Технология производства чугуна - реферат

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

Украинская академия банковского дела

Кафедра менеджмента и внешнеэкономической деятельности

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине:

“Техника и разработка отрасли: индустрия”

на тему:

“Суть и особенности производства чугуна. Главные пути и направления совершенствования и увеличения экономической эффективности технологий подготовительно-обогатительного и металлургического производства”

Выполнил: студент Васильев М.Ю.

группа М-82

Научный управляющий: Нечепуренко В Технология производства чугуна - реферат.Н.

Сумы 2000

Содержание

Введение………………………………………………………….…………3

1. Сырые материалы и подготовка их к доменной плавке……..…………. 4

1.1 Горючее доменной плавки…………….…………………….…………… 4

1.2 Руды и флюсы доменной плавки…….…………………….……………..5

1.3 Подготовка руд к плавке:…………….…………………….……………..7

a) дробление;………………………….…………………………………...7

b) грохочение;………………………….……………………………….….7

c) усреднение;………….……………..….…………………………….….8

d) обогащение………………………………………………………….….8

1.4 Окуксование руд……………………………………………………….….9

2. Доменный процесс…………………………………………………….….10

2.1 Общая схема и суть доменного процесса…………………….…..10

2.2 Рассредотачивание и движение газов и шихты в доменной Технология производства чугуна - реферат печи:…….…..11

a) газовый поток;…………………………………………………….…..11

b) рассредотачивание материалов на колошнике при загрузке

доменной печи;………………………………………………….…….12

c) движение шихты в доменной печи…………………………….…….13

2.3 Восстановление оксидов металлов:……………………………….……14

a) физико-химические базы восстановительных процессов;….…..14

b) восстановление оксидов железа оксидом углерода………………...14

2.4 Образование чугуна и шлака:…………………………………………...15

a) науглераживание железа;………………………………………….…15

b) образование шлака……………….…………………………………...16

2.5 Способы интенсификации доменного процесса:…….…………………17

a Технология производства чугуна - реферат) некие понятия об интенсификации;……………………………17

b) нагрев дутья;………………………………………………………..…18

c) увлажнение дутья;………………………………………………….…18

d) обогащение дутья кислородом;………………………………………18

e) вдувание в горн природного газа и других добавок к дутью;……...19

f) комбинированное дутье;……………………………………………...19

g) увеличение давления газа…………………………………………….19

2.6 Продукты доменной плавки…………………………………………….20

Перечень использованной литературы……………………….……………….21

Приложения.

Ведение

Цель доменного производства состоит в получении чугуна из стальных Технология производства чугуна - реферат руд методом их переработки в доменных печах. Сырыми материалами доменной плавки являются горючее, стальные и марганцевые руды и флюс.

Топливом для доменной плавки служит кокс, получаемый из каменного угля. Его роль состоит в обеспечении процесса теплом и восстановительной энергией. Не считая того кокс разрыхляет столб шихтовых материалов Технология производства чугуна - реферат и упрощает прохождение газового потока в шихте доменной печи.

Стальные руды заносят в доменную печь химически связанное с другими элементами железо. Восстанавливаясь и науглераживаясь в печи, железо перебегает в чугун. С марганцевой рудой в доменную печь вносится марганец для получения чугуна требуемого состава.

Флюсом именуются добавки, загружаемые в Технология производства чугуна - реферат доменную печь для снижения температуры плавления пустой породы руды, офлюсования золы кокса и придания шлаку требуемых технологией выплавки чугуна физико-химических параметров. Для руд с кремнеземистой (кислой) пустой породой в качестве флюса употребляют материалы, содержащие оксиды кальция и магния: известняк и доломитизированный известняк.

Для получения больших технико-экономических характеристик доменной плавки сырье Технология производства чугуна - реферат и материалы за ранее подвергают специальной подготовке (см. приложение 1).

1. Сырые материалы и подготовка их к доменной плавке

1.1 Горючее доменной плавки

В качестве горючего в современной доменной плавке используют кокс, мазут, природный и коксовый газы и каменноугольную пыль. Главным видом горючего является кокс. Коксом именуется пористое спекшееся вещество, остающееся после Технология производства чугуна - реферат удаления из каменного угля летучих веществ при нагревании его до 950-1200° С без доступа воздуха. Это единственный материал, который сохраняет форму кусочка в доменной печи на всем пути движения от колошника к горну. Благодаря этому обстоятельству обеспечивается прохождение газового потока через слой водянистых, полужидких и жестких материалов в доменной печи Технология производства чугуна - реферат. В нижней части печи раскаленный кокс образует своеобразную дренажную решетку, через которую в горн стекают водянистые продукты плавки. Высота столба шихты в современной доменной печи добивается 30 м, потому кокс, в особенности в нижней части печи, принимает огромные нагрузки. Отсюда вытекает основное требование, предъявляемое к коксу: высочайшая Технология производства чугуна - реферат механическая крепкость как в прохладном, так и в нагретом состоянии.

Загружаемый в доменную печь кокс не должен содержать ни маленьких кусков, ухудшающих газопроницаемость шихты, ни чрезвычайно больших кусков, которые, обычно, поражены трещинками и просто разрушаются в печи с образованием маленьких фракций.

Кокс должен быть пористым для обеспечения неплохой горючести в горне печи Технология производства чугуна - реферат и владеть высочайшей теплотой сгорания для получения требуемого количества тепла и нужной температуры. Теплота сгорания кокса находится в зависимости от содержания в нем углерода, которое определяется содержанием золы, вредных примесей и летучих веществ в коксе. Чем выше содержание золы, вредных примесей и летучих веществ в коксе, тем меньше в Технология производства чугуна - реферат нем углерода и меньше теплота его сгорания. Не считая того, с повышением содержания золы и серы в коксе растут количество шлака, расход тепла на его расплавление и понижается механическая крепкость кокса, а с повышением содержания серы и фосфора в коксе усугубляется качество чугуна. Завышенное содержание летучих веществ в Технология производства чугуна - реферат коксе свидетельствует о незавершенности процесса коксования, что приводит к понижению механической прочности кокса. Чрезвычайно низкое содержание летучих в коксе, получающееся при пережоге кокса, также негативно сказывается на его качестве. Потому кокс должен содержать по способности меньше золы, серы, фосфора и умеренное количество летучих веществ.

