Движение материалов в доменной печи – шихтовые материалы загруженные на колошник опускаются медленно. Опускание связано с тем, что в горне печи сгорает кокс, образуются жидкие продукты плавки, через летки вытекает жидкий чугун и шлак. Длительность пребывания в печи 4-6ч. На встречу твердого материала движется газовый поток, газы образуются при сгорании топлива около фурм. Длительность пребывания газов 3сек, за это время газы максимально отдают тепло и восстанавливают оксиды железа.
Физико-химические процессы в доменной печи – нагрев шихты – в зоне сгорания кокса Т=1900-2100С благодаря этому газообразные продукты сгорания СО, СО2, Н2О, Н2, азот нагреваются до высокой Т и движутся вверх при этом тепло газов передается материалам. В верхней части горна Т достигает 2000С в районе распара 1200С, в нижней части 1100С, газы дошедшие до колошника имеют Т=200-400С. При опускании шихтовые материалы изменяют состав и свойства, в них протекают следующие процессы: удаление влаги, размягчение, плавление, образование чугуна и шлака. Удаление влаги и летучих веществ – при нагреве материалов из них удаляется физическая влага. При Т=200-500С из материалов удаляется химически связанная соединенная влага. Из кокса при Т=300-400С удаляются остатки летучих веществ органического происхождения. Восстановление железа – восстановителями ФеО в доменной печи могут выступать углерод кокса, газы СО и Н2 при этом восстановление твердым углеродом называется прямым. Процесс восстановления железа в доменной печи протекает следующим образом, во всем объеме печи начиная от верха колошника начиная с Т=900-1000С протекают процессы косвенного восстановления газом СО и частично Н2. В этой зоне высшие и средние оксиды железа успевают восстановится до ФеО. Часть оксидов железа в этих условиях восстанавливаются до железа при этом частицы восстановленного железа обнаруживаются в шихте на уровне колошника при Т=570С. В зоне более высоких Т, располагается зона смешенного восстановления, в этой зоне часть ФеО восстанавливается как прямым так и косвенным путем. В зоне более высоких Т более 1100С когда сформировался жидкий шлак в котором растворяются оксиды железа, железо восстанавливается прямым путем из жидкого шлака при стекании его капель между кусками кокса. Железо при восстановлении получают в твердом виде и имеет форму губки. В зоне горна восстановленное железо растворяет углерод при этом Т плавления железа резко понижается. Железо с растворенным углеродом переходит в жидкое расплавленное состояние и образует чугун. В чугун также переходят другие элементы и сера. В доменной печи железо восстанавливается практически полностью 99,8%. Восстановление других элементов – о возможности восстановления элементов в условия доменной плавки судят по величине химического сродства к О2. Химическое сродство к О2 определяет G-образовния оксидов из чистого элемента при стандартных условиях.
Образование чугуна – окончательно чугун формируется в горне. Восстановленное железо первоначально находится в твердом состоянии, растворяет углерод, далее Т сплава Fe-C понижается, сплав переходит в жидкое состояние образуя чугун. Восстановленные элементы (магний, кремний, фосфор) растворяются в чугуне, также растворяются сера и зола кокса. Содержание углерода в чугуне зависит от Т и состава, может быть в пределах 4,3-5,3%.
Шлакообразование – параллельно с образованием чугуна в доменной печи образуется шлак из не восстановившихся оксидов кальция, магния, кремния. Они вносятся с пустой породой, флюсами, золой кокса. Процесс заключается в получении легкосплавных соединений Т плавления которых гораздо ниже Т плавления каждого из входящих в состав шлака оксидов в отдельности. Шлак образуется в результате расплавления пустой породы, агломерата, окатышей и т.д.
Поведение серы – сера является для большинства марок стали вредной примесью. На всех стадиях стараются снизить содержание серы, в чугуне может растворятся 0,9% из всего количества серы, а значит ее часть 60-70% останется в печи и переходит в чугун и шлак. Процесс удаления серы из металла называется десульфорацией. Показателем процесс служит коэффициент распределения серы между шлаком и металлом, десульфорация проходит тем полнее, чем выше концентрация оксида кальция и чем ниже концентрация оксида железа. На современных заводах при выплавке стали с низким содержанием серы, проводят десульфорацию чугуна в ковшах после выпуска из доменной печи.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.