Люди непрерывного цикла. Как работает одна из крупнейших доменных печей Европы
Доменную печь не закроешь на карантин. Пока жители крупных городов практиковали «социальное дистанцирование», предприятия базовых отраслей продолжали работу. Александр Чекменев побывал в Кривом Роге, чтобы рассказать о людях, которые трудятся на крупнейшем в Украине металлургическом комбинате, входящем в группу Arcelormittal. Они носят респираторы не только во время пандемии.
Одна из крупнейших в Европе доменная печь №9. Расплавленный чугун вытекает через специальное отверстие – летку.
От горнового Ивана Зимы зависит производительность домны. Костюм с алюминизированным покрытием отражает излучение, которое выделяют нагретые печи и ковши.
Кокс поступает в специальный вагон, выдерживающий температуру в 1000 °С, после чего его отправляют в башню тушения.
Старший мастер Валерий Герасименко возле башни, где охлаждают кокс.
Рамповщица Наталья Прялкина поливает недотушенный кокс, который только вышел из печи.
Александр Чекменев
За спиной разливщика Яна Матыщака из машины непрерывного литья падает расплавленный металл, чтобы приобрести форму товарной заготовки.
Второй горновой доменной печи Игорь Тарута. В нижнем отделе домны скапливается до 1000 тонн расплавленного чугуна и шлака. Игорь выпускает жидкий чугун из горна дальше в производство.
Разливщик стали Богдан Гонзар Маринич меряет температуру в промежуточном ковше, откуда металл попадает в кристаллизатор и приобретает форму.
Разливщик Олег Лупан. Три года назад предприятие потратило свыше $100 млн на технологию более эффективной разливки стали.
Железорудный карьер №3. Представьте себе небоскреб наоборот, который уходит вниз на 96 этажей.
Опубликовано в первом номере журнала Forbes (июнь 2020)
Материалы по теме
Устройство доменной печи: схема, принцип работы, видео
Доменная печь предназначена для выплавки чугуна.
Схема доменного процесса.
Суть этого процесса состоит в том, что в печи происходит восстановление оксидов железа, которые находятся в исходном материале – руде, продуктами сгорания топлива – водородом, оксидом углерода и твердым углеродом. Устройство доменной печи шахтного типа не отличается большой сложностью. Она состоит из нескольких деталей.
Конструкция печи
Верхняя часть доменной печи называется колошником. Он оборудован газоотводами, служащими для удаления колошникового газа. Сюда посредством специального засыпного аппарата загружается сырье.
Под колошником располагается шахта, имеющая вид усеченного конуса, расширяющегося книзу. Такая форма позволяет упростить процесс поступления в нее сырья из колошника. В шахте специальным образом подготавливается исходное сырье из окислов руды восстанавливается железо.
Самая широкая часть доменной печи носит название распар. Здесь плавится пустая порода флюса и руды, за счет чего из них получается шлак.
Следующая часть печи представляет собой усеченный конус, расширяющийся кверху. Называется она заплечики. В этом отделении конструкции заканчивается шлакообразование, оставляя в нем некоторое количество флюса и твердого топлива.
Горение поступившего сверху топлива происходит в горне. Он также служит для накопления чугуна и шлака, которые находятся в жидком состоянии.
Чтобы происходило сжигание топлива, необходим горячий воздух. Он поступает в печь от воздухонагревателей посредством кольцевого воздуховода, проходя через фурмы. Дно горна, носящее наименование лещадь, располагается на массивном фундаменте из железобетона. Здесь происходит накапливание шлака и чугуна. По окончании процесса плавки чугун и шлак выпускаются по специальным желобам через летки, предназначенные для этого, в ковши.
Вернуться к оглавлению
Принцип работы доменной печи
Схема доменной печи.
Конструкция доменной печи устроена таким образом, что шихта попадает в чашу через засыпное устройство, выполненного в виде небольшого конуса, расположенного вверху. Далее из чаши, попадая на большой конус при его опускании, шихта поступает в печь. Такая система не позволяет газу из доменной печи проникать в окружающую среду. После загрузки малый конус и воронка для приема сырья поворачиваются на угол, кратный 60 градусам. Это необходимо для того, чтобы шихта распределялась равномерно.
Металлургическая печь продолжает работать, шихта расплавляется и спускается дальше вниз, освобождая место для новых порций сырья. Полезный объем домны должен быть всегда полностью заполнен. Современная доменная печь может иметь полезный объем от 2000 до 50000 м³. Ее высота может достигать 35 м, что почти втрое больше ее диаметра. Такая конструкция придумана неслучайно: принцип работы доменной печи основан на движении материалов и газов навстречу друг другу, что позволяет увеличивать использование тепла до 85%.
Горн и лещадь выполняются из кирпича, имеющего в своем составе большое количество глинозема или из углеродистых блоков. Они расположены внутри стального кожуха и постоянно в процессе работы охлаждаются водой, поступающей по двум водопроводным системам из холодильников особой конструкции. Причем когда первая система работает, вторая в это время находится в резерве. Заплечики, шахта и распар изготавливаются из шамотного кирпича.
Колошник отделан плитами из стали, полости внутри которых полностью заполнены шамотом, а купол печи – плитами из чугуна.
Вернуться к оглавлению
Дополнительные элементы доменной печи
Устройство доменной печи схема.
В процессе работы требуются вспомогательные устройства и механизмы, обеспечивающие качественную плавку чугуна. Необходимыми являются устройства для подъема и загрузки исходного сырья в печь.
Доменная печь требует постоянного обслуживания, особенно при выпуске шлака и чугуна. Для этого приспособлены литейные дворы, которые оборудованы мостовыми кранами. Нагрев воздуха для работы печи, высокая температура плавки при меньшем количестве воздуха обеспечивают воздухонагреватели. К примеру, в печь, имеющую полезный объем 2000 м³, такое оборудование должно подавать в минуту 3800 м³ воздуха, температура которого составляет 1200 градусов. Пар, образующийся за счет поступления воздуха в воздухонагреватель, должен быть постоянно влажным. Значение этого показателя регулируется при помощи автоматической системы.
Сжатый воздух, который необходим для сжигания топлива, направляют в печь вихревые воздуходувки. Его давление на колошнике у современных печей достигает 25 МПа. Очистка колошникового газа происходит посредством газоочистителя.
Вернуться к оглавлению
В чем заключается доменный процесс
Устройство доменной печи:1. Горячее дутьё.2. Зона плавления (заплечики и горн).3. Зона восстановления FeO (распар).4. Зона восстановления Fe2O3 (шахта).5. Зона предварительного нагрева (колошник).6. Загрузка железорудных материалов, известняка и кокса.7. Доменный газ.8. Столб железорудных материалов, известняка и кокса.9. Выпуск шлака.10. Выпуск жидкого чугуна.11. Сбор отходящих газов.
Для успешной плавки чугуна в доменной печи должны всегда соблюдаться основные моменты. Во-первых, температура по всему объему печи и тепло должны обеспечивать протекание требуемых реакций в нужном месте и в определенное время. Это происходит за счет движения навстречу друг другу двух потоков. Газ от сгорания топлива поднимается снизу вверх, а шихта, нагревающаяся теплом газа, спускается сверху вниз. Во-вторых, шлак должен образовываться только тогда, как закончится восстановление железа и необходимых примесей из руды. Здесь важно правильно подобрать тугоплавкость шлака сорту чугуна. Это необходимо для того, чтобы шлак преждевременно не сплавил руду, что приведет впоследствии к изменению состава чугуна и может вызвать сбой в процессе плавки.