В коксе всегда Технология производства чугуна - реферат содержится влага, поступающая в кокс при его тушении на коксохимическом заводе либо из атмосферы. В связи с тем, что кокс в доменной печи загружают по массе, содержание воды в коксе должно выдерживаться неизменным для сохранения данного термического режима печи.


1.2 Руды и флюсы доменной плавки

Посреди металлов железо занимает третье Технология производства чугуна - реферат место по распространенности в земной коре (4,2 %) после кремния(26 %) и алюминия(7,4 %). Железо в недрах земли в чистом виде не встречается. Оно заходит в состав горных пород в разных хим соединениях. В природе понятно более 300 разновидностей горных пород, содержащих железо, но далековато не они все представляют собой стальные руды. Стальными рудами принято именовать такие Технология производства чугуна - реферат горные породы, из которых экономически прибыльно извлекать железо способом плавки. Финансовая необходимость извлечения железа из руд находится в зависимости от уровня развития техники и свойства месторождений.

Посреди узнаваемых видов руд более всераспространены в природе руды осадочного происхождения. Из этих руд выплавляется более 90 % чугуна.

Стальная руда состоит из минерала (орудняющего Технология производства чугуна - реферат вещества), пустой породы и примесей. Главной частью руды является рудный минерал, в состав которого заходит железо. В большинстве случаев железо в минерале химически связано с кислородом, пореже с другими элементами и соединениями. Пустая порода состоит из кремнезема, глинозема, извести и магнезии, образующих сложные минералы. Примеси руд Технология производства чугуна - реферат делятся на полезные и вредные. Полезными примесями числятся марганец, хром, никель, ванадий, вольфрам, молибден и др. Вредные примеси – сера, фосфор, мышьяк, цинк, свинец и почти всегда медь – или усугубляют качество металла, или разрушающе действуют на огнеупорную футировку доменной печи.

Зависимо от типа рудного минерала стальные руды делятся на четыре главные группы Технология производства чугуна - реферат:

1. Красноватый железняк либо гематитовая руда. Минерал гематит – безводный оксид железа, в чистом виде содержит 70 % железа и 30 % кислорода. Это более всераспространенная стальная руда.

2. Магнитный железняк либо магнетитовая руда. Минерал – магнетит (72,4 % железа и 27,6 % кислорода).

3. Бурый железняк представлен железосодержащими минералами аква оксидов железа, которые содержат от 59,8 % до 69 % железа.

4. Шпатовый железняк – стальная Технология производства чугуна - реферат руда, базу которой составляет минерал сидерит, содержащий 48,3 % железа.

Не считая перечисленных 4 разновидностей стальных руд, железо в значимом количестве (46,6 %) содержится в серном колчедане либо пирите. Но пирит в доменную плавку не дают, его употребляют в качестве сырья в сернокислотной индустрии, а отходы в виде окисленного железа используют при производстве агломерата. Также Технология производства чугуна - реферат находят промышленное применение бедные стальные руды: магнетитовые и гематитовые кварциты, в каких содержится до 45 % кремнезема в виде свободного кварца. Кварциты обогащают, получая железнорудный концентрат, содержащий более 60 % железа.

Аспектом оценки стальных руд являются:

1. Содержание железа.

2. Тип основного железосодержащего минерала.

3. Состав и характеристики пустой породы.

4. Содержание вредных примесей.

5. Стабильность хим состава.

6. Восстановимость Технология производства чугуна - реферат.

7. Куксоватость.

8. Крепкость.

9. Пористость.

10. Влажность.

В текущее время более 90 % добываемых руд перед загрузкой в доменные печи подвергают специальной подготовке, в процессе которой вышеперечисленные свойства руд существенно меняются, но многие из их очень оказывают влияние на качество и характеристики конечного продукта. При оценке стальной руды сначала обращают свое Технология производства чугуна - реферат внимание на содержание в ней железа, которое колеблется в очень широких границах. Чем выше содержание железа в стальной руде, тем экономичнее и производительнее работает доменная печь. К богатым рудам относят руды, содержащие железа 60-68 %, к средним 50-60 % и к бедным 40-50 %. Куксовые руды с высочайшим содержанием железа могут перерабатываться в доменной печи без Технология производства чугуна - реферат подготовительной подготовки, но таких руд не много, и они в главном применяются при выплавке стали. Употребляются также и руды с содержанием железа наименее 40 %. Эти руды подвергают обогащению. Нижний предел содержания железа в рудах определяется выгодностью их использования.

Флюсами именуются материалы, добавляемые к стальной руде и загружаемые в доменную печь Технология производства чугуна - реферат для снижения температуры плавления пустой породы, ошлакования золы кокса и получения жидкоподвижного шлака с высочайшей серопоглатительной способностью. В качестве флюса выбирают материал с хим качествами, обратными хим свойствам пустой породы. Потому что пустая порода руд в большей степени кремнеземистая (кислая), то роль флюса делают главные оксиды CaO и Технология производства чугуна - реферат отчасти MgO. Время от времени зависимо от состава пустой породы флюсы могут быть кислыми либо глиноземистыми. Оксид кальция заходит в состав минерала кальцита, именуемого известняком. Не считая известняка, для руд с кислой пустой породой, в качестве флюса употребляют доломитизированный известняк, состоящий из консистенции кальцита и доломита. Доломитизированный известняк используют для улучшения подвижности Технология производства чугуна - реферат шлака, доводя содержание оксида марганца в шлаке до 6-8 %.

