Навигация
Фізико-хімічні процеси плавлення чавуна в доменній печі. Продукти доменного виробництва
43540
знаков
1
таблица
5
изображений
2.4 Фізико-хімічні процеси плавлення чавуна в доменній печі. Продукти доменного виробництва
Під час плавлення чавуна в печі виконується два основних процеси: відновлення заліза з окислів руди, навуглецьовування його і видалення у вигляді рідкого чавуна визначеного хімічного складу; оплавлення пустої породи руди, утворення шлаку, розчинення в ньому золи коксу і видалення його із печі.
Шихтні матеріали при завантаженні в колошник зустрічаються з температурою 200…300°С, при переміщенні вниз на рівні фурм зустрічають температуру 1800…1900 °С і понижуються в горні до 1450 °С. Повітря, яке вдувається через фурми, обумовлює горіння коксу по реакції:
C + CO2 = CO2 + 94052 кал (394 кДж)
Зустрічаючи розкалений кокс при високій температурі, вуглекислий газ відновлюється: СО2 + С = 2СО – 42012 кал (176 кДж)
Також, окис вуглецю утворюється в результаті взаємодії водяної пари і вуглецю коксу: Н2О + С = СО + Н2 – 31382 кал (132 кДж)
У верхніх горизонтах доменної печі при температурі 100…200°С випаровується волога, а при 300…350 °С видаляється гідридна вода. З палива видаляються летучі речовини. При вищих температурах (до 900°С) розкладається вапняк з виділенням вуглекислоти:
СаСО3 =СаО + СО2 – 42490 кал (Г78 кДж)
Відновлення заліза проходить послідовно за схемою:
Fе2О3 ® Fе3O4 ® FеО ® Fе
При невисоких температурах проходить непряме відновлення руди окислом вуглецю:
ЗFе2О3 + СО = 2Fе2O4 + СО2 + 12136 кал (50,7 кДж)
2Fе3O4 + 2СO = 6FеО + 2СО2 – 16528 кал (69,2 кДж)
6FеО + 6СО = 6Fе + 6СО2 + 23616 кал (99,1 кДж)
При високих температурах (>950 °С) в нижній частині печі проходить пряме відновлення заліза за рахунок сажистого вуглецю, який осаджується в порах матеріалів:
FеО + С = Fе + СО – 37284 кал (155,5 кДж)
Газами відновлюється близько 60% заліза, яке отримується в доменній печі, а твердим вуглецем – близько 40%. Крім заліза, в доменній печі відновлюється кремній, марганець, сірка, фосфор та інші елементи. Відновлення кремнію і марганцю проходить при високих температурах (близько 1450°С) твердим вуглецем і потребує великих витрат тепла і палива:
SiO2 + 2С = Si + 2СО – 152568 кал (639,5 кДж)
МnО + С = Мn + СО – 65584 кал (275,8 кДж)
Сірка, як шкідливий домішок чавуна, повинна бути якнайповніше видалена із нього. В доменну піч сірка попадає разом з шихтою (є в коксі, руді і флюсах). Близько 10–16% сірки вивітрюється з газами у верхніх горизонтах печі. Для видалення сірки забезпечують надлишок вапна в шлаках і високу температуру в горні. Сірка видаляється за реакцією.
FeS + СаО = СаS + FеО + 4380 кал (18,4 кДж)
Сульфід кальцію, який утворився, не розчиняється в чавуні, переходить в шлак і разом з ним виводиться з печі. Додатково сульфід кальцію видаляється після випускання його з доменної печі за рахунок взаємодії сірки з марганцем, якого для цього повинно бути в чавуні достатньо:
FeS + Мn = Fе + МnS + 21700 кал (90,9 кДж)
Фосфор також є шкідливою домішкою чавуна, але його видалення з рідкого чавуна в умовах доменної плавки є затрудненим. Фосфор, який потрапив в доменну піч разом з шихтою, розчиняється в чавуні і запишається в ньому.
Безпосередньо після відновлення в доменній печі отримується тверде пористе губчате залізо з високою температурою плавлення 1539°С. При його взаємодії з окисом вуглецю утворюється карбід заліза (цементит) Fе3С:
ЗFе + 2СО = Fе3С + СО2 + 36220 кал (150,4 кДж)
Цементит розчиняється в залізі, навуглецьовує його до 4,3% і понижує температуру плавлення до 1140…1150°С. Навуглецьоване низькоплавке залізо розплавляється, краплинами стікає в горн і по шляху розчиняє кремній, марганець, сірку, фосфор та інші елементи. Сплав, який утворився і є чавун – головний продукт доменної плавки.
