Конструкция доменной печи и ее вспомогательные устройства

1)Конструкция  доменной печи

До́менная печь, до́мна — большая  металлургическая, вертикально расположенная  плавильная печь шахтного типа для  выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья. Важнейшей  особенностью доменного процесса является его непрерывность в течение всей кампании печи (от строительства печи до ее «капитального» ремонта) и противоток поднимающихся вверх фурменных газов с непрерывно опускающимся и наращиваемым сверху новыми порциями шихты столбом материалов.

Первые доменные печи появились  в Европе в середине XIV века, в  России — около 1630 г.

Доменная печь представляет собой непрерывно действующий аппарат  шахтного типа. Загрузка шихты осуществляется сверху, через типовое загрузочное  устройство, которое одновременно является и газовым затвором доменной печи. В домне восстанавливают богатую железную руду (на современном этапе запасы богатой железной руды сохранились лишь в Австралии и Бразилии), агломерат или окатыши. Иногда в качестве рудного сырья используют брикеты.

Доменная печь имеет снаружи металлический кожух, внутри выложена высококачественным шамотным кирпичом. В футеровке сильно разогревающихся частей печи вмонтированы чугунные коробки, охлаждаемые проточной водой. Кладка нижней части печи - лещади и горна выполнена из углеродистых блоков и высокоглиноземистых кирпичей.  
 
  Верхняя часть доменной печи - колошник футерован шамотным кирпичом и изнутри защищен рядами стальных плит. В колошнике находится засыпной аппарат, с помощью которого загружаются в определенной последовательности сырые материалы и улавливается доменный газ. В шахте, расположенной под колошником, происходят процессы восстановления окислов железа и его науглероживание. В районе распара, расположенного ниже шахты, производится плавление пустой породы и флюсов с образованием шлака, причем шлакообразование заканчивается в заплечиках. В горне на лещади собираются чугун и шлак, которые периодически выпускаются через специальные отверстия- летки. Чугунная летка расположена на 500 мм выше лещади, а шлаковая - на 1,5 м. Обе летки забиваются огнеупорной массой и перед выпуском пробиваются. Общая высота доменной печи достигает 30 м и более. Полезной высотой доменной печи называют расстояние от оси чугунной летки до максимального уровня засыпки материалов. Объем, соответствующий этой высоте, называется полезным объемом доменной печи и является ее важнейшей характеристикой.  
  Наиболее крупные доменные печи в СССР имеют полезный объем в 1719, 2002 и 228б м³. Себестоимость чугуна выплавляемого в крупных печах, в 3 - 4 раза ниже себестоимости чугуна, выплавляемого в малых печах. На Криворожском и Череповецком металлургических заводах построены крупнейшие в мире доменные печи с полезным объемом в 2700 м³ производительностью около 2 млн. т чугуна в год. На Новолипецком металлургическом заводе строится домна объемом в 3200 м³. В текущем пятилетии намечена постройка доменных печей объемом в 5000 м³.  
  В верхней части горна доменных печей имеется кольцевой воздухопровод, в который воздуходувками нагнетается горячий воздух. По фурменным рукавам из воздухопровода воздух попадает внутрь печи через медные водоохлаждаемые фурмы расположенные в радиальном направлении по окружности печи. Кислород содержащийся в воздухе, необходим для горения кокса. Получаемые при этом горячие газы мощным потоком непрерывно перемещаются снизу вверх навстречу потоку сырых материалов - руды или агломерата, флюса, топлива, чугуна и шлака, движущихся сверху вниз. Наличие двух встречных потоков - необходимое условие бесперебойной работы доменной печи.  
  Непрерывность потока сверху вниз твердых материалов обеспечивается автоматически контролируемой подачей сырых материалов на колошник и загрузкой в печь с помощью системы механизмов.

2)Вспомогательные устройства доменной печи 
  Доменные печи являются основным агрегатом доменного цеха. Слева от них находится рудный двор, на котором хранятся усредненные шихтовые материалы. Портальным краном материалы загружаются в бункера, расположенные вдоль фронта доменных печей. Вагон-весы принимают из бункеров и взвешивают офлюсованный агломерат (или руду), флюсы и кокс и погружают их в вагонетки - скипы. Лебедкой по наклонному мосту материалы подаются на колошник в засыпной аппарат каждой печи и из него в печь. Все процессы загрузки шихты автоматизированы. Выпуск чугуна и шлака из доменной печи производится через летки по определенному графику (например, чугун через каждые 4 ч, шлак через 2 ч) соответственно в ковши чугуновозов и шлаковозов.  
  Литейный и частично передельный чугун из доменной печи направляется на разливочную машину и перерабатывается на чушки (слитки) весом в 15 - 25 кг, которые затем транспортируются в литейные и сталеплавильные цехи машиностроительных заводов. Предельный чугун направляется в миксеры - промежуточные круглые печи барабанного типа емкостью до 1500 т, отапливаемые газом. В миксерах чугун может длительное время сохраняться в жидком состоянии, его химический состав усредняется, частично удаляется сера. Из миксера жидкий чугун чугуновозными ковшами подается в сталеплавильные цехи для переплавки на сталь.  
  Шлак из доменной печи используется для производства кирпичей, теплоизоляционной ваты, цемента, гранулированного мате-риала для покрытия дорог и пр. 
  Непрерывность восходящего газового потока в доменной печи обеспечивается подачей горячего воздуха. Нагревание воздуха производится в специальных воздухонагревателях (рис. II.2), работающих по принципу регенерации тепла. Воздухонагреватель представляет собою цилиндрическую башню диаметром 6 - 8,5 м и высотой до 50 м. Снаружи он имеет металлический кожух, внутри футерован шамотным огнеупорным кирпичом. Воздухонагреватели имеют камеру горения и огнеупорную насадку, состоящую из ячеек, размер которых увеличивается снизу вверх. Работа воздухонагревателя разделяется на два периода: первый - нагрев огнеупорной насадки «на газу», второй - нагрев воздуха «на дутье». Для нагрева огнеупорной насадки сжигают очищенный доменный газ. Получаемые горячие газы поднимаются вверх, омывают купол и через огнеупорную насадку, поверхность которой составляет около 27 000 м², поступают вниз и далее через боров и трубу выходят в атмосферу. В период нагревания, который продолжается около 2 ч, огнеупорная насадка нагревается до 1200- 1400' С. Во второй период подачу газа прекращают. Через воздухопровод и огнеупорную насадку (снизу вверх) продувают воздух, который, соприкасаясь с поверхностью насадки, нагревается до 950 - 1200' С. Затем через специальный трубопровод горячий воздух воздуходувкой подается в доменную печь. Производительность применяемых воздуходувок достигает 5000 м³/мин (83,8 м³/с), а давление равно 4,3 - 4,5 ата (0,43 - 0,45 МПа).  
 