Важным требованием, предъявляемым к главным флюсам, является низкое содержание в их кремнезема и глинозема и вредных примесей серы и фосфора.

1.3 Подготовка руд к плавке

Необходимость подготовки руд к доменной плавке обуславливается рвением сделать лучше технико-экономические характеристики работы Технология производства чугуна - реферат доменных печей и использовать для получения чугуна сравнимо бедные стальные руды.

Чем выше содержание железа в шихте и лучше ее газопроницаемость, тем выше производительность печи, ниже расход кокса и флюсов и лучше качество чугуна.

Увеличения содержания железа в доменной шихте добиваются обогащением стальных руд, а улучшения газопроницаемости шихты в Технология производства чугуна - реферат доменной печи – окуксованием маленьких стальных руд и концентратов. Расчетами и опытом установлено, что при повышении содержания железа в руде на 1 % производительность печи увеличивается на 2,0 – 2,5 %, а расход кокса понижается на 1,4 – 2 %.

Дробление

Руда может быть в виде кусков до 1500 мм при открытой добыче и до 300 мм при подземной добыче. Дробление руд применяется как самостоятельная операция Технология производства чугуна - реферат для получения кусков руды требуемого размера и как вспомогательная операция при обогащении руд для разрушения механических связей меж железосодержащим минералом и пустой породой. Зависимо от крупности руды после дробления различают четыре стадии дробления:

1. Большое (размер кусков после дробления 100-300 мм).

2. Среднее (40-60 мм).

3. Мелкое (8-25 мм).

Процесс дробления характеризуется Технология производства чугуна - реферат степенью и эффективностью дробления. Степень дробления определяют отношением наибольших размеров кусков до и после дробления:

i = D/d,

где i – степень дробления; D и d – наибольший размер кусков до и после дробления соответственно.

Эффективность дробления определяют выходом дробленого материала на единицу израсходованной электроэнергии. Дробление – более дорогая операция в системе Технология производства чугуна - реферат подготовки руд.

Мелкое и тонкое дробление именуют измельчением и используют только для руд, идущих на обогащение. Большое, среднее и мелкое дробление производят в большей степени в конусных молотилках.

Грохочение

Грохочением именуется разделение руды на классы по крупности. Для руд, поступающих на металлургический завод без обогащения, грохочение является самостоятельной и очень Технология производства чугуна - реферат принципиальной операцией, в процессе которой выделяют маленькую руду (0-10 мм) для агломерации, а крупную (более 10 мм) сортируют на два класса: доменную (10-30 мм) и мартеновскую (30-80 мм).

При обогащении руд на обогатительных фабриках грохочение является вспомогательной операцией, совмещаемой с дроблением руд. Это позволяет загружать в дробильные устройства только те фракции, которые подлежат Технология производства чугуна - реферат дроблению, а как следует, уменьшить расход электроэнергии на дробление, повысить производительность дробильных устройств и качество дробления. Грохочение руд осуществляется на механических ситах.

Усреднение

Стальные руды по условиям залегания и добычи всегда имеют непостоянный хим состав. Значимые и нередкие колебания содержания железа и пустой породы в рудах вызывают нарушение термического состояния Технология производства чугуна - реферат доменной печи и хим состава шлака. Это приводит к нарушению ровненького хода печи, при котором неминуемы увеличение расхода кокса, понижение производительности печи и ухудшение свойства выплавляемого чугуна.

Чтоб уменьшить отрицательное воздействие непостоянства хим состава руд на характеристики доменной плавки, руды подвергают усреднению. Усреднением именуют смешивание железорудных материалов Технология производства чугуна - реферат с целью выравнивания хим и гранулометрического составов. В связи с тем, что практически все добываемые руды подвергают окуксованию, основное предназначение усреднения состоит сначала в уменьшении колебаний содержания железа и кремнезема в рудах. Нужно достигнуть такового усреднения руд, при котором колебания содержания железа и кремнезема в руде не превосходили бы ±0,5 % от Технология производства чугуна - реферат среднего значения.

Обогащение

Обогащением именуется процесс разделения рудного минерала и пустой породы с целью увеличения содержания металла в руде и уменьшения содержания пустой породы, а в неких случаях и вредных примесей. Все методы обогащения основаны на различии физических параметров рудных минералов и пустой породы. В итоге обогащения руды получают:

1. концентрат – продукт Технология производства чугуна - реферат, в каком содержится большая часть извлекаемого металла;

2. хвосты – отходы при обогащении руды, в каких содержится малозначительное количество металла;

3. промежный продукт, в каком содержание металла больше, чем в хвостах и меньше, чем в концентрате.

Промежный продукт подвергают повторному обогащению.

Зависимо от способа обогащения и устройства аппарата степень Технология производства чугуна - реферат извлечения железа при обогащении стальных руд может изменяться от 60 до 95 %. Различают 5 главных способов обогащения руд:

1. рудоотборка, основанная на различии цвета и блеска кусков рудного минерала и пустой породы;

2. промывка, основанная на разной размываемости кусков рудного минерала и пустой породы;

3. гравитационное обогащение – разделение в водянистой среде рудных минералов и пустой породы зависимо от Технология производства чугуна - реферат плотности зернышек;

4. флотация – способ обогащения, основанный на различии физико-механических параметров поверхности частиц рудного минерала и пустой породы;

5. магнитная сепарация (часто встречающийся способ обогащения), основанная на различии магнитных параметров минерала и пустой породы.

1.4 Окуксование руд

Окуксованием стальных руд именуются процессы перевоплощения маленьких руд и концентратов в кусковые материалы с Технология производства чугуна - реферат целью улучшения хода металлургических процессов в печах разного типа для получения металлов из руд. Окуксование руд обширно применяется в металлургии темных и цветных металлов. В металлургии темных металлов окуксованию подлежат все маленькие руды и концентраты, из которых получают металл в доменном, сталеплавильном и электрометаллургическом производствах.

