| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
4. Виробництво чавуну
§ 3. Вихідні матеріали доменного виробництва
У чорній металургії чавун є первинним продуктом, одержуваним з залізних руд. Він використовується як вихідний матеріал при виплавці сталі, а також для отримання чавунних виливків. Основний спосіб одержання чавуну - плавка в доменній печі.
Вихідним матеріалом доменної плавки є залізна і марганцева руди, флюси, паливо і повітря.
Залізні руди являють собою гірські породи, які складаються з цих хімічних сполук заліза (Fe2O3; fe 3 o 4; 2Fe2O3•3H2O; FeCO3) і пустої породи (пісковику, глини, вапняку чи доломіту). До руд ставляться такі вимоги: високий вміст заліза (для більшості використовуваних руд у межах 30 - 70%); хороша восстановимость; склад і стан порожньої породи, що забезпечують легкість її видалення у вигляді шлаку; задовільна кусковатость; низька вартість.
Основними залізними рудами є магнітний залізняк (магнетит), містить 40 - 65% заліза у вигляді магнетиту fe 3 o 4; червоний залізняк (гематит), що містить 58 - 60% заліза у вигляді оксиду Fe2O3; бурий залізняк, що містить 50 - 60% заліза у вигляді з'єднання 2Fe2O3•ЗН2О і шпатовий залізняк (сидерит) містить 30 - 45% заліза у вигляді карбонату FeCO3. Крім цих руд у доменній плавці використовують комплексні руди: хроміти, що містять крім заліза 37,5% окису хрому, хромо-нікелеві залізні руди (1,5% хрому і 0,5% нікелю), титано-магнетиты (0,4% ванадію і до 13% двоокису титану) та ін.
СРСР володіє найбільшими у світі запасами залізних руд (понад 40%) і за видобутком залізної руди займає перше місце.
Крім руд в доменній плавці використовуються відходи металургійного виробництва: скрап, залізисті та марганцеві шлаки, спеченная рудний пил, окалина, недогарки та ін.
Марганцеві руди використовують для введення марганцю в склад чавуну. Вони містять 25 - 50% марганцю у вигляді окислів Mno 2; Mn2O3; mn 3 o 4.
Флюси або (плавні) використовуються для оплавлення тугоплавкої пустої породи руди і золи пального з утворенням низькоплавкого шлаку певного складу, який легко витікає з доменної печі, а також для часткового переведення сірки в шлак. Так як найчастіше порожня порода руди має кислотний характер, в якості флюсів зазвичай застосовуються основні матеріали - вапняк СаСО3, доломіт СаСО3•MgCO3, основний мартенівський шлак та ін Якщо склад породи руди має основний характер, як флюс використовується кварц, пісковик та ін.Флюси не повинні містити значних кількостей сірки і фосфору і не більше 2 - 4% кремнезему і глинозему, які збільшують витрати флюсів і кількість одержуваного шлаку. Вміст кальцію повинна бути не менше 50 - 52%. Флюси перед плавкою піддаються дробленню на шматки розміром 30-80 мм
Паливо. Основним видом палива доменних печей є кам'яновугільний кокс, а також природний газ.
Повітря. Для забезпечення горіння палива і отримання високих температур в доменні печі вдувають повітря, нагріте до 980 - 1200° С. Разом з повітрям часто подається до 32% кисню, який обумовлює підвищення температур і різко прискорює хід плавки.
§ 4. Підготовка шихти
Сирі матеріали доменної плавки, взяті в певних вагових відносинах складають шихту. Шихтові матеріали перед плавкою піддаються підготовки. Найбільш складна підготовка потрібна для руд. Перед плавкою руди сортуються по величині шматків, хімічним складом, фізичним і мінералогічним характеристиками. Близько 85% залізних руд перед плавкою піддаються збагачення з отриманням збагаченої руди - концентрату, що містить підвищену кількість металу. Збагачення проводиться мийкою, гравітаційними методами (наприклад, відсадків) електромагнітними та ін.
Миття руди сильним струменем води дозволяє частково відокремити піщано-глинисту пусту породу від залізовмісних мінералів.
Мокра відсадження полягає в поділі важких, багатих металом шматків руди від більш легкої, пустої породи у висхідних струменях води або важких суспензіях. Магнетиты збагачують на електромагнітних сепараторах після їх подрібнення.