Началом данного процесса является горение топлива. При взаимодействии с кислородом, природный газ и углерод кокса сгорают, образуя значительное выделение тепла.
C + O2 = CO2 + Q; CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q
Происходит взаимодействие продуктов сгорания с коксом в соответствии с реакциями:
CO2 + C = 2CO – Q; H2O + C = CO + H2 – Q
В этой смеси окись углерода – главный восстановитель железа из оксидов железа. Чтобы увеличить производительность печи, воздух, поступающий в печь, увлажняют, за счет чего увеличивается количество восстановителя. При поднятии газы, температура которых достаточно высока, нагревают шихту. Сами они при этом охлаждаются приблизительно до 300-400 градусов. Шихта двигается вниз навстречу газу. Когда температура достигнет приблизительно 570°С, происходит восстановление оксидов железа. Этот процесс состоит из нескольких последовательных этапов по схеме: Fe 2O3 -> Fe3O4 -> FeO -> Fe.
Эти химические реакции определяет температура. Восстановление оксида железа происходит твердым углеродом (прямое восстановление), водородом и оксидом углерода (косвенное восстановление). В первом случае процесс осуществляется в зоне распара при наличии высоких температур в соответствии с реакцией: FeO + C = Fe + CO – Q.
Во втором случае, при косвенном восстановлении, реакция происходит при более низкой температуре в верхней части печи: 3Fe
Вернуться к оглавлению
Образование шлака
При требуемой температуре железо, восстановленное из руды, при определенных реакциях растворяет углерод. За счет этого происходит снижение температуры плавления, и железо расплавляется при температуре приблизительно 1300°С. Получившийся сплав, соприкасаясь с коксом, насыщается такими элементами, как кремний, фосфор, углерод, марганец, восстанавливаемые из руды. Насыщение серой происходит при температуре 1200 градусов из кокса. Внизу печи при сплавлении флюсов, пустой породы руды и золы образуется шлак, содержащий в составе окислы тех же элементов, что и сплав. Состав шлака, как и чугуна, определяется составом исходной шихты. Из-за того, что шлак имеет меньшую плотность, он располагается на поверхности чугуна.
Готовый чугун выпускается из печи через летку каждые 3-4 часа. Шлак также выпускается через другую летку через 1-2 часа. Летки открываются посредством специального устройства, а потом их закрывают огнеупорным составом. Чугун и шлак сливается в специальные ковши и чаши. Далее чугун отправляется в цех – мартеновский или кислородно-конвертерный, – где происходит его дальнейшая обработка.
Продукты, получаемые в результате доменного процесса
Самым главным продуктом, получающимся в результате плавки, являются чугуны, которые бывают разных видов – литейные и передельные. Они имеют различное содержание компонентов, в зависимости от чего происходит их дальнейшее использование.
Наряду с основным продуктом при плавке получаются дополнительные продукты – шлак, колошниковый газ и колошниковая пыль. Шлак используется для изготовления строительных материалов. К примеру, если его вылить в воду, получится материал, имеющий мелкозернистую структуру. Впоследствии его применяют для производства кирпичей, цемента и других материалов.
Колошниковый газ, образующийся при сгорании топлива, очищается специальным методом от пыли и частиц руды. Его применяют в качестве топлива в доменных печах и котлах, работающих на воде или на пару. Если смешать колошниковый газ с природным, то его можно использовать в мартеновских печах.
Еще одним продуктом доменной плавки является колошниковая пыль. Она содержит в своем составе от 40 до 50% железа и широко применяется при агломерации.
Губернатор Денис Паслер сегодня работает в Новотроицке
Губернатор Денис Паслер сегодня работает в Новотроицке Сайты органов властиДата публикации: 2 фев. 2021 18:13
В ходе визита на «Уральскую Сталь» он оценил работу модернизированной доменной печи № 2 на предприятии. Запущенная в декабре, сейчас она выходит на заданные технологические параметры производства – 2 тысячи тонн чугуна в сутки. Максимальная производительность новой печи составляет 760 тысяч тонн чугуна в год.
– Компания продолжает модернизацию, несмотря ни на какие новые вызовы: запуск нового оборудования позволяет повысить эффективность предприятия и одновременно снизить нагрузку на окружающую среду. Совсем недавно здесь была открыта обновленная ТЭЦ, сейчас – модернизирована доменная печь. Радует, что один из крупнейших работодателей региона — «Металлоинвест» — обеспечивает стабильную занятость 9,5 тысячи жителей, работает на перспективу, – отметил Денис Паслер.
Гарантийный срок эксплуатации нового оборудования без проведения дорогостоящих капитальных ремонтов – более 15 лет, срок эксплуатации продлевается за счет использования химически очищенной воды. Доменная печь № 2 также оснащена экспертной системой анализа и регулирования технологического процесса, позволяющей определить оптимальный технологический режим и управлять доменной плавкой в автоматическом режиме, контролируя и анализируя множество параметров.
– «Металлоинвест» входит в тройку мировых лидеров по производству товарного чугуна. Для нас это серьезный экспортный продукт, – прокомментировал генеральный директор «Металлоинвеста» Назим Эфендиев. – Наши инвестиционные проекты нацелены на внедрение передовых технологических решений и снижение нагрузки на окружающую среду. Кроме того, перевооружение печей понизит расход кокса и сократит издержки. На очереди – доменная печь № 3.
Выход печи на полную мощность позволит «Уральской Стали» увеличить суммарный выпуск чугуна до 2,7 миллиона тонн, из них до 1,5 миллиона тонн – товарного чугуна. Работы по реконструкции доменной печи № 3 начнутся уже в феврале этого года.
Размещено: 2 фев. 2021 18:13
Поиск по разделу производится только по той форме слова, которая задана, без учета изменения окончания.
Например, если задан поиск по словам Оренбургская область, то поиск будет производиться именно по этой фразе, и страницы, где встречается фраза Оренбургской области, в результаты поиска не попадут.
Если ввести в поиск запрос Оренбург, то в результаты поиска будут попадать тексты, в которых будут слова, начинающиеся с Оренбург, например: Оренбургская, Оренбургской, Оренбург.
Лучше задавать ОДНО ключевое слово для поиска и БЕЗ окончания
Для более точного поиска воспользуйтесь поисковой системой сайта
Доменный процесс печи — схема получения чугуна, химические процессы, физика и продукты
Сталями принято считать сплавы железа с углеродом с содержанием последнего до 2,14%. Все, что имеет более высокое содержание углерода – это чугуны. Получают стали на основе двух процессов — доменного (в результате получается передельный чугун) и собственно получения стали, когда из передельного чугуна путем выжигания углерода и добавки легирующих элементов получают стали и сплавы нужной марки и нужного состава.
Сырье
Основой для получения чугуна в доменном процессе служат железные руды. Поскольку железо обладает сравнительно большим сродством к кислороду, оно в чистом виде в земной коре не обнаруживается, а находится в виде соединений с кислородом и диоксидом углерода.
Основные руды железа, которые используются в металлургическом производстве – это окись-закись железа (Fe3O4 – магнетит, магнитный железняк), окись железа (Fe2O3 — красный железняк, 2Fe2O3 * 3H2O — бурый железняк) и карбонат железа FeCO3 . Естественно, что в чистом виде данные вещества не встречаются, а имеют примеси других элементов (чаще всего серы и фосфора) и других веществ в виде сопутствующих пород, не образующих с целевым продуктом химических соединений (обычно SiO2, Al2O3, CaO, MgO).
Кроме того, в больших количествах в виде руд имеется железный колчедан FeS2, но он очень редко применяется в металлургии, так как выплавляемое из него железо получается очень низкого качества из-за большого содержания серы.