В Технология производства чугуна - реферат доменном производстве окуксованием железорудного сырья добиваются:

1. уменьшения выноса газовым потоком маленьких фракций руды из доменной печи;

2. увеличения газопроницаемости столба шихтовых материалов;

3. улучшения использования термический энергии и восстановительной возможности газового потока;

4. улучшения протекания процессов восстановления, шлакообразования и перевода серы в шлак.

В конечном итоге окуксование сырья позволяет существенно прирастить производительность Технология производства чугуна - реферат доменных печей, уменьшить расход кокса и повысить качество чугуна.

Существует три способа окуксования руд и концентратов:

1. агломерация (процесс спекания маленьких руд и концентратов методом сжигания горючего в слое спекаемого материала либо подвода высокотемпературного тепла снаружи);

2. окатывание (процесс получения из концентрата сырых шаров поперечником 10 – 25 мм и следующего их обжига при температуре 1200 – 1350° С);

3. брикетирование Технология производства чугуна - реферат (процесс прессования пылеватых руд и концентратов в кусочки схожей формы с добавкой либо без добавки связывающих веществ).

В темной металлургии наибольшее распространение получила агломерация и окатывание руд.

2. Доменный процесс

2.1 Общая схема и суть доменного процесса

Доменный процесс представляет собой совокупа механических, физических и физико-химических явлений, протекающих в работающей Технология производства чугуна - реферат доменной печи. Загружаемые в доменную печь шихтовые материалы – кокс, железосодержащие составляющие и флюс – в итоге протекания доменного процесса преобразуются в чугун, шлак и доменный газ.

В хим отношении доменный процесс является восстановительно-окислительным: из оксидов восстанавливается железо, а окисляются восстановители. Но доменный процесс принято именовать восстановительным, потому что цель Технология производства чугуна - реферат его состоит в восстановлении оксидов железа до металла.

Агрегатом для воплощения доменного процесса служит печь шахтного типа (см. приложение 2). Рабочее место доменной печи в горизонтальных сечениях имеет круглую форму, а в вертикальном разрезе – типичное очертание, называемое профилем.

Важным условием воплощения доменного процесса в рабочем пространстве печи является непрерывное встречное Технология производства чугуна - реферат движение и взаимодействие опускающихся шихтовых материалов, загружаемых в печь через колошник, и восходящего потока газов, образующегося в горне при горении углерода кокса в нагретом до 1000 – 1200° С воздухе (дутье), который нагнетается в высшую часть горна через расположенные по его окружности фурмы. К дутью может добавляться технический кислород, природный газ, водяной Технология производства чугуна - реферат пар.

Кокс поступает в горн нагретым до 1400 – 1500° С. В зонах горения углерод кокса ведет взаимодействие с кислородом дутья. Образующийся в зонах горения диоксид углерода при высочайшей температуре и излишке углерода неустойчив и преобразуется в оксид углерода. Таким макаром, за пределами зон горения горновой газ состоит только из оксида Технология производства чугуна - реферат углерода, азота и маленького количества водорода, образовавшегося при разложении водяных паров либо природного газа. Смесь этих газов, подогретая до 1800 – 2000° С , движется вверх и передает тепло материалам, равномерно опускающимся в горн вследствие выгорания кокса, образования чугуна и шлака и повторяющегося выпуска их из доменной печи. При всем этом газы охлаждаются до Технология производства чугуна - реферат 200 – 450° С, а оксид углерода, отнимая кислород из оксидов железа, преобразуется отчасти в диоксид углерода, содержание которого в доменном газе на выходе из печи добивается 14 – 20 %.

Шихтовые материалы загружают в доменную печь с помощью засыпного аппарата отдельными порциями – подачами. Они размещаются на колошнике чередующимися слоями кокса, руды либо агломерата и флюса при Технология производства чугуна - реферат работе на не вполне офлюсованном агломерате. Загрузку подач создают через 5 – 8 мин. по мере освобождения места на колошнике в итоге опускания материалов.

В процессе нагревания опускающихся материалов происходит удаление из их воды и летучих веществ кокса и разложение карбонатов. Оксиды железа под действием восстановительных газов равномерно перебегают от высших степеней Технология производства чугуна - реферат окисления к низшим, а потом – в железное железо по схеме: Fe2 O3 ®Fe3 O4 ®FeO®Fe.

Свежевосстановленное железо приметно науглераживается еще в жестком состоянии. По мере науглераживания температура плавления его снижается. При температуре 1000 – 1100° С восстановление железа практически завершается и начинают восстанавливаться более трудновосстановимые элементы – кремний, марганец и фосфор. Науглероженное железо Технология производства чугуна - реферат, содержащее около 4 % углерода и некое количество кремния, марганца и фосфора, плавится при температуре 1130 – 1150° С и стекает в виде капель чугуна в горн. В нижней половине шахты начинается образование водянистого шлака из составных частей пустой породы руды и флюса. Снижению температуры плавления шлака содействуют невосстановленные оксиды железа Технология производства чугуна - реферат и марганца. В стекающем вниз шлаке под действием растущей температуры равномерно расплавляется вся пустая порода и флюс, а после сгорания кокса – и зола.

При содействии водянистых товаров плавки с раскаленным коксом в заплечиках и горне происходит усиленное восстановление кремния, марганца и фосфора из их оксидов, растворенных в шлаке. Тут же поглощенная металлом Технология производства чугуна - реферат в процессе плавки сера перебегает в шлак. Железо и фосфор печи на сто процентов восстанавливаются и перебегают в чугун, а степень восстановления кремния и марганца и полотна удаления из чугуна серы в большой мере зависят от температурных критерий, хим состава шлака и его количества.

Водянистые чугун и шлак Технология производства чугуна - реферат делятся в горне благодаря разным удельным массам. По мере скопления их в горне чугун выпускают через чугунную летку, а шлак – через шлаковые летки (верхний шлак) и чугунную летку во время выпуска чугуна (нижний шлак).

