружности колошника применяют вращающиеся распределителишихты.
/>
Рисунок 1.3 Засыпнойаппарат
1. Направляющаяворонка;
2. Пустотелаяштанга малого конуса
3. Распределеннаяшихта
4. Газовыйзатвор
5. Большойконус
6. Руда
7. Кокс
8. Чашабольшого конуса
9. Основныекольца
10. Штанга большогоконуса
11. Малый конус
12. Приемная воронка
13. Наклонный мост
14. Скип
Воздуходувные машины– обеспечивают доменные печи необходимым количеством сжатого воздуха длясжигания горючего и давлением на колошнике в пределах 5…7 МПа, а у новых печейдо 25 МПа.
Каупер. Пылеуловитель.Газовоздухопроводы. Резервуары
/>
Кожух воздухонагревателя (каупер)(рис. 12, а) состоит из плоского днища 1, цилиндрического корпуса 2 и купола 3.Каждая доменная печь обслуживается, как правило, тремя кауперами. Стальнойкожух каупера имеет высоту 40-36 м, диаметр 7-9 м.
Пылеуловитель (рис. 12, б)представляет собой цилиндрический сосуд 4 с коническим днищем 6. Он служит дляочистки доменного газа от крупных частиц пыли, выносимых газом из доменнойпечи. Каждая доменная печь имеет один или два пылеуловителя. Пылеуловительизготовляют из отдельных листов, свальцованных по цилиндрической и коническойповерхностям. Наиболее сложны в изготовлении переходные пояса 5 отцилиндрической к конической поверхности пылеуловителя толщиной 40 мм.
Газовоздухопроводы расположены в пределахблока воздухонагревателей. Все сопряжения и пересечения трубопроводов в целяхуменьшения напряжений и потери давления рекомендуется делать плавными.
Резервуары служат для хранениянефти, нефтепродуктов, масел, жидкого топлива, сжиженных газов. Изготовляютрезервуары вертикальные цилиндрические, горизонтальные цилиндрические,каплевидные, многоторовые, шаровые. Резервуары бывают постоянного и переменногообъема; надземные, наземные и подземные.
Основные элементывертикального цилиндрического резервуара: днище, корпус и покрытие.
Стенка корпуса состоитиз ряда поясов из листовой стали размером 1500×6000 мм. Наименьшаятолщина листовой стали для корпуса и днища 4 мм. Листы корпуса сваривают повертикали стыковыми соединениями, по горизонтали смежные пояса — стыковыми илинахлесточными. При нахлесточном соединении пояса располагают телескопически,наружные кольцевые сварные швы выполняют сплошными в нижнем положении,внутренние — потолочные — делают прерывистыми. Вертикальные стыки листовсмежных поясов располагают вразбежку.
Днище резервуаравместимостью 2000-5000 м3 состоит из листовой стали, которая в средней частиднища имеет толщину 4-5, а по краям 6-8 мм. Все листы сваривают нахлесточнымисоединениями с одной стороны.
Покрытия резервуаровимеют коническую форму с уклоном 1: 20. Покрытие состоит из настила кровли иподдерживающего его каркаса. Листы стали толщиной 2,5 мм в настиле свариваютмежду собой нахлесточными соединениями, а с корпусом — с помощью обвязочногоуголка.
С цельюиндустриализации изготовления монтажа вертикальных резервуаров применяютрулонированные корпуса и кровлю со щитовым покрытием. Корпус в этом случае изготавливаютцеликом на заводе на установке для рулонирования и поставляют на монтаж в видеполностью заваренных полотнищ, свернутых в рулоны. Рулоны разворачивают наместе монтажа и устанавливают в проектное положение.
Вертикальныецилиндрические резервуары, применяемые в нашей стране, имеют вместимость от 100до 50 000 м3.
Нагретый воздух – этоэкономия топлива. Воздух нагревается за счет горячего доменного газа.
Фурмы предназначены дляподачи топлива.
Транспортер подаетматериал на колошник.
Трубы газоотводоввысасывает газ во время плавки.
Летка. Устройство,через которое подают чугун или шлак.
Ковши для чугуна ишлака– ковши для перевозки чугуна на разливочные машины.
