Файл: Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие.pdf

Доменные шлаки используются для получения строительных материалов: цемента, кирпича, пористых и плотных блоков, щебенки п т. п.

Путем заливки огненно-жидкого шлака в металлические формы

сжатым воздухом или газом получается шлаковата — волокнистый материал, используемый непосредственно для термоизоляции или для производства термоизоляционных плит. Из гранулированного

тиц пыли при их увлажнении. Более совершенными способами очистки газов являются электростатический (основанный на иони­ зации твердых частиц) и вентиляционный.

Если при однократной очистке в мокром фильтре содержание пыли в газе может быть снижено до 0,5 г/н.м3, то при электростати­

Колошниковый' газ используется для нагрева кладки воздухо­ нагревателей, для сжигания в топках различных нагревательных пе­ чей, в котельных топках и т. д.

40

§ 11. Технико-экономические показатели доменною производства

Основным показателем производительности доменных печей яв­ ляется коэффициент использования полезного объема (КИПО):

КИПО = м3І т,

где V — полезный объем доменной печи, м3\ Т — суточная выплавка чугуна, т.

Таким образом, КИПО можно представить как часть объема доменной печи, которая приходится на 1 т выплавляемого чугуна. Например, если доменная печь полезным объемом 1300 м3 рабо­ тает с КИПО = 0,'65, то это означает, что ее суточная производитель­ ность равна 1300:0,65 = 2000 тчугуна. Ясно, что чем меньше этот по­ казатель, тем лучше работает доменная печь.

Вторым важным показателем совершенства ведения доменной плавки является удельный расход топлива К на \ твыплавленного чугуна:

к = 4 т/г>

где А — количество кокса, израсходованного за сутки, т.

Удельный расход кокса и КИПО взаимно связаны. При высо­ кой степени использования физического и химического тепла ко­ лошниковых газов, соответствующей подготовке шихтовых мате­ риалов и бесперебойной работе всех механизмов доменной печи получается наименьшее значение КИПО.

Уменьшение расхода кокса — важнейшее условие снижения се­ бестоимости чугуна, так как в общей сумме затрат на выплавку до 50%/составляет стоимость топлива.

Если учесть, что средний расход кокса на 1 твыплавленного чу­ гуна составляет 0,6—0,8 г, а в 1970 г. в СССР было выплавлено око­ ло 86 млн. тчугуна, то станет ясно, какое громадное значение имеет далее незначительное снижение КИПО или К. Улучшение этих ко­ эффициентов связано с непрерывно продолжающейся работой по увеличению производительности доменных печей.

§ 12. Методы повышения производительности доменных печей

Повышение давления газа в печи осуществляется уменьшением еечения трубопроводов, отводящих колошниковый газ. В результа­ те давление газа возрастает до 1,6—2,5 ати. Это уменьшает скорость протекания газов и снижает унос колошниковой пыли (составляю­ щий в обычных условиях до 15—20% веса шихты). Увеличение рас­ хода дутья в единицу времени на 3—6% снижает расход кокса и на 3—8% увеличивает выплавку чугуна.

41

Применение природного газа в доменных печах имеет целью снизить расход кокса. При расходе 90—150 н.лг3/г газа расход кок­ са уменьшается на 8—15%, производительность печи повышается на 1—6%. Экономический эффект составляет 0,8—1 руб. на 1 тчу­ гуна. Мощная доменная печь объемом 2700 м3 работает с использо­ ванием природного газа в количестве 350 н.м3/мин. Особенно эф­ фективно одновременное использование природного газа и высоко­ температурного дутья, обогащенного кислородом.

Обогащение дутья кислородом основано на стремлении умень­ шить расход тепла на нагрев азота, бесполезного для процесса, вно­ симого в доменную печь вместе с воздухом. При содержании ки­ слорода от 25 до 32% производительность доменной печи (при вы­ плавке ферросплавов) увеличивается в 1,5—2 раза. Кроме этого, уменьшается удельный расход кокса и повышается теплотворная способность колошниковых газов (из-за уменьшения доли азота в них).

На кислородном дутье работают современные мощные домен­ ные печи. Так, в печь объемом 2700 м3 на 5,5 тыс. н. м3/мин воздуха подают 350 н. м3/мин кислорода.

Испарительное охлаждение состоит в том, что в холодильники доменной печи вводится не вода, а пароводяная смесь и отводится образующийся пар. Превращение воды в пар происходит за счет скрытой теплоты парообразования, отнимаемой от охлаждаемой поверхности. Эффективность способа заключается в том, что расход охлаждающей воды снижается в 50—150 раз, становятся ненужны­ ми устройства для охлаждения воды, увеличивается срок службы охлаждаемых деталей из-за отсутствия накипи. Испарительным охлаждением оборудованы печи емкостью 2700 м3. В этих печах на водяном охлаждении оставлены фурменные и шлаковые приборы, а ' также холодильники леток.