В результате проведения специальных технологий дробления руды и флотационного процесса значительную часть пустой породы удается отделить от целевого продукта, в результате чего в ряде случаев удается повысить содержание железа в руде до 63-67%, а иногда до 69-72%.
Однако полностью удалить пустую породу не удается, эта операция осуществляется в самом доменном процессе путем перевода пустой породы в шлаки, которые отделяются от чугуна.
Процесс и схемы
Процесс доменной плавки (процесс получения передельного чугуна) осуществляется в шахтных печах (домнах). Домна, схематический разрез которой дан на рис. 5.1, представляет из себя устройство в виде конуса в верхней части высотой в несколько десятков метров, обложенное изнутри огнеупорным кирпичом и снаружи стянутое железными обручами или окруженное сплошной железной оболочкой. Верхняя часть домны носит название шахты и заканчивается наверху отверстием — колошником, которое закрывается подвижной воронкой – колошниковым затвором. Самая широкая часть домны называется распаром. Нижняя часть домны образует горн. В горне имеются отверстия – фурмы, через которые в печь вдувается горячий воздух.
При запуске доменную печь загружают сначала углем (коксом), а потом послойно смесью руды с флюсом и углем и чистым углем. Нижние слои угля зажигают, после чего горение и необходимая для выплавки температура поддерживаются вдуванием в горн подогретого в рекуператорах тепла воздуха. Последний поступает в кольцевую трубу, расположенную вокруг нижней части печи, а из нее по распределительным трубкам через фурмы в горн. В горне уголь сгорает, превращаясь в углекислый газ, который, поднимаясь вверх и проходя сквозь слой раскаленного угля, превращается в оксид углерода. Этот оксид углерода восстанавливает основную часть руды, превращаясь снова в углекислый газ. Однако такая схема не полностью отражает многообразие химических реакций, протекающих в печи. Порядок превращения руды в чугун и распределение температур изображены на рис. 5.2.
Рис. 5.1. Схематическое изображение шахтной печи для получения чугуна (домны).
Рис. 5.2. Схема химических реакций, протекающих по высоте доменной печи.
В нижней части печи, как уже упоминалось, происходит горение кокса по реакции:
< C > + { O2 } = { CO2 }Здесь угловыми скобками обозначено твердое состояние, фигурными – газообразное.
Проходя вверх далее через слой раскаленного угля, СО2 превращается в оксид углерода:
{ CO2 } + < C > = 2 { CO }Монооксид углерода является сильным восстановителем и именно он восстанавливает железо из руд. Реакция идет постадийно, что и отображено на рисунке. В результате образуются крупинки твердого железа.
По мере сгорания угля это железо опускается вниз по печи в ее более горячую часть — распар, и здесь при температуре порядка 1200°С плавится при соприкосновении с углем, отчасти растворяя его и образуя заэвтектический чугун с содержанием углерода 4-4,5%. В то время как чистое железо плавится при 1535°С, чугун в точке эвтектики плавится при 1150°С, поэтому капли жидкого чугуна стекают в нижнюю часть горна. Для того, чтобы сэкономить тепловую энергию отходящих газов и возвратить ее в процесс, отходящие газы из домны направляются в т.н. «кауперы», где газы отдают часть тепла. Сначала эти газы направляются в один из кауперов, в то время как через второй продувается воздух для последующей подачи в домну, где он нагревается. Через определенные промежутки времени потоки меняются местами.
Одновременно с восстановлением железа происходят процессы отделения пустой породы от целевого продукта через образование шлака при взаимодействии примесей с флюсовыми добавками. Конечный шлак на 85-95% состоит из SiO2, Al2O3 и СаО; остальное — MgО (2-10%), FeO (0,2-0,6%), MnО (0,3-2%) и 1,5-2,5% серы в виде CaS. Стремятся создать наиболее легкоплавкий шлак, поэтому, в зависимости от типа примесей в используемой руде в шихту добавляют либо кислые (SiО2), либо щелочные компоненты (оксиды кальция и магния).
Для выпуска жидких продуктов плавки используют раздельно чугунные и шлаковые летки.
Поскольку шлак – многокомпонентная система, кроме того, процесс перехода из твердого в жидкое состояние осуществляется в достаточно большом интервале температур, вязкость шлака определяется не только температурой, но и составом шлака, поэтому у каждого типа шихты свои особенности.
Еще одна проблема, которая наблюдается в доменном процессе и которую решают для каждого типа шихты по-разному – это проблема серы. Сера – вредный элемент, ухудшающий качество металла. Она является причиной красноломкости стали и ухудшает качество литейных чугунов, увеличивая вероятность образования раковин в отливках. Ограничения по сере для стали и литейного чугуна весьма серьезны – в этих материалах ее не должно быть более нескольких сотых процента. Вместе с тем, если не принимать каких-либо специальных мер, в чугуне может набраться до 0,9% серы. Поскольку серу легче удалять из руд и чугунов, чем из стали, именно на стадии подготовки компонентов шихты и в доменном производстве эти операции и производятся.
Хотя значительное количество серы удаляется при огневой обработке руд (агломерации и обжиге окатышей), очень много серы вносится в доменную печь с коксом и железорудными материалами в виде сернистого железа (пирита FeS2), барита BaSO4 и гипса CaSO4 * h3O.
Часть серы удаляется при проведении технологических процессов естественным путем через образование газов (SO2, H2S и др.), но это лишь небольшая часть, по оценке для обычного доменного процесса порядка 15%. Поэтому основное внимание обращается на перевод соединений серы, растворяющихся в чугуне, в соединения, в нем не растворяющихся, например, по реакции:
FeS + CaO = CaS + FeO
FeO + C = Fe + CO
FeS +CaO + C = CaS +Fe + CO
Существуют и другие способы десульфуризации, что позволяет в целом решать эту проблему при использовании самых различных руд.
Конечными продуктами доменной плавки являются чугун (целевой продукт) и шлак и доменные газы (побочные продукты производства). Нас в данном случае интересует только чугун, на нем и остановимся.
Чугун представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом, кремнием, марганцем и серой. В зависимости от назначения чугуна в нем могут содержаться и другие вещества, содержание которых регламентируется соответствующими стандартами.
Основной вид чугуна, производимый в доменном производстве, — это передельный чугун (до 90% от всего выпускаемого чугуна), который затем используют для получения различных видов сталей.
Производство чугуна имеет и самостоятельное значение, поскольку некоторые виды используют для отливок. Для получения чугунных отливок используется и небольшая часть передельного чугуна. Некоторые типы чугунных изделий можно оцинковывать, но об этом мы поговорим позже.
В зависимости от назначения чугуна последний перевозится от доменных печей чугуновозами в жидком виде либо в сталеплавильные цехи, либо на разливочные машины (при выплавке товарного чугуна).
Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи: comments powered by HyperCommentsРабота доменной печи :: Технология металлов
Доменная печь работает круглые сутки непрерывно в течение пяти-, семилетнего периода, называемого кампанией. В процессе работы доменной печи контрольно-измерительные приборы позволяют точно определить ход доменной плавки.
Чугун выпускается 6—8 раз в сутки через каждые 3—4 часа, а шлак через 1,5—2 часа по мере накопления. Для выпуска чугуна в чугунной летке пробивают электробуром или буровым молотом огнеупорную пробку. Чугун выпускают в чугуновозы и транспортируют в сталеплавильный цех для переделки в сталь, либо подают ковшами на разливочную машину для отливки чугунных чушек. После выпуска чугуна чугунную летку забивают с помощью электропушки. В сталеплавильных цехах Чугун чаще всего заливают не в плавильные агрегаты, а в миксер(огромный металлический резервуар) емкостью до 1500 т, его подогревают доменным газом или смесью доменного с коксовальным газом. Миксер служит для хранения жидкого чугуна и для выравнивания его химического состава и температуры.
