Основы производства чугуна в доменных цехах

Производство чугуна, включающее большой комплекс агрегатов, машин и устройств, можно разделить на два взаимосвязанных этапа: подготовку шихтовых материалов к плавке и собственно выплавку чугуна. Территориально они могут располагаться рядом или на значительном расстоянии один от другого.

Современный доменный цех осуществляет выплавку чугуна из подготовленных шихтовых материалов с содержанием железа 55-67%, что обеспечивает высокие технико-экономические показатели производства. Шихтовыми материалами (шихтой) доменной плавки являются: железосодержащие материалы (агломерат, окатыши), кокс и некоторое количество добавок (железная руда, марганцевая руда, флюсы). Расходные коэффициенты и характеристики шихтовых материалов приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Расходные коэффициенты и характеристика шихтовых материалов доменной плавки

Для обеспечения работы доменной печи требуется бесперебойная подача шихтовых материалов к загрузочному устройству на высоту 60-80 м порциями с определенным темпом и в определенной последовательности.

Для ошлакования пустой породы рудных материалов, а также золы топлива, и получения жидкоподвижного шлака с высокой серопоглатительной способностью в доменную плавку подают флюсы. В качестве флюсов применяют известняк иногда доломит. Флюсы вводят в доменную печь непосредственно или в составе агломерата (офлюсованный) и окатышей. В зависимости от способа ввода флюсов в доменную печь к ним предъявляют различные требования по прочности и кусковатости. Для непосредственного ввода в печь флюсы должны быть кусковыми и высокопрочными, флюсы для агломерации необходимы мелкие (0-3 мм), непрочные.

Для ведения доменной плавки применяют топливо­­­­­­–кокс (используется также как восстановитель), природный газ, мазут и каменноугольную пыль. Поскольку кокс является дорогостоящим топливом, стремятся сократить его расход дополнительным применением менее дорогих видов топлива, снижением в шихте мелких фракций руды, агломерата, флюсов, интенсификацией доменного процесса. Например, подача природного газа в количестве 70-130 м на 1 т чугуна позволяет уменьшить расход кокса на 10-20% и повысить производительность печи на 3-7%. Снижение мелочи (мелких фракций) в шихте на 1% приводит к сокращению расхода кокса на 0,5% и увеличению производительности печи примерно на 0,6%. Повышение давления газа на колошнике доменной печи на 10 кПа позволяет снизить расход кокса на 0,1-0,7%. Поэтому практически все доменные печи работают на повышенном давлении газа (180-250 кПа).

Технология должна включать следующие методы интенсификации доменного процесса: вдувание природного газа (до 150 м³ на 1 т чугуна); обогащение дутья кислородом (до 30-35%), работу при избыточном давлении под колошником до 0,25 МПа; повышение температуры дутья до 1200-1300°С; вдувание в печь угольной пыли,, а также горячих восстановительных газов.

Проектные решения для доменных печей и их работы

Планировки доменных цехов, встречающиеся на практике приведены в приложениях Ж1-Ж3.

Типовыми доменными печами являются печи следующих полезных объемов: 1033, 1386, 2002, 2286, 2700, 3000, 3200, 5000, 5500 м³. При проектировании доменного цеха (или печи) заданной производительности следует учитывать, что с увеличением полезного объема печи технико-экономические показатели ее работы улучшаются.

При проектировании доменной печи должны быть предусмотрены современные за­грузочные устройства (лотковые или роторные); самонесущий кожух без мораторного кольца; совер­шенствование конструкции горна и лещади, в том числе ком­бинированная кладка лещади из углеродистых блоков и высокоглиноземистых огнеупоров и воздушное охлаждение основания лещади, применение совершенных конст­рукций холодильников и др.

При проектировании доменных печей предусматривают уве­личение числа чугунных леток и воздушных фурм, усовершенствование профиля печи и конструкции горна и лещади, усовершенствование системы охлаждения печи, установку бесконусного загрузочного устройства, замену воздуходувных машин на более мощные. Печи объемом 2000 м³ и менее должны иметь по две чугунных летки, печь объемом 2700 м³ - три, пе­чи объемом 3200-5500 — четыре летки.

Режим работы печей предусматривает при­мерно следующее число выпусков чугуна за сутки: на печах с одной леткой oт 8 до 10, двумя летками 10 - 14, с трёмя - четырьмя летками 15 - 24.

Для организации технологического процесса в доменном цехе используют три основные технологические линии:

- подача шихтовых материалов в печь;

- уборка жидких продуктов плавки;

- подача дутья в доменную печь.