Все перечисленные процессы протекают в доменной печи сразу, оказывая обоюдное воздействие.

2.2 Рассредотачивание и движение газов и Технология производства чугуна - реферат шихты в доменной печи

Газовый поток

Высокопроизводительная и экономная работа доменной печи в значимой мере находится в зависимости от того, как скооперировано движение и рассредотачивание газов и шихты в ее рабочем пространстве. Движение газов и рассредотачивание их в печи определяется обилием причин, но основным из их являются гранулометрический Технология производства чугуна - реферат состав шихты и ее рассредотачивание на колошнике во время загрузки и перераспределение при движении в доменной печи. В свою очередь и передвигающийся газовый поток оказывает влияние на рассредотачивание шихты.

Газы в доменной печи движутся через настолько шихты снизу ввысь под действием разности давлений, зависящей от величины сопротивления загруженной в Технология производства чугуна - реферат печь шихты и количества воздуха, нагнетаемого в горн воздуходувной машиной. Проходя путь 24 – 26 м в течение нескольких секунд, газовый поток должен выполнить термическую и восстановительную работу и обеспечить ровненький сход шихтовых материалов от колошника к горну. Исходя из этих функций газового потока к рассредотачиванию газов предъявляются противоречивые требования. Для более Технология производства чугуна - реферат полного использования тепла и восстановительной возможности газового потока газы по сечению печи должны распределяться умеренно, другими словами, температура и состав газов во всех точках сечения доменной печи должны быть схожими, а шихта – в равной мере нагретой и восстановленной.

Для обеспечения ровненького схода шихты газовый поток по сечению печи Технология производства чугуна - реферат должен распределяться неравномерно, проходя в большем количестве у стенок и в осевой зоне печи, т. е. там, где в большинстве случаев бывает меньше руды либо агломерата.

В реальности же в доменной печи нереально достигнуть равномерного рассредотачивания газов по сечению вследствие специфичных особенностей доменного процесса и конструкции доменной печи.

Более принципиальным показателем, характеризующим Технология производства чугуна - реферат рассредотачивание газового потока по сечению столба шихты, является сравнение количеств газов, проходящих через равновеликие площади заполненного шихтой сечения печи в единицу времени.

Рассредотачивание материалов на колошнике при загрузке доменной печи

Исходя из требований, предъявляемых к рассредотачиванию газов в доменной печи, материалы при загрузке должны распределяться неравномерно по сечению печи Технология производства чугуна - реферат как по крупности, так и по компонентам шихты. У стенок должно концентрироваться больше большого агломерата с целью наилучшего использования периферийных газов, а у оси – больше кокса. Огромное количество маленьких фракций железосодержащих компонент у стенок печи неприемлимо во избежание тугого хода. Основную часть маленьких фракций нужно располагать в промежном Технология производства чугуна - реферат кольце меж периферией и центром.

По окружности печи материалы должны, напротив, распределяться строго умеренно, т. е. так, чтоб неважно какая окружность горизонтального сечения была кривой равного содержания диоксида углерода в газе и кривой схожей температуры.

Этим условиям рассредотачивания шихты удовлетворяет принятый метод загрузки материалов с помощью конуса и Технология производства чугуна - реферат воронки. Шихтовые материалы – кокс, железосодержащие составляющие и флюс – загружают в доменную печь отдельными порциями, именуемыми подачами. Количественное соотношение компонент шихты в каждой подаче строго неизменное. Оно определяется расчетом шихты. Материалы на колошник подают особыми телегами – скипами, перемещающимися по рельсам наклонного моста. Объем материалов одной подачи соответствует объему нескольких скипов, потому Технология производства чугуна - реферат подача на колошник подается по частям несколькими скипами. При всем этом одну часть скипов подачи загружают коксом, а другую – железосодержащими компонентами и флюсом. При стопроцентно офлюсованном агломерате подача состоит только из скипов с агломератом и коксом.

Движение шихты в доменной печи

В доменной печи шихта опускается под действием собственной массы Технология производства чугуна - реферат в место, освобождающееся в итоге уменьшения ее объема при протекании разных процессов, основными из которых являются горение углерода кокса в фурменных очагах, расход углерода кокса на прямое восстановление, образование и плавление чугуна и шлака, также уплотнение шихты при движении. 44 – 52 % общего уменьшения объема шихты приходится на горение углерода Технология производства чугуна - реферат, 11 – 16 % - на прямое восстановление, 25 – 35 % - на плавление чугуна и шлака и 5 – 15 % - на уплотнение материалов. Из этого следует, что уменьшение объема шихты происходит приемущественно в очагах горения перед фурмами, а фурменные очаги можно уподобить типичным воронкам, через которые движется основная масса шихты.

Периферийное размещение зон горения приводит к преимущественному движению шихты на периферии печи. Скорость Технология производства чугуна - реферат движения шихты в периферийном кольце колошника составляет 90 – 140, а в центре 70 – 120 мм/мин. Продолжительность пребывания шихты в печи меняется в границах от 5,5 до 7 ч. Активизация работы центра печи всегда приводит к существенному повышению скоростей опускания шихты в осевой зоне и уменьшению разности скоростей движения шихты на периферии Технология производства чугуна - реферат и в центре.

Увеличение скорости схода шихты на периферии колошника разъясняется и другими причинами, главной из которых являются расширение шахты книзу и поболее насыщенное по сопоставлению с коксом движение железорудных компонент, располагающихся в большенном количестве на периферии.

В итоге неодинаковой скорости движения шихты в рабочем пространстве печи сразу загруженные Технология производства чугуна - реферат в печь материалы приходят в горн неодновременно. Это явление именуется опережением, которое нужно учесть при изменении критерий работы, печи, связанных с переходом на выплавку другого вида чугуна, конфигурацией свойства материалов.

