Производство и поставка товара покупателю (стр. 3 из 5)
Рисунок 4 - распределение материалов на колошнике при загрузке их конусным аппаратом.
Рисунок 5 - Общий вид доменной печи
 |
1 – летка для выпуска чугуна;
2 – фурменное устройство для подачи комбинированного дутья;
3 – цилиндрическая часть колошника с защитными плитами;
4 – большой конус колошника;
5 – малый конус колошника;
6 – устройство для вращения приёмной воронки;
7 – приёмная воронка;
8 – скип;
9 – наклонный мост;
10 – межконусное пространство;
11 – летка для выпуска шлака;
12 – площадка.
Всё доменное производство в рамках металлургического комбината сосредоточено в доменном цехе, поперечный разрез которого представлен на рисунке.
 |
Рисунок 6 - Поперечный разрез доменного цеха
1 – доменная печь;
2 – скиповый подъёмник;
3 – галерея коксового трансферкара;
4 – перегрузочный вагон;
5 – бункерная эстакада;
6 – рудный перегружатель;
7 – штабель железорудной шихты;
8 – вагоноопрокидыватель;
9 – приёмная траншея;
10 – вагон – весы;
11 – скиповая яма;
12 – скип.
В настоящее время осуществляют подачу шихты на колошник не скипами, а транспортером с применением засыпных аппаратов новых типов с большими возможностями регулирования газового потока перераспределением шихты по радиусу колошника.
Чтобы судить о газопроницаемости шихты в доменной печи и о том, насколько хорошо протекают теплообменные и химические процессы между шихтой и газами, желательно иметь данные о температуре и составе газа по сечению.
Нагрев шихты, удаление влаги и разложение углекислых соединений
Шихта, загружаемая в доменную печь, содержит гигроскопическую влагу, а иногда гидратную влагу и карбонаты. Гигроскопическая влага легко испаряется на колошнике, и для ее удаления не требуется дополнительного тепла, так как температура колошниковых газов выше температуры испарения влаги.
Если в шихте находятся карбонаты СаСО3, MgCO3, FeC03 и MnCO3, то они будут разлагаться по эндотермической реакции
МеСОа = МеО + СО2.
Разложение СаСО3 в доменной печи интенсивно протекает при температуре около 990 °С, разложение же крупных кусков заканчивается при еще более высокой температуре. Это приводит к затрате тепла в таких зонах печи, в которых должен интенсивно протекать процесс восстановления железа. Кроме того, обычно, процесс разложения известняка распространяется в зоны с высокой температурой, поэтому в эндотермической реакции С02 + С = 2СО неизбежно расходуется углерод, приход тепла в нижние зоны печи уменьшается и израсходованный по этой реакции углерод не достигает фурм.
В последнее время стали применять офлюсованный агломерат, что исключает подачу карбонатов в доменную печь. Офлюсованный агломерат лучше восстанавливается по сравнению с обычным агломератом, и при его применении заметно улучшаются условия шлакообразования. В конечном итоге, применение офлюсованного агломерата приводит к заметному снижению расхода кокса.
Восстановление окислов железа
В соответствии с основными закономерностями процесса восстановления окислов железа, выявленными акад. А. А. Байковым, высший окисел железа Fe2O3 превращается в железо последовательно через промежуточные окислы.
Восстановителями окислов железа в доменной печи служат углерод, окись углерода и водород. Восстановление углеродом принято называть прямым восстановлением, а газами — косвенным.
Прямое восстановление понимают шире, чем, непосредственное взаимодействие углерода кокса с окислами. Фактически процесс связан с газовой фазой и состоит из двух стадий: косвенного восстановления и реакции взаимодействия СО2 с углеродом:
МеО + СО = Me + СО2; СО2 + С = 2СО.
Таким образом, главное, что отличает прямое восстановление от косвенного, это расходование углерода, а это означает, что с развитием реакций прямого восстановления сокращается количество углерода, достигающего фурм.
Восстановление окислов железа окисью углерода протекает по следующим реакциям:
при температуре > 570 °С
1) 3Fe3O3 + СО = 2Fe3O4 4- С02 + 53 740;
2) Fe3O4 + СО -= ЗРеО + СОа — 36 680;
3) FeO + СО = Fe + СОа + 16 060;
при температуре < 570 °С
4)3Fe8O3 + СО = 2Fe3O, + СО3 + 53 740;
5) ¼Fe304 -Ь СО = 3/4Fe + СО2 + 2870.
Нельзя не учитывать то, что реакции прямого восстановления протекают с затратой тепла. Кроме того, увеличение степени прямого восстановления приводит к снижению количества кокса, достигающего фурм, следовательно, к уменьшению прихода тепла в горне. Это и есть основной фактор, ограничивающий развитие прямого восстановления. Для устранения этого недостатка необходимо нагревать дутье до очень высокой температуры.
