Технология изготовления корпусных литых деталей станков из чугуна, страница 9

Для контроля уровня шихтовых материалов  применяют механические (цепные ) и радиометрические  ( радиоизотопы кобальт – 60 или цезий – 137 ) устройства.

Для обслуживания печи на различных горизонтах вокруг кожуха размещены площадки связанные между собою лестницами или лифтами. Отвод колошниковых газов осуществляется газоотводами,  соединенными с пылеуловителями . над колошниковой площадкой устанавливается копер с площадками , на нем размещается оборудование , производящее загрузку шихты в печь.

Доменный процесс.

Доменный процесс является восстановительным, в результате его восстановление железа из руд происходит в печи почти полностью , а других металлов – частично. Доменный процесс представляет собою комплекс механических, газодинамических, химических, теплофизических, физико-химических и  физических процессов, протекающих совместно и динамично в соответствующих зонах печи. Столб шихтовых материалов опускается от колошника до горна , газы (противотоком) поднимаются  вверх . Время  пребывания шихты в печи  5- 8 часов,  газов – 2-10 сек.

Шихта загружается в печь отдельными порциями – колошами , состоящими из определенного количества кокса, руды ( агломерата) , известняка, взятых в расчетных соотношениях. Величина подачи по объему равна емкости нескольких скипов .

Поэтому колоша подается по частям в определенной последовательности ( порядке загрузки).  Различают несколько порядков загрузки: совместная подача; раздельная подача; расщепленная подача. Загрузка и распределение шихты на колошнике производится с помощью засыпного аппарата.

Гигроскопическая влага, содержащаяся в шихте легко испаряется на колошнике, для этого не требуется дополнительного тепла.

Гидратная влага  удаляется из соединений Fe2O3  и Al2O3 при 400 – 1000 градусах С . В доменной печи интенсивное  разложение  CaCo3 протекает при  990 градусах С ( температура « химического кипения»). Во избежание лишних затрат тепла применяют офлюсованный агломерат, лучше восстанавливающийся и улучшающий условия шлакообразования. Вывод из доменной печи 1 кг  CaCO3 позволяет экономить до 0.35 – 0.4 кг кокса .

Восстановление окислов железа

Восстановителями железа в доменной печи служат углерод, окись углерода и водород.Восстановление твердым углеродом – прямое, восстановление газами – косвенное. Отличие прямого восстановления от косвенного заключается в расходовании углерода, т.е. с развитием прямого восстановления уменьшается количество углерода, достигающего фурм.

Состав  равновесной газовой фазы зависит от природы окисла: с уменьшением упругости диссоциации окисла повышается прочность его и увеличивается соотношение  P ( СО ) / Р ( СО 2) в равновесной газовой фазе. Кривые равновесного состава газа этих реакций приведены на рис.7 .

Из писунка 7 видно, что фактический состав доменного газа ( кривая 6) при низких температурах выше равновесного ( и лишь при высоких температурах достигаются равновесные концентрации соответствующих реакций); по отношению к железу в доменной печи атмосфера восстановительная.

Согласно М.А.Павлову  минимальный расход кокса может быть достигнут при оптимальном соотношении между прямым и косвенным восстановлением . О развитии косвенного восстановления можно судить по степени прямого восстановления,  показывающей часть железа в % или долях единицы, восстановленного  из  FeO прямым путем: если прямым путем восстанавливается  d% FeO  то косвенным – ( 100- d ) %.

Степень прямого восстановления на печах, работающих без применения природного газа или мазута , составляет 40-60%, а на печах, работающих с применением углеводородных добавок, 20-40%. Так как наивыгоднейшая степень прямого восстановления ( при которой расход кокса минимальный)  меньше этих величин то необходимо принимать меры  для интенсификации косвенного восстановления ( вдувание восстановительных газов, улучшение распределения газов в печи, подготовка шихты, снижение температуры  дутья, работа на более бедной шихте).

Степень восстановления железа в доменной печи  равна 0.99 - 0.998, т.е. в чугун переходит 99 – 99,8% железа, в шлак – 0.2 – 1 % .