Разливочная машина,устройство для механизированной разливки жидкого металла (с целью полученияслитков), а также штейна и некоторых шлаков, получаемых в цветной металлургии.Ленточная Р. м., используемая для разливки чугуна, представляет собой наклонныйконвейер из двух параллельных бесконечных цепей, к которым прикрепленыпримыкающие друг к другу чугунные изложницы-мульды, причём каждая мульда однимсвоим краем немного перекрывает соседнюю, чтобы жидкий металл не проливался взазоры между ними. К нижнему концу машины подаётся ковш с металлом, который принаклоне ковша через жёлоб заливается в мульды. Чугун в мульдах проходит зонуохлаждения, где он обрызгивается водой. В верхней части конвейера, при огибаниицепями ведущих колёс, мульды переворачиваются, чушки (слитки затвердевшегочугуна) вываливаются из них и попадают по жёлобу на ж.-д. платформу или ввагонетку. Опрокинутые пустые мульды движутся в обратном направлении, при этомони обдуваются паром и обрызгиваются известковым молоком. Масса одной чушкичугуна обычно 45 кг. Подобного типа машины используют и для разливкиферросплавов, цветных металлов, шлаков цветной металлургии. Кроме того, вцветной металлургии применяют карусельные Р. м. — вращающиеся столы с мульдами,в которые по жёлобу заливается жидкий металл. Во время вращения стола металлзатвердевает и слитки автоматически выбрасываются из мульд (при ихопрокидывании) Желоб– трубопроводы, по которым течет чугун или шлак.
Чугуновоз —вид грузового вагона, распространённый по всему миру. Предназначен дляперевозки жидкого чугуна, как в составе поезда, так и на близких расстояниях (натерритории заводов и промышленных территорий), к миксеру и доменной печи. Чащевсего чугуновозы используется как технологический транспорт на металлургическихпредприятиях, реже используются для формирования железнодорожных составов.Максимальная вместимость чугуновозов, производившихся в СССР, составляла100—140 т.
Чугуновоз состоит изтележки и укрепленного на ней ковша (цилиндрической, грушевидной или коническойформы), в котором перевозится жидкий (расплавленный) чугун. Изнутри ковшвыкладывается огнеупорным кирпичом
Когда чугуновоз доходитдо места назначения, то ковш опрокидывается с помощью лебедки (иногдаиспользуются новые технологии).
Шлаковоз — (по англ. slag-pot carriage) — это устройство предназначенное для приемавыпускаемого из доменной печи жидкого шлака и транспортирования его к местампереработки, в отвал или грануляционную установку.
Шлаковоз состоит изследующих основных узлов:
чаши
опорного кольца
механизма опрокидываниячаши
рамы с автосцепками
ходовой части
электрооборудования.
Чаша представляет собойкруглую (со сферическим дном) отливку из углеродистой стали, предназначеннуюдля приема выпускаемого из доменной печи жидкого шлака и транспортировки его кместу переработки или в отвал. Четыре углубления на лапах чаши образуют замок счетырьмя выступами опорного кольца, обеспечивая тем фиксацию чаши и опорногокольца. В нижней части чаши расположены четыре опорные площадки для замков, припомощи которых чаша закрепляется в опорном кольце. Опорное кольцо,предназначенное для крепления на нем чаши, представляет собой стальную отливку,в стенках которой имеются сквозные овальные отверстия, улучшающие условияохлаждения чаши.
Механизм опрокидываниячаши состоит из электродвигателя, самотормозящей муфты, редуктора и системызубчатых передач. Выходная вал-шестерня редуктора входит в зацепление сзубчатым сектором.
Шлаковозы бывают двухвидов:
самоходные
несамоходные
Передвижение несамоходногошлаковоза по железнодорожным путям осуществляется с помощью локомотива.
Шлаковозы самоходныепредназначены для транспортирования одного или двух ковшей из-под конвертера впролет передачи ковшей, подачи порожних ковшей под конвертер, а также очисткипути и плит под конвертером.
Вместимость наиболеераспространенных ковшей для шлаковозов составляет 11м3 и 16м3
Разгрузочная эстокада –разгружают сырье, поступающее от поставщика.
Бу́нкер —ёмкость для временного хранения жидких и сыпучих материалов.Различают бункерыжелезобетонные (монолитные, сборные, смешанного типа), металлические,комбинированные. Кроме того, в качестве бункера могут использоваться горныевыработки.
По назначению бункерыразделяют на технологические и аккумулирующие.
Технологические бункерыразделяют на:
прийомные — дляпринятия материала при разгрузке вагонов, скипов, самосвалов;
дозировочные — длярегулируемой разгрузки, отдаи на конвейер (например, при шихтовании);
обезвоживающие —для дренажного обезвоживания продуктов обогащения продуктов горногопроизводства;
компенсационные(демпфирующие) — для выравнивания нагрузки на отдельные технологическиеаппараты по выходному питанию;
отгрузочные — длянакопичения и дальнейшей отгрузки продуктов обогащения в железнодорожныевагоны.
