Расчет процесса доменной плавки

Федеральное агенство по образованию РФ.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования (ГОУ ВПО)

КУРСОВАЯ РАБОТА.

По дисциплине. Общая теория тепловой работы и конструкций

Промышленных печей

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема. Расчет процесса доменной плавки

Автор.  Студент гр. ЭП-02                                                            Хомутинников В.С.

ОЦЕНКА

ДАТА

  ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта.  Доцент                                                          Салтыкова С.Н.

Санкт-Петербург

2006г.

1. Общие Сведения

1.1Из истории развития доменного производства

В древности железо получали в специальных очагах (гопнах). Горн выкладывали из камней, в него загружали руду и древесный уголь. Для горения угля мехами вдували воздух. Об­разующаяся при горении окись углерода и углерод угля восста­навливали руду.

Часть окислов железа восстанавливалась до закиси FeO и вступала в реакцию с окислами пустой породы, особенно с крем­неземом, образуя жидкий железистый шлак.

Зерна железа, полученные в результате восстановления его окислов, сваривались в рыхлую губчатую массу, называемую крицей. Эту крицу проковывали, выжимая из ее пор полужид­кий шлак. Металл, полученный этим способом, назывался сыро­дутным. До XIII в. железо и сталь производились только этим способом. В сыродутном спосо­бе благодаря невысоким тем­пературам в горне, небольшо­му времени пребывания желе­за в контакте с углем и особен­но взаимодействию железа с железистыми шлаками полу­чалось непосредственно мягкое малоуглеродистое  железо.

Постепенно совершенствуя сыродутный горн, стали стро­ить невысокие шахтные сыро­дутные печи — домницы.

Увеличение высоты домни­цы и усиление воздуходувных средств привели к удлинению контакта железа с углеродом и к росту температуры процесса. Восстановленный металл пла­вился и стекал вниз по кускам угля, растворяя углерод пос­леднего и превращаясь в чугун.

Для доменного процесса характерны хорошие восстановительные условия  в доменной печи, а также отделение восстановленного железа в виде распла­ва чугуна от окислов пустой породы руды, образующих шлако­вый расплав, не смешивающийся с металлическим. Эти харак­терные особенности доменного процесса обеспечивают высокое извлечение железа из руды.

Современная доменная печь, служащая для выплавки чугу­на, представляет собой шахтную печь. Вертикальное сечение ра­бочего пространства ее называется профилем печи (рис. 1). Верхняя цилиндрическая часть доменной печи, служащая для приема плавильных материалов и отвода газов, называется колошником. Наибольшая по высоте коническая часть печи называется шахтой. Расширение шахты книзу облегчает опу­скание материалов и улучшает распределение газов по поперечному сечению печи. Цилиндрическая часть, соединяющая осно­вание шахты с нижним конусом печи, называется распаром. Часть печи в виде усеченного конуса с меньшим нижним осно­ванием, расположенная ниже распара, называется заплечи­ками. Форма заплечиков соответствует резкому сокращению объема шихтовых материалов в результате образования жидких продуктов плавки. Нижняя цилиндрическая часть печи, в верх­ней части которой сгорает кокс, а в нижней собираются продук­ты плавки — чугун и  шлак, называется горном.

Объем доменной печи, занятый плавильными материалами к продуктами плавки, называется полезным, а высота от леща­ди до верхнего уровня плавильных материалов на колошнике— полезной   высотой доменной печи.

С ростом потребности в металле, развитием энергетических и технических возможностей постепенно увеличивалась высота и поперечные размеры доменных печей. При этом соответственно возрастал их полезный объем. Русские доменщики два столетия тому назад создали наиболее мощные и совершенные по тому времени доменные печи. В России впервые была построена до­менная печь с круглым поперечным сечением всех элементов профиля: ранее домницы и доменные 'печи были квадратного се­чения.

Русские доменщики первые применили подачу дутья через две и более фурм- Изобретатель паровой машины Иван Ползу­нов в 1765 г. предложил цилиндрические мехи, опередив на че­тыре года англичанина Смитона.

Иностранный исследователь Л. Бек так описывал уральские доменные печи XVIII в.:

«Сибирские домны — величайшие и лучшие древесноугольные домен-ные печи, которые были до тех пор построены... они быди с мощными ци­линдрическими воздуходувками с водяным приводом. Сибирские домпы Имели от I0.5 до 15,0 м в высоту и от 3,6 до 3,9 м в поперечинке, в рас­паре; плели 6 цилиндрических воздуходувных мехов и производили от 100 до 150 т чугуна в неделю, каковая мощность тогда не была достижима даже для величайших английских коксовых домен».

В 1735 г. в качестве горючего для доменной плавки впервые был применен кокс. Замена древесного угля коксом расширила сырьевые возможности и позволила увеличить производитель­ность доменных печей. С этого времени доменное производство развивается особенно быстро. В дальнейшем производитель­ность печей увеличилась в несколько раз благодаря применению (с 1829 г.) подогретого дутья

рис. 1

1.2 Теоретические основы плавки в доменной печи