Производство чугуна - Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатое колесо"

Материалы, применяемые в доменном производстве

Для выплавки чугуна в доменных печах используют железные руды, топливо и флюсы.

Железные руды Содержат железо в различных соединениях.

Магнитный железняк, содержащий магнитную окись железа Fe3O4, добывают в виде плотных кусковых пород (55 -- 60% железа). Наиболее крупные месторождения этой руды в нашей стране -- Соколовское и Сарбайское, Курская магнитная аномалия и др.

Красный железняк содержит Fe2O3 и имеет красноватый цвет (55--60% Fe). Крупные месторождения этой руды в нашей стране -- Криворожское, Курская магнитная аномалия, Атасуйское и др.

Бурый железняк Содержит гидраты окислов железа 2Fe2O33H2O и Fe2O3H2O (37--55% Fе). Бурый железняк широко распространен в земной коре. Богатые месторождения его в нашей стране -- Керченское, Аятское, Лисаковское.

Шпатовые железняки содержат FeCO3 (30-- 40% Fe). Богатые залежи шпатового железняка в нашей стране находятся в Бакальском месторождении. Мы располагаем богатейшими в мире месторождениями железных руд. Более 48% мировых разведанных запасов железных руд приходится на долю России.

Марганцевые руды применяют для выплавки ферросплавов с 10--82% Mn, а также передельных чугунов, содержащих до 1% Mn. Марганец в рудах содержится в виде окислов и карбонатов: MnO2, Mn2O3, Mn3O4, MnCO3 и др. В рудах обычно содержится не более 22--45% Mn. Наиболее крупные месторождения марганцевых руд в нашей стране -- Чиатурское и Никопольское. По запасам марганцевых руд Россия занимает первое место в мире.

Хромовые руды используют для производства феррохрома, металлического хрома и огнеупорных материалов -- хромомагнезитов. Хромовые руды содержат сложные соединения хрома -- хромит (FeO, Cr2O3), магнохромит (Mg, Fe) Cr 2O4 и др. В рудах обычно содержится около 40 Cr2O3. Наша страна располагает богатейшими в мире запасами хромовых руд.

Комплексные руды используют для выплавки природно-легированных чугунов. Это железомарганцевые руды, содержащие, кроме железа, до 20% Mn (Атасуйское месторождение), хромоникелевые руды с 37--47% Fе, до 2% Cr, до 1% Ni (Халиловское месторождение), железованадиевые руды, содержащие до 0,17-- 0,35% V.

Топливо. Для доменного процесса требуется прочное, неспекающееся твердое топливо, которое служит не только горючим для нагрева шихты и ее расплавления, но и химическим реагентом для восстановления железа из руды. Естественные виды топлива не обладают необходимыми свойствами, так как они спекаются и недостаточно прочны. Поэтому для доменной плавки применяют твердое топливо -- кокс.

Флюсы. Пустая порода железных руд содержит окислы, температура плавления которых значительно выше развиваемых в доменной печи (Al2O3 - 2040°С, СаО - 2570С, MnO - 2800°С). Однако при определенном количественном соотношении этих окислов образуются легкоплавкие соединения -- шлаки, имеющие температуру плавления ниже 1300°С и обладающие хорошей текучестью при 1450--1600° С. Для перевода пустой породы руды и золы кокса в шлаки требуемого химического состава с определенными химическими свойствами в доменную печь при плавке загружают флюсы. Шлаки, образующиеся в доменной печи, должны содержать определенное количество основных окислов (СаО, MnO). Это необходимо для удаления серы из металла, в который она может переходить из кокса и железной руды при плавке. Рекомендуется, чтобы в шлаке отношение содержания (СаО+MnO)/( SiO2 +А12O3) 1. Обычно пустая порода руды состоит в основном из SiO2 и А12O3. При выплавке чугуна в доменных печах в качестве флюса используют известняк CaCO3 или доломитизирванный известняк, содержащий CaCO3 и MgCO3.