Шлак выпускают через шлаковую летку. Его транспортируют в шлаковозах или непосредственно из домны выпускают в бассейн с водой, где в результате контакта с водой шлак превращается в гранулы (крупнозернистый шлаковый порошок).
Комплексная автоматизация доменного процесса
Цель комплексной автоматизации доменного производства — регулирование доменного процесса, обеспечивающее нормальный ход плавки с высокими показателями выплавки чугуна при минимальном расходе кокса.
Система автоматизации состоит из распределения потока газа в колошнике; хода шихтовых материалов; теплового состояния горна и равномерного распределения дутья по фурмам; теплового состояния верхней зоны печи; теплового состояния нижней зоны и узла координации, которая связывает машины отдельных узлов в единую систему.
Автоматическое ведение доменной плавки осуществляется универсальной машиной, которая производит непрерывные записи режимов работы печи и вспомогательных устройств.
Доменная печь принцип работы — Справочник химика 21
Смесь из железорудного материала (обычно агломерата), кокса и флюсов, приготовленная в определенной пропорции (эта смесь называется шихтой), засыпается в верхнюю часть доменной печи, как это схематично показано в разрезе печи на рис. VI. 3. Печь работает по принципу встречных потоков сверху движется шихта, снизу поднимаются газы, получающиеся при горении топлива. Для сжигания топлива необходим воздух, который после нагрева в воздухонагревателях вдувается под повышенным давлением через фурмы 5, расположенные в нижней части печи. Получающиеся расплавленные материалы — чугун и шлак периодически выпускаются из печи через лётки чугуна и шлака. Во время работы печи эти [c.127]Опишите принципы работы доменной печи. Какие химические процессы лежат в основе получения чугуна [c.256]
Существует метод комплексной оценки физико-механических свойств доменного кокса Характерной особенностью этого метода является последовательное наложение на представительную пробу товарного кокса разрушающих усилий, имитирующих разрушение кокса на всем пути его транспортировки от коксовых до доменных печей и в них На рис 43 представлена технологическая схема автоматизированной установки комплексной оценки физико-механических свойств доменного кокса Принцип ее работы следующий Из потока товарного кокса, поступающего в доменный цех, пробоотборником 1 отбирается первичная представительная проба кокса массой около 300 кг Сократителем 2 в дозатор 3 отбирается проба для испытания массой до 60 кг [c.180]
Доменный процесс. Выплавка чугуна ведется в настоящее время в доменных печах, достигающих высоты шестиэтажного дома, из огнеупорного камня, заключенного в стальную оболочку. Раз зажженная, доменная печь работает непрерывно в течение многих лет, пока не вов-никнет необходимость в капитальном ремонте. Действие доменной печи основано на принципе противотока поток твердых материалов движется сверху вниз, поток восстановительных газов — снизу вверх. Эти газы образуются в нижнем горизонте печ. (куда подается нагретый воздух) в результате реакции [c.494]
Таким образом, в работе доменной печи наглядно проявляются основные принципы рационального химического производства [c.495]
Промышленные печи работают на природном газе, на искусственных горючих газах, на жидком топливе (мазуте), на пылевидном и а твердом топливах. Современные доменные печи, как было указано, работают на каменноугольном коксе. В былое время они работали на древесном угле. Последний используется в малых печах и в настоящее время. На других видах твердого топлива работать удовлетворительно доменные печи не могут. По своему принципу действия они являются шахтными печами со слоевым сжиганием кокса, но в современных печах для экономии дорогого кокса и для улучшения процесса в них одновременно с коксом сжигается природный газ или мазут. [c.83]
Работа доменной печи основана на так называемом принципе противотока. Домну сверху через колошник загружают шихтой — железной рудой, коксом, флюсом. Они, нагреваясь горячими газами, выделяющимися при горении кокса в нижней части домны, [c.443]
При изучении доменного процесса и его химизма на основе знаний об окислительно-восстановительных реакциях можно применить кинофрагмент Получение чугуна в сочетании с красочной схемой Доменная печь . Это позволяет ознакомить учащихся со схемой доменного процесса, химизмом плавки, устройством и принципом действия колошников, воздухонагревателя и т. д. Кинофильмы Доменный процесс , Металлургия чугуна и стали , кинофрагменты Воздухонагреватель , Загрузка доменной печи , Устройство и работа доменной печи , киноколь-цовка Теплообмен в доменной печи могут найти применение на этапе закрепления знаний о производстве чугуна. Для ознакомления с производством стали целесообразно применить диафильмы Получение металлов из руд , диасерию Производство стали и чугуна , кинофрагменты и кинофильмы Применение кислорода в производстве стали , Устройство и работа мартеновской печи и др. [c.60]
Песков сравнил работу Путина с «доменной печью» :: Политика :: РБК
По словам Пескова, у президента России технически не бывает выходных дней, поэтому 31 декабря Путин, как обычно, будет работать. Накануне идею сделать 31 декабря выходным днем для россиян предложили в ЛДПР
Дмитрий Песков (Фото: Kremlin Pool / Global Look Press)
У президента России Владимира Путина не бывает выходных дней, поэтому предновогодний день, 31 декабря, также будет рабочим днем. Об этом пресс-секретарь российского лидера Дмитрий Песков сказал, отвечая на вопрос о целесообразности дискуссий о том, чтобы сделать 31 декабря выходным, передает корреспондент РБК.
По словам представителя Кремля, работу президента Путина можно сравнить с «доменной печью».
«Я неоднократно рассказывал, что если брать с общечеловеческой точки зрения, то у Путина чисто технологически не бывает выходных. Большую часть времени суток он находится на работе, работает. Работа президента как доменная печь, которую невозможно потушить. Если де-факто ответить, то и 31-е тоже будет рабочим», — подчеркнул Песков.
Минтруд объяснил невозможность сделать 31 декабря выходнымНакануне депутаты от фракции ЛДПР внесли в Госдуму законопроект о введении выходного дня 31 декабря. По мнению парламентариев, в случае, если предновогодний день выпадает на рабочий, сотрудники компаний не выполняют своих трудовых функций в полном объеме. Предложение поддержала спикер Совета Федерации Валентина Матвиенко, а также коллеги авторов документа в нижней палате. Последние предложили при этом сократить новогодние каникулы до двух-трех дней, как в Европе.
Анатомия доменной печи№1 — В основе работы сталелитейного завода — Официальный отдел новостей POSCO
POSCO управляет двумя металлургическими комбинатами в Корее — в Пхохане и Гванъяне, и доменные печи составляют основу работы этих сталелитейных заводов. Всего на сталелитейном заводе POSCO 9 доменных печей — четыре в Пхохане и пять в Кванъяне. Доменная печь №1 в Кванъяне с внутренней емкостью 6000 кубометров имеет самую большую производственную мощность в мире.
Доменная печь производит жидкий чугун, и она незаменима для работы сталелитейного завода.Его высота составляет 110 метров, а его масштабы огромны.
Все стальные изделия, которые мы видим в повседневной жизни, сделаны из расплавленного чугуна. Однако, помимо этого простого факта, мы действительно мало что знаем о доменной печи, поскольку то, что видно, — это ее колоссальный стальной внешний вид, а не внутренняя часть.
