Чугуна на ней

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Колошник ДП №5 как технологический

Объект автоматизации

Характеристика печи и особенности производства

чугуна на ней

Доменный цех является одним из основных цехов металлургического завода.

Роль доменного цеха на металлургическом заводе определяется не только производством чугуна, но и выработкой доменного газа, используемого как топливо. Лишь часть этого газа используется в самом доменном цехе; остальной газ потребляется другими цехами завода – металлургическими и энергетическими, а также коксовыми печами близлежащего коксохимического завода. Поэтому от работы доменных печей зависит работа не только сталеплавильных цехов, но и нагревательных, а часто и коксовых печей, а также вся энергетика завода.

Доменный цех, кроме того, связан со вспомогательными цехами завода как потребитель их продукции. Цеха газовый, парокотельный, воздуходувный, электрический, огнеупорный, водоснабжения, железнодорожного транспорта непрерывно обслуживают доменный цех. Перебои в обслуживании вызывают аварийное состояние в доменном производстве, а перебои в подаче из доменного цеха чугуна и газа потребителям срывают работу всего завода.

Доменный цех ПАО «ЕВРАЗ Днепропетровский металлургический завод имени Г.И. Петровского» имеет в своем составе три доменных печи общим объемом 2766 м³, в т. ч. Дп №2 –700 м³, №3 – 1033 м³, №5 – 1033 м³. Проектная мощность цеха – 1795,0 тыс. тонн чугуна.

Доменная печь №5 построена в 1959 г. Характеристика доменной печи №5: полезный объем – 1033 м³; полезная высота – 25500 мм; высота колошника – 2300 мм; объем колошника – 74 м³; высота шахты – 15000 мм [4].

Для производства чугуна доменная печь использует агломерат, окатыши, железную и марганцевую руду, известняк обыкновенный, шлаки сталеплавильного производства, сварочный шлак, кокс, габаритные металлоотходы (чугунную стружку, проржавленный металл и др.).

Бесперебойная ритмичная загрузка материалов в доменную печь в заданной последовательности и установленном количестве, а также постоянство уровня засыпи на колошнике являются одним из условий ровного хода печи. Загрузка печи осуществляется отдельными подачами, тип которых характеризуется числом и весом коксовых и железорудных скипов, а также порядком накопления их в загрузочном устройстве.

Подача материалов на колошник доменной печи осуществляется по наклонному скиповому подъемнику, соединяющему скиповую яму с колошником.

Двухконусное загрузочное устройство предназначено для загрузки шихты в доменную печь и равномерного ее распределения по окружности колошника, а также для предотвращения выхода колошникового газа через колошник в атмосферу.

У двухконусного загрузочного устройства газоуплотняющими элементами служат малый и большой конусы. Последний, кроме того, выполняет еще и функции шихтового затвора межконусного пространства, а также распределителем шихты в доменной печи. Работа конусов осуществляется по основной программе, когда межконусное пространство без давления и его выравнивают только перед опусканием большого конуса для чего, при наличии меры, открывают один наполнительный клапан диаметрально противоположный сбросному, производится наполнение межконусного пространства паром и получистым доменным газом, и после сбрасывания СРД, свидетельствующего о выравнивании давления в печи и межконусном пространстве, происходит открывание большого конуса.

Доменный процесс характеризуется следующими особенностями, существенно отличающими его от иных металлургических процессов:

1. Доменная печь работает непрерывноот задувки до выдувки в течение ряда лет: в печь непрерывно загружаются материалы, а из печи непрерывно отводится газ. Чугун и шлак, накапливаясь в горне, выпускаются периодически. Останавливают печь только по организационным причинам (ремонт и т. п.).

2. Чугун и шлак получаются в жидком состоянии и хорошо отделяются один от другого благодаря разной плотности. Шлак содержит ничтожные количества железа. Практически все железо, загруженное в печь с материалами и не унесенное в виде пыли газами, переходит в чугун.

3. В доменной печи имеет место встречный противоток нагреваемых веществ и горячих газов. Поэтому по сравнению с другими печами и теплотехническими приборами тепловой коэффициент полезного действия доменной печи наибольший (75 – 86%) [1].

Для рационального использования газов необходимо, чтобы они двигались не по широким каналам с наименьшим сопротивлением, в результате чего они могут покинуть печь с высоким содержанием окиси углерода, а сквозь шихту при возможно большем контакте с нагреваемыми и химически обрабатываемыми материалами.

Вот почему в доменном процессе важное значение имеют следующие факторы: подготовка шихты для придания ей определенных физических свойств; рациональная загрузка, обеспечивающая хорошую обработку шихты газами и равномерное распределение газовых потоков по сечению печи; очертания профиля рабочего пространства печи, которые, с одной стороны, исключали бы образование путей малого сопротивления, а с другой – заклинивания, зависания, задержки шихты при ее опускании; надлежащие количество и скорость дутья, обеспечивающие равномерное распределение газов по сечениям печи. Соблюдение этих условий дает возможность лучше использовать газ при его движении на встречу опускающейся шихте.

4. Углерод в доменной печи используется не только как топливо, но и как реагент-восстановитель. В последнем случае он расходуется в виде твердого (растворенного) углерода или газообразной окиси углерода.

Газы, поднимаясь от горна к колошнику, проходят путь в 20 с лишним метров в течение нескольких секунд. Требуется, чтобы распределение газов по сечению печи обеспечивало ровный сход материалов от колошника к горну. Распределение материалов в печи влияет на распределение газового потока по сечениям.

В доменной печи шихтовые материалы по мере опускания подвергаются под воздействием горячих восстановительных газов существенным изменениям. Из материалов удаляются полностью летучие вещества: влага, гидратная вода, углекислота и в меньшей мере другие возгоняемые вещества. Восстанавливаются окислы металлов: железа, марганца, фосфора, кремния, серы, иногда хрома, никеля, титана, ванадия, мышьяка, цинка, свинца, меди и др.

Восстановленный металл далее науглероживается.

До полного восстановления всего железа и до заметного развития восстановления прочих элементов начинается шлакообразование – соединение окислов некоторых элементов в более сложные комплексы, образующие при взаимном растворении шлак, стекающий вниз и меняющий при этом свой состав. Изменение состава шлака происходит в результате растворения в нем твердых компонентов и восстановление некоторых элементов из окислов, находившихся в первичном шлаке. Окончательный состав шлака устанавливается ниже уровня фурм, после присоединения к нему золы горючего, восстановления железа, марганца, кремния и фосфора из окислов и перехода значительной части серы в шлак.

На уровне фурм различные элементы окисляются кислородом дутья. Сначала сгорает углерод кокса (или другого горючего) в углекислый газ и окись углерода. Азот поступает из воздуха, а водород из водяного пара, углеводородов и летучих веществ горючего. У фурм неизбежно окисление кислородом дутья составных частей чугуна: железа, углерода и других элементов.

Важнейшие превращения, происходящие в доменной печи, являются физико-химическими процессами и подчиняются законам физической химии.