/>
Рисунок 1.4 -Доменнаяпечь
Доменная печьпредставлена следующими частями :
Горн,печь для выплавки, переплавки, нагрева металлов.
Колошник- в нёмустройство для загрузки шихты и трубы для отвода доменного газа.
Шахта- в нейначинаются процессы восстановления железа и его науглероживание.
Распар — плавлениепустой породы с образованием шлаков.
Заплечик — заканчивается процесс восстановления железа.
Саморазгружающиесявагоны – вагоны, которые имеют свойство саморазгружаться, что значительнооблегчает работу получения сырья и исходного материала.
Вагоноопрокидыватель— специальное сооружение для механизированной разгрузки вагонов с насыпными инавалочными грузами (рудой, углем) Вагоноопрокидыватели подразделяются на:
стационарные
роторные
круговые
торцевые
боковые
комбинированные
передвижные
Существуют стационарныевагоноопрокидыватели с различными способами разгрузки. В роторных и круговыхвагоноопрокидывателях разгрузка осуществляется при повороте вагона вокруг егопродольной оси. В боковых подъёмно-поворотных вагоноопрокидывателяхвагон не только поворачивается вокруг продольной оси, но также и поднимается.Вагоноопрокидыватели этих двух типов предназначены для разгрузки полувагонов иплатформ. Торцевые вагоноопрокидыватели производят наклон вагонаотносительно поперечной оси, при этом груз высыпается через открывающиесябоковые стенки. Для разгрузки крытых вагонов используют комбинированныевагоноопрокидыватели с многократным поворотом вокруг продольной и поперечнойосей.
/>
Рисунок 1.5 Горн
Описав структуру исоставив схему выделенных блоков можно описать сырье и готовую продукцию
Для получения чугуна вдоменную печь загружают руды, флюсы и топливо.
Железными рудаминазываются горные породы, извлечение железа из которых является экономическицелесообразным. Железные руды состоят из окислов железа и пустой породы.Содержание различных составляющих в руде неодинаково. Обычно в железной рудесодержится 45—55% железа, в особенно богатых рудах иногда до 70%.
С точки зренияпригодности руды для доменной плавки железные руды различают по богатству(содержанию в них железа), содержанию вредных примесей, восстановимости,качеству пустой породы и физическому состоянию руды.
Богатство руды являетсяодним из основных показателей, определяющих целесообразность использования ее вдоменной плавке. Чем более богатая руда загружается в доменную печь, тем вышеее производительность при прочих равных условиях.
К вредным примесямжелезных руд относят серу, фосфор, мышьяк и цинк. Присутствие в полученномчугуне значительного количества серы приводит к тому, что ее приходится удалятьпри переработке чугуна в сталь. Это влечет за собой удлинение процессаполучения стали, а, следовательно, увеличение ее стоимости. Если же оставитьсодержание серы в стали значительным читальным, то это вызовет красноломкостьпоследней, т. е. хрупкость при нагреве до температур красного каления.Содержание фосфора в получаемом из руд чугуне приводит к его хладноломкости, т.е. обусловливает хрупкость при обычных температурах. Однако в некоторых случаяхсодержание фосфора в чугуне не является вредным. Это наблюдается в тех случаях,когда чугун подвергают специальной переработке (томасовский процесс), во времякоторой фосфор является основным источником тепла. Тепла, выделяющегося привыжигании фосфора, достаточно в этом случае для осуществления процесса переделажидкого чугуна в сталь. При этом также образуются высокофосфористые шлаки,которые используются в сельском хозяйстве как удобрение.
Магнитный железняк(/> или />) получил свое названиеиз-за проявления магнитных свойств. По физическому строению магнитные железнякиочень плотны, трудно проницаемы для доменных газов, трудновосстановимы,содержат значительное количество вредных примесей серы и фосфора.
Красный железняк(Fе2О3)в химически чистом виде содержит 70% железа. Он получил свое название из-заярко выраженного цвета. Эти руды широко распространены. Однако эти руды восновной своей массе являются пылеватыми и их, как правило, подвергаютагломерации.
Бурые железнякисодержатсяв природе в виде многих разновидностей. Наиболее распространеннымиразновидностями являются лимонит (2Fе2О3• ЗН2О) и гетит (Fе2Оз-Н2О).Бурые железняки весьма распространены в природе и встречаются как в видеплотных масс руды, так и в виде руд, отдельные зерна которых плохо связанымежду собой. Зачастую пласты бурого железняка небольшой мощности отлагаются надне болот и водоемов. В этом случае они содержат большое количество землистых примесей.Бурые железняки всех разновидностей являются наиболее легковосстановимьмирудами. Это объясняется тем, что при нагреве гидраты разлагаются, влагаиспаряется, я руда приобретает пористое строение, что способствует еехимической обработке. Перед загрузкой такой руды в доменную печь необходимы ееобогащение и агломерация.