Что внутри доменной печи и как она работает, с какой технологией? Чтобы помочь разобраться в деталях взрывных работ, POSCO Newsroom представляет «Анатомию доменной печи №1 — в основе работы металлургического завода».’
l Земля, огонь и ветер: три элемента расплавленного железа
Откуда рождается расплавленное железо? Это Земля, огонь и ветер — эти три элемента объединяются в доменной печи, образуя расплавленное железо. Как именно? Давайте разберемся.
Во-первых, железная руда, сырье для производства стали, поступает с Земли. Большинство железных руд — гематит, магнетит, лимонит — содержат в среднем 60% железа (Fe). Прежде чем железная руда попадет в доменную печь, она проходит «спекание», в результате чего из чистой железной руды получается более компактная и подходящая по размеру.
Спеченная железная руда становится «агломератом». Железная руда идеального размера сразу после добычи называется крупнокусковой. Руды в микроскопических масштабах гранулируются, которые называются «окатышами». В сталеплавильном производстве используются все три элемента. материалы как сырье. Также используется вспомогательное сырье, такое как известняки.
<Доменная печь: топливо и сырье>
Теперь доменная печь будет плавить все сырье и извлекать только железо (Fe), а кокс и угольная пыль являются сырьем.
Кокс — это серое твердое пористое топливо, получаемое при нагревании угля до 1000 ℃. Внутри печи кокс является основным источником тепла для плавления различных материалов. Он также действует как восстановитель, раскисляющий железную руду. Пылевидный уголь — это кусок угля, раздробленный на мелкие кусочки размером 0,125 мм или меньше. Из этих двух пылевидный уголь является более экономичным вариантом.
Само по себе сырье и топливо не создают магическим образом расплавленное железо. Им понадобится горячий воздух внутри доменной печи — горячий воздух с температурой около 1200 ℃.Затем топливо и сырье, лежащие внутри печи, буквально взлетают внутрь печи! Чтобы лучше понять процесс, давайте разрежем доменную печь пополам и заглянем внутрь.
Так выглядит доменная печь. Что именно происходит внутри доменной печи?
Топливо и сырье попадают в топку через верхнее отверстие. Вращающийся желоб равномерно распределяет материалы, высаживая их точно в нужное место. Затем слой топлива и сырья поочередно — слой топлива, слой сырья и т. Д.Вместе они создают более 40 слоев топлива и сырья.
Внизу доменной печи горячий воздух с температурой 1200 ℃ нагревает материалы и топливо. Горячий воздух с силой 4,0 бар вызывает такую силу, что материалы взлетают в воздух. Под воздействием тепла кокс химически растворяет сырье.
Эти процессы производят расплавленное железо, шлак и побочный газообразный продукт, на этой стадии они все еще смешиваются. Затем побочный газообразный продукт поднимается вверх, а расплавленный чугун и шлак опускаются вниз.После фильтрации через пылеуловители газ превращается в источник энергии для сталелитейных заводов. Что касается шлака и жидкого чугуна, то каждый из них разделяется на грануляцию шлака и выплавку стали. С того момента, как сырье попадает в печь, требуется около шести с половиной часов, чтобы материалы превратились в расплавленное железо.
л А побочные продукты? Переработка, переработка и переработкаПобочные газы, образующиеся внутри доменной печи, выпускаются через верхнюю трубу, в основном это монооксид углерода, диоксид углерода и азот.На каждую тонну выплавленного чугуна печь выделяет около 1600 кубометров газа. Газы проходят очистку через первичный и вторичный пылеуловители. Очищенные газы используются для питания различных объектов металлургических заводов. Таким образом, POSCO самостоятельно производит 74% электроэнергии для своих сталелитейных заводов.
<Доменная печь: путь побочных газов>
Другие побочные продукты внутри печи также включают такие ингредиенты, как диоксид кремния (диоксид кремния), которые не входят в состав необходимых ингредиентов для производства расплавленного чугуна.Чтобы отделить кремнезем от железной руды, во время спекания добавляют известняк. Попав внутрь печи, известняк соединяется с кремнеземом и падает на пол. Смесь легче расплавленного железа, поэтому она находится над расплавленным железом. Эта смесь является еще одним побочным продуктом сталеплавильного производства — шлаком.
Куда попадает шлак? Шлак POSCO перерабатывается на 100% в виде удобрений и цемента. Доменный шлак богат кремниевой кислотой — прекрасным удобрением для выращивания риса. Всего в 2018 году в сельском хозяйстве было использовано 3
тонн шлака POSCO.
POSCO также разработала POSMENT, экологически чистый цемент с повышенным содержанием шлака, который снижает выбросы CO2 до 60%. В целом 10,69 млн тонн шлака POSCO способствовали сокращению чистых выбросов парниковых газов на 8,39 млн тонн.
л Доменная печь устарела?Поскольку доменные печи существуют так давно, они могут показаться устаревшими. Однако печь полна сложной техники.
Утонченность начинается с того момента, когда сырье попадает в доменную печь.Для их посадки в точных местах требуются передовые технологии. Точный расчет имеет решающее значение во всех процедурах — порядок вставки, какие размеры, сколько, где и в какие сроки. На основании этих расчетов угол поворота желоба регулируется так, чтобы сырье и топливо равномерно распределялись внутри печи.
Другая часть технологии печи включает введение горячего воздуха в печь через более чем 40 отверстий. Время должно быть стабильным. Для повышения производительности в горячий воздух иногда добавляют чистый кислород.Существует также установка, производящая горячий воздух, называемая горячей печью. В качестве источника энергии для горячей печи используется побочный газ, производимый в доменной печи — 100% переработанный. Такие устойчивые технологии лежат в основе конкурентоспособности POSCO.
Из-за того, что смеси твердых тел, жидкостей и газов вызывают множество химических реакций, может быть трудно точно предсказать, что происходит внутри печи. Однако, имея 46-летний опыт эксплуатации доменных печей, POSCO располагает надежной системой для прогнозирования состояния печей.В POSCO состояние доменных печей можно контролировать с помощью оперативных данных, таких как температура печи, давление и статус производства жидкого чугуна. Поскольку доменная печь работает круглосуточно и без выходных, поддержание стабильного состояния имеет решающее значение для безопасной и экономичной работы сталелитейных заводов.
л Доменная печь формирует новейшую историю КореиНеудивительно, что доменная печь № 1 в Пхохане была названа национальным экономическим достоянием Кореи — за огромный вклад, который она внесла в общий экономический рост Кореи.
В 1960-е годы, когда вся страна еще не оправилась от ран войны, доменная печь POSCO дала возможность не только вывести страну из крайней нищеты, но и сохранить надежду.
Даже сейчас доменная печь Pohang №1 производит расплавленное железо точно так же — как в то время, когда золотой расплавленный чугун вылился из крана доменной печи Pohang №1 впервые. Первоначальное настроение времени могло исчезнуть, но взрывная операция продолжается.