Шлакоутворення повинно проходити після закінчення процесів відновлення заліза з руди, так як інакше легкоплавкий холодний шлак стікає в низ печі, захолоджує її, порушує нормальний хід плавки і призводить до зміни хімічного складу чавуна і шлаку. Узгодження процесів відновлення і шлакоутворення досягається підтриманням визначеного хімічного складу і температури плавлення шлаків, а також регулювання всього ходу плавки.
Утворення шлаку починається після опускання шихти приблизно до розпаду при температурі 1200°С, коли пуста порода сплавляється з флюсами (вапном). При стіканні шлаку вниз він збіднюється окислами заліза і марганцю, збагачується вапном і набуває заданого складу.
Продуктами доменного виробництва є чавун, шлак і доменний газ.
Чавун, як головний продукт, виплавляють трьох видів: передільний, ливарний і спеціальний (феросплави). Передільний чавун іде на переплавку при виробництві сталі його відсоток складає близько 80%. Ливарний чавун застосовується для отримання фасонних виливок і його виплавляється близько 16% від виробництва всього чавуна. Він має підвищений вміст кремнію, який покращує ливарні властивості чавуна.
Доменні феросплави застосовуються у виробництві сталі як присадки і як розкислювачі, в сталеплавильних печах і при виробництві чавуна в вагранках. Їх виплавляють приблизно 4% від всього виробництва чавуна. Феросплави відрізняються від передільного і ливарного чавуна підвищеним вмістом марганцю і кремнію. Розрізняють три види феросплавів: феросиліцій, з вмістом 10…15% кремнію, феромарганець, з 70…80% марганцю і дзеркальний чавун, з 10…25% марганцю.
Другим по значимості продуктом доменного виробництва є доменні шлаки, які після отримання гранулюють водою для отримання дрібнозернистої маси. Отримані шлаки використовуються для виготовлення цементу, цегли, шлакоблоків та інших будівельних матеріалів.
Третім продуктом доменного виробництва є доменний газ, який після очищення від пилу використовують як газоподібне паливо в повітронагрівачах, для опалення різних печей, нагрівання ковшів тощо.
Доменні печі працюють безперервно протягом 5…6 років, після чого їх зупиняють на капітальний ремонт. Основною причиною зупинки на ремонт є вигорання вогнетривкої футеровки. Для визначення часу зупинки домни на ремонт служить радіоактивний ізотоп 60Со, який замуровують в вогнетривку кладку в найненадійнішому місці під час будівництва або капітального ремонту печі. Періодично до даного місця підносять лічильник Гейгера, за допомогою якого виявляють 
- випромінювання. Послаблення такого випромінювання або відсутність його зовсім говорить про те, що ізотоп 60Со відійшов разом із чавуном і кладка вигоріла до критично-можливого місця, що є сигналом для зупинки печі на капітальний ремонт.
Похожие работы
... та інформаційне суспільство ХХІ ст.: матеріали всеукр. наук. конф. молодих учених, 24-25 квітня 2008 р. – Х., 2008. – С.245-246. АНОТАЦІЇ Демчина Л.І. Вища бібліотечно-інформаційна освіта в сучасній Україні: формування документологічної складової. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата наук з соціальних комунікацій за спеціальністю 27.00.03 – книгознавство, біблі ...
... кація наведена на рис.7.1, в центрі якої є дидактична гра - найскладніший метод активного навчання контекстного типу. 6. Інтелектуально-професійні вміння та методика їх формування Якість підготовки випускників вищих навчальних закладів, де критерієм виступає професійна компетентність. Сутність концептуальних вимог до професійної компетентності зводиться до розширення знань, умінь і навичок, ...
... регулирования движения судов: Отчет о НИР (промежуточный) // ХАИ. – 501-4/2002; – Харьков, 2002. – 30 с. АНОТАЦІЯ Жеребятьєв Д.П. Методи обробки динамічних сцен при впливі нестаціонарних завад у радіотехнічних системах супроводження надводних протяжних об'єктів. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.12.17 – радіотехнічні та телевізійні ...
... іоінтервалограмою // Тези доповідей десятої науково-технічної конференції Тернопільського державного технічного університету. – Тернопіль, 2006. – С.12. АНОТАЦІЯ Тиш Є.В. Моделювання та методи обробки кардіоінтервалограм при фізичних навантаженнях. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 - Математичне моделювання та обчислювальні ...
0 комментариев