Доменная печь

При наличии нескольких видов  железорудного сырья для обеспечения  более рационального распределения  разных материалов по сечению печи рекомендуется их загрузку производить  в каждую подачу, при этом обеспечивать вес каждого из железорудных материалов во всех подачах одинаковым.

 

2.2.4 Составление и корректировка  шихты

Соотношение видов сырья  в доменной шихте устанавливает  начальник доменного цеха.

Изменение расхода или  вывод из шихты различных материалов могут производить заместитель  начальника цеха по шихте и мастер печи по согласованию с начальником  цеха и начальником смены.

Основность агломерата и содержание в нем магнезии и MnO задается главным доменщиком.

При расчете шихты необходимо исходить из основности шлака по отношению CaO/SiO2 и (CaO+MgO)/SiO2 , его физико-химических свойств, обеспечивающих достаточную обессеривающую способность, нормальное тепловое состояние горна и жидкоподвижность шлака.

Величину рудной нагрузки устанавливает мастер печи путем  изменения веса коксовой колоши при  постоянном весе рудной сыпи, исходя из конкретных условий работы печи, в  соответствии с настоящей инструкцией.

В каждом случае корректировка  шихты производится с учетом общего состояния печи и ее нагрева.

 

2.2.5 Нормальный режим работы  доменной печи

Признаками устойчивого  ровного хода доменной печи являются:

непрерывный, с постоянной скоростью сход шихтовых материалов;

стабильное, оптимальное  для данных условий, распределение  газового потока, что характеризуется  кривой содержания двуокиси углерода по сечению печи (в центре содержание СО должно быть ниже, чем на периферии на 2-5 %) и умеренным диапазоном колебания температуры на периферии и колошнике (разница между минимальным и максимальным значениями температуры в точках периферии не должна превышать 100-150 °С);

равномерные нагрев и интенсивность  работы воздушных фурм;

постоянство давления дутья  при максимально возможных для данных условий его количестве и температуре;

устойчивость теплового  состояния печи, обеспечивающего  получение чугуна и шлака постоянного  заданного состава;

постоянный по величине вынос  колошниковой пыли;

постоянство общего и частных  перепадов давления газа по высоте печи.

Необходимым условием ровного  хода является постоянство технологических  параметров доменного процесса:

постоянство качества загружаемых  материалов по химическому и гранулометрическому  составу;

обеспечение постоянной полноты  печи;

равномерная и полная отработка  продуктов плавки;

постоянство дутьевых параметров (расход и температура дутья степень  его обогащения кислородом);

строгое соблюдение точности взвешивания и очередности забора материалов;

отсутствие перешихтовок;

бесперебойная работа механического, электрического оборудования, контрольно-измерительных  приборов и средств автоматизации.

 

2.2.6 Режим загрузки материалов

Случаи, вызывающие необходимость  изменения режима загрузки материалов, могут иметь место:

при чрезмерном развитии (или  ослаблении) потока газов на периферии  или в центре;

при развитии одностороннего потока газов каналами или неравномерном  распределении газового потока по окружности печи;

при перекосе уровня засыпи материалов в печи.

Оптимальный режим загрузки устанавливается отдельно для каждой печи с учетом состояния ее профиля, вида выплавляемого чугуна и физико-химических свойств сырья и топлива.

2.2.7 Дутьевой режим

Основным показателем  нормальной работы доменной печи является постоянство дутьевого режима: количества, температуры, давления и влажности  дутья, содержания в нем кислорода  и других составляющих комбинированного дутья, обеспечивающих нормальный нагрев и ровность хода печи в соответствии с заданным химическим составом чугуна при установившемся технологическом  режиме плавки и стабильных его параметрах.

Увеличение расхода дутья, при установившемся режиме работы печи, нужно производить по 50-100 м3/мин (0,83-1,67 м3/с) течение 15-20 минут, в зависимости  от хода печи и величины перепада давления между фурмами и колошником, не допуская резкого его повышения.

Для каждой печи и определенных сырьевых условий существует оптимальное  количество дутья, при повышении  которого наступает передув. В зависимости  от состояния печи и факторов, ограничивающих дутьевой режим, внешние признаки, сопровождающие наступление передува, могут иметь различный характер. В одних случаях повышается давление дутья, ход печи становится тугим, с обрывами шихты, со склонностью к подвисаниям. В других - возникает канальный ход с небольшим падением давления дутья при ускорении схода шихты. Однако, в дальнейшем во всех случаях передува - ход печи и распределение газового потока становятся неустойчивыми, с резкими изменениями, приводящими к колебаниям нагрева печи.

