· 0.5% синтетического литейного чугуна для литейного цеха.
Доменный цех комбината “Азовсталь” включает в себя 6 печей суммарным объемом 9217 м3 и проектной мощностью 5693.7 тысяч тонн в год. Характеристики каждой печи приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1. Характеристики доменных печей.
| № печи | Объем печи, м3 | Проектная мощность, тыс. |
| 1 | 1233 | 775 |
| 2 | 1233 | 775 |
| 3 | 1719 | 960 |
| 4 | 1800 | 1160 |
| 5 | 1513 | 950 |
| 6 | 1719 | 1073.7 |
Основным топливом доменного процесса является кокс. Используется кокс мариупольского коксохимического завода. В качестве заменителей кокса наиболее широко используется природный и коксовый газы, а также жидкое и пылевидное топливо. Комбинат “Азовсталь” работает на криворожском и камышбурунском железорудном сырье. Среднее содержание железа в криворожской руде 55%, кроме того, она практически не содержит вредных примесей. В доменном производстве в качестве флюсов применяются известняк и доломитизированный известняк, представляющий собой изоморфную смесь кальцита и доломита.
Подготовка шихты. Сырьевые материалы доставляются на рудный двор доменного цеха железнодорожным или водным транспортом. Между рудным двором и доменными печами расположена бункерная эстакада. Бункерная эстакада расположена параллельно линии печей и представляет собой сооружение, состоящее из ряда отдельных бункеров и обслуживающего их оборудования. Она предназначена для механизации набора и подачи материалов в печь, а также для создания необходимого запаса шихтовых материалов непосредственно у доменной печи. С помощью вагон-весов осуществляется набор материалов из бункеров по заданной программе, их взвешивание, транспортировка к скиповой яме и выгрузка в скипы. Материалы на колошник доменной печи доставляются скиповым подъемником. Скиповый подъемник состоит из наклонного моста, двух скипов и скиповой лебедки.
Движение газов и шихты в доменной печи. Загруженные на колошник шихтовые материалы начинают постепенно опускаться вниз и проходят путь от колошника до горна за 5-8 часов, а газы, движущиеся им навстречу, за 2-10 с. При опускании вниз загруженные на колошник холодные материалы непрерывно омываются движущимися вверх горячими восстановительными газами, образующимися в горне при сжигании топлива в кислороде дутья. За время движения материалов сверху вниз успевают произойти все физико-химические превращения необходимые для получение чугуна и шлака.
Причины опускания шихтовых материалов:
1) горение кокса перед фурмами и образование свободного пространства;
2) уменьшение объема материалов в следствии уминки;
3) переход в жидкое состояние;
4) выпуск из печи чугуна и шлака.
Скорость движения материалов по сечению печи не одинакова. Наибольшая скорость наблюдается над очагами горения кокса и в направлении к центру печи она снижается. Движение газов происходит вследствие давления, возникающего в горне в результате подачи дутья. На характер движения и распределение газов в доменной печи оказывает влияние качество шихтовых материалов и распределение их при загрузке на колошнике печи. Следовательно шихта должна быть соответствующим образом распределена на колошнике печи, чтобы обеспечить оптимальную газопроницаемость. У стен и в центре печи необходимо располагать кусковой материал (крупные куски кокса и агломерата), а в промежуточной зоне сосредотачивать более мелкие фракции железорудной части шихты.
Химические реакции в доменной печи. В доменной печи происходят реакции окисления и восстановления. Основным восстановительным процессом в печи является восстановление оксидов железа, которое при температуре более 843 К идет в три ступени, а при температуре менее 843 К в две. Восстановление оксидов железа монооксидом углерода и водородом с образованием углекислого газа и воды принято называть косвенным, а восстановление углеродом с образованием СО - прямым восстановлением. С восстановлением оксидов железа восстанавливаются и другие оксиды. Оксиды, прочность которых ниже прочности соответствующих оксидов железа (MnO2, Mn2O3,CuO,NiO) восстанавливаются при сравнительно низких температурах. Оксиды, прочность которых выше прочности оксидов железа (A1203, MnO, SiO2, TiO2) восстанавливаются при высоких температурах. Оксиды элементов, химическое сродство к кислороду у которых больше, чем у углерода, в доменной печи не восстанавливаются и полностью переходят в шлак. Это оксиды алюминия, магния, кальция. Также в доменной печи идет испарение влаги шихты, и восстановление из нее водорода, происходит разложение карбонатов, выделяется углекислый газ и доменный газ.
Образование чугуна. Образование чугуна в доменной печи начинается при низких температурах в результате растворения углерода в восстановленном железе. Марганец и хром увеличивают содержание углерода в чугуне, а кремний и фосфор уменьшают.