Доменная печь — обзор
5.2 Производство стали
Сталелитейные комбинаты, работающие на угольном топливе, составили ~ 65% от 1,5 Гт мировой стали, произведенной в 2016 году, потребляя ~ 19 ГДж / т произведенной стали и выбрасывая в среднем по миру ~ 1,8 т-CO 2 / т-произведено стали. На первом этапе сталеплавильного производства высококачественный уголь (антрацит) используется в качестве топлива для доменной печи, в которой железо извлекается восстановлением из руды гематита (Fe 2 O 3 ) с использованием монооксида углерода в качестве Восстановитель.Основные реакции, происходящие в печи, следующие. Уголь сжигается с кислородом для получения диоксида углерода и тепла, в то время как известняк, вводимый в качестве флюса для удаления примесей из железа, прокаливается с получением CaO плюс CO 2 посредством той же реакции, что и при производстве цемента (Реакция (5.1) ). Продукт CO 2 этих двух реакций затем вступает в реакцию с большим количеством углерода, образуя монооксид углерода:
(5,6) CO2 + C → 2CO
Монооксид углерода восстанавливает гематитовую руду с образованием расплавленного железа (чушкового чугуна), который собирается. у основания печи:
(5.7) Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Обожженный известняк объединяется с примесями с образованием шлака, в первую очередь силиката кальция, который плавает поверх жидкого чугуна и может удаляться:
(5,8) CaO + SiO2 → CaSiO3
На втором этапе производства стали, известном как кислородное производство стали (BOS), содержание углерода в передельном чугуне снижается с типичных 4% –5% до 0,1% –1% в печи, работающей на кислороде. Избыток углерода окисляется до окиси углерода, которую можно повторно использовать в качестве топливного газа или использовать в качестве восстановителя.В то же время другие примеси, такие как фосфор и сера, окисляются с образованием кислых оксидов, нейтрализуются добавлением извести и восстанавливаются в виде шлака, который может использоваться в различных целях рециклинга (см., Например, производство цемента в предыдущем разделе). раздел, а карбонизация минералов — в разделе 10.3.1). На этом этапе также добавляются легирующие элементы, такие как хром, марганец, никель и ванадий, чтобы добиться требуемого состава и свойств стали.
Доменные газы содержат около 30% CO 2 после полного сгорания фракции CO, в то время как общий поток дымовых газов от металлургического комбината составляет ~ 15% CO 2 .Таким образом, те же варианты улавливания CO 2 , представленные выше для электростанции, могут также применяться на сталелитейном заводе:
- •
Улавливание CO 2 из общего потока дымовых газов после сжигания; Среди прочего были изучены абсорбция амина (Глава 6), мембранное разделение (Глава 8) и захват на основе гидратов (Глава 9).
- •
Топка доменной печи кислородом, а не воздухом, в результате чего отходящий газ представляет собой чистую смесь CO и CO 2 .
- •
Улавливание CO 2 на стадии предварительного сжигания и использование водорода вместо монооксида углерода в качестве восстановителя в реакции (5.7); то есть:
(5,9) Fe2O3 + 3h3 → 2Fe + 3h3O
Вариант с кислородной доменной печью интересен тем, что может снизить выбросы CO 2 от металлургического комбината на 40%, даже без CCS , за счет снижения расхода кокса в доменной печи.
Одним из вариантов предварительного сжигания, который был разработан в рамках проектов CACHET и CAESAR, финансируемых ЕС, является применение реакции конверсии водяного газа с усиленной сорбцией для преобразования доменного газа в водород с улавливанием CO 2 в карбонате калия. сорбент на основе гидротальцита, из которого он извлекается путем перепада давления.Технология продолжает развиваться в рамках проекта ЕС STEPWISE (см. Раздел 7.2).
В качестве альтернативы производству железа в доменной печи железо прямого восстановления (DRI) получают путем восстановления железной руды с использованием смеси водорода и монооксида углерода (реакция (5.7) и (5.9)) при температурах 800–1000 ° C. ° C. Первый коммерческий проект CCS на сталелитейном заводе был запущен в ноябре 2016 года на заводе Emirates Steel DRI в Муссафе, Абу-Даби. Установка производит синтез-газ (H 2 + CO) для реакций прямого восстановления путем паровой конверсии местного природного газа, а отходящий газ установки DRI, содержащий 98% CO 2 , в обезвоженном виде, сжатый до scCO 2 и транспортировка 43 км для повышения нефтеотдачи на нефтяных месторождениях BAB и Rumaitha, эксплуатируемых ADNC.Проект будет улавливать 800 тыс. Тонн CO 2 / год, когда будет полностью введен в эксплуатацию.
Переработка стального лома с использованием электродуговых или индукционных печей составляет ~ 35% от общего объема отгруженной стали во всем мире, с производством ок. В 2016 году в результате этого процесса было зарегистрировано 550 млн тонн стали. Переработанная сталь значительно более энергоэффективна, чем производство новой стали, требуя лишь ~ 25% затрат энергии на единицу отгруженной стали. Мини-завод обычно потребляет 4,0–6,5 ГДж / т произведенной стали, сокращая выбросы CO 2 на ~ 80% до ~ 0.3 т-CO 2 / т-сталь. Поскольку энергия вводится в виде электроэнергии, сокращение соответствующих выбросов CO 2 возвращается к обсуждению УХУ в секторе производства электроэнергии.
Работа доменной печи — обзор
14.1.1 Процесс спекания мелочи железной руды
Как и другие процессы агломерации, агломерация железной руды преобразует мелочь железной руды с размером частиц — 8 мм в более крупные агломераты, а именно агломерат от 5 до Размер частиц 50 мм, которые обладают физико-металлургическими характеристиками и газопроницаемостью, необходимыми для эффективной работы доменной печи.Как показано на рисунке 14.1, спекание железной руды осуществляется в три этапа: подготовка сырья, зажигание и обжиг, а также охлаждение.
Рисунок 14.1. Принципиальная схема, показывающая поток материала в аглофабрике (Anon 1, 2014).
Процесс спекания начинается с приготовления агломерационной смеси, состоящей из мелочи железной руды, флюсов, твердого топлива (называемого в Японии связующим веществом), такого как коксовая мелочь, и мелочи, возвращаемой с аглофабрики и доменной печи, а также переработанного железистого материала. материалы из последующих процессов производства чугуна и стали.После перемешивания во вращающемся барабане к смеси добавляют воду. Гранулирование осуществляется в том же или другом вращающемся барабане путем контроля содержания влаги и движения частиц агломерационной смеси, иногда с помощью связующих, с образованием агломератов агломерационной смеси или гранул (также называемых микропеллетами, квазичастицами или псевдочастицами). ). Эти гранулы намного крупнее по сравнению с исходной агломерационной смесью и способствуют достижению оптимальной проницаемости агломерационной смеси в процессе спекания.
Затем увлажненные гранулы агломерационной смеси загружаются на глубину обычно 0,5–1 м на агломерационную нить, которая представляет собой непрерывную решетку, непрерывно движущуюся со скоростью обычно 2–3 м / мин. Агломерационная нить обычно имеет ширину около 4–6 м с эффективной площадью спекания до 600 м 2 и обычно покрыта слоем спеченного агломерата, отсеиваемого от агломерата в качестве материала подстилки для защиты решеток. . После загрузки и выравнивания гранул на агломашине агломерационный слой проходит через ряд газовых или масляных горелок, которые нагревают гранулы и воспламеняют частицы кокса на поверхности агломерационного слоя.Тепло, генерируемое при сгорании частиц кокса, продолжает повышать температуру последовательных слоев агломерационного слоя, чтобы образовать фазу расплава сначала из прилипшей мелочи, а затем за счет ассимиляции крупных зародышевых частиц, которые при охлаждении затвердевают в матрицу агломерата, которая связывает первоначально рыхлые частицы железной руды в куски клинкероподобного материала. Максимальная температура горящего слоя кокса (также называемого фронтом пламени) достигает примерно 1300–1375 ° C. Нисходящее всасывание, применяемое к слою агломерата, помогает предварительно нагреть воздух, всасываемый сверху, охладить спеченный слой, а также нагреть и воспламенить частицы кокса в слое ниже фронта пламени.Это позволяет спекшимся гранулам железной руды на решетке двигаться вниз вместе с фронтом пламени, в то время как решетка движется горизонтально к точке разгрузки жгута. Скорость агломерата и поток газа регулируются таким образом, что «прожиг» (то есть точка, в которой фронт пламени достигает основания агломерата) происходит непосредственно перед выпуском горячего агломерата.