Кратковременное снижение расхода  дутья производится с целью устранения отклонений от нормального хода печи. Если уменьшение расхода дутья на величину от 100 до 200 м3/мин (1,67-3,33 м3/с) не привело к положительным результатам, сокращаются расходы кислорода  и мазута пропорционально уменьшению расхода дутья. Снижение расхода  дутья более чем на 200 м3/мин (3,33 м3/с) допускается при значительных расстройствах хода печи или в  аварийных ситуациях.

Температура дутья при  ровном ходе и нормальном нагреве  печи, как правило, должна быть постоянной и на максимально возможном уровне, допускаемом состоянием воздухонагревателей  и тракта подачи горячего дутья, а  также условиями технологии.

Технологический кислород подается на всас воздуходувных машин. Расход кислорода для обогащения дутья не является автоматически регулируемым параметром, Концентрация кислорода в дутье устанавливается начальником цеха или его заместителем, а мастер печи обязан выдерживать обогащение дутья кислородом на заданном уровне.

Оптимальный расход мазута (водомазутной эмульсии) определяется для каждой доменной печи в зависимости от условий ее работы (температуры дутья, степени обогащения его кислородом, качества шихты, вида выплавляемого чугуна).

Подача мазута в печь должна осуществляться непрерывно из двух форсунок каждой работающей воздушной фурмы. Необходимо обеспечивать равномерную  подачу мазута по окружности печи.

Для обеспечения полноты  сжигания мазута оптимальная температура  его должна составлять 110-120 °С, не допускается снижения ее ниже 90 °С или повышение более 130 °С.

Соотношение параметров комбинированного дутья: содержание кислорода в дутье, температура и влажность дутья, расход мазута определяется в зависимости  от заданной величины теоретической  температуры горения, которая по физической сущности близка к температуре  фурменного газа.

Оптимальная теоретическая  температура горения находится  в интервале 2050-2250 °С.

 

2.2.8 Тепловой и шлаковый  режимы

Тепловое состояние печи и шлаковый режим должны поддерживаться постоянными и обеспечивать высокую  интенсивность выплавки чугуна заданного  состава с наименьшими колебаниями  химического состава по выпускам при минимальном расходе кокса.

В зависимости от вида выплавляемого  чугуна: передельного или литейного и особенностей используемого сырья необходимо поддерживать шлаковый режим, обеспечивающий выплавку чугуна заданного состава (согласно ЗТУ 309-125-97, ГОСТ 4832-80 и ГОСТ 805-80).

При регулировании теплового  режима необходимо учитывать следующее:

после изменения рудной нагрузки нагрев печи (оцениваемый по содержанию кремния в чугуне) начинает изменяться через 5-6 часов, а новый уровень  нагрева печи устанавливается через 10-12 часов;

в течение 1,5-2,0 часов после  снижения расхода мазута содержание кремния в чугуне несколько увеличивается, затем уменьшается и через 3,0-4,5 часа достигается исходный уровень  и через 8-10 часов - новое установившееся состояние;

после изменения влажности  и температуры дутья содержание кремния в чугуне начинает изменяться немедленно, и новое установившееся состояние соответственно через 3-4 и 7-8 часов.

Регулирование шлакового  режима производится путем изменения  соотношения рудных компонентов  шихты, как правило, за счет изменения  расхода только одного из компонентов  шихты. Любая корректировка состава  шихты в обязательном порядке  должна подтверждаться расчетом.

При ровном сходе шихты  не должно быть отдельных подстоев и провалов шихтомеров, время срабатывания подач должно быть одинаковым. Оно зависит от величины коксовой колоши, от установленной системы загрузки и степени форсировки печи.

 

2.2.9 Выпуск чугуна и  шлака

Выпуск чугуна и закрытие летки, как правило, должны производиться  на полном ходу. Необходимость снижения давления дутья на выпуске определяется мастером печи.

Количество ковшей, необходимых  на один выпуск при нормальных условиях работы печи должно обеспечивать полное опорожнение печи от продуктов плавки.

