Дати визначення чавуну.

ПЛАН

1. Поняття чавуну.*

2. Початкові матеріали для одержання чавуну.**

3. Підготовка їх до плавки.*

4. Конструкція і робота доменної печі.**

5. Суть доменного процесу.**

6. Продукти доменного виробництва.**

7. Техніко-економічні показники роботи доменної печі.*

Чавун – залізовуглецевий сплав, який містить більше 2,14% вуглецю.

Початкові матеріали:

1. Залізні руди.

2. Паливо.

3. Флюси.

Руда – природна мінеральна сировина, яка містить метали в кількості і вигляді, придатному для промислового використання. Руда складається з рудних мінералів (містять потрібний метал) і пустої породи.

До залізних руд належать:

1) Червоний залізняк (гематит) – залізо у вигляді Fe₂O₃ (45-65% заліза).

2) Бурий залізняк (лимонит) – залізо у вигляді Fe₂O₃^.Н₂О (25-50% заліза).

3) Магнітний залізняк (магнетит) – залізо у вигляді Fe₃O₄ (40-70% заліза).

Паливо – горюча речовина, при спалюванні якої виділяється велика кількість тепла.

Кам’яновугільний кокс одержують в результаті теплової обробки коксівного вугілля при температурі 1000 – 1100^оС без доступу повітря. Питома теплота згорання – 30 тис. кДж/кг.

Деревне вугілля одержують в результаті сухої перегонки без доступу повітря з дров при температурі 400 – 450^оС. Пит. тепл. згор. – 34 тис. кДж/кг.

Мазут – залишок від перегонки нафти. ПТЗ – 44 – 46 тис. кДж/кг.

Природний газ містить 99,9% вуглеводнів. Об’ємна теплота згорання – 33 – 65 тис. кДж/м³.

Флюси – речовини, які додають під час плавки для плавлення пустої породи руди і утворення шлаків (флюси + пуста порода + зола палива), для переводу з металу в шлак шкідливих домішок. Флюсом для доменної плавки є вапняк СаСО₃, іноді – доломіт CaMg(CO₃)₂

Початкові матеріали для плавки в певному ваговому співвідношенні називаються шихта.

Підготовка руд до доменної плавки (прискорює плавку і зменшує витрати коксу) включає:

- дроблення кусків руди;

- збагачення – попередня обробка руди для відокремлення частини пустої породи і збільшення вмісту рудних мінералів; для залізних руд застосовують промивання водою для відокремлення піщано-глиняної породи та магнітне збагачення – відокремлення магнітних мінералів від інших з допомогою магнітів;

- спікання (агломерація) – процес окускування дрібних рудних матеріалів при температурі 1200-1500^оС на спеціальних агломераційних стрічкових машинах із застосуванням палива – дрібного коксу; продукт спікання – агломерат.

Чавун із залізних руд одержують в доменних печах. Це шахтна (вертикальна) піч, що має стальний корпус, викладена всередині шамотною цеглою (вогнетривким матеріалом). Домна має такі основні зони (зверху донизу): колошник, шахта, розпар, заплечики, горн. Через колошник в піч завантажують шихту окремими порціями – колошами. До колошника шихту доставляють два похилі скіпові підйомники. Шахта має форму зрізаного конусу, що розширюється донизу. Заплечики від розпару звужуються до горна, утримуючи тверду шихту в розпарі і шахті. У верхній частині горна розташовані фурменні отвори – фурми (16-20 шт.), через які під тиском подається підігріте (900-1200^оС) збагачене киснем повітря, що забезпечує горіння палива (дуття).

Рисунок 1.1. Схема конструкції (а) і профіль (б) доменної печі:

1 - льотка для чавуну; 2 - фурма; 3 - розпар; 4 — шахта; 5 – стальний кожух;

6 - шамотнафутерівка; 7 - конус великий; 8 — труба газовивідна; 9 - колошник;

10 - чаша; 11 - конус малий; 12 - заплечики; 13 - горн; 14 - льотка для шлаку.

При горінні коксу шихта нагрівається, плавиться і поступово опускається донизу. Назустріч шихті піднімаються гарячі гази. В результаті взаємодії компонентів шихти і газів на рівні розпару і заплечиків утворюється тверде губчасте залізо, яке потім насичується вуглецем, плавиться і стікає в горн. В горні накопичується рідкий чавун, а над ним – рідкий шлак (ρ_чав.=6,9 г/см³, ρ_шл.=2,5 г/см³).

Чавун і шлак періодично (кожні 2-3 години) випускають з печі через льотки (окремо чавун і шлак) t_чав.=1300-1450^оС, t_шл.= t_чав.+40-80^оС.

Чавун по жолобу потрапляє в ковші, з яких розливається у форми – виливниці, або зливається у міксер.

Піч працює безперервно 4-8 років. Корисна висота печі – до 40 м; корисний об’єм – до 5000 м³.

Суть доменної плавки – відновлення заліза із його оксидів, що містяться в руді.

Етапи доменного процесу:

1. Горіння вуглецю палива: С + О₂ → СО₂

СО₂ реагує з коксом: СО₂ + С → СО

2. Розкладання компонентів шихти.

3. Відновлення оксидів.

Головний відновник – газ СО:

Fe₂O₃ + CO → Fe₃O₄ + CO₂ + Q

Fe₃O₄ + CO → FeO + CO₂ + Q

FeO + CO → Fe_тв + CO₂ + Q

Відновлення відбувається також вуглецем:

FeO + C → Fe + CO

Відновлюються також оксиди марганцю, кремнію, фосфору.

4. Навуглецьовування заліза – відбувається в розпарі і заплечиках при взаємодії губчастого заліза з газом СО і потім рідкого чавуну з розпеченим коксом.

5. Шлакоутворення – шлак утворюється з пустої породи, золи коксу і флюсу, він плавиться в розпарі і заплечиках і стікає в горн.

Продукти доменного виробництва:

1. Чавун:

Техніко-економічні показники роботи доменної печі:

1. Коефіцієнт використання корисного об’єму:

, де W – корисний об’єм печі, м³; Q – добовий випуск чавуну, т.

Чим менше КВКО, тим краще працює піч (до 0,35).

2. Витрати коксу на виробництво 1 т чавуну: ≈ 550 кг.

3. Продуктивність печі – кількість чавуну, виплавленого за добу, місяць, рік.

Контрольні питання:

2. Які початкові матеріали треба мати для виплавки чавуну?

3. Як називається піч для виплавки чавуну та які вона має основні зони

згори донизу?

4. Коротко описати конструкцію доменної печі.

5. Як працює доменна піч:

5.1 Як відбувається завантаження шихти?

5.2 Де утворюються продукти плавки та як їх випускають з печі?

5.3 Що таке фурми та їх призначення в доменному процесі?

6. Яка головна мета доменного процесу?

7. Описати суть етапів доменного процесу:

7.1 Горіння вуглецю палива (навести рівняння реакцій).

7.2 Розкладання компонентів шихти.

7.3 Відновлення оксидів (навести рівняння реакцій).

7.4 Навуглецьовування заліза.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 70; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!