Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Апреля 2010 в 16:12, Не определен
Введение………………………………………………………….…………3
1. Сырые материалы и подготовка их к доменной плавке……..…………. 4
1. Топливо доменной плавки…………….…………………….…………… 4
2. Руды и флюсы доменной плавки…….…………………….……………..5
3. Подготовка руд к плавке:…………….…………………….……………..7
a) дробление;………………………….…………………………………...7
b) грохочение;………………………….……………………………….….7
c) усреднение;………….……………..….…………………………….….8
d) обогащение………………………………………………………….….8
4. Окуксование руд……………………………………………………….….9
2. Доменный процесс…………………………………………………….….10
1. Общая схема и сущность доменного процесса…………………….…..10
2. Распределение и движение газов и шихты в доменной печи:…….…..11
a) газовый поток;…………………………………………………….…..11
b) распределение материалов на колошнике при загрузке доменной печи;………………………………………………….…….12
c) движение шихты в доменной печи…………………………….…….13
3. Восстановление оксидов металлов:……………………………….……14
a) физико-химические основы восстановительных процессов;….…..14
b) восстановление оксидов железа оксидом углерода………………...14
2 Образование чугуна и шлака:…………………………………………...15
науглераживание железа;………………………………………….…15
образование шлака……………….…………………………………...16
5 Методы интенсификации доменного процесса:…….…………………17
некоторые понятия об интенсификации;……………………………17
нагрев дутья;………………………………………………………..…18
увлажнение дутья;………………………………………………….…18
обогащение дутья кислородом;………………………………………18
вдувание в горн природного газа и других добавок к дутью;……...19
комбинированное дутье;……………………………………………...19
повышение давления газа…………………………………………….19
4. Продукты доменной плавки…………………………………………….20
Список использованной литературы……………………….……………….21
материалов при помощи конуса и воронки. Шихтовые материалы – кокс,
железосодержащие компоненты и флюс – загружают в доменную печь отдельными
порциями, называемыми подачами. Количественное соотношение компонентов
шихты в каждой подаче строго постоянное. Оно определяется расчетом шихты.
Материалы на колошник подают специальными тележками – скипами,
перемещающимися по рельсам наклонного моста. Объем материалов одной подачи
соответствует объему нескольких скипов, поэтому подача на колошник
подается по частям несколькими скипами. При этом одну часть скипов подачи
загружают коксом, а другую – железосодержащими компонентами и флюсом. При
полностью офлюсованном агломерате подача состоит только из скипов с
агломератом и
коксом.
Движение шихты
в доменной печи
В доменной печи шихта опускается под действием своей массы в
пространство, освобождающееся в результате уменьшения ее объема при
протекании различных процессов, основными из которых являются горение
углерода кокса в фурменных очагах, расход углерода кокса на прямое
восстановление, образование и плавление чугуна и шлака, а также уплотнение
шихты при движении. 44 – 52 % общего уменьшения объема шихты приходится на
горение углерода, 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 главным образом в очагах
горения перед фурмами, а фурменные очаги можно уподобить своеобразным
воронкам, через которые движется основная масса шихты.
Периферийное расположение зон горения приводит к преимущественному
движению шихты на периферии печи. Скорость движения шихты в периферийном
кольце колошника составляет 90 – 140, а в центре 70 – 120 мм/мин.
Длительность пребывания шихты в печи изменяется в пределах от 5,5 до 7 ч.
Активизация работы центра печи всегда приводит к существенному увеличению
скоростей опускания шихты в осевой зоне и уменьшению разности скоростей
движения шихты на периферии и в центре.
Повышение
скорости схода шихты на
периферии колошника
другими причинами, главной из которых являются расширение шахты книзу и
более интенсивное по сравнению с коксом движение железорудных компонентов,
располагающихся в большом количестве на периферии.
В результате
неодинаковой скорости
печи одновременно загруженные в печь материалы приходят в горн
неодновременно. Это явление называется опережением, которое необходимо
учитывать при изменении условий работы, печи, связанных с переходом на
выплавку другого
вида чугуна, изменением качества материалов.
2.3 Восстановление оксидов
Физико-химические
основы восстановительных процессов
Одним из условий получения чугуна в доменной печи является удаление
кислорода из оксидов, металлы которых входят в состав чугуна. Процесс
отнятия кислорода от оксида и получения из него элемента или оксида с
меньшим содержанием кислорода называется восстановлением. Наряду с
восстановлением протекает окисление вещества, к которому переходит
кислород оксида. Это вещество называется восстановителем.
Восстановительные процессы сопровождаются выделением или поглощением
тепла. Химическая прочность оксида определяется силами химической связи
данного элемента
с кислородом.
Восстановление
оксидов железа оксидом углерода
По степени
убывания кислорода оксиды
Fe3O4 и FeO, содержащие соответственно 30,06; 27,64 и 22,28 % кислорода.
Из трех оксидов железа, взятых в свободном состоянии, наиболее прочным в
условиях рабочего пространства доменной печи, а точнее при температуре выше
570( С, является FeO. Восстановление железа из его оксидов протекает
ступенчато путем последовательного удаления кислорода и в зависимости от
температуры может
быть изображено двумя схемами:
при температуре выше 570( С
Fe2O3 ( Fe3O4
( FeO ( F
при температуре ниже 570( С
Fe2O3 ( Fe3O4
( Fe.