В конце стренги спеченный продукт в виде корки падает с решетки в дробилку горячего агломерата (первичную дробилку), где горячий спек измельчается до заданного размера верхних частиц, как правило, 150–200 мм.Горячий измельченный агломерат иногда просеивают для удаления возвращаемой мелочи, а затем выгружают в прямой или кольцевой охладитель, который охлаждает агломерат примерно до 150 ° C. После охладителя крупные частицы агломерата размером более 50–75 мм обычно измельчаются вторичной дробилкой и транспортируются на станцию просеивания, где разделяются агломерат продукта, материал пода и возвратная мелочь. Возвратная мелочь, которая слишком мелкая и не подходит для использования в доменных печах (обычно имеет размер частиц 5 мм или меньше), направляется обратно в бункер для повторного использования в процессе спекания.
Отходящий газ из выбранных зон агломашины иногда смешивается с более холодными отходящими газами и / или окружающим воздухом и рециркулируется в агломашину с помощью системы рециркуляции дымовых газов спекания или системы спекания с оптимизацией выбросов (EOS®). Этот процесс не только позволяет сэкономить на связующих веществах за счет дожигания CO и рециркулируемого тепла, но также снижает объем отходящего газа и выбросы аглофабрики. Для получения подробной информации о EOS® и системах рециркуляции дымовых газов спекания, пожалуйста, обратитесь к Главе 18, посвященной выбросам при спекании и технологиям их снижения.Отходящий газ из других зон агломерационной машины обрабатывается серией этапов обработки после этапа первичного обеспыливания (например, с помощью электрофильтра или мультициклонов) для уменьшения содержания пыли, кислых газов, а также вредных металлических и органических компонентов. . Селективное каталитическое восстановление, где V 2 O 5 используется в качестве катализатора для восстановления NO x в N 2 , часто применяется для удаления NO x в отходящем газе. Удаление SO x достигается за счет установки оборудования для десульфуризации дымовых газов агломерации.В дополнение к обычным системам мокрого типа, использующим известняк / известь, Mg (OH) 2 или аммиак в качестве абсорбента, теперь используются системы обессеривания сухого типа, использующие адсорбцию активированного кокса. Эти системы не только эффективны для обессеривания, но также эффективны для удаления NO x и диоксинов.
Доменная печь — ArcelorMittal в Бельгии
В доменных печах железная руда (в форме агломерата) плавится в жидкий чугун.Жидкий чугун на самом деле представляет собой чистое железо, которое является идеальной основой для создания стали на следующем этапе производства.
Как это работает?
Доменная печь производит жидкий чугун путем плавления железной руды в восстановительной атмосфере. Железная руда состоит из железа и кислорода. Расплавляя железную руду в восстановительной атмосфере, мы можем удалить кислород.
Сырье, используемое в доменной печи, кокс и агломерат, загружаются в доменную печь через весовые бункеры.Внизу доменной печи в печь вдувается горячий воздух с температурой от 1.000 ° C до 1200 ° C. Горячий воздух вступает в реакцию с коксом и пылевидным углем и образует восстановительный газ, который забирает кислород из железной руды. В то же время создается тепло, которое требуется при плавлении восстановленной железной руды.
Внизу доменной печи в печь вдувается горячий воздух с температурой от 1.000 ° C до 1200 ° C. Горячий воздух вступает в реакцию с коксом и пылевидным углем и образует восстановительный газ, который забирает кислород из железной руды.В то же время тепло плавит восстановленную железную руду.
По мере уменьшения нагрузки в доменной печи происходит превращение железной руды в жидкий чугун. Жидкий чугун собирается в поде доменной печи. В обычное время его выпускают через одно из двух отверстий, откуда он течет в торпедных ковшах. Затем они транспортируют жидкий чугун в сталелитейный цех.
Помимо жидкого чугуна, доменная печь производит также шлак. Этот доменный шлак плавает поверх жидкого чугуна и содержит флюсы и отходы железной руды.Шлак выпускается, гранулируется с помощью струи воды под высоким давлением, обезвоживается во вращающихся барабанных фильтрах и транспортируется для использования в строительной отрасли.
Во время производства жидкого чугуна в доменной печи также образуется большое количество газа, содержащего определенное количество пыли от шихты доменной печи. Мы собираем и очищаем газ перед его распределением между различными пользователями. Нашим основным пользователем является электростанция ENGIE, расположенная недалеко от нашего объекта в Генте.
Средневековые технологии и история Америки
Что творится в доменной печи?Домна «продута» и готова к работе.Для максимальной эффективности он будет работать непрерывно в течение двух двенадцатичасовых смен, 24 часа в сутки как можно дольше. Каждый раз, когда печь выключается, тепло теряется. Тогда придется потратить время и уголь, чтобы вернуть его в производство.
Основатель приказывает наполнителям (или наполнителю и помощнику) «зарядить» печь, опустошив около двадцати корзин с чистым древесным углем в головке туннеля, затем около 700 фунтов железной руды, а затем достаточно известняка для флюса. Опыт и навыки основателя в определении количества каждого ингредиента во многом будут определять качество продукции.Когда примерно через полчаса начальная загрузка погрузится в печь на десять футов или около того, в течение смены будет добавляться другая загрузка в том же порядке: железная руда, древесный уголь, известняк, затем еще железная руда. «Меньше, а часто — лучше» было правилом. Заряды нагреваются и сушатся горячими газами, поднимающимися снизу, когда они падают в раскаленный слой раскаленных углей в чушке — примерно в середине печи. Тем временем поток холодного воздуха нагнетается в чушку снизу, снабжая кислородом, усиливая тепло и помогая удерживать материалы от падения на дно печи.Чушь — это сердце печи. Там, когда жар достигает между 2600 и 3000 градусов по Фаренгейту начинается химическая реакция. На тех температуры, железная руда, почти всегда оксид железа (например, магнетит — Fe 3 O 4 , или гематит Fe 2 O 3 ), превращается в железо и диоксид углерода или монооксид углерода. Когда железо плавится, превращаясь в тяжелую расплавленную жидкость, оно опускается на тигель или на дно печи. Между тем известняк становится флюсовым материалом, соединяясь с другими примесями в руде с образованием расплавленной отработанной жидкости, которая также опускается в тигель.Существование легче по весу, он плавает на расплавленном чугуне.
Через восемь-девять часов продукты из печи заполнили тигель. По приказу основателя звонят в колокол, объявляя, что печь готова к заливке и что все руки, которые в противном случае не нужны, придут в литейную комнату внизу, чтобы помочь собрать полдня. Основатель спустится вниз, чтобы осмотреть шлак. Его текстура (от грубого клинкера до гладких стеклянных камней) и цвет многое расскажут о руде, с которой он работает.Темно-серый шлак указывает на высокое содержание руды; зеленый или черный указывает на руду протоксида; коричневый цвет происходит от магнитной руды, грязно-желтый или красный — от перекисных руд, а бирюзово-голубой — от марганца в руде. С этой информацией он возвращается в Зарядный Дом, готовый еще раз зарядить печь.
Проф. Джеральд Эггерт,
Университет Пенсильвании
Как производится сталь — краткое описание доменной печи
Есть два типа металлов, черных и цветных.Железо происходит из железа или содержит железо, в то время как Цветные металлы не содержат железа.
Некоторые образцы черных металлов могут быть мягкой сталью, чугуном, высокопрочной сталью и инструментальной сталью.
