Технологический процесс производства чугуна
Стадии технологического процесса:
- загрузка материалов (шихты), распределение их на колошнике;
- движение материалов в доменной печи;
- нагрев шихты, удаление влаги, разложение карбонатов;
- восстановление окислов железа;
- восстановление кремния. Выплавка кремнистых чугунов;
- восстановление марганца и выплавка марганцевых чугунов;
- восстановление других элементов, содержащихся в шихте;
- науглероживание железа и образование чугуна;
- процесс шлакообразования;
- процессы, проходящие в горне доменной печи;
- удаление (отработка) продуктов доменной плавки и их дальнейшее использование в промышленности.
Загрузка материалов
Шихтовые материалы, загруженные в печь, медленно опускаются вниз, пребывая в печи (4…6) часов. Опускание шихты происходит за счет освобождения части объема при сгорании кокса, образования жидких продуктов плавки и физического уплотнения материалов. Так как основное количество кокса сгорает в фурменной зоне, то в ней и происходит основное движение материалов. Скорость опускания материалов у стенок печи (по периферии) на колошнике достигает 140 мм/мин, а в центральных зонах – (70…120) мм/мин.
Навстречу медленно опускающимся шихтовым материалам, с большой скоростью по всему поперечному сечению печи движется газовый поток (доменный газ). Газы образуются в результате сгорания кокса у фурм. Газ должен, как можно эффективнее и полнее, отдавать свое физическое тепло на нагрев шихты, а химическую энергию на восстановление шихтовых материалов. Для обеспечения этих физико-химических процессов шихта должна быть хорошо подготовленной, то есть быть газопроницаемой.
|
|
|
В состав доменного газа входят и продукты сгорания интенсификаторов процесса: природного газа, угольной пыли, мазута, подаваемых в дутье через специальные устройства в районе воздушных фурм.
О газопроницаемости шихты судят по содержанию CO2 и температуре колошниковых газов. Полнота завершения химических и тепловых процессов в печи характеризуется высоким содержанием углекислоты и низкой температурой газов.
Нагрев шихты
В зоне горения кокса температура достигает 2000ºС, газообразные продукты сгорания [CO; CO2; N2 воздуха] нагреваются до высокой температуры и поднимаются вверх. Тепло газов передается твердым материалам шихты и футеровке печи. Степень нагрева проплавляемых материалов зависит от того, как они удалены от горна и какая у них газопроницаемость. На каждом горизонте доменной печи по ее высоте, несмотря на неравномерное распределение температуры по сечению, слой шихты нагревается до какой-то постоянной усредненной температуры. Естественно, что самая низкая температура – на колошнике, где температура газов – (200…400)ºС. В нижней части шахты – (1000…1150) ºС, в районе распара – до 1200 ºС и в верхней части горна температура достигает 2000 ºС.
|
|
|
Таким образом, загружаемые в печь материалы основную свою часть вертикального перемещения от колошника до верха горна совершают в области умеренных температур, где осуществляется их сушка и другие процессы. Контроль температур в печи осуществляет АСУ.
Удаление влаги и летучих
Из всех компонентов шихты кокс подвергается наименьшим физическим и химическим изменениям на пути до горна печи. Вначале, кокс теряет влагу при 110 ºС, а затем при (300…400) ºС из него удаляются остатки летучих веществ органического происхождения [CH4; H2; CO; CO2], которые переходят в колошниковый (доменный) газ.
Когда кокс достигает зоны распара (над фурменной зоной), то в нем остается только углерод, зола, сера, фосфор. Аналогично, протекают процессы удаления гигроскопической влаги агломерата (при 100 ºС) и гидратной влаги при (550…1000) ºС. Так как в шихте, практически, не используется железная руда и флюс, то большого влияния на ход плавки выделение гидратной влаги не оказывает.
|
|
|
Разложение углекислых соединений (карбонатов)
Интенсивное разложение известняка и доломита:
CaCO3 = CaO + CO2 MgCO3 = MgO + CO2
происходит при температуре около 1000 ºС и требует расхода кокса. Образовавшаяся CO2 взаимодействует с углеродом кокса по реакции: CO2 + C = 2CO, протекающей с поглощением тепла и требующей также расхода кокса.
CO2 – диоксид углерода (углекислый газ) снижает калорийность колошникового газа и понижает его восстановительную способность. Поэтому в доменной плавке стремятся не использовать традиционные флюсы, а использовать предварительно офлюсованные компоненты (агломерат, окисленные обожженные железорудные окатыши). Замена в доменной шихте 1 кг известняка за счет применения офлюсованного продукта экономит 0,4 кг высококачественного дорогостоящего, дефицитного металлургического кокса.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 614; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!