Blast Furnace и нейното използване в производството на чугун

Доменната пещ е предназначена за топене на чугун.

Схема на процеса на домейна.

Същността на този процес е, че в пещта се намаляват железните оксиди, които са в първоначалния материал - рудата, продуктите от изгарянето на гориво - водород, въглероден окис и твърд въглерод. Инсталирането на доменна пещ от минен тип не е много сложно. Състои се от няколко части.

Строителство на пещи

Горната част на доменната пещ се нарича най-горната. Оборудван е с газови изходи, които служат за отстраняване на горния газ. Суровият материал се зарежда тук със специално зарядно устройство.

Под шахтата има шахта, която прилича на пресечен конус, който се разширява надолу. Този формуляр ви позволява да опростите процеса на получаване на суровини от върха. В мината суровината от оксида на рудата се намалява по специален начин, желязото се намалява.

Най-широката част на доменната пещ се нарича разтваряне. Тук празна скала от поток и руда се топи, заради която се получава шлака от тях.

Следващата част на пещта е пресечен конус, разширяващ се нагоре. Нарича се рамото. В тази част на структурата, структурата на шлаката завършва, оставяйки в нея определено количество поток и твърдо гориво.

Изгарянето на гориво отгоре настъпва в пещта. Също така служи за натрупване на чугун и шлака, които са в течно състояние.

За да гори горивото, е необходим горещ въздух. Той влиза в пещта от въздухонагревателите през пръстеновиден тръбопровод, преминаващ през кухините. Дъното на пещта, носещо името на гората, се намира на масивна основа от стоманобетон. Налице е натрупване на шлака и чугун. В края на процеса на топене, чугунът и шлаката се отвеждат през специални улуци през отворите за изтичане, предназначени за тази цел в кофите.

Принципът на действие на доменната пещ

Схема на доменна пещ.

Дизайнът на доменната пещ е проектиран по такъв начин, че зареждането да попадне в купата чрез пълнещо устройство, направено под формата на малък конус, разположен на върха. По-нататък от купата, попадайки върху голям конус при спускането си, зарядът навлиза в пещта. Такава система не позволява на газа от доменната пещ да проникне в околната среда. След зареждането малкият конус и фуния за приемане на суровината се завъртат под ъгъл, който е наклонен на 60 градуса. Това е необходимо, за да се разпредели тежестта равномерно.

Металургичната пещ продължава да работи, зареждането се разтапя и слиза по-надолу, освобождавайки пространство за нови порции суровини. Полезният обем на доменната пещ трябва винаги да бъде напълно напълнен. Съвременната доменна пещ може да има полезен обем от 2000 до 50000 m3. Височината му може да достигне 35 м, което е почти три пъти по-голям от диаметъра му. Такава конструкция не е случайна: принципът на доменната пещ се основава на движението на материалите и газовете един към друг, което дава възможност да се увеличи използването на топлина до 85.

Рогата и пода са изработени от тухли, които имат голямо количество алуминиев или въглероден блок. Те се намират вътре в стоманения корпус и постоянно в процеса на работа се охлаждат от водата, идваща през две системи за водоснабдяване от хладилници със специален дизайн. И когато първата система работи, втората по това време е в резерв. Раменете, шайбите и муцуната са направени от шлайфани тухли.

Горната част е обрязана с стоманени плочи, кухините от които са изцяло напълнени със шлака, а куполът на печката е покрит с чугунени плочи.

Допълнителни елементи на доменната пещ

Устройството на схемата за доменни пещи.

В процеса на работа са необходими помощни устройства и механизми за осигуряване на висококачествено чугунено леене. Необходими са устройства за повдигане и зареждане на суровината в пещта.

Доменната пещ изисква постоянна поддръжка, особено при освобождаване на шлака и чугуна. За тази цел са монтирани дворове за леене, оборудвани с надземни кранове. Отоплението на въздуха за работата на пещта, високата температура на топене с по-малко количество въздух се осигурява от въздушните нагреватели. Например в пещ, която има полезен обем 2000 m³, такова оборудване трябва да доставя 3800 m³ въздух на минута, чиято температура е 1200 градуса. Парата, генерирана от входящия въздух в нагревателя на въздуха, трябва постоянно да е влажна. Стойността на този индикатор се регулира чрез автоматична система.

Сгъстеният въздух, който е необходим за изгарянето на гориво, навлиза в пещта благодарение на вентилаторите. Налягането му на върха на съвременните пещи достига 25 МРа. Почистването на горния газ се осъществява чрез газов пречиствател.

