Анализ и экономическая оценка технологий в цветной металлургии (стр. 2 из 3)

Внизу регенераторных камер находятся поднасадочные каналы, соединенные газодымовыми и воздуходымовыми боровами, по которым отводятся продукты горения, а газ и воздух поступают в поднасадочные каналы регенераторов. На газодымовых и воздуходымовых боровах установлены переводные устройства (клапаны), служащие для изменения направления газа, воздуха и продуктов горения.

Над рабочим пространством печи имеется свод. В современных мартеновских печах своды делают подвесного типа. Мартеновская шихта через садочные окна загружается в рабочее пространство печи, а жидкий чугун заливается из ковшей. Необходимое для процесса тепло поступает от факела, образующегося от сжигаемого в рабочем пространстве печи жидкого или газообразного топлива.

В печах, работающих на газовом топливе, газы движутся следующим образом. Газ и воздух поступают с правой стороны, а продукты горения из рабочего пространства уходят с левой стороны. Тогда через правый газовый клапан поступает газ, который проходит в под насадочное пространство газового регенератора, а через правый воздушный клапан в под насадочное пространство правого регенератора поступает воздух. Газ и воздух, поднимаясь вверх, обмывают насадку, нагреваются до температуры 1000—1200° С, а затем попадают в под насадочную часть регенератора. Отсюда они проходят через шлаковики поднимаются по вертикальным каналам к пролетам головок, через которые затем поступают в рабочее пространство печи. При выходе из головок нагретые до высокой температуры газ и воздух смешиваются и в рабочем пространстве образуют факел, температура пламени которого составляет 1800—1900° С.

Продукты горения вместе с уносимой из рабочего пространства печи пылью образуют дымовые газы, которые уходят через головки. Меньшая часть газа направляется по газовому пути, а большая — по воздушному пути. По вертикальным каналам дымовые газы попадают в шлаковики, где частично осаждается уносимая газами пыль. Газы, пройдя шлаковики с температурой 1450—1500° С, поступают в регенераторы. Проходя через регенеративную насадку, они отдают ей тепло и при температуре 500—600° С уходят из одна садочного пространства в боров дымовой трубы. После того как температура насадки с правой стороны понизится, а температура насадки с левой стороны повысится, происходит перекидка клапанов для изменения направления потока газа и воздуха. После этого опять нагревается насадка правых регенераторов и т. д.

мартеновских печей способствует снижению удельного расхода топлива, а также повышению производительности и стойкости печей. Полная автоматизация мартеновских печей предусматривает автоматическое регулирование горения топлива в рабочем пространстве, перекидки клапанов, регулирование дешёвых нагрузок, подачи воздуха и воды.

По виду исходных материалов различают несколько способов плавки:

1. Плавка на твердом чугуне и металлическом ломе, называемая “скраппроцессом”.

2. Плавка на жидком чугуне, при которой для окисления примесей вводят руду; такой способ называют рудным процессом.

3. Плавка на жидком чугуне, скрапе и руде, называемая скрап-рудным процессом.

Рудный и скрапрудный процессы ведут только в основных печах, V так как в кислых печах под и стены разрушаются закисью железа, содержащейся в руде.

Плавку стали в мартеновских печах ведут скраппроцессом на тех / заводах, где нет доменных печей для получения жидкого чугуна.

Для плавки стали скраппроцессом в мартеновскую печь загружают стальной лом (скрап), чушковой передельный чугун и известь. Соотношение стального лома к чушковому чугуну принимают такое, чтобы загруженная шихта имела следующее содержание примесей: 2,4% С; 0,65% Si; до 1,5% Мп; до 0,13% Р и 0,05% S. Загрузку шихты ведут ускоренно, не допуская охлаждения печи. Во время расплавления шихты почти полностью окисляется кремний и частично окисляется углерод, марганец и фосфор. После расплавления содержание примесей в металле понижается и составляет: С — 1,0%, Si — следы; Мп — 0,25%, Р — 0,05% и S — 0,040%.

Над расплавленным металлом образуется слой шлака, богатый закисью железа. Дальнейший процесс окисления примесей протекает под слоем шлака за счет растворяющейся закиси железа в металле, которая переходит из шлака. Процесс перехода закиси железа в металл протекает следующим образом. Закись железа FeO окисляется на поверхности шлака за счет кислорода пламени до РезО₄,которая, диффундируя через слой шлака на границе жидкого металла, окисляет железо по реакции:

Fe₃O₄ + Fe = 4FeO.

Образующиеся скислы переходят в шлак. Кремнезем и пятиокись фосфора, в основном, связываются с окисью кальция, образуя двукальциевый силикат

SiO₂ + 2СаО — 2 (СаО) - SiO_a. и соль фосфорной кислоты

(FeO)₃ • Р₂0₅ + 4СаО —> (СаО)₄ • Р₂О₅ + 3FeO.