  Обычно у каждой доменной печи имеются три-четыре воздухоподогревателя, попеременно работающих «на газу» и «на дутье».  
  В результате взаимодействия кислорода воздуха и окислов руды с углеродом образуется доменный газ, который поднимается вверх со скоростью 20 - 60 м/сек. Из-за сопротивления материалов избыточное давление газов при достижении колошника снижается до 1,5 - 3,7 ати (0,15 - 0,37 МПа). После очистки от пыли газ используется для нагрева воздухонагревателей, мартеновских, кузнечных, термических печей и как горючее для двигателей внутреннего сгорания. Получаемая при очистке доменного газа колошниковая пыль используется в процессе агломерации.

 
Технико-экономические характеристики работы доменной печи 
  Производительность доменной печи характеризуется коэффициентом использования полезного объема печи К (КИПО), равного отношению полезного объема (объема от чугунной летки до максимального уровня засыпки сырых материалов) V к суточной выплавке чугуна  
  Чем ниже значение КИПО, тем выше производительность доменной печи. Значения КИПО колеблются в широких пределах от 0,45 до 0,75 м³/т. Работа доменной печи оценивается также по затратам сырых материалов и в первую очередь по расходу кокса, стоимость которого составляет 40 - 50% стоимости чугуна.  
  На 1 т мартеновского чугуна затрачивается примерно 0,7 т кокса, 1,7 т агломерата, 0,35 т руды, 0,3 т известняка и 2200 м³ горячего воздуха. В результате плавки на 1 т чугуна получают примерно 0,5 - 0,7 т шлака и 2800 м³ доменного газа. Продолжительность непрерывной работы доменной печи (кампании) составляет от 5 - 8 до 10 - 12 лет и более.  
 
 
Автоматизация и интенсификация процессов доменного производства 
  На современных доменных печах основные производственные процессы - отбор, взвешивание, подача на колошник и загрузка шихты осуществляются автоматически. Доменные печи оборудованы весьма совершенной сложной автоматической аппаратурой, которая не только контролирует и регистрирует основные показатели работы, но и управляет работой печи: поддерживает определенный уровень сырых материалов, обеспечивает их распределение в печи, поддерживает постоянный уровень температуры и влажность дутья, давления, состав газов на колошнике и пр. В качестве датчика часто используются радиоактивные изотопы. Разрабатываются еще более совершенные системы комплексного автоматического управления процессами в доменной печи с использованием счетно-решающих командных устройств.  
  Увеличение выплавки чугуна осуществляется за счет ввода в строй новых доменных печей и повышения производительности действующих печей.  
  Повышение производительности печей достигается: использованием крупных, более совершенных доменных печей с широким применением автоматизации и механизации процессов; улучшением подготовки шихты (сортировка руд и тщательное их усреднение); применением вместо руд офлюсованного агломерата повышенной основности, а также повышенного давления на колошнике до 1,5 - 2,5 ати (0,15 - 0,25 МПа); применением дутья постоянной повышенной влажности (содержание влаги должно составлять около 25 г/м³), сопровождающегося ускорением восстановительных процессов и увеличением размеров окислительной зоны в области фурм; применением дутья, обогащенного кислородом (до 32% О2), природного газа и порошка извести.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ,МОЛОДЕЖИ И СПОРТА

                                                 УКРАИНЫ

МАКЕЕВСКИЙ   МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ   ТЕХНИКУМ

 

 

 

 

 

                                               Реферат на тему

«Конструкция доменной печи и ее вспомогательные  устройства»

  по дисциплине:

 «Технология металла»

 

 

 

 

Выполнил

                                                                                   Студент группы ОД-10-1/9

                                                                                    Левин Максим

 

                                                                                     

 

 

 

 

 

 

 

                                                        «Макеевка 2013»

 

                                                                 СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1)Конструкция доменной  печи

 

2)Вспомогательные устройства  доменной печи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК         ЛИТЕРАТУРЫ

 

1) Общая металлургия.  Издательство Металлургия, 2001.

2) Целиков А.И. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. Учебник для вузов. Металлургии, 1992.

3) Кузьмин Б.А. и др. Металлургия, металловедение и конструкционные материалы. Учебник для техникумов.