Доменная печь

Table of Contents

Краткое описание технологии плавки чугуна в доменной печи

Доменная печь- описание читайте здесь. Она является главным оборудованием в доменном цехе, поэтому каждому будет интересно узнать о составе и принципе работы этой печи

Для производства чугуна используется железная руда, а основным результатом доменного производства является чугун, который находит широкое применение в различных отраслях экономики, таких как производство автомобилей, изготовление сантехники, чугунной посуды и т.д

Доменная печь, понятие о печи и плавке

Современное общество неразрывно связано с прогрессом в производстве, который невозможен без улучшения инструментов и материалов, используемых для их создания

Самым важным среди всех материалов, которые происходят от природы или созданы человеком, являются черные металлы — сплав железа и углерода с добавлением других элементов

Сплавы, содержащие 2-5% углерода, относятся к чугунам, а сплавы с менее чем 2% углерода — к сталям. Для плавки металлов используется специальная технология доменного производства.
Доменная плавка — это процесс производства чугуна из железной руды, который осуществляется в доменных печах или как их еще называют-домнах.
Основными материалами, используемыми в этом процессе являются топливо (кокс, получаемый из каменного угля), железная руда и флюс (специальные добавки из известняка, песка и других материалов).

Доменная печь — это специальное устройство, которое используется для создания чугуна путем плавления железных руд или концентратов. Она является основным оборудованием в доменном цехе и представляет собой круглую шахтную печь, которая облицована огнеупорными материалами. Для защиты печи от высоких температур используются холодильные устройства. Печь и ее кожух установлены на фундаменте и поддерживаются колоннами.

Исходным материалом для плавки является шихта, которая состоит из различных компонентов, таких как железная руда, марганцевая руда, агломерат и окатыши. Шихта подается на печь с помощью скипов или ленточного конвейера. Скипы разгружаются в печь через приемную воронку. Воздух подается в печь через воздухонагреватели, а готовый продукт плавки выходит через летки в ковши, расположенные в нижней части печи

Современные доменные печи имеют систему централизованного управления и контроля, которая регистрирует показатели работы печи, такие как расход кокса на 1 тонну чугуна и суточная производительность. Для снижения расхода кокса и себестоимости чугуна используется дополнительное топливо. Улучшение конструкции доменной печи направлено на увеличение ее мощности и внедрение новых технологий для улучшения подготовки сырья и повышения производительности. Чугун производится в доменных печах, которые представляют собой шахтные печи. Процесс получения чугуна в доменных печах заключается в восстановлении оксидов железа, содержащихся в руде, газообразными и твердыми восстановителями, образующимися при сгорании топлива в печи

Процесс плавки металла в доменной печи происходит непрерывно. Верхнюю часть печи заполняют исходными материалами, такими как агломерат, окатыши и кокс, а в нижнюю часть подают нагретый воздух и газообразное, жидкое или пылевидное топливо.
Газы, полученные от сжигания топлива, проходят через слой материалов и передают им свою тепловую энергию. При этом материалы нагреваются, восстанавливаются и плавятся.
Большая часть кокса сгорает в нижней части печи, обеспечивая ее тепловой энергией, а остальная часть используется для восстановления и науглероживания железа.
Доменная печь является мощным и высокопроизводительным оборудованием, в котором расходуется большое количество материалов. Современная доменная печь может обрабатывать до 20000 тонн шихты в день и производить около 12000 тонн чугуна ежесуточно

Доменная печь, конструкция

Доменная печь — это устройство, которое работает непрерывно и состоит из различных зон:
• Зона с подачей горячего воздуха.
• Зона, где происходит плавление материалов (заплечики и горн).
• Зона, где происходит восстановление FeO (распар).
• Зона, где происходит восстановление Fe2O3 (шахта).
• Зона предварительного нагрева (колошник).
• Загрузка железорудных материалов, известняка и кокса.
• Доменный газ.
• Столб с железорудными материалами, известняком и коксом.
• Удаление шлака.
• Выпуск жидкого чугуна.
• Сбор отходящих газов.
Внутреннее изображение вертикального разреза доменной печи называется профилем печи.
Рабочее пространство печи включает в себя:
• колошник;
• шахту;
• распар;
• заплечики;
• горн