Выплавка чугуна

Чугун выплавляют в печах шахтного типа - доменных печах. Сущность процесса получения чугуна в доменных печах заключается в восстановлении окислов железа, входящих в состав руды, которую загружают в печь, окисью углерода, водородом и твердым углеродом, выделяющимся при сгорании топлива в печи.

Устройство и работа доменной печи

Доменная печь (рис. 2.1.1) имеет стальной кожух, выложенный изнутри огнеупорным шамотным кирпичом. Рабочее пространство печи включает колошник 6, шахту 5, распар 4, заплечики 3, горн 1, лещадь 15. В верхней части колошники находится засыпной аппарат 8, через который в печь загружают шихту (офлюсованный агломерат и окатыши). Шихтовые материалы поступают в бункера, расположенные на рудном дворе: офлюсованный агломерат с агломерационной фабрики, а кокс от коксовых батарей коксохимического завода. Из бункеров шихтовые материалы подаются в вагон - весы, на которых взвешивают определенный порции шихты. Из вагона - весов кокс и агломерат передаются в вагонетку 9 скипового подъемника. Две скиповые вагонетки с помощью лебедки передвигаются по наклонному мосту 12 к засыпному аппарату 8 и, опрокидываясь, высыпают шихту в приемную воронку 7 распределителя шихты. При опускании малого конуса 10 засыпного аппарата шихта попадает в чашу 11, а при опускании большого конуса 13 -- в доменную печь. Такая последовательность работы механизмов засыпного аппарата необходима для предотвращения выхода газов из доменной печи в атмосферу. Для равномерного распределения шихты в доменной печи малый конус и приемная воронка после загрузки очередной порции материалов поворачиваются на угол, кратный 60. Все механизмы засыпного аппарата и скипового подъемника работают автоматически по заданной программе. В процессе работы печи шихтовые материалы постепенно опускаются вниз, а через загрузочное устройство в печь подаются новые порции шихтовых материалов в таком количестве, чтобы весь полезный объем печи был заполнен. Полезный объем печи -- это объем, занимаемый шихтой от лещади до нижней кромки большого конуса засыпного аппарата при его опускании. Современные доменные печи имеют полезный объем 2000--5000 м3. Полезная высота доменной печи достигает 35 м. В верхней части горна находятся фурменные устройства 14, через которые в печь поступают нагретый воздух, необходимый для горения кокса, и газообразное топливо, в некоторых случаях жидкое или пылевидное топливо. Предварительный нагрев воздуха необходим для уменьшения потерь теплоты в печи. Воздух поступает в доменную печь из воздухонагревателей. Для нагрева воздуха применяют воздухонагреватели регенеративного типа. Внутри воздухонагревателя (рис.2.1.2) имеется камера сгорания 2 и насадка 4, занимающая основной объем воздухонагревателя. Насадка выложена из огнеупорных кирпичей 3 так, что между ними образуются вертикальные каналы. В нижнюю часть камеры сгорания к горелке 1 подается очищенный от пыли колошниковый газ, который сгорает и образует горячие газы. Горячие газы, проходя через насадку, нагревают еe и удаляются из воздухонагревателя через дымовую трубу. Затем подача газа к горелке прекращается, и по трубопроводу через насадку пропускается холодный воздух, подаваемый турбовоздуходувной машиной. Доменная печь имеет несколько воздухонагревателей: в то время как в одних насадка нагревается горячими газами, в других она отдает теплоту холодному воздуху, нагревая его. Поcле охлаждении нагретой насадки воздухом нагреватели переключаются. Воздух, проходя через насадку воздухонагревателя, нагревается до 1000-1200°С и поступает к фурменному устройству 14 доменной печи (см. рис.2.1.1), а оттуда в ее рабочее пространство.

Похожие статьи




Производство чугуна - Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатое колесо"

Предыдущая | Следующая