Ниже 570( С прочность FeO становится меньше прочности Fe3O4 и она
превращается в Fe3O4 и Fe.
В доменной
печи восстановление железа из
его оксидов протекает в
по первой схеме, так как уже через несколько минут после загрузки
материалов на колошник они нагреваются до температуры выше 570( С. Большая
половина кислорода, связанного в оксиды железа, отбирается оксидом
углерода, поэтому основным восстановителем в доменной печи является оксид
углерода.
Восстановление
оксидов железа оксидом
С идет по реакциям:
3Fe2O3 + СО ( 2Fe3O4 + СО2 + 37,137 МДж,
Fe2O3 + mCO ( 3FeO + (m – 1)CO + СО2 – 20,892 МДж,
FeO + nCO ( Fe + (n
– 1)CO + СО2 + 13,607 МДж.
2.4 Образование чугуна и шлака
Науглераживание
железа
Восстановленное в доменной печи из руды железо поглощает углерод и другие
элементы, образуя чугун. Процесс науглераживания железа начинается с
момента его появления в виде твердой губки в зоне умеренных температур.
Механизм науглераживания железа сводится к следующему. Свежевосстановленное
железо служит
катализатором реакций
углерод и диоксид углерода. Эта реакция протекает на поверхности губки.
Обладая повышенной химической активностью, сажистый углерод взаимодействует
с атомами железа и образует карбиды железа. Науглераживание губчатого
железа уже заметно протекает при 400 – 500( С. По мере науглераживания
железа температура плавления его понижается. Если чистое железо плавится
при 1539( С, то сплав железа с углеродом, содержащий 4,3 % С, плавится при
1135( С. Однако науглераживание железа в твердом состоянии является лишь
начальной стадией этого процесса, способствующей понижению температуры
плавления металла. Более интенсивно науглераживание протекает после
перехода металла в жидкое состояние. Капли металла, стекая в горн печи,
контактируют на поверхности кусков раскаленного кокса с углеродом, в
результате чего содержание углерода в сплаве резко возрастает. На горизонте
фурм за пределами зон горения содержание углерода в чугуне достигает 3,8 –
4,0%. Окончательное
науглераживание металла
Переход других элементов в чугун (марганца, кремния, фосфора и серы)
осуществляется по мере их восстановления на различных горизонтах рабочего
пространства печи. Марганец при выплавке передельного чугуна заметно
переходит в металл уже в распаре, однако наиболее интенсивное насыщение
чугуна марганцем происходит в заплечиках и горне при восстановлении
марганца. Основная масса кремния переходит в чугун в нижней части
заплечиков и в горне. Содержание фосфора в пробах металла из распара почти
такое же, как и в конечном чугуне, а иногда и выше. Это объясняется тем,
что в металл из распара, попадает не только фосфор, который восстановился
здесь и выше, но и фосфор, возгоняющийся из нижних горизонтов печи. Фосфор
начинает переходить в металл уже в нижней части шахты.
Окончательное содержание углерода в чугуне не поддается регулированию и
зависит от элементов в сплаве. Марганец и хром, являясь корбидообразующими
элементами, способствуют увеличению содержания углерода в чугуне. Кремний и
фосфор, образуя более прочные с железом соединения, разрушают карбиды
железа и понижают содержание углерода в чугуне. Если в передельном
маломарганцовистом чугуне 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 достигает 7 – 7,5 %. Наоборот, в
литейном чугуне, содержащем 2,5% кремния, содержание углерода не превышает
3,5 %, а в ферросилиции
содержание углерода
Содержание марганца и кремния сильно влияет на структуру чугуна, что
имеет очень важное значение при производстве литейного чугуна,
используемого в машиностроении. Известно, что углерод в чугуне может
находиться в химически связанном состоянии в виде карбида и в свободном
состоянии в виде графита. В литейном чугуне благодаря повышенному
содержанию кремния значительная часть углерода находится в виде графита,
что способствует повышению прочности отливок. В изломе такой чугун имеет
серый цвет. Увеличение содержания карбидов железа в чугуне повышает его
хрупкость. В изломе такой чугун имеет белый цвет. Качество чугуна для
отливок также
зависит и от условий выплавки
чугуна в доменной печи.
Образование шлака
В доменной
печи шлак образуется под
действием высоких
результате плавления пустой породы железосодержащих материалов и флюса, к
которым в горне присоединяется зола сгоревшего кокса. Шлакообразующими
оксидами являются SiO2, CaO, MgO, Al2O3, FeO, MnO, а также сульфиды
металлов, преобладающим из которых является CaS.
Образованию шлака предшествуют процессы размягчения и спекания пустой
породы и флюса, сопровождающиеся образованием твердых растворов и различных
химических соединений. Эти процессы представляют собой промежуточное звено
при переходе вещества из твердого состояния в жидкое. Чем больше
температурный интервал, в котором протекает превращение шлакообразующих