Техника безопасности при работе на доменных печах

НИЖНЕКАМСКИЙ  СВАРОЧНО-МОНТАЖНЫЙ  КОЛЛЕДЖ 
 
 
 
 
 

                                                    РЕФЕРАТ 

Дисциплина: «Технологические процессы в машиностроении»

Тема: «Техника безопасности при работе на доменных  печах». 
 
 
 
 

                                               Выполнил  студент V курса, группа  ТСП-22 

                                                                                                           Н.Т.Валиуллин 

              Проверил: преподаватель                                       

                                                                                                      Р.А.Стельмащук 
 

                                                    Нижнекамск-2012     

                                                 СОДЕРЖАНИЕ 
 

  ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..…..3

1.ИСТОРИЯ   ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДОМЕННЫХ  ПЕЧЕЙ………………..…..4

2.ПОНЯТИЕ  И УСТРОЙСТВО ДОМЕННОЙ  ПЕЧИ………………..………..5

3.ПРИНЦИП  РАБОТЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ………………..……...…………..7

4.ДОМЕННОЕ  ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА………………..…...………….….9

5.ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА ДОМЕННЫХ ПЕЧЯХ………………………………………………………………………..…..12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….………18

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………..………………….…19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                    ВВЕДЕНИЕ

     В соответствии с характером их работы, все промышленные печи, могут быть разделены на три основные группы: электрические, шахтные и пламенные. В электрических печах источником тепла является электроэнергия. В этих печах, так же как и в пламенных, только часть рабочего пространства занята садкой. Большая же часть рабочего пространства занята раскаленным воздухом или специальной атмосферой.

     В шахтных печах весь объем рабочего пространства заполнен материалами  в виде кусков, а раскаленные газы проходят через эти материалы. К таким относятся доменные печи, вагранки.

Пламенные печи отличаются тем, что в них, во-первых, источником тепла является сгорающее  топливо и, во-вторых, только небольшая  часть рабочего пространства занята металлом, а остальная, большая часть  рабочего пространства, занята пламенем или раскаленными продуктами сгорания топлива. Примером таких печей могут служить методические, мартеновские и другие.

Доменные  печи являются крупнейшими современными шахтными печами. Большинство действующих  в настоящее время доменных печей имеет полезный объем 1300-2300 м3 - объем, занятый загруженными в нее материалами и продуктами плавки. Эти печи имеют высоту примерно 30 м и дают в сутки по 2000 т чугуна. Современная печь вместе со всеми сооружениями и металлоконструкциями, футеровкой (огнеупорной кладкой) и находящимися в ней шихтовыми материалами и продуктами плавки может иметь массу свыше 30 тыс