Особливо важливе значення має окускование концентратів і дрібних руд. Окускование дрібних залізних руд і концентратів після збагачення проводиться брикетуванням, агломерацією чи отриманням окатишів (круглих грудок). Найбільшого поширення набула агломерація (спікання) на потужних агломераційних машинах безперервної дії продуктивністю до 3000 і агломерату на добу і більше.Рудна дрібниця розміром шматків не більше 5 - 8 мм у кількості 40 - 70% змішується з колошниковой пилом, 20 - 30% повернення, 5 - 10% вапняку, 4 - 7% коксика і 5 - 6% води.В результаті спікання цієї шихти при 1200 - 1500' С утворюється ніздрюватої-пористий агломерат, володіє задовільною міцністю, хорошою восстановимостью і зниженим вмістом сірки. Офлюсований агломерат (з добавками 12% вапна до основності в 0,6 - 1,45)- головний вид сировини доменних печей.
Більш ефективним способом окускування дрібного концентрату є отримання окатишів (розміром 10 - 30 мм і більше), в обертових барабанах або тарілчастих окомкователях. Для отримання окатишів дрібний концентрат змішується з вапном або глиною і зволожується водою (до 8 - 10%). У окомкователях при обертанні барабанів або чаш рудна шихта пересипається і скочується в окатиші.
§ 5. Доменна піч. Основні і допоміжні пристрої доменного цеху
Доменна піч (рис. 11.1) має зовні металевий кожух, усередині викладена високоякісним шамотною цеглою. В футеровці сильно разогревающихся частин печі вмонтовані чавунні коробки, охолоджуваних проточною водою. Кладка нижньої частини печі - дна і горна виконана з вуглецевих блоків та високоглиноземистих цеглин.
Верхня частина доменної печі - колошник футерований шамотною цеглою і зсередини захищений рядами сталевих плит. На колошнику знаходиться засипний апарат, з допомогою якого завантажуються в певній послідовності сирі матеріали і вловлюється доменний газ. В шахті, розташованій під колошником, відбуваються процеси відновлення оксидів заліза і його науглероживание. В районі розпару, розташованого нижче шахти, проводиться плавлення пустої породи і флюсів з утворенням шлаку, причому шлакообразование закінчується в заплечиках.У горні на дно збираються чавун і шлак, які періодично випускаються через спеціальні отвори - річки.Чавунна льотка розташована на 500 мм вище дна, а шлакова - на 1,5 м. Обидві річки забиваються вогнетривкою масою і перед випуском пробиваються. Загальна висота доменної печі досягає 30 м і більше. Корисною висотою доменної печі називають відстань від осі чавунної льотки до максимального рівня засипки матеріалів. Обсяг, що відповідає цій висоті, називається корисним об'ємом доменної печі і є її найважливішою характеристикою.
Найбільші доменні печі в СРСР мають корисний об'єм в 1719, 2002 і 2286 м3. Собівартість чавуну, виплавленого в великих печах, в 3 - 4 рази нижче собівартості чавуну, виплавленого в малих печах. На Криворізькому і Череповецькому металургійних заводах побудовані найбільші в світі доменні печі з корисним об'ємом 2700 м3 продуктивністю близько 2 млн. т чавуну на рік. На Новолипецькому металургійному заводі будується домна обсягом 3200 м3. У поточному п'ятилітті намічено спорудження доменних печей об'ємом в 5000 м3.
У верхній частині горна доменних печей є кільцевої повітропровід, який повітродувками нагнітається гаряче повітря. За фурменным рукавах з повітропроводу повітря потрапляє всередину печі через мідні водоохолоджувані фурми розташовані в радіальному напрямку по колу печі. Кисень, що міститься в повітрі, необхідний для горіння коксу. Одержувані при цьому гарячі гази потужним потоком безперервно переміщуються знизу вгору назустріч потоку сирих матеріалів - руди або агломерату, флюсу, палива, чавуну і шлаку, що рухаються зверху вниз.Наявність двох зустрічних потоків - необхідна умова безперебійної роботи доменної печі.
Безперервність потоку згори вниз твердих матеріалів забезпечується автоматично контрольованою подачею сирих матеріалів на колошник і завантаженням у піч за допомогою системи механізмів.
Доменні печі є основним агрегатом доменного цеху. Ліворуч від них перебуває рудний двір, на якому зберігаються усереднені шихтові матеріали. Портальним краном матеріали завантажуються в бункери, розташовані вздовж фронту доменних печей. Вагон-ваги приймають з бункерів і зважують офлюсований агломерат (або руду), флюси і кокс і занурюють їх у вагонетки - скипи. Лебідкою по похилому мосту матеріали подаються на колошник в засипний апарат кожної печі і з нього в піч. Всі процеси завантаження шихти автоматизовані.Випуск чавуну і шлаку з доменної печі проводиться через вічко за певним графіком (наприклад, чавун через кожні 4 год, шлак через 2 год) відповідно в ковші чугуновозов і шлаковозів.
|
| Категорія: Технологія металів | Додав: 25.09.2016
|
| Переглядів: 1688
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