Для более прочного соединения пятиокиси фосфора в шлаке поддерживается свободная окись кальция. Образующийся шлак из печи сливают для того, чтобы не произошло восстановление фосфора из шлака в металл. За этот период плавки температура металла повышается и углерод вступает в реакцию с закисью железа

С - FeO —> Fe + СО.

Во время окисления углерода ванна кипит, металл перемешивается, железо восстанавливается из FeO, из металла удаляются сера, неметаллические включения и газы.

Для обессеривания металла в ванну добавляют свежеобожженную известь. По температуре и содержанию углерода металл доводят до заданных технологических пределов в соответствии с получаемой маркой стали. После кипения в стали все же остается некоторое количество закиси железа, поэтому по окончании плавки металл раскисляют путем введения раскислителей: марганца, кремния или алюминия.

В случае получения легированной стали после раскисления в металл вводят легирующие добавки в составе ферросплавов (феррохрома, ферротитана и др.) или чистые металлы (никель, медь и др.). Готовую сталь из печи выпускают в ковши, которые с помощью кранов подают на участки разливки стали. Выход жидкой стали при этом процессе плавки составляет около 96% от веса загружаемой металлической шихты в печь.

8. Устройство и работа конверторов

Сущность конверторного способа получения стали заключается в том, что через жидкий чугун, залитый в конвертор, родувается воздух, кислород которого окисляет углерод и другие примеси.

Приведен общий, вид обычного конвертора грушевидной формы, сваренного из толстой листовой стали и футерованного внутри огнеупорными материалами. Снаружи в средней части конверторов имеются два цилиндрических выступа, называемых цапфами” которые служат для опоры и поворота конвертора. Одна из цапф делается полой и соединяется с воздуховодом; от цапфы к днищу через трубу и воздушную коробку подводится воздух. В днище конвертора имеются отверстия — фурмы, через которые под давлением 2,0— 0,5 am

Рисунок 2. Конвертор: 1-Механизм для поворота конвертора, 2-огнеупорная кладка,

3-шлак, 4-металл, 5- каналы для подачи воздуха..

В конверторах применяют кислую и основную футеровки. Тепло,

необходимое для нагрева жидкой стали до высоких температур, в этих процессах получается за счет химических реакций окисления примесей чугуна.

При этом примеси могут окисляться элементарным кислородом и кислородом закиси железа, которая растворяется в металле. При окислении примесей кислородом выделяется значительное количество тепла.

Примеси окисляются элементарным кислородом по следующим

реакциям:

Si + О₂ —> SiO₂ •+ О;

При окислении элементов наибольшее количество тепла выделяют кремний, фосфор и марганец. Эти элементы используются при продувке чугуна как источник тепла (кремний в кислом, а фосфор в основном конверторе). Недостаточное количество тепла от реакций компенсируется температурой жидкого чугуна.

Для получения стали методом продувки применяют два сорта чугунов: марки Б1 и Б2 — для кислого и Т1 —для основного процессов.

Чугун марки Б1 и Б2 содержит минимальное количество фосфора (0,07%) и серы (0,06%), чугун марки Т1 содержит фосфора 1,6—2,0%, а иногда до 2,5%.

9. Установка и работа электрических печей для выплавки стали.

Дуговые электрические печи емкостью от 1,5 до 250 т построены у по принципу использования тепла от электрической дуги, образующейся между графитовыми или угольными электродами и металлической ванной, развивающими температуру до 3500°С и выше, Печь (рис. 3) состоит из цилиндрического кожуха со сферическим днищем Эти части изнутри футеруются теплоизоляционной и огнеупорной кладкой так, что образуется рабочее пространство печи. Свод печи делается съемным; он выкладывается из динасового или хромомагнезитового кирпича в железном каркасе-кольце.

В последнее время для увеличения срока их службы на некоторых заводах применяют водоохлаждаемые своды в виде металлических конструкций с теплоизолирующей прослойкой из огнеупорных материалов. Печь имеет загрузочное окно и выпускное отверстие для выпуска металла. Загрузочное окно закрывается футерованной дверкой которая поднимается и опускается с помощью механизма. Печь установлена на два опорных сегмента на направляющих фундамента для поддержания и наклона с помощью механизма как в сторону выпуска металла, так и в сторону загрузочного окна. В своде печи устраивают три отверстия для электродов. Электроды закрепляют в электрододержателях. Подъем и опускание электрододержателей с электродами в процессе плавки осуществляются автоматической блокировкой. Для питания электрический ток подается от понижающего трансформатора по гибкому кабелю и медным шинам к электродам.. Первична обмотка трансформатора питается током высокого напряжения 6000—30000 в, который преобразуется в ток низкого напряжения нескольких ступеней от 90 до 280 в. Мощность трансформатора в основном определяется емкостью печи.