2.3 Восстановление оксидов металлов

Физико-химические базы восстановительных процессов

Одним из критерий получения чугуна в доменной печи является удаление кислорода из Технология производства чугуна - реферат оксидов, металлы которых входят в состав чугуна. Процесс отнятия кислорода от оксида и получения из него элемента либо оксида с наименьшим содержанием кислорода именуется восстановлением. Вместе с восстановлением протекает окисление вещества, к которому перебегает кислород оксида. Это вещество именуется восстановителем.

Восстановительные процессы сопровождаются выделением либо поглощением тепла. Хим крепкость Технология производства чугуна - реферат оксида определяется силами хим связи данного элемента с кислородом.

Восстановление оксидов железа оксидом углерода

По степени убывания кислорода оксиды железа размещаются в ряд: Fe2 O3 , Fe3 O4 и FeO, содержащие соответственно 30,06; 27,64 и 22,28 % кислорода. Из 3-х оксидов железа, взятых в свободном состоянии, более крепким в критериях рабочего места доменной печи, а Технология производства чугуна - реферат поточнее при температуре выше 570° С, является FeO. Восстановление железа из его оксидов протекает ступенчато методом поочередного удаления кислорода и зависимо от температуры может быть изображено 2-мя схемами:

при температуре выше 570° С

Fe2 O3 ® Fe3 O4 ® FeO ® F

при температуре ниже 570° С

Fe2 O3 ® Fe3 O4 ® Fe.

Ниже 570° С крепкость FeO становится меньше Технология производства чугуна - реферат прочности Fe3 O4 и она преобразуется в Fe3 O4 и Fe.

В доменной печи восстановление железа из его оксидов протекает в главном по первой схеме, потому что уже через пару минут после загрузки материалов на колошник они греются до температуры выше 570° С. Большая половина кислорода, связанного в оксиды железа, отбирается Технология производства чугуна - реферат оксидом углерода, потому главным восстановителем в доменной печи является оксид углерода.

Восстановление оксидов железа оксидом углерода при температуре выше 570° С идет по реакциям:

3Fe2 O3 + СО ® 2Fe3 O4 + СО2 + 37,137 МДж,

Fe2 O3 + mCO « 3FeO + (m – 1)CO + СО2 – 20,892 МДж,

FeO + nCO « Fe + (n – 1)CO + СО2 + 13,607 МДж.

2.4 Образование чугуна и Технология производства чугуна - реферат шлака

Науглераживание железа

Восстановленное в доменной печи из руды железо поглощает углерод и другие элементы, образуя чугун. Процесс науглераживания железа начинается с момента его возникновения в виде жесткой губы в зоне умеренных температур. Механизм науглераживания железа сводится к последующему. Свежевосстановленное железо служит катализатором реакций разложения оксида углерода на сажистый углерод и Технология производства чугуна - реферат диоксид углерода. Эта реакция протекает на поверхности губы. Владея завышенной хим активностью, сажистый углерод ведет взаимодействие с атомами железа и образует карбиды железа. Науглераживание губчатого железа уже приметно протекает при 400 – 500° С. По мере науглераживания железа температура плавления его снижается. Если незапятнанное железо плавится при 1539° С, то сплав Технология производства чугуна - реферат железа с углеродом, содержащий 4,3 % С, плавится при 1135° С. Но науглераживание железа в жестком состоянии является только исходной стадией этого процесса, содействующей снижению температуры плавления металла. Более активно науглераживание протекает после перехода металла в жидкое состояние. Капли металла, стекая в горн печи, контактируют на поверхности кусков раскаленного кокса с углеродом, в итоге Технология производства чугуна - реферат чего содержание углерода в сплаве резко растет. На горизонте фурм за пределами зон горения содержание углерода в чугуне добивается 3,8 – 4,0%. Окончательное науглераживание металла происходит в горне печи.

Переход других частей в чугун (марганца, кремния, фосфора и серы) осуществляется по мере их восстановления на разных горизонтах рабочего места печи. Марганец Технология производства чугуна - реферат при выплавке передельного чугуна приметно перебегает в металл уже в распаре, но более насыщенное насыщение чугуна марганцем происходит в заплечиках и горне при восстановлении марганца. Основная масса кремния перебегает в чугун в нижней части заплечиков и в горне. Содержание фосфора в пробах металла из распара практически такое же, как Технология производства чугуна - реферат и в конечном чугуне, а время от времени и выше. Это разъясняется тем, что в металл из распара, попадает не только лишь фосфор, который восстановился тут и выше, да и фосфор, возгоняющийся из нижних горизонтов печи. Фосфор начинает перебегать в металл уже в нижней части шахты.

Окончательное содержание Технология производства чугуна - реферат углерода в чугуне не поддается регулированию и находится в зависимости от частей в сплаве. Марганец и хром, являясь корбидообразующими элементами, содействуют повышению содержания углерода в чугуне. Кремний и фосфор, образуя более крепкие с железом соединения, разрушают карбиды железа и снижают содержание углерода в чугуне. Если в передельном маломарганцовистом чугуне Технология производства чугуна - реферат содержится 4 – 4,6% углерода, то в зеркальном чугуне, содержащем 10 – 25 % марганца, углерода содержится 5 – 5,5 %, а в 75 %-ом ферромарганце содержание углерода добивается 7 – 7,5 %. Напротив, в литейном чугуне, содержащем 2,5% кремния, содержание углерода не превосходит 3,5 %, а в ферросилиции содержание углерода снижается до 2 % и ниже.

Содержание марганца и кремния очень оказывает влияние на структуру чугуна, что имеет очень принципиальное значение Технология производства чугуна - реферат при производстве литейного чугуна, применяемого в машиностроении. Понятно, что углерод в чугуне может находиться в химически связанном состоянии в виде карбида и в свободном состоянии в виде графита. В литейном чугуне благодаря завышенному содержанию кремния значимая часть углерода находится в виде графита, что содействует увеличению прочности отливок. В изломе таковой Технология производства чугуна - реферат чугун имеет сероватый цвет. Повышение содержания карбидов железа в чугуне увеличивает его хрупкость. В изломе таковой чугун имеет белоснежный цвет. Качество чугуна для отливок зависит также и от критерий выплавки чугуна в доменной печи.