Для обеспечения полноты  выдачи продуктов плавки выпуск чугуна не закрывается до полной остановки  печи.

 

2.3 Основные реакции доменного процесса

 

Основная задача доменного  процесса - обеспечение как можно  более полного извлечения железа из оксидов путем их восстановления. Железо поступает в доменную печь в виде оксидов: агломерат вносит Fе3O4 и немного Fе2O3 и FeО, окатыши - Fе2O3 и Fе3O4 и железная руда, если ее применяют Fе2O3 и Fе3O4, причем часть этих оксидов находится в виде химических соединений с другими оксидами. Восстановление заключается в отнятии кислорода от оксида и получении из него элемента (или же оксида с меньшим содержанием кислорода). Его осуществляют с помощью восстановителя - вещества, к которому переходит кислород благодаря тому, что у восстановителя большее химическое сродство к кислороду, чем у восстанавливаемого элемента. Таким образом, в процессе восстановления одно вещество теряет кислород (восстанавливается), а другое приобретает его (окисляется). В общем виде процесс восстановления описывается уравнением:

 

МО + В = М+ ВО,

 

где М - восстанавливаемый  металл;

В - восстановитель;

МО - восстанавливаемый оксид;

ВО - оксид восстановителя.

В соответствии с выявленными  акад. А.А.Байковым закономерностями восстановление оксидов железа протекает ступенчато от высших к низшим:

 

Fе2O3 ? Fе3O4 ? FeО ? Fе.

 

Поскольку при температурах ниже 570°С оксид FеО неустойчив и разлагается (на Fе3O4 и Fе), схема восстановления при температурах ниже 570°С следующая:

 

Fе2O3 ? Fе3O4 ? Fе.

 

Восстановителями оксидов  железа в доменной печи служат углерод, оксид СО и водород. Восстановление углеродом принято называть прямым восстановлением, а газами - косвенным. Главное отличие прямого восстановления от косвенного, это расходование углерода, а это означает, что с развитием  реакций прямого восстановления сокращается количество углерода, достигающего фурм.

В целом ход процесса восстановления железа в доменной печи можно охарактеризовать следующим образом. Во всем объеме печи, начиная от верха колошника до участков с температурой 900 - 1000°С, протекают процессы косвенного восстановления газом СО и от части водородом. В этой зоне косвенного восстановления все высшие оксиды железа успевают восстановиться до FеО, а часть FеО восстанавливается до железа, причем частицы восстановленного железа обнаруживаются уже в колошнике. Вместе с тем, часть FeO восстанавливается до железа прямым путем в зоне высоких температур (>900-1000°С). При этом в зонах с температурами свыше 1100- 1250°С, когда сформировался шлак, железо восстанавливается прямым путем из жидкого шлака при стекании его капель вниз между кусками кокса. Железо при восстановлении получается в твердом виде; частицы железа, восстановившиеся из материалов, находящихся в твердом виде, имеют форму губrи.

В доменной печи железо восстанавливается  почти полностью. Степень восстановления железа ? составляет 0,99 - 0,998, а это означает, что 99 - 99,8% железа переходит в чугун и лишь 0,2 - 1,0 % переходит в шлак.

 

3. Описание доменных печей

 

Расположение доменных печей  в доменном цеху островное с расстоянием  между ДП - 1,2 118,8 м, ДП - 2,3 268,2м, ДП - 3,4 339м.

Доменные печи № 1 и №2 оборудованы одним литейным двором и имеют по одной шлаковой стороне  и по две чугунных летки. На печах  также сохранена многоносковая разливка чугуна и шлака. Печи имеют по два постановочных пути для чугуновозных ковшей и по два постановочных пути для шлаковозных ковшей. Для передвижения ковшей под печами каждая печь оборудована тележечными толкателями. Для хозяйственных работ, для каждой печи, имеется хозяйственный путь.

Доменная печь №4 оборудована  одним литейным двором круглой планировки и имеет четыре чугунных летки. Печь имеет четыре постановочных пути для чугуна и четыре постановочных  пути для шлака, все пути оборудованы  тележечными толкателями. Для хозяйственных  постановок имеются два пути: один - тупиковый и один - сквозной.

В таблице 4 представлены основные параметры профиля доменной печи

 

Таблица 1 - Профили доменных печей