Колошник — верхняя часть печи, в которую загружаются материалы и отводятся газы.
2. Шахта — большая часть печи, имеющая форму усеченного конуса и обеспечивающая равномерное опускание и разрыхление материалов.
3. Распар — средняя цилиндрическая часть печи с наибольшим диаметром, увеличивающая объем печи и предотвращающая задержки материалов.
4. Заплечики — часть печи под распаром, имеющая форму усеченного конуса и уменьшающая объем проплавляемых материалов

Назначение доменной печи и принцип работы

Назначение доменной печи является производство чугуна, а ее принцип работы заключается в использовании специального оборудования и соблюдении определенных технологий. Для этого в печи используются пустые породы и различные виды рудного вещества, такие как красный, бурый, шпатовый, магнитный железняк или марганцевые руды. Важно следовать технологиям, чтобы достичь желаемого результата — получения чугуна

Восстановление железа — важный этап в производстве чугуна, который придает ему прочность. Железо затем помещают в распар, где оно насыщается углеродом. Это приводит к образованию чугуна. В горячей части печи чугун начинает плавиться и стекать вниз

Работа доменной печи зависит от ее типа — коксовой или древесноугольной. Коксовые печи используют кокс в качестве топлива, а древесноугольные — древесный уголь. Шахтная печь работает непрерывно и имеет форму двух конусов с распаром между ними

Доменная печь работает за счет нескольких физико-химических операций, которые зависят от температуры печи и количества загруженного материала. В общем, можно выделить следующие процессы:

процесс разложения известняка, в результате которого образуется угольный ангидрид и окись кальция;
восстановление железа и прочих элементов;
науглероживание железа;
металлоплавление;
возникновение и плавление шлака;
сгорание топлива и прочие.

В доменной печи используется специальное устройство для подогрева воздуха, который затем подается в печь (горячее дутье). Ранее такого устройства не было в оборудовании для выплавки чугуна. Разработка этого устройства позволила существенно сократить расходы на топливо. Работа доменной печи основана на сложных физико-химических процессах

Выделяют такие операции:

сгорание топлива;
восстановление железа;
разложение известняка на окись кальция и угольный ангидрид;
насыщение железа углеродом;
плавка металла;
плавление шлака и др.

В самом общем смысле доменная плавка – это производство чугуна из железорудного сырья.

Главные материалы, с помощью которых возможна выплавка чугуна:

топливо – кокс;
железная руда – сырьё, из которого выплавляют чугун;
флюс – спецдобавки из песка, известняка и некоторых других материалов.

В печи шихта вводится в виде мелких сплавленных кусков — окатышей или агломератов. В качестве исходного материала могут использоваться марганцевые руды или различные виды железной руды. Сырье загружают в печь слоями, чередуя с пластами флюса и кокса

Шлак всплывает на поверхность расплавленного металла. Примеси удаляют до кристаллизации жидкого металла. Поставка сырья и работа печи должны быть непрерывными. Специальные транспортные средства обеспечивают постоянство процесса. Шихта проходит через различные технологические процессы, проходя через описанные элементы в горн

Кокс, горящий с высокой температурой, не допускает ее падения ниже 2000 градусов. Горение способствует соединению кислорода с коксом, одновременно образуя углекислый газ. При высокой температуре углекислый газ превращается в оксид углерода, что позволяет восстановить железо

Чугун образуется, когда раскаленные капли железа протекая через куски кокса и насыщаются углеродом. Сплавы с 2-5% углерода считаются чугуном. После накопления в горне печи, готовый металл сливают через летки. Сначала выпускают шлак через верхнее отверстие (шлаковую летку), а затем выпускается чугун через нижнее (металлическая летка).