Для ускорения реакций косвенного восстановления железа из кусковой руды необходимо создать условия для развития внешней и внутренней диффузии молекул газа, химической адсорбции восстановителя на поверхности пор реакционной зоны; десорбции молекул СО2 или Н2О с твердой поверхности и перехода их в газ. Скорость восстановления возрастает с повышением до определенных пределов температуры, скорости газового потока, давления и концентрации СО и Н.2, а также с уменьшением размера кусков и повышением их пористости. В доменной печи скорость газового потока достаточно велика, внешнее диффузионное сопротивление очень мало, а состав газа вполне благоприятен для быстрого протекания реакций восстановления окислов железа.
В доменной печи железо восстанавливается почти полностью. Степень восстановления железа составляет 0,99—0,998, а это означает, что 99—99,8 % железа переходит в чугун и лишь 0,2—1,0 % переходит в шлак.
Образование шлака и его физические свойства
Помимо чугуна, в доменной печи образуется шлак, в который переходят невосстановившиеся окислы элементов, т. е. CaO, MgO, А12О3, SiO2 и небольшое количество МnО и FeO. Сначала образуется первичный шлак, в котором содержится повышенное количество FeO и МnО. По мере опускания и нагрева первичного шлака изменяются его состав и количество.
От свойств первичного и конечного шлаков зависит ровность схода шихты и содержание серы в чугуне. Конечный шлак на 85— 95 % состоит из SiO2, А12О3 и СаО и, кроме того, содержит 2—10 % MgO, 0,2—0,6 % FeO, 0,3—2 % МnО и 1,5—2,5 % S в основном в виде CaS.
1.3 Сталеплавильное производство
Сталь – важнейший материал промышленности; ковкий сплав железа с углеродом и другими примесями.
В настоящее время, с учётом развития металлургических технологий, наиболее прогрессивным и производительным способом выплавки стали является процесс кислородно-конвертерной плавки.
Шихтовые материалы кислородно-конверторного процесса
Основными шихтовыми материалами являются:
- Жидкий чугундолжен иметь ограниченный химический состав, с содержанием Si - 0,6 – 0,9%; Mn - 0,7 – 1,1%, P - 0,2 – 0,3%, S – не более 0,035% и т.д. Температура жидкого чугуна составляет 1300 – 1450оС.
- Стальной лом - охладитель конверторной плавки, увеличение его расхода экономит чугун, снижая себестоимость стали. В нем недопустимо высокое содержание фосфора, серы, а также примесей цветных металлов, ржавчины, меди и никеля (меньше 0,2%). Толщина кусков лома не должна превышать 0, 25 – 0,35 м, длина – 0,8 м.
- Шлакообразующие – известь и плавиковый шпат (разжижитель шлака), иногда боксит, железная руда, прокатная окалина, агломерат, окатыши. Известь должна быть свежеобожженной и содержать > 92% СаО, менее 2% SiО2 и менее 0,05 – 0,08% S; размер кусков 10 – 50 мм. Плавиковый шпат должен содержать 75 – 92% CaF2.
- Ферросплавы для раскисления и легирования (никель, молибден, кобальт, медь). В качестве окислителей применяют кислород, сжатый воздух, железную руду, окалину, агломерат.
Особенности кислородно-конверторного процесса
Кислородно-конверторный процесс – процесс выплавки стали из чугуна и добавляемого лома в конверторе с основной футеровкой с определенным видом продувки. В данном курсовом проекте применяется кислородный конвертор для верхней продувки (рисунок 3) и вместимостью 300 т по массе жидкой стали (Таблица 1).
Рисунок 7 – Кислородный конвертор для верхней продувки
По сравнению с мартеновским и электросталеплавильным процессами кислородно-конверторный имеет следующие преимущества:
· высокая производительность одного работающего сталеплавильного агрегата (у мартеновских и электродуговых печей – 140 т/ч, а у конвертеров – 400-500 т/ч);
· низкие капитальные затраты (затраты на сооружение цеха из-за простоты устройства конвертера и более высокой производительности);
· меньше расходы по переделу (расходы топлива, зарплата и др.);
· процесс удобен для автоматизации управления ходом плавки;
· сочетание работы конвертера с непрерывной разливкой;
· снижение выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.
Рисунок 8 – Типовое устройство конвертера
1— опорный подшипник; 2 — цапфа; 3 — защитный кожух; 4 — опорное кольцо; 5 — корпус ведомого колеса; 6 — навесной электродвигатель с редуктором; 7 — ведомое зубчатое колесо; 8 — демпфер навесного электродвигателя; 9 — демпфер корпуса ведомого колеса; 10 — опорная станина; 11 – опорное кольцо.