Сидериты(FеС03)являются наиболее бедными и в химически чистом виде содержат 48,2% железа.Существует несколько разновидностей сидеритов: шпатовый железняк, глинистыйжелезняк и углистый железняк, содержащий в пустой породе углистые вещества.Сидерит в только что добытом состоянии имеет сероватый цвет, иногда с зеленымили буроватым оттенками.
В шихту доменных печейвводят марганцевые руды, так как содержащийся в них марганец препятствуетпереходу серы в чугун.
В природе чаще всегомарганцевая руда состоит из двуокиси марганца (МnО2).Она встречается в природе значительно реже, чем железная руда. При плавке вдоменной печи только часть марганца из руды переходит в чугун. В природном состояниимарганцевые руды бывают порошковатыми и кусковыми.
Для того чтобыперевести содержащуюся в шихте пустую породу и образующуюся в результатегорения топлива золу в шлак нужного состава, в доменную печь загружают флюсы.Одновременно флюс переводит в шлак и серу. Количество флюса зависит отхимического состава пустой породы и золы кокса, а также от содержания вшихтовых материалах серы.
Загружаемые в доменнуюпечь руды содержат железо в виде окислов, т. е. в соединении с кислородом. Длятого чтобы получить железо, необходимо отнять этот кислород, т. е. провестивосстановление. В доменной печи основными восстановителями являются углерод С иокись углерода СО. Часть углерода расходуется для науглероживаниявосстановленного железа и получения чугуна. Необходимо также, чтобы в печиподдерживалась температура, достаточная для расплавления образовавшихся чугунаи шлака. Тепла, выделяющегося при горении углерода, должно быть достаточно дляосуществления всех реакций, идущих с поглощением тепла.
Используемое топливодолжно обладать высокой теплотой сгорания, содержать, возможно, меньшееколичество вредных примесей (серы, фосфора) и золы, быть пористым (чтооблегчаем его сжигание) и достаточно прочным.
В настоящее времяосновным видом топлива, используемого для доменной плавки, является кокс.Коксом называется твердая спекшаяся масса, остающаяся после удаления изкаменного угля летучих веществ путем прокаливания его без доступа шелуха при900—1100°. Хороший кокс имеет светло-серый цвет, недодержит мусора, непропекшейсямассы, не пачкает рук, имеет мало трещин.
Готовая продукциядоменного цеха – чугун, который широко применяется практически во всех отрасляхпромышленности. Основные виды чугуна, выплавляемого в доменных печах:передельный чугун, используемый для производства стали в сталеплавильныхагрегатах; литейный, идущий для чугунных отливок; специальные чугуны. Побочныепродукты доменного производства: доменный газ [теплота сгорания 3,6—4,6 Мдж/м3(850—1100 ккал/м3)] после очистки от пыли используется для нагревадутья в воздухонагревателях, а также в заводских котельных установках,коксохимических, агломерационных и некоторых других цехах; доменный шлакнаходит 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 еёпредварительного окускования (главным образом путём агломерации).
Основные виды чугуна,выплавляемого в доменных печах: передельный чугун, используемый дляпроизводства стали в сталеплавильных агрегатах; литейный, идущий для чугунныхотливок; специальные чугуны. Побочные продукты Д. п.: Доменный газ [теплотасгорания 3,6—4,6 Мдж/м3 (850—1100 ккал/м3)]после очистки от пыли используется для нагрева дутья в воздухонагревателях, атакже в заводских котельных установках, коксохимических, агломерационных инекоторых др. цехах; доменный шлак находит применение главным образом впромышленности строительных материалов; колошниковая пыль, выносимая из печи и улавливаемаясистемой газоочистки, содержащая 30—50% Fe, возвращается в шихту доменных печейпосле её предварительного окускования (главным образом путём агломерации
Работа доменной печиначинается с её задувки. При этом горн и заплечики загружаются коксом, а шахта— так называемой задувочной шихтой. В полностью загруженную печь подаётсянагретое дутьё (уменьшенное количество), кокс воспламеняется, и начинаетсяопускание материалов. Первый выпуск чугуна и шлака производится через 12—24 ч,после чего количество дутья и рудная нагрузка (отношение массы руды к массекокса в подаче) постепенно увеличиваются, и через несколько дней после задувкидоменная печь достигает нормальной производительности.
