доменные процессы при выплавке чугуна

Доменная плавка ⸺ это сложный технологический процесс, который заключается в восстановлении железа из железной руды в специальной печи ⸺ доменной печи. В результате этого процесса получается чугун, который является основным сырьем для производства стали.

Подготовка шихтовых материалов

Подготовка шихтовых материалов ⸺ это ключевой этап в доменной плавке, от которого напрямую зависит качество получаемого чугуна. Она включает в себя несколько этапов, направленных на обеспечение оптимальных условий для протекания химических реакций в доменной печи.

• Подготовка железной руды⁚ Железная руда, добытая из недр земли, содержит примеси, которые необходимо удалить. Она подвергается дроблению, обогащению и агломерации. Дробление уменьшает размер руды, облегчая ее дальнейшую обработку. Обогащение позволяет удалить пустую породу и повысить содержание железа в руде. Агломерация ⸺ это процесс спекания рудных материалов, который улучшает их прочность и позволяет создать крупнокусковую шихту, необходимую для эффективного проведения плавки.
• Подготовка кокса⁚ Кокс ⸺ это твердое топливо, которое служит восстановителем и источником тепла в доменной печи. Он получается из каменного угля путем коксования ⸺ термической обработки без доступа воздуха. Кокс должен обладать высокой прочностью, чтобы не раздавливаться под весом шихты, и иметь низкое содержание серы, чтобы не загрязнять чугун.
• Подготовка флюсов⁚ Флюсы ⸺ это вещества, которые вводятся в шихту для регулирования состава шлака. Шлак ⸺ это расплавленная порода, которая образуется в доменной печи и отделяет чугун от шихтовых материалов. Флюсы способствуют снижению температуры плавления шлака, улучшают его текучесть и обеспечивают удаление примесей из чугуна.
• Подготовка других материалов⁚ В зависимости от требуемого состава чугуна в шихту могут добавляться и другие материалы, например, ферросплавы, руда с высоким содержанием марганца, хрома или никеля.

Правильная подготовка шихтовых материалов ― это залог успешной доменной плавки. Она позволяет обеспечить оптимальные условия для протекания химических реакций, снизить потери железа, получить чугун с заданными свойствами и повысить производительность доменной печи.

Загрузка шихты в домну

Загрузка шихты в домну ― это следующий этап после подготовки материалов. Он требует особой точности и организации, так как от него зависит равномерность процесса плавки и качество получаемого чугуна.

Загрузка шихты происходит через загрузочный колошник, расположенный в верхней части доменной печи. Процесс осуществляется с помощью специальных механизмов ⸺ шихтоподъемников, которые подают шихту в колошник.

Важно соблюдать определенный порядок загрузки шихты, чтобы обеспечить равномерное распределение материалов по всему объему печи. Обычно шихта загружается слоями⁚ сначала кокс, затем железная руда, и флюсы. Такой порядок позволяет обеспечить необходимый тепловой режим в печи и создать условия для протекания химических реакций.

Современные доменные печи оснащены системами автоматической загрузки шихты, что позволяет обеспечить высокую точность и эффективность процесса. Автоматические системы учитывают состав шихты, ее влажность, температуру и другие параметры, что позволяет оптимизировать процесс плавки.

Правильная загрузка шихты в домну ⸺ это залог успешной плавки и получения качественного чугуна. Она обеспечивает равномерное распределение материалов в печи, создает необходимые условия для протекания химических реакций и позволяет получить чугун с заданными свойствами.

Процессы в печи

Внутри доменной печи происходят сложные физико-химические процессы, которые приводят к восстановлению железа из руды и получению чугуна. Процесс плавки можно условно разделить на несколько зон⁚

Зона загрузки ⸺ верхняя часть печи, где происходит загрузка шихты. В этой зоне шихта нагревается до температуры около 1000°C.

Зона предварительного нагрева ⸺ ниже зоны загрузки, где шихта продолжает нагреваться и происходит частичное восстановление железа из руды.

Зона восстановления ⸺ основная зона печи, где происходит интенсивное восстановление железа из руды при температуре около 1500°C. В этой зоне железо переходит в жидкое состояние и стекает вниз.

Зона плавления ⸺ зона печи, где происходит плавление кокса и флюсов. В этой зоне образуется шлак, который плавает на поверхности жидкого чугуна и собирает в себя ненужные примеси.

Зона выпуска ― нижняя часть печи, где собирается жидкий чугун и шлак. Чугун выпускается из печи через специальные отверстия ― чугунные и шлаковые воронки.

Процессы в печи протекают в строгом порядке и взаимосвязаны друг с другом. Изменение температуры, состава шихты или других параметров может привести к нарушению плавки и получению некачественного чугуна. Поэтому важно строго соблюдать технологический режим плавки и контролировать все процессы.

Выпуск чугуна

Выпуск чугуна ― это заключительный этап доменной плавки, который происходит после того, как жидкий чугун и шлак накопились в нижней части печи. Процесс выпуска чугуна требует особой осторожности и точности, чтобы избежать аварийных ситуаций и обеспечить высокое качество получаемого металла.

Перед выпуском чугуна необходимо тщательно проверить уровень шлакa в печи, чтобы избежать попадания шлака в чугунную воронку. Для этого используют специальные устройства ⸺ шлакoмеры, которые позволяют определить уровень шлакa в печи и принять решение о необходимости его удаления.

После того, как шлак удален, открывается чугунная воронка, и жидкий чугун вытекает в специальные ковши, которые затем перемещаются на дальнейшую обработку. При выпуске чугуна необходимо контролировать температуру и состав металла, чтобы обеспечить его соответствие требованиям ГОСТa.

Выпуск чугуна ⸺ это ответственный процесс, который требует от металлургов высокой квалификации и опыта. От правильности выполнения этого этапа зависит качество получаемого чугуна, а значит и качество стали, которую из него производят.

Важно отметить, что выпуск чугуна ― это не только технический процесс, но и важный момент с точки зрения безопасности. Необходимо соблюдать все меры предосторожности, чтобы избежать аварийных ситуаций и обеспечить безопасность персонала.