Навигация
1.3 Доменный процесс
В печи непрерывно навстречу друг другу движутся два материальных потока: сверху вниз — поток шихтовых материалов и снизу вверх — поток газов, образующихся в результате горения топлива и реакции с составляющими шихты.
Сущность доменной плавки состоит в восстановлении железа из его оксидов, содержащихся в руде, науглероживании железа до получения чугуна и ошлакования пустой породы.
Кислород воздуха, вдуваемый через фурмы, вступает в реакцию с углеродом топлива по формуле:
С + О2 = СО2 + Q
При этом в районе фурм развивается температура до 2000 °С. Диоксид углерода СО2 при высоких температурах и в присутствии углерода над фурмами восстанавливается в оксид:
С02 + С =2СО - Q
Встречая при своем дальнейшем подъеме руду, часть оксида углерода восстанавливает оксиды железа, при этом вновь превращаясь в С02.
Загруженная в печь руда в области колошника в верхней части шахты высушивается и теряет химически связанную воду. Начиная от середины шахты и до распара происходит постепенное восстановление оксида железа оксидом углерода:
ЗFе2О3 + СО = 2Fе3О4 + СО2
Fе3О4 + СО = ЗFеО + С02
FеО + СО = Fе + СО2
Суммарный тепловой эффект реакций восстановления железа оксидом углерода (косвенное восстановление) является положительным; эти реакции протекают при 400— 950°С. Параллельно в области распара и в верхней части заплечников при температуре 1300—1400 °С идет процесс восстановления железа твердым углеродом раскаленного кокса (прямое восстановление):
FеО + С = Fе + СО + Q
Полученное твердое губчатое железо в зоне распара и заплечников науглероживается и вследствие понижения при этом температуры плавления (температура плавления железа 1539°С, чугуна — 1100—1200 °С), переходит в жидкое состояние. Стекающие в горн струйки чугуна поглощают восстановленные в процессе плавки примеси — марганец, кремний и фосфор, а также частично серу из золы кокса.
Наличие кремния и марганца в чугуне оказывает положительное влияние на свойства чугуна. Фосфор и сера являются вредными примесями. Кремний улучшает литейные качества чугуна; марганец при небольшом (до 1%) содержании повышает прочность чугуна. Фосфор делает чугун хрупким в холодном состоянии, сера увеличивает хрупкость чугунных изделий в нагретом состоянии.
Вместе с кремнеземом (SiO2), глиноземом (А12О3) и другими примесями из пустой породы и золы топлива флюсы образуют шлак, который плавится в распаре и заплечниках и стекает в горн, где накапливается поверх жидкого чугуна.
1.4 Продукты доменного производства
Основным продуктом доменного производства является чугун. В чугуне углерод может содержаться в виде механической примеси (свободного графита) и химического соединения — карбида железа (Fе3С), называемого цементитом.
Чугуны, содержащие свободный графит, имеют в изломе серый цвет и крупнозернистое строение. Эти чугуны применяются для получения отливок, так как хорошо заполняют литейные формы и достаточно легко поддаются обработке режущим инструментом. Такой чугун называют серым или литейным чугуном. Характерным для него является повышенное содержание кремния и пониженное — серы.
Чугуны, содержащие углерод в виде химического соединения с железом (Fе3С), имеют белый излом. Для отливок они малопригодны и трудно обрабатываются режущим инструментом. Эти чугуны преимущественно перерабатываются на сталь, они имеют пониженное содержание кремния и называются белыми или предельными чугунами.
Кроме литейных и предельных чугунов в доменных печах получают специальные чугуны, или ферросплавы. Ферросплавы имеют повышенное (более 10%) содержание некоторых элементов, например кремния, марганца. Применяются ферросплавы в качестве специальных присадок при выплавке стали.
Кроме чугуна в доменном производстве получают доменный газ и шлак.
Доменный газ и шлак представляют собой побочные продукты плавки.