Непрерывная работа(кампания) доменной печи от задувки до выдувки (остановки на капитальныйремонт) продолжается 5—6, а в некоторых случаях 8—10 лет и более, в течениекоторых печь 1—2 раза останавливается на так называемый средний ремонт длязамены изношенной кладки шахты. Выплавка чугуна на мощных печах за одну кампаниюдостигает 5—8 млн. т чугуна и более.
Управление работой(ходом) доменной печи заключается в регулировании (в соответствии с качествомсырых материалов и видом выплавляемого чугуна) состава шихты, количества,температуры и влажности дутья, а также величины подачи или последовательностизагрузки отдельных компонентов шихты и уровня засыпи. Ход доменной печиконтролируется измерительными приборами, регистрирующими основные параметрызагрузки, дутья, колошникового газа, температуру кладки печи на разных горизонтах.
Получилираспространение плавка с вдуванием дополнительных видов топлива, обогащениемдутья кислородом и работа с повышенным давлением колошниковых газов. Приповышении давления на колошнике уменьшается перепад давлений между низом иверхом доменной печи; это обусловливает более ровный сход шихты, улучшаетвосстановительную работу газов, уменьшает вынос пыли.
Д. п. характеризуетсявысокой степенью автоматизации. На современной доменной печи автоматическиосуществляются все операции шихтоподачи: набор компонентов шихты с отсевоммелочи, взвешивание, транспортировка на колошник и загрузка в печь по заданнойпрограмме. Автоматически поддерживаются оптимальный уровень засыпи ираспределение шихтовых материалов на колошнике, давление колошникового газа, расходводы на охлаждение, температура и влажность дутья, а также содержание в нёмкислорода и расход природного газа. Автоматизировано переключениевоздухонагревателей и управление режимом их нагрева. Автоматические анализаторыобеспечивают непрерывную регистрацию состава колошникового газа и дутья.Внедряются системы автоматического регулирования подачи дутья и природного газакак по общему расходу, так и по отдельным фурмам.
Новые доменные печиоснащаются системами централизованного контроля и управления, которыеобеспечивают усреднение показателей приборов и подсчёт комплексных показателейработы печи. Ведутся работы по комплексной автоматизации Д. п., в том числеуправления тепловым режимом доменной печи с помощью ЭВМ.
Показатели работыдоменной печи зависят главным образом от качества сырых материалов и степениподготовки их к плавке. Основные показатели: суточная производительностьдоменной печи в т и расход кокса на 1 т чугуна. В СССРпроизводительность доменных печей иногда характеризуется коэффициентомиспользования полезного объёма (кипо), т. е. отношением полезного объёма в м3к суточной выплавке передельного чугуна в т. Производительность доменнойпечи объёмом 3000 м3 — 7000 т чугуна в сутки. В 1970средний кипо составил 0,597 (в некоторых случаях 0,43—0,45). Расход кокса наединицу выплавляемого чугуна имеет большое экономическое значение вследствиевысокой стоимости кокса. Применение дополнительного топлива позволяет уменьшитьрасход кокса на 8—20% и снизить благодаря этому себестоимость чугуна. В СССРпри выплавке передельного чугуна из хорошо подготовленной богатой железом шихтырасход кокса 550—600 кг/т, а на некоторых заводах — не более 450—500 кг/т.
Совершенствование Д. п.направлено на улучшение подготовки сырых материалов к плавке, увеличениемощности (объёма) доменных печей, внедрение прогрессивной технологии,автоматического управления ходом доменной печи.
Описание технологиипроизводства
Технология производствачугуна – сложный процесс, состоящий из множества этапов, которые имеютопределенную последовательность
Технология состоит из:
Поставщик поставляетсырье саморазгружающимися вагонами на разгрузочную эстокаду которая передаетсырье на поле рудного двора
Вагоноопрокидователипередают сырье на бункерную эстокаду Подача исходныхматериалов на засыпной аппарат имеет также свой этап:
Из бункера скипамижелезная руда, окатыши, марганцевая руда поступает на засыпной аппарат/
Из бункератранспортерами кокс поступает на засыпной аппарат (блок 6).
