1. Технологічні ланцюжки в металургії
Промислова піч - пристрій для теплової обробки матеріалів.
Для кращого запам'ятовування особливостей тих чи інших печей бажано усвідомити місце цих печей в основних технологічних ланцюжках металургійних підприємств. Основна, але не найдосконаліша технологічний ланцюжок металургійного підприємства, представлена на рис. 1.1. На цьому малюнку прямокутниками позначені основні типи (групи) печей, а овалами і кружечками - назва використовуваного або утворюється матеріалу. Для зручності користування на схемі не показані деякі шихтові матеріали, використовувані в феросплавної, агломераційної, доменної. ливарної і сталеплавильної печі, такі як: скрап, бій шамотного цегли, плавиковий шпат, боксит, пісок, марганцева руда і деякі інші. Цей ланцюжок технології є спільною (повної), але на конкретному металургійному підприємстві можуть бути відсутні окремі типи печей. Найчастіше відсутні печі для підготовки сировини. Так, дріб'язок піч зазвичай належить коксохімічному заводу, а феросплавна піч - феросплавному заводу. Принагідно зауважимо, що печі для підготовки сировини пов'язані з обробкою пилоподібних матеріалів і тому є найбільш неблагополучними з екологічної точки зору. Технологічний ланцюжок постійно вдосконалюється з метою виключення з неї комплексу коксових і доменних печей. Це відбувається на базі так званої бескоксовой металургії або технології прямого одержання заліза (металізованої сировини). Бескоксова металургія має на увазі включення в технологічний ланцюжок печі металізації сировини. Структурно ця піч, можна сказати, заміщає доменну піч (рис. 1.2). Крім того, з введенням установок безперервного лиття заготовок, з технологічної схеми видаляється нагрівальний колодязь. Роль методичної печі, як основного елемента схеми. падає до рівня допоміжної підігрівальні печі. Сучасні заводи в світі створюються на основі схеми. подібної до тієї, яка представлена на рис. 1.2. Метал, отриманий за цією схемою. якісніший і трохи дешевше. Якість вище через відсутність коксу. вносить в сталь сірку і фосфор. Дешевизна досягається за рахунок виключення з технологічного ланцюжка окремих структурних елементів. Виникає питання: для чого вивчати печі традиційної схеми. якщо ці схеми мало перспективні в технічному плані? По-перше, в світі ще досить багато печей, що працюють за традиційною схемою. По-друге, існує безліч міні-заводів, які не мають можливості організувати повну технологічний ланцюжок і використовують під свої конкретні цілі елементи традиційної схеми. Виходячи з сучасної технологічного ланцюжка, можна перерахувати продукти тимчасової роботи, що є товаром на металургійному ринку: вапняк. концентрат заліза і руда, бентоніт. окатиші, металлізованние окатиші, концентрати феросплавного виробництва (концентрат хрому. марганцю і т.д.), феросплави (ферохром, феромарганець і т.д.), заготівля, прокат (лист, труба. куточок. швелер тощо). У довгостроковому плані відомі тенденції з переміщенням печей для підготовки сировини (екологічно брудні виробництва) в найбідніші країни, а електросталеплавильних. нагрівальних і термічних печей - в багаті, розвинені 2.4.1. Агломераційна піч (агломашина) Агломераційна піч - піч, призначена для отримання агломерату. Агломерат - це спечені в шматки дрібні матеріали (рудна дрібниця, пилоподібні руди і флюси). Кускування в агломераційної печі відбувається, головним чином, в результаті утворення рідких легкоплавких хімічних сполук, що зв'язують при охолодженні окремі зерна в шматки. Відомо кілька способів агломерації: 1) з просмоктуванням повітря в шарі зверху вниз; 2) в обертових печах; 3) в підвішеному стані; 4) з подачею повітря знизу. Найбільшого поширення набув перший спосіб спікання - на колосникових решітці з просмоктуванням повітря через шар шихти. Для довідки: решітка - решітка з чавунних колосників, що мають наскрізні отвори для підведення повітря і призначена для підтримки шару палаючого палива в топці. З використанням колосникових грат процес агломерації може бути періодичним (агломерація в чаші) і безперервним (на конвеєрній стрічці агломашини).