Доменный газ используется в качестве топлива. Он улавливается в области колошника и подвергается очистке. Около 25% доменного газа используется непосредственно в доменном процессе, остальные 75% идут для сжигания на ТЭЦ. Шлак идет для производства строительных материалов
2. Металлургия стали
Значительную часть стали получают из предельного чугуна. Сущность процесса заключается в уменьшении в чугуне содержания углерода и примесей (серы, фосфора, кремния и марганца) путем их окисления. Кроме чугуна в состав шихты могут входить металлический лом, железная руда, флюсы. Сталь выплавляют в кислородных конверторах, мартеновских и электрических печах.
2.1 Выплавка стали в кислородных конвертерах
Сущность процесса заключается в том, что через расплавленный чугун и небольшое количество металлического лома черных металлов, загруженных в конвертор, продувается кислород, образуется оксид железа FO, который, взаимодействуя с углеродом и примесями чугуна, окисляет и обращает их в газ и шлак. Реакции окисления идут с выделением тепла. Чугун при этом превращается в сталь. Конвертер с кислородным дутьем (рис. 2) состоит из стального корпуса, футерованного огнеупорным кирпичом. Конвертер имеет поворотное устройство, с помощью которого может устанавливаться в наклонном положении. В таком положении его заливают жидким чугуном, затем устанавливают вертикально и через фурму производят продувку кислородом. По окончании процесса конвертер вновь наклоняют и выпускают сталь и шлак.
Рис.2. Выплавка стали в кислородных конвертерах
Емкость современных конвертеров составляет 300-350т, Продолжительность плавки 30-40 минут. Температура, развиваемая в плавильном пространстве, достигает 1800 °С. Высокая производительность агрегата, простота конструкции и обслуживания, отсутствие потребности в топливе обеспечивают невысокую себестоимость конверторной стали,
К недостаткам работы конверторов относятся невозможность переработки значительного количества металлического лома, значительный угар металла (5—10%), повышенное содержание вредных примесей в получаемой стали.
Конвертерная сталь относится к стали обыкновенного качества. Такая сталь идет для получения проката различного профиля — листов, прутков, трубного проката, уголков и т. д. Кислородное конвертирование — перспективный процесс, поскольку с его помощью в последние годы освоено получение качественной стали.
Похожие работы
... серьезными проблемами. Во-первых, здешняя руда имеет сложный состав. Разработать технологию для ее использования не просто. Во-вторых, экологическая уязвимость района очень высока. 3. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЗАПАДНОСИБИРСКОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА Предприятие разрабатывает перспективы своего производственного и социального развития исходя из долгосрочных задач отрасли и с учетом планов ...
... деловые советы как обязательный образец для управления всеми национализированными заводами Урала. К концу февраля 1918 г. в руки пролетарской власти на Урале перешли 8 горнозаводских округов (36 предприятий черной металлургии) и бывшие казенные металлургические заводы Урала. Накануне первой мировой войны эти заводы производили 39,6 млн. пуд. чугуна и 24,6 млн. пуд. проката, или соответственно ...
... , как и лесопильная лебедка, водяным колесом – явление, надо отметить, весьма прогрессивное для техники XVIII века. Архивные документы второй половины XVIII века единодушно рисуют Нижнетагильский «железный завод» гигантом, крупнейшим предприятием замкнутого, полного горно-металлургического цикла. Так, уже в 1767 году на этом заводе помимо четырех доменных печей, дававших в год свыше 400 тысяч ...
... обточка и УЗК) позволяют гарантированно получать металлопродукцию заданного высокого качества. Глава 2. Теоретико-методические основы осуществления анализа финансово-хозяйственной деятельности металлургических предприятий 2.1 Прибыль и рентабельность как необходимые условия самоокупаемости и самофинансирования производства Анализ прибыли и рентабельности предприятия позволяет ...
0 комментариев