Образование шлака

В доменной печи шлак появляется под действием больших температур в Технология производства чугуна - реферат итоге плавления пустой породы железосодержащих материалов и флюса, к которым в горне присоединяется зола спаленного кокса. Шлакообразующими оксидами являются SiO2 , CaO, MgO, Al2 O3 , FeO, MnO, также сульфиды металлов, преобладающим из которых является CaS.

Образованию шлака предшествуют процессы размягчения и спекания пустой породы и флюса, сопровождающиеся образованием жестких смесей и разных хим Технология производства чугуна - реферат соединений. Эти процессы представляют собой промежуточное звено при переходе вещества из твердого состояния в жидкое. Чем больше температурный интервал, в каком протекает перевоплощение шлакообразующих компонент из твердого состояния в жидкое, тем огромную часть по высоте печи занимает вязкая масса, заполняющая пустоты меж кусочками кокса и препятствующая Технология производства чугуна - реферат движению и рассредотачиванию газов. В связи с этим температурный интервал размягчения шлакообразующих компонент должен быть по способности наименьшим.

В процессе шлакообразования различают первичный, промежный и конечный шлаки. Первичный шлак возникает в исходной стадии шлакообразования в итоге плавления легкоплавких соединений. Первичный шлак, перемещаясь в зоны с более высочайшими температурами, греется, а хим Технология производства чугуна - реферат состав его безпрерывно меняется в следствии восстановления железа и марганца из соответственных оксидов и растворения в шлаке новых количеств CaO и MgO, увеличивающих количество шлака. Конечный шлак появляется в горне после растворения в шлаке золы спаленного кокса и остатков извести и окончательного рассредотачивания серы меж чугуном и шлаком.

С применением Технология производства чугуна - реферат офлюсованного агломерата условия шлакообразования меняются. Присутствие извести в агломерате обеспечивает неплохой контакт шлакообразующих оксидов, по этому их размягчение при нагреве и образование первичного шлака протекает в сравнимо не большой зоне по высоте печи, от чего существенно увеличивается газопроницаемость этой зоны. Восстановление железа из офлюсованного агломерата протекает Технология производства чугуна - реферат лучше и равномернее по сечению, вследствие чего в первичном шлакообразовании участвует наименьшее количество FeO, а зона начала образования шлака сдвигается в область более больших температур.

2.5 Способы интенсификации доменного процесса

Некие понятия об интенсификации

Под интенсификацией доменного процесса понимают ускорение его протекания. Мерой интенсивности хода доменной печи является количество чугуна, получаемое в Технология производства чугуна - реферат единицу времени в расчете на единицу полезного объема доменной печи. В критериях производства принято воспользоваться оборотной величиной – полезным объемом печи, затрачиваемым в течении суток на выплавку 1 т чугуна. Этот показатель именуется коэффициентом использования полезного объема доменной печи и определяется как личное от деления полезного объема печи V пол Технология производства чугуна - реферат (м3 ) на суточную производительность печи Т (т) чугуна/сут. Чем меньше этот показатель, по абсолютному значению, тем лучше протекает процесс, лучше ход доменной печи.

Прирастить интенсивность хода доменной печи можно 2-мя способами:

1. создание критерий, при которых в горн доменной печи в единицу времени можно подать большее количество дутья, используемого Технология производства чугуна - реферат на сгорание углерода горючего;

2. создание критерий, обеспечивающих понижение расхода кокса на единицу выплавляемого чугуна, если количество дутья, поступающее в горн в единицу времени, не понижается либо понижается в наименьшей мере, чем расход кокса.

При увеличении количества дутья, подаваемого в горн в единицу времени, соответственно возрастает сгорающее в единицу времени количество углерода, а Технология производства чугуна - реферат как следует, возрастает и производительность печи. При уменьшении относительного расхода горючего и постоянном количестве дутья производительность печи также растет вследствие роста рудной нагрузки на кокс. Более высочайшая степень интенсификации процесса достигается, когда сразу с повышением количества дутья имеется возможность уменьшить и относительный расход горючего.

Повышение интенсивности хода доменной печи Технология производства чугуна - реферат методом роста расхода дутья в единицу времени подразумевает улучшение газодинамики процесса. Это может быть достигнуто увеличением прочности агломерата, отсевом маленьких фракций и улучшением однородности гранулометрического состава шихтовых материалов, увеличением давления газов в рабочем пространстве печи, понижением относительного выхода шлака и улучшением его физических параметров.

Повышение интенсивности Технология производства чугуна - реферат хода доменной печи методом понижения относительного расхода кокса подразумевает уменьшение термических издержек на процесс и применение заменителей кокса в роли теплоносителя и восстановителя.

Основными способами интенсификации доменного процесса являются:

1. улучшение методов подготовки и улучшение свойства сырых материалов;

2. высокотемпературный нагрев дутья;

3. увлажнение дутья;

4. обогащение дутья кислородом;

5. вдувание в горн углеводородосодержащих добавок;

6. комбинирование Технология производства чугуна - реферат дутья;

7. увеличение давления газов в рабочем пространстве доменной печи.

Более принципиальной по собственному значению является подготовка сырья к плавке. Ни один из способов интенсификации доменного процесса, перечисленных в п. 2 – 7, не может дать наибольшего эффекта при нехорошем качестве сырья.