На металургійних заводах агломерація здійснюється переважно в агломераційних машинах стрічкового типу, що представляють собою безперервний ланцюг спікальних візків з гратчастим дном з колосникових решіток. Типова схема агломашини представлена на рис. 2.6. Принцип роботи агломашини наступний. На спекательні візки через живильники укладається "ліжко" висотою 30-35 мм з частини придатного агломерату розміром 10-25 мм і на неї шихта. що складається з дрібної руди,
2.4.2. Випалювальна піч для виробництва окатишів
Окатиші - це продукт випалу залізорудних концентратів, що отримується у вигляді гранул (грудок, кульок) діаметром 10-20 мм. процес виробництва окатишів є процесом окускования і складається з двох стадій: 1) отримання сирих (мокрих) окатишів; 2) зміцнення сирих окатишів (підсушування і випал). Зазвичай весь двохстадійний процес називають огрудкування. Друга стадія огрудкування дещо схожа на процес агломерації. Але на відміну від агломерації проходить при підводі енергії поза шару шихти і при низькій температурі шару. При огрудкування можливо спекать дуже тонкі фракції концентратів (менше 0,07 мм), що було ускладнено при агломерації. До переваг огрудкування треба віднести і високу міцність окатишів, що не руйнуються при перевезенні від гірничо-збагачувального комбінату. З іншого боку, Агломерат треба розуміти ширше, ніж окускование, так як при агломерації видаляється сірка і частково миш'як, розкладаються карбонати, і виходить пористий офлюсований матеріал. В цілому з теплотехнічної точки зору технології агломерації і огрудкування досить совершенни.Обжіг окатишів здійснюється в шахтних печах, в машинах конвеєрного типу і в комбінованих установках різноманітних конструкцій. Найменш поширені шахтні печі, хоча вони дешеві в будівництві, майже не мають рухомих механічних вузлів, прості за конструкцією і мають низьку витрату палива (15-25 кг у.п. / т окатишів) .нцентрата, коксика. вапняку і вапна. Висота шихти 250-350 мм.
Схема доменної печі наведена на рис. 3.1. піч складається з наступних елементів по висоті: ведучий. шахта. распар, заплечики, горн і Лещадь. На колошнике формується рівень засипки матеріалів і розподіл матеріалів по перетину шахти. Шахта призначена для підігріву шихти до температури плавлення. Крім того, в шахті відбуваються і процеси відновлення заліза. Распар - найширша частина печі, в якій відбуваються основні процеси плавлення. Нижче распара - заплечики, службовці для перегріву і передачі розплаву і шлаку з распара в горн. горн спирається на Лещадь - кладку з вогнетривкої цегли. горн потрібен для збору продуктів плавки - чавуну і шлаку. На кордоні заплічок і горна розташовані фурми. через які подається гаряче дуття. а іноді і паливо (природний газ). Дуття вдає із себе повітря, зазвичай збагачене киснем. Принцип роботи доменної печі наступний. За скіпового підйомника шихта подається в прийомну лійку верху печі. До складу шихти входять офлюсований агломерат, кокс. руда, вапняк. можливе завантаження окатишів. За допомогою почергової роботи малого і великого конусів колошника шихта засипається в шахту.
В процесі роботи печі шихта поступово опускається вниз і нагрівається за рахунок теплоти, що рухаються вгору газів, що утворилися в горні при горінні коксу. Горновий газ має температуру 1900-2100 ° С, складається з СО, Н 2 і N 2 та при русі в шарі шихти не тільки нагріває її, а й відновлює оксиди заліза (FeO, Fe 2 O 3 і Fe 3 O 4) до Fe . Висока температура горнового газу зобов'язана, зокрема, високою температурою підігрівання повітря (1000-1200 ° С) в доменних воздухонагревателях. Рік, що минає з печі газ має температуру 250-300 ° С і називається колошниковим. Після очищення колошникового газу від пилу він буде називатися доменним. Доменний газ є низькокалорійним паливом з нижчою теплотою згоряння від 3,5 до 5,5 МДж / м 3. складу доменного газу сильно залежить від збагачення дуття киснем і від подачі природного газу: 24-32% СО, 10-18% СО 2. 43-59% N 2. 0,2-0,6% СН 4. 1,0-13,0% Н 2. в основному газ використовується для нагріву насадки доменних повітронагрівачів, а також в суміші з коксівним або природним газом - для опалення нагрівальних, термічних і деяких інших печей. У нижній частині доменної печі відновлене залізо плавиться і стікає у вигляді чавуну в горн. де поступово накопичується. Розплавлені оксиди заліза, марганцю, кремнію та ін. Утворюють разом з вапном рідкотекучий шлак. Шлаки розташовується (плаває) над чавуном в силу того, що щільність шлаку менше щільності чавуну. З горна чавун і Шлаки періодично випускають через чавунну і шлакову льотки, відповідно. Якщо шлаку утворюється порівняно небагато, то чавун і Шлаки випускають разом через одну чавунну льотку з відділенням один від одного на розливної майданчику. температура випуску рідкого чавуну складає