Доменный процесс

Сущность доменного процесса заключается в восстановлении железа из его окислов, имеющихся в руде; отшлаковании пустой породы и науглероживании восстановленного железа до чугуна.

Исходные материалы (руда, топливо и флюсы) загружаются порциями в шахту домны через колошник в следующем порядке: топливо, руда, флюс. Порция этой смеси называется рудной колошей, а топливо, загружаемое отдельно, — топливной колошей.

Домну загружают периодически, по мере выплавки чугуна. В доменную печь, загруженную шихтой, через фурмы подают в большом количестве подогретый воздух, необходимый для поддержания горения топлива. В доменном процессе участвуют два потока, движущиеся друг другу навстречу. Сверху вниз опускается шихта (руда, топливо и флюсы), а снизу вверх движется горячий воздух.

В передней части шахты, в подготовительном поясе, при температуре 400—600° из руды испаряется влага, руда разрыхляется и постепенно опускается в нижнюю часть шахты. В восстановительном поясе при температуре 600—800° окись углерода, образующаяся при сгорании топлива, соединяется с кислородом руды и восстанавливает чистое железо. Излишек окиси углерода, смешиваясь с другими газами, образует колошниковый газ, используемый для подогрева воздуха или для других целей. Восстановленное в шахте железо попадает в цементирующий пояс, где при температуре 800—1000° науглероживается и превращается в чугун. В нижней части, в плавильном поясе, при температуре 1000—1700° чугун плавится, стекает в горн и по мере накопления выпускается через летку. Пустая порода соединяется с флюсом и образует шлак, выпускаемый через шлаковую летку.

Через определенные промежутки времени, 5—6 раз в сутки (в зависимости от размеров печи), производится выпуск чугуна. Для выпуска чугуна пневматическим ломом или электросверлом пробивают отверстие в летке и выпускают чугун по желобу в чугуновозные ковши емкостью 60 т.

Билет №2 Производство стали в мартеновских печах

Получение стали связано с окислением и плавкой материалов, имеющих в своем составе железо. Одним из способов производства стали является мартеновское производство. Каковы его преимущества? Производство стали в мартеновских печах подходит для различных масштабов производства. К тому же, требования к исходному сырью мене строгие, а качество получаемой стали – высокое. При этом управление ходом плавки не является сложным. Интересно, как возникла идея получения стали в мартеновских печах? Предпосылки мартеновского способа появились в 1856 году. Мнение о том, что чугун можно преобразовывать в сталь в пламенной печи высказал немецкий ученый Ф. Сименс. А П. Мартен (в честь которого и был назван способ получения стали), не только построил, но и ввел в эксплуатацию первую регенеративную печь с отражающим эффектом. В этой печи плавили литую сталь. А в Росси разработки технологию плавки на жидком чугуне разработали братья Горяновы. Стремительными темпами мартеновский процесс начал развиваться с конца 19 века, и уже в начале 20 века он стал основным сталеплавильным производством. В середине 20 века, с появлением кислородно-конвертерного метода получения стали, мартеновское производство перешло на второй план. Какова суть мартеновского процесса? Мартеновский процесс можно разделить на периоды. Заправка печи. На этом этапе поддерживается рабочее состояние всех элементов процесса, а именно: забрасываются огнеупорные материалы, такие как дробленый доломит и магнезитовый порошок. При этом подина осматривается надлежащим образом после выпуска шлака и металла из печи. В случае необходимости, исправляются неполадки. Завалка и прогрев шихты. Завалка шихты осуществляется специальной завалочной машиной. Осуществляется подача твердых шихтовых веществ к печи. Прежде чем залить жидкий чугун, печь тщательно прогревается в течение 1,5 часов. Заливка жидкого и твердого чугуна. На этом этапе заливается чугун в течение 20 – 60 минут. Плавление чугуна. Для плавления чугуна осуществляется подача в мартеновскую печь топлива и продувка кислородом. Этот процесс сопровождается появлением шлаков в результате окисления. Для того, чтобы шлаки не препятствовали передаче тепла к металлу, часть их удаляется из печи. Для этого спускают шлаковую чашу. Доводка. Суть этапа доводки состоит в том, чтобы довести полученную сталь до нужного химического состава. Для этого, металл необходимо нагреть до определенной температуры и до температуры кипения. В этот момент происходит окисление углерода в металле, скорость которого регулируется при помощи внедрения в ванну различных флюсов. Кипение. Кипение может проходить двумя способами. В первом случае во время кипения в ванну с металлом добавляют различные флюсы. Второй вариант – чистое кипение, то есть окисление углерода протекает без добавления дополнительных элементов. Именно в момент чистого кипения сталь приобретает необходимые химические свойства. Процесс кипения длится от 1 до 2,5 часов. Раскисление и легирование. На этом заключительном этапе происходит регулировка количества содержащегося в стали кислорода, и внедрение легирующих веществ. Добавление тех или иных веществ зависит от марки выплавляемой стали. Выпуск металла из печи.Выпуск металла из печи осуществляется через отверстие, которое пробивается в задней стенке сосуда при помощи струи кислорода. Процесс этот длится максимум 20 минут. Из каких элементов состоит мартеновская печь? Мартеновская печь состоит из: рабочего пространства, головки, вертикальных каналов, шлаковиков, регенераторов, борова, реверсивных и регулирующих клапанов, утилизаторов, газоочистки и дымовой трубы. Полученная мартеновским способом сталь отличается высоким качеством.