Нагрев дутья

В первый раз нагретое дутье в доменном производстве применили в Технология производства чугуна - реферат 1829 г. Невзирая на сравнимо низкий нагрев дутья (150° С), характеристики работы печи существенно стали лучше: относительный расход горючего уменьшился на 30 %, производительность печи возросла, появилась возможность прирастить количество дутья. При всем этом расход горючего на нагрев дутья был намного ниже приобретенной экономии. Потом применение более нагретого дутья (350 – 400° С) на коксовых доменных Технология производства чугуна - реферат печах позволило уменьшить относительный расход кокса на 25 – 35 %. В текущее время дутье нагревают до 1100 – 1200° С и выше.

За всю историю существования доменного производства ни одно мероприятие не отдало такового понижения расхода горючего, как применение нагретого дутья.

Увлажнение дутья

Естественная влажность воздуха колеблется в значимых границах как в течении суток Технология производства чугуна - реферат, так и по временам года. Колебания влажности дутья вызывают конфигурации в термическом и температурном режиме горна и в процессе восстановления, что часто приводит к расстройствам хода печи, ухудшая технико-экономические характеристики.

Убрать колебания естественной влажности можно 2-мя методами: осушением дутья и увлажнением дутья в таких границах, чтоб влажность его была Технология производства чугуна - реферат несколько выше естественной, но неизменной во времени.

Обогащение дутья кислородом

При обогащении дутья кислородом меняются последующие характеристики:

1. Миниатюризируется расход дутья на единицу сжигаемого у фурм углерода.

2. Миниатюризируется количество горнового газа на единицу сжигаемого у фурм углерода.

3. Увеличивается концентрация оксида углерода в горновом газе.

4. Существенно увеличивается температура в зоне горения.

При Технология производства чугуна - реферат обогащении дутья кислородом понижается перепад давления газов меж горном и колошником вследствие уменьшения выхода горнового газа на единицу сжигаемого углерода и скорости движения газов в столбе шихтовых материалов.

Вдувание в горн природного газа и других добавок к дутью

При вдувании природного газа в количестве 70 – 90 м3 на 1 т чугуна расход Технология производства чугуна - реферат кокса миниатюризируется на 10 – 14 %. Экономия кокса при вдувании природного газа получается из-за:

1. Роста непрямого и уменьшения прямого восстановления.

2. Подмены части углерода кокса углерода природного газа.

3. Уменьшения прихода серы в печь, основности и выхода шлака вследствие уменьшения расхода кокса, вызываемого первыми 2-мя факторами.

Комбинированное дутье

Комбинированным принято именовать дутье, включающее Технология производства чугуна - реферат добавки как в виде окислителей (кислород, пар), так и восстановителей (природный газ, коксовый газ, мазут пылеугольное горючее и др.). Наибольшее распространение получило сочетание обогащения дутья кислородом с вдуванием природного газа.

Основной полезный эффект при вдувании природного газа состоит в значимом сокращении расхода кокса, а при обогащении дутья кислородом – в увеличении Технология производства чугуна - реферат производительности печи. Но достижение вероятного эффекта при вдувании природного газа ограничивается его отрицательными сторонами – повышением количества горнового газа с снижением температуры в горне, а достижение вероятного эффекта обогащенного кислородом дутья ограничивается, напротив, чрезмерным увеличением температуры в горне.

Увеличение давления газа

Мысль работы доменной печи на завышенном давлении газов была Технология производства чугуна - реферат выдвинута с целью улучшения восстановительной возможности газов. Но положительное действие завышенного давления проявляется не в улучшении восстановительной возможности газов, а в улучшении газодинамического режима доменной печи, при котором может быть существенное увеличение производительности и понижение расхода кокса. Увеличение давления газа снутри доменной печи достигается методом пережима струи газа с Технология производства чугуна - реферат помощью специального дроссельного устройства, установленного в газопроводе очищенного от пыли газа. Положительное действие завышенного давления газа состоит в том, что с повышением давления миниатюризируется объем газа и его скорость, вследствие чего уменьшаются подъемная сила газа и перепад давления газа меж горном и колошником. Это позволяет наращивать общее количество Технология производства чугуна - реферат дутья, не превышая его критичного объема.

2.6 Продукты доменной плавки

Конечными продуктами доменной плавки являются чугун, шлак, колошниковый газ и колошниковая пыль.

Чугун представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, фосфором и сероватой. В чугуне также содержится малозначительные количества водорода, азота и кислорода. В легированном чугуне могут быть хром, никель, ванадий Технология производства чугуна - реферат, вольфрам и титан, количество которых находится в зависимости от состава проплавляемых руд.

Зависимо от предназначения выплавляемые в доменных печах чугуны делят на три главных вида: передельный, идущий на передел в сталь; литейный, созданный для получения отливок из чугуна в машиностроении; доменные ферросплавы, применяемые для раскисления стали в сталеплавильном производстве Технология производства чугуна - реферат.

Передельный чугун подразделяют на три вида:

2. Передельный коксовый (марки М1, М2, М3, Б1, Б2).

3. Передельный коксовый фосфористый (МФ1, МФ2, МФ3).

4. Передельный коксовый качественный (ПВК1, ПВК2, ПВК3).

Литейный чугун после выпуска из доменной печи разливают в чушки и в прохладном виде направляют на машиностроительные фабрики, где для отливки Технология производства чугуна - реферат деталей машин его вторично подвергают расплавлению в особых печах-вагранках.

Литейный коксовый чугун выплавляют 7 марок: ЛК1 – ЛК7. Каждую марку подразделяют на три группы по содержанию марганца, 5 классов по содержанию фосфора и на 5 категорий по содержанию серы.


Перечень использованной литературы

1. Полтавец В.В. Доменное создание. М., 1981.

2. Металлургия чугуна. Е.Ф Технология производства чугуна - реферат. Вегман, Б.Н., М.: Металлургия, 1978.


tehnologiya-sozdaniya-graficheskih-obektov.html
tehnologiya-sozdaniya-mira-illyuzii-15-glava.html
tehnologiya-sozdaniya-mira-illyuzii-22-glava.html