Какъв е процесът на домейна

Устройство за доменни пещи: 1. Въздухът горещ въздух. Зоната на топене (раменете и булото) .3. Зона за възстановяване FeO (разлагане) .4. Зона за възстановяване на Fe2O3 (мина) .5. Зона за предварително загряване (отгоре) .6. Зареждане на желязна руда, варовик и кокс. Газ от доменни пещи.8. Стълб от желязна руда, варовик и кокс. Освобождаване на шлаката. Освобождаване на течно желязо. Събиране на отпадъчни газове.

За успешно топене на чугун в доменна пещ, винаги трябва да се спазват основните точки. Първо, температурата в обема на пещта и топлината трябва да гарантира, че необходимите реакции се извършват на правилното място и в определено време. Това се дължи на движението на два потока един към друг. Газът от изгарянето на гориво се издига отдолу нагоре и зареждането, загрято от топлината на газа, се спуска отгоре надолу. На второ място, шлаката трябва да се образува само когато редукцията на желязото и необходимите примеси от рудата са завършени. Важно е правилно да се избират огнеупорните свойства на шлаката от чугун. Това е необходимо, за да не преждевременно кондензиран шлака руда, които след това ще се промени състава на желязото и може да доведе до провал на процеса на топене.

Началото на този процес е изгарянето на гориво. При взаимодействие с кислорода, природният газ и въглеродът на кокса се изгарят, образувайки значително отделяне на топлина.

С + О2 = СО2 + Q-СН4 + 202 = С02 + 2Н20 + Q

Продуктите от горенето взаимодействат с кокса в съответствие с реакциите:

СО2 + С = 2СО-Q-Н20 + С = СО + Н2-Q

В тази смес въглеродният оксид е главният редуктор на желязото. За да се увеличи производителността на пещта, входящият въздух в пещта се навлажнява, като по този начин се увеличава количеството на редуциращия агент. Когато се отделят газове, чиято температура е достатъчно висока, партидата се нагрява. Самите те се охлаждат до приблизително 300-400 градуса. Зарядът се придвижва надолу, за да отговори на газа. Когато температурата достигне около 570 ° С, железните оксиди се намаляват. Този процес се състои от няколко последователни етапа, съгласно схемата: Fe2O3 -> Fe3O4 -> FeO -> Fe.

Тези химични реакции определят температурата. Намаляването на железен оксид става като твърд въглерод (директно редуциране), водород и въглероден оксид (непряко намаляване). В първия случай процесът се извършва в зоната на разлагане в присъствието на високи температури в съответствие с реакцията: FeO + C = Fe + CO-Q.

Във втория случай, за непряко възстановяване, реакцията протича при по-ниска температура в горната част на пещта: 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + СО2 + Q- Fe3O4 + CO = 3Fe О + CO2 - Q- Fe О + CO = Fe + СО2 + Q ,

Формиране на шлака

При желаната температура, желязото, редуцирано от рудата, разтваря въглерода в определени реакции. Това води до намаляване на точката на топене и желязото се топи при температура около 1300 ° С Получената сплав, в контакт с кокса, е наситена с елементи като силиций, фосфор, въглерод, манган, които се възстановяват от рудата. Насищането на сярата се извършва при температура 1200 градуса от кокса. В дъното на пещта, когато се сливат потоци, отпадъчна скала и пепел, се образува шлака, съдържаща същите елементи като сплавта в състава на оксидите. Съставът на шлаката, както и чугунът, се определя от състава на първоначалното зареждане. Поради факта, че шлаката има по-ниска плътност, тя се намира на повърхността на чугуна.

Готовият чугун се изхвърля от пещта през кранчето на всеки 3-4 часа. Шлаката се освобождава и през друг кран след 1-2 часа. Колбите се отварят със специално устройство и след това се затварят с огнеупорен състав. Чугунът и шлаката се сливат в специални колби и купи. Освен това чугунът се изпраща в магазина - отворено огнище или кислороден конвертор - където се обработва допълнително.
Продукти, получени в резултат на процеса на доменната пещ
Най-важният продукт, получен в резултат на топенето, са чугун, които са от различен тип - леене и повторно леене. Те имат различно съдържание на компонентите, в зависимост от това какво се случва по-нататъшната им употреба.

Заедно с основния продукт, топенето създава допълнителни продукти - шлака, газа от доменни пещи и прах от доменни пещи. За производството на строителни материали се използва шлака. Например, ако я излеете във вода, получавате материал, който има фино структура. След това се използва за производство на тухли, цимент и други материали.

Горният газ, образуван по време на изгарянето на горивото, се пречиства по специален начин от прах и рудни частици. Използва се като гориво в доменни пещи и котли, работещи с вода или пара. Ако смесите горния газ с природен газ, той може да се използва в пещи с открити пещи.

Друг продукт от доменната пещ е взривоопасен прах. Той съдържа от 40 до 50 желязо и се използва широко в агломерацията.