Из аглофабрики скипамиагломерат поступает также на загрузочный аппарат. С помощью засыпного аппарата(блок 6) кокс, железная руда, агломерат, марганцевая руда поступает наколошниковое устройство (Блок 7), которое передает исходное сырье в шахту (Блок8), где происходят химическим преобразованиям и основной процесс окисления ивосстановления под действием плавки и горения. Фурменные устройства (Блок 9)подают топливо в печь, которое активно участвует в процессе горения.Воздуходувные машины (Блок 10), подают воздух на воздухонагревательныеустройства, которые нагреваются за счет охлаждения насадки. Насадки нагреваютза счет горения газа, который поступает за счет газоподавательных устройств(Блок 12). В процессе плавки происходят множество химических реакций, и врезультате смесь стекает в горн (Блок 13), где специальным образомраспределяется на чугун и шлак, которые выводятся через летки (блок 14 и Блок15) и стекают по желобу (Блок 16 и Блок 17) на разливочные машины (Блок 18 иБлок 19). Желоб (Блок 16 и Блок 17) подает жидкий чугун и шлак на разливочныемашины (Блок 18 и Блок 19), которые разливают их в ковши для чугуна (блок 20) иковши для шлака (Блок 21). Эти ковши отправляются чугуновозами (Блок 22) ишлаковозами (блок 23) для дальнейшей обработки. В данном случае чугунпередается в сталеплавительный цех (24), где производится сталь, ашлак передается на шлаковую гору (25), где заказчики приобретают шлак длястроительных нужд.
В процессе плавлениявыделяемый газ в печи выходит через трубы газоотводов, а пылеуловителиулавливают пыль, которая возникает в результате колошникового преобразования.
Основные химическиепроцессыв доменной печи — горение топлива и восстановление Fe, Si, Mn и др. элементов.Часть кокса расходуется на процессы восстановления, но основное количествоопускается в горн и сгорает вместе с вдуваемым топливом у фурм. Газы с температурой1600—2300° С, содержащие 35—45% CO, 1—12% H2 и 45—65% N2,поднимаясь по печи, нагревают опускающуюся шахту, при этом CO и H2частично окисляются до CO2 и H2O. Газы, выходящие изпечи, имеют t 150—300°С.
Горение у фурм. У фурмдоменной печи возникают очаги горения, называемые окислительными зонами, вкоторых вихревое движение газов приводит к циркуляции кусков кокса. Горениекокса развивается на поверхности контакта твёрдой и газообразной фаз. При этомкислород соединяется с углеродом в сложные комплексы СхОу,которые затем распадаются. В упрощённом виде суммарный процесс горения углеродатвёрдого топлива у фурм сводится к экзотермической реакции 2C + O2 = 2CO. При вдувании природного газа или мазута, в которых главной составляющейявляются углеводороды (например, метан), протекает реакция с выделением CO и H2;при этом поглощается значительная часть тепла, выделяемого при сжигании С, аследовательно, понижается температура горения у фурм. Во избежание этогонеобходимо повышать температуру дутья и обогащать его кислородом. Положительноевлияние вдувания углеводородных топлив — в повышении концентрации водорода вгазе и улучшении благодаря этому его восстановительной способности.
Восстановление железа идр. элементов. В доменной печи Cu, As, Р, подобно Fe, восстанавливаясь, почтиполностью переходят в чугун. Полностью восстанавливается и Zn, который затемвозгоняется, переходит в газы и отлагается в порах кладки, вызывая её разрушение.Те элементы, которые образуют более прочные соединения с кислородом, чем Fe,восстанавливаются частично или совсем не восстанавливаются: V восстанавливаетсяна 75—90%, Mn на 40—75%, Si и Ti в небольших количествах, Al, Mg и Ca невосстанавливаются.
Восстановлениепоступающих в доменную печь окислов Fe2O3 и Fe3O4происходит путём последовательного отщепления кислорода по реакциям:
3Fe2O3+ CO (H2) = 2Fe3O4 + CO2 (H2O),
Fe3O4+ CO (H2) = 3FeO + CO2 (H2O).
Закись железа FeOвосстанавливается до Fe газами (косвенное восстановление) и углеродом (прямоевосстановление).
FeO+ CO (H2) = Fe + CO2 (H2O),
FeO + C = Fe + CO (1)
Высшие окислы марганцаMnO2, Mn2O3 и Mn3O4восстанавливаются газами с выделением тепла. В дальнейшем MnO восстанавливаетсядо Mn только углеродом с затратой тепла примерно в 2 раза большей, чем привосстановлении Fe. Si также восстанавливается только С при высоких температурахпо эндотермической реакции:
SiO2+ 2C + Fe = FeSi + 2CO.
Степень восстановленияSi и Mn зависит в основном от расхода кокса; на каждый процент повышениясодержания Si в чугуне расход кокса увеличивается на 5—7%, что увеличиваетколичество горячих газов в печи, вызывая перегрев шахты. Обогащение дутьякислородом, обеспечивая высокий нагрев горна, уменьшает количество образующихсягазов, а следовательно, и температуру в шахте печи.