Примеры из цветных металлов — медь, алюминий, магний, титан и т. д.
К делают сталь, железную руду сначала добывают из земли. Затем он плавится во взрыве. печи, в которых удаляются примеси и добавляется углерод. На самом деле очень простое определение стали — это «железо, легированное углеродом, обычно менее чем 1%.»
Следующий текст взят из Руководства по конструкции для металлургов. Руководство V-Volume I.
Доменные печи требуют множества вспомогательных средств для поддерживать их операции. Однако, говоря простым языком, сама печь представляет собой огромная стальная оболочка почти цилиндрической формы, облицованная жаропрочным кирпичом. После запуска или «продувки» печь работает непрерывно до тех пор, пока огнеупорная футеровка нуждается в обновлении или до тех пор, пока потребность в чугуне не упадет до предела где печь закрыта.Продолжительность работы печи с момента запуска до завершения называется «кампанией» и может длиться несколько лет.
Железная руда и другие железосодержащие материалы, кокс и известняк загружаются в топку сверху и спускаются вниз, становясь все горячее по мере того, как они раковина в теле печи, которая называется штабелем. В верхней половине в печи газ от сжигания кокса удаляет большое количество кислорода из чугуна руда. Примерно на полпути известняк начинает реагировать с примесями в руде. и кокс для образования шлака.
Зола кокса поглощается шлаком. Некоторое количество кремнезема в руде восстанавливается до кремния и растворяется в железе. немного углерода в коксе. На дне печи, где повышается температура значительно выше 3000 по Фаренгейту, расплавленный шлак плавает в ванне с расплавленным чугуном, который четыре или пять футов глубиной. Поскольку шлак плавает поверх чугуна, возможно слить через шлаковую выемку в печи. Расплавленный чугун выделяется из пода печи через летку.Выпуск железа и шлака является основным фактором, позволяющим загружать в печь дополнительные материалы. Топ.
Это краткое описание сложных операций доменной печи представлены здесь, чтобы служить точкой отсчета для фактического потока операций. Очень часто в одном цехе могут быть устроены несколько доменных печей, так что наиболее эффективно можно использовать топливо, внутренние железнодорожные пути и т. д.
Отличный сайт о производстве стали…
http: // www.dofasco.ca/HOW_STEEL_IS_MADE/html/index.html
чугун и сталь
Доменная печь
Источник тепла
Воздух, нагнетаемый в нижнюю часть печи, нагревается горячими отходящими газами сверху. Тепловая энергия ценна, и важно не тратить ее зря.
Кокс (по существу, загрязненный углерод) горит в потоке горячего воздуха с образованием диоксида углерода — сильно экзотермическая реакция.Эта реакция является основным источником тепла в печи.
Редукция руды
При высокой температуре на дне печи диоксид углерода реагирует с углеродом с образованием монооксида углерода.
Окись углерода является основным восстановителем в печи.
В более горячих частях печи сам углерод также действует как восстановитель.Обратите внимание, что при этих температурах другим продуктом реакции является оксид углерода, а не диоксид углерода.
Температура в печи достаточно высокая, чтобы расплавить железо, которое стекает на дно, откуда его можно выпустить.
Функция известняка
Железная руда не является чистым оксидом железа — она также содержит различные породы. Он не плавится при температуре печи и в конечном итоге забивает ее.Известняк добавляют, чтобы превратить его в шлак , который плавится и стекает на дно.
Тепло печи разлагает известняк с образованием оксида кальция.
Это эндотермическая реакция, поглощающая тепло от печи. Поэтому важно не добавлять слишком много известняка, иначе он охладит печь.
Оксид кальция является основным оксидом и вступает в реакцию с кислотными оксидами, такими как диоксид кремния, присутствующими в породе.Оксид кальция реагирует с диоксидом кремния с образованием силиката кальция.
Силикат кальция плавится и стекает через печь, образуя слой поверх расплавленного чугуна. Время от времени его можно сбрасывать как шлак.
Шлак используется при строительстве дорог и в качестве «шлакового цемента» — окончательного измельченного шлака, который может использоваться в цементе, часто смешанном с портландцементом.
Чугун
Расплавленный чугун из нижней части печи можно использовать как чугун .
Чугун очень жидкий в расплавленном состоянии и не сильно сжимается при затвердевании. Поэтому он идеально подходит для изготовления отливок — отсюда и его название. Однако он очень загрязнен и содержит около 4% углерода. Этот углерод делает его очень твердым, но при этом очень хрупким. Если по нему сильно ударить, он скорее сломается, чем согнется или вмятиется.
Чугун используется для изготовления крышек люков, чугунных труб, клапанов и корпусов насосов в водном хозяйстве, водосточных и дренажных труб, блоков цилиндров в автомобильных двигателях, кухонных плит типа Aga и очень дорогой и очень тяжелой посуды.
На момент написания (2015 г.) мировое производство чугунных отливок составляло около 75 миллионов тонн в год.
Большая часть расплавленного чугуна доменной печи используется для производства одного из нескольких типов стали. Существует не одно вещество, называемое сталью — это семейство сплавов железа с углеродом или различными металлами. Подробнее об этом позже. . .
Производство стали: кислородный процесс
Примеси в чугуне из доменной печи включают углерод, серу, фосфор и кремний.Их нужно удалить.
Удаление серы
Сера должна быть удалена сначала в отдельном процессе. Порошок магния продувается через расплавленное железо, и сера реагирует с ним с образованием сульфида магния. При этом на поверхности железа образуется шлак, который можно удалить.
Удаление нагара и т. Д.
Еще неочищенный расплавленный чугун смешивают с железным ломом (после переработки), и смесь продувают кислородом .Кислород реагирует с остальными примесями с образованием различных оксидов.
Углерод образует окись углерода. Поскольку это газ, он удаляется из утюга! Этот окись углерода можно очистить и использовать в качестве топливного газа.
Элементы, такие как фосфор и кремний, реагируют с кислородом с образованием кислых оксидов. Для их удаления используется негашеная известь (оксид кальция) , которую добавляют в печь во время продувки кислородом. Они реагируют с образованием соединений, таких как силикат кальция или фосфат кальция, которые образуют шлак на поверхности железа.
Виды чугуна и стали
Чугун уже упоминалось выше. В этом разделе рассматриваются типы чугуна и стали, которые производятся в процессе производства стали.
Кованое железо
Если из чугуна удалить весь углерод, чтобы получить железо высокой чистоты, его называют кованым железом. Кованое железо довольно мягкое, легко обрабатывается и имеет небольшую структурную прочность.Когда-то он использовался для изготовления декоративных ворот и перил, но в наши дни вместо него обычно используют низкоуглеродистую сталь.
Низкоуглеродистая сталь
Низкоуглеродистая сталь — это чугун, содержащий примерно до 0,25% углерода. Наличие углерода делает сталь более прочной и твердой, чем чистое железо. Чем выше процент углерода, тем тверже становится сталь.
Низкоуглеродистая сталь используется для многих вещей — гвоздей, проволоки, кузовов автомобилей, кораблестроения, балок и мостов среди прочего.
Высокоуглеродистая сталь
Высокоуглеродистая сталь содержит до 1,5% углерода. Наличие дополнительного углерода делает его очень твердым, но также делает его более хрупким. Высокоуглеродистая сталь используется для изготовления режущих инструментов и гвоздей (гвоздей, предназначенных для вбивания в бетонные блоки или кирпичную кладку без изгиба). Вы должны быть осторожны с высокоуглеродистой сталью, потому что при неправильном обращении она имеет тенденцию ломаться, а не сгибаться.