Увлажненное дутье применяется па ряде заводов для форсиро­ вания хода плавки. Вдуваемый через фурменные отверстия пар разлагается при взаимодействии с раскаленным коксом: Н20 + С = = Н2+ СО. Получающийся водород является восстановителем, что позволяет на 5—8% снизить расход кокса с одновременным увели­ чением производительности доменной печи на 5—6%. При увлаж­ нении дутья вводят 15—25 г влаги на 1 н. мъ воздуха. Для компен­ сации потери тепла на разложение воды необходимо при этом спо­ собе усилить воздухонагревательные средства. Температура

дутьевого воздуха повышается из расчета 750° па 1% влаги.

Конвейерная загрузка печей имеет следующие преимущества по сравнению со скиповым подъемником: 1) отсутствие скиповой ямы значительно снижает стоимость строительства; 2) расположение всего оборудования для загрузки на поверхности облегчает его об­ служивание и ремонт; 3) срок службы ленты по сравнению со ски­ повыми канатами в 5—6 раз выше, что сокращает простой на ремон­ те. Мощные доменные печи работают с конвейерной подачей то­ плива в печь непосредственно от коксовых батарей.

42

Увеличение полезного объема печей создает условия для ма­ ксимальной механизации и автоматизации (автоматизация набора, взвешивания и загрузки шихтовых материалов, переключения воз­ духонагревателей, регулирования температуры и влажности дутья, давления газов на колошнике и т. д.). Доменный процесс регистри­ руется и управляется при помощи различных электронных прибо­ ров, устройств и автоматов.

Рис.. 22. Схема доменного цеха:

Дальнейшее повышение производительности будет достигнуто при вводе в строй сверхмощной доменной печи емкостью 3200 м3, спроектированной институтом «Гипромез». Эта печь имеет запроек­ тированную производительность 2,34 млн. г чугуна в год. Для уве­ личения стойкости кладки между кожухом и футеровкой установ­ лены плитовые холодильники. Домна имеет 4 летки для чугуна и 1 для шлака. Это позволяет осуществлять 16—20 выпусков чугуна в сутки.

Воздух, подаваемый в печь, нагревается в 4 воздухоподогрева­ телях, работающих на смешанном природно-доменном газе. Управ­ ление работой воздухоподогревателей полностью автоматизировано. С целью улучшения условий труда на литейном дворе над летками для чугуна и шлака, местами их слива, главными желобами установ­ лены укрытия с принудительной вытяжной вентиляцией и очисткой выделяющихся газов. Доменная печь оборудована комплексом кон­ трольно-измерительных приборов, установленных в центральном пункте управления.

43

Гл а в а Ш. МЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ

§1. Выплавка стали в конверторах

Внастоящее время, только 20—25% выплавляемого в домен­ ных печах чугуна идет на чугунные отливки, а 75—80% перераба­

тывается в сталь. Кроме жидкого чугуна, в качестве шихты для выплавки стали может применяться чугунный и стальной лом, отхо­ ды собственного производства, стружка, частично железная и мар­ ганцевая руда и др.

Процесс получения стали сводится к понижению количества входящих в состав чугуна примесей. Примеси, попавшие в чугун вследствие реакций восстановительного характера, должны быть удалены путем окислительных реакций. Например, марганец в до­ менной печи попадает в чугун в результате реакций МпО + С = Мп +

Для осуществления подобных реакций необходимо наличие окислов железа в расплавленном металле и соответствующей тем­ пературы. Обеспечение этих важнейших условий в различных ста­ леплавильных агрегатах осуществляется по-разному.

Основными устройствами для выплавки стали являются кон­ верторы, мартеновские и электрические печи.

Выплавка стали в кислых конверторах. Сущность способа (на­ зываемого по фамилии изобретателя бессемеровским) заключается

втом, что струя воздуха продувается через расплавленный чугун и окисляет входящие в него примеси С, Мп,' Si и частично Fe, которые после окисления переходят в шлак в виде окислов либо удаляются

ввиде газов. Окислительные реакции сопровождаются выделением значительного количества тепла, что приводит к повышению темпе­ ратуры чугуна от 1300 до 1700—1750°.

Чугун для бессемерования должен содержать значительное ко­ личество кремния (1—1,7%) и марганца (0,8—1,25%), так как ме­ талл в конверторе нагревается за счет выгорания этих примесей. Фосфор и сера при бессемеровании не удаляются, а переходят в

получаемую сталь и являются вредными примесями в ней. Поэтому в бессемеровском чугуне допускается не свыше 0,07% Р и 0,06% S.

45