Сера в доменномпроцессе. S вносится в доменную печь в основном коксом и переходит в газы ввиде паров (SO2, H2S и др.), но большая часть остаётся вшихте (в виде FeS и CaS); при этом FeS растворяется в чугуне. Для удаления S изчугуна необходимо перевести её в соединения, нерастворимые в чугуне, например вCaS:
FeS + CaO = CaS + FeO.(2)
Это достигаетсяобразованием в доменной печи жидкоподвижных шлаков с повышенным содержаниемСаО. Восстановительная среда благоприятно влияет на этот процесс,т.к. снижает содержание FeO в шлаке. Степень обессеривания достаточновысока, и только в некоторых случаях чугун дополнительно обессеривается внедоменной печи различными реагентами.
Образование чугуна ишлака. Восстановленное в доменной печи Fe частично науглероживается в твёрдом,а затем в жидком состояниях. Содержание C в чугуне зависит от температурычугуна и его состава. Шлак состоит из невосстановившихся окислов SiO2,AI2O3 и СаО (90—95%), MgO (2—10%), FeO (0,1—0,4%), MnO(0,3—3%), а также 1,5—2,5% S (главным образом в виде CaS). Для характеристикишлаков пользуются обычно показателем основности CaO/SiO2 или (СаО +MgO)/SiO2. Основность CaO/SiO2 для разных условий плавки колеблетсяв пределах 0,95—1,35%. При выплавке чугуна на коксе с повышенным содержанием S(донецкий кокс) работают на шлаках с верхним пределом основности и стремятсяобеспечить содержание MgO в шлаке 6—8% и более, улучшая его жидкоподвижность.
Вагон-весы
Электровагоны-весыпредназначены для набора шихтовых материалов из бункеров бункерной эстакадыдоменного цеха, дозированного взвешивания их, доставки к скиповой яме изагрузки в скип подъёмника доменной печи. Техническая характеристикаэлектровагон-весов 115 ЭВ40 следующая: предельный вес материала – 40т.Вместимость одного бункера – 9м3; скорость передвижения – 2.5 м\с;ускорение – 0.3-0.4 м\с2; два электродвигателя механизмапередвижения мощностью 31 кВт и два электродвигателя механизма вращениябарабанных затворов бункеров мощностью 17 кВт.
На вагонах-весахустановлены механизмы передвижения аналогичные механизмам грейферной тележкиперегрузочного крана. Определение мощности электродвигателя механизмапередвижения вагонов-весов производитсяпо статическому (без учёта ветровойнагрузки) и динамическому моментам, как для случая повторно-кратковременногорежима работы. Вагоны весы должны обеспечивать с необходимым запасомнепрерываную загрузку скипового подъёмника при форсированной работе домекннойпечи. Работают вагоны-весы по заданной программею В цикл работы входит: наборматериалов из шихтовых бункеров в 2 кармана (бункера), перемещение к скиповойяме, разгрузка материалов (поочерёдно из 2х карманов), перемещение к шихтовымбенкерам.
Производительность вагона-весовопределяется по подаче руды(кокс вагонами-весами не подаётся), т\ч
/>
Где м – масса руднойчасти подачи, т: tц– время цикла работы вагон-весов в течении одной подачи, с.
Для определения временицикла tцсоставляют график работы вагон-весов. Время набора шихты из бункеров определяютпо формуле
/>
где, м – массанабираемой шихты, т; Пп – производительность питателя шихтовогобункера при наборе длинной шихты, т\с; Tуст– время установки вагона весов у бункера (Tуст=8…10с)
Время перемещениявагона-весов зависит от длинны пути к бункерам. При малых перемещениях (бункерарасположены недалеко от скиповой ямы) вогон-весы не успевают достигнутьноминальной скорости и работают по графику треугольника. Критерием малыхперемещений является выражение
/>
где v– скорость движения, м\с(для 30 тонных вагонов-весов – 4.6м\с и 40 тонныхвагонов-весов – 2.5 м\с), а ускорение вагонов-весов, м\с2.
Время движения прималых перемещениях
/>
И при больших (графикскорости в виде трапеции)
/>
Цикл работывагонов-весов можно уменьшить путём рационального распределения материалов побункерам, увеличения ускорения, уменьшения длительности стоянки у скиповой ямы(установкой промежуточных бункеров у скиповой ямы) и др.