Образование шлака. Кроме чугуна - в доменной печи образуется жидкий шлак. Основными компонентами шлака являются оксиды кальция, кремния, алюминия, магния и т.д. Различают три вида шлака: первичный, промежуточный и конечный. Первичный образуется при расплавлении наиболее легкоплавких химических соединений. Его состав и горизонт начала образования непостоянны. По мере опускания первичный шлак нагревается, его состав изменяется, а количество увеличивается. При повышении температуры в шлаке растворяются оксиды кремния, алюминия и кальция. На горизонте фурм в шлак переходит зола кокса. Этот шлак называется промежуточным. Ниже уровня фурм, в горне, где происходит окончательное разделение чугуна и шлака, образуется шлак с окончательным составом - конечный, который и выпускается из печи.
Выпуск чугуна и шлака. По окончании доменного процесса происходит выпуск чугуна и шлака. В нижней части горна расположена чугунная летка. Для выпуска чугуна рассверливают отверстие диаметром 40-60 мм в огнеупорной массе и по ленточному каналу чугун попадает в желоб для чугуна. После выпуска чугуна отверстие вновь забивают огнеупорной массой. В стене горна расположена шлаковая летка, через которую выпускают шлак. Выпуск чугуна и шлака должен производиться строго по графику. Выпуск верхнего шлака начинают через 40-50 минут после выпуска чугуна и с небольшими перерывами продолжают до последующего выпуска с тем, чтобы обеспечить максимальную выдачу шлака через шлаковые летки. В доменных печах 1,2,5,6 выпуск верхнего шлака осуществляется через две шлаковые летки по очереди.
Отвод колошникового газа из печи и его дальнейшее использование. Колошниковый газ, выходящий из доменной печи, используется в качестве топлива. При сжигании одной тонны кокса в печи образуется около 5000 м3 газа. Колошниковый газ используется для отопления доменных воздухонагревателей, коксовых, мартеновских и нагревательных печей и котельных установок. Для устранения отрицательного воздействия пыли газ перед использованием очищают в специальных пылеулавливающих агрегатах.
Метрологическое обеспечение процесса выплавки чугуна. На доменных печах автоматически регулируется температура и влажность дутья, давление колошникового газа и газа, поступающего на отопление воздухонагревателей. Также контролируется следующие параметры:
· давление холодного и горячего дутья;
· давление газа в средней части шахты и на колошнике;
· давление природного газа;
· давление воды, поступающей в охладительную арматуру;
· давление пара;
· расход природного газа, подаваемого на каждую фурму;
· расход воды на охлаждение печи;
· расход газа;
· расход пара, подаваемого на увлажнение дутья;
· температура колошникового газа в газоотводах и по радиусу колошника;
· температура огнеупорной кладки печи;
· температура поступающей и отходящей воды и воздуха;
· состав колошникового газов и влажность дутья;
· уровень шихтовых в печи;
· число подач, загруженных в печь;
· число скипов в подаче;
· угол поворота ВРШ;
· масса агломерата, кокса и добавок к каждой подаче.
Метрологическое обеспечение доменного процесса приведено в приложении 7.
Мартеновский цех.
Мартеновский цех комбината “Азовсталь” имеет в своем составе одиннадцать качающихся мартеновских печей, емкостью 400 т. (печи 1-6,8-10,12) и 600 т. (печь 11), работающих скрап-рудным процессом. Все печи отапливаются природным газом и низкосернистым мазутом с содержанием влаги не более 1.5%. Топливо подается в печь газо-мазутными горелками с распылением мазута природным газом. Вентиляторный воздух подогревается в двухоборотных регенераторах и поступает в печь через двухканальные головки. Основные размеры мартеновских печей комбината “Азовсталь” с подвижным рабочим пространством приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1. Основные размеры мартеновских печей.
| Наименование элементов печи | Печь 1-6, 8-10, 12 | Печь 11 |
| Емкость печи, т. | 400 | 600 |
| Площадь пода, м2. | 99,4 | 125 |
| Длина пода, м. | 18,4 | 20,8 |
| Ширина пода, м. | 5,4 | 6,0 |
| Глубина ванны, мм. | 1000 | 1200 |
| Толщина пода, мм. | 985 | 985 |
Шихтовка плавок производится из расчета получения в металле по расплавлении массовой доли углерода - на 0.25-0.65% выше среднезаданного в годовой стали, серы - не более 0.055%(для низколегированной стали - не более 0.050%). Основность шлака по расплавлении должна быть не менее 1.0. Количество руды и известняка определяется мастером производства исходя из химического состава выплавляемой стали и шихтовых материалов, норм расхода чугуна и металлолома, количества оставшегося в печи металла и шлака. Для повышения содержания углерода в расплаве производится завалка в печь углеродосодержащих материалов(кокса, электродного боя и др.). Масса металлической части шихты устанавливается в пределах от 430 до 460 т., что соответствует выплавке стали в объеме емкости двух сталеразливочных ковшей. Выпуск плавки в три ковша производится только на мартеновской печи №11, при этом шихтовка плавки производится на садку массой не менее 650т. из расчета наполнения металлом трех ковшей.