Механизм вращениябарабанных затворов вагон-весов
Привод вращениябарабанных затворов расположен на раме вагонов-весов из двух сторон дляобслуживания двух рядов бункеров. Конструкция привода вагонов-весов может бытьразличной: с общим приводом на обе стороны через цилиндрические и конические(угловые) редукторы; то же, но с червячным редуктором; с индивидуальнымприводом каждой стороны через цилиндрический редуктор. В последнем случаемощность каждого электродвигателя 17 кВт.
От привода вращениепередается трансмиссионному валу, на котором насажены две зубчатые шестерни,расположенные внутри корпусов качающихся редукторов и передающие вращениепромежуточным шестерням, При подъеме коробки качающегося редуктора с помощьюпневматического цилиндра шестерня входит в зацепление с зубчатым венцомбарабана бункера и вращает его. Производительность барабанного затвора 6—60т/мин; диаметр барабана — 1524 мм, длина рабочей части — 1885 мм; расстояниемежду смежными кронштейнами — 2285 мм; диаметр начальной окружности зубчатогообола — 16-17 мм; нормальный модуль — 30,5 мм; шаг — 95,82 мм; числозубьев — 54; масса — 3.32 г. Мощность привода расходуется в основном напреодоление сил трения барабана о шихту и в цапфах вала барабана. Давление набарабан для бункеров существенно снижается за счет сил внутреннего тренияматериала о стенки бункера. Для определения давления шихты на барабанрассмотрим горизонтальное сечение столба материала на произвольной глубине уот поверхности (рис. 3.2) Обозначим ре— вертикальноедавление на горизонтальную плоскость на расстоянии у от поверхности; рг- горизонтальное давление на вертикальную плоскость на этом уровне.
На уровне у + dyдавление на горизонтальной плоскости будет рв+dpв.Вес материала с объемной массой у вслое высотой dу и площадьюпоперечного сечения горловины бункера Fбудет уgFdу.Изменениедавления на высоте dyпроисходитпод действием разности веса и силы трения о боковую поверхность
/>
/>
/>
Где L—периметрпоперечного сечения горловины бункера;
м= (1— 51П ф)/(1 –sinφ) —коэффициент подвижности материала;
φ — уголестественного откоса материала;
f—коэффициенттрения материала о стенки.
Поскольку
/>
где R- гидравлический радиус сечения, то подставляя (3.25), (3.26) а {3.24) bразделяя переменные, получим
/>
После интегрирования
/>
Определив постоянную спри начальных условиях у=0, рв = 0 как с = Rln yg/mf,подставив в (3.27) и выполнив преобразования получим
/>
Потенцируя и преобразовуявыражение (3.27) получим формулу Янсена в виде
/>
Опыты проведенные ссыпучими материалами, показали, что по формуле получают завышенные значениядавлений; значения /> для полныхбункеров небольшие (0.015-0.02). В практических расчётахиспользуют формулуЯнсена в таком виде
/>
где β –коэффициент меньше единицы (β~0.98).
При проектированиибарабано угол α выбирают меньше угла трения материала о барабан, посколькупри большем угле в районе точки α будет образовываться зона застоя.Усиление давления материала на барабанный затвор
/>
где Q1– сила давления вертикального столбца материала; Q2 — сила давления треугольной призмы материала, лежащей на барабане; F– площадь поперечного сечения вертикального столба материала, опирающегося набарабан: l – длинна щели бункра;с – ширина прямоугольника материала в сечении; b- ширина материала; h – высота призмыматениала.
Сила трения материала обоковую поверхность барабана.
/>
где f- коэффициент трения шихты о барабан
Крутящий момент на валубарабана, кН*м:
/>
где D– диаметр барабана по поверхности трения; G– вес барабана; f1– коэффициент трения в подшипниках барабана; d–диаметр цапф барабана
Угловую скоростьбарабана ω6определяют по заданной производительности из выражения
/>
где µ = 0.8 –коэффициент разрыхления материала.
Мощностьэлектродвигателя с учётом возможности одновременной загрузки через 2 барабанныйзатвора, кВт:
/>
где ω6-угловая скорость барабана, с-1; ήм – общий к. п. д.механических передач.
Окончательную мощностьэлектродвигателя определяют как для случая повторно-кратковременного режима спостоянной величиной нагрузки. Выбранный электродвигатель проверяют так же наперегрузкув период пуска.
Списокиспользуемой литературы
1. ГребеникВ. М. 1998 Расчет металлургических машин и механизмов
2. ООО«Юго-Восток, Лтд» 2007 г. Техническое диагностирование механическогооборудование
3. http://www.uuvz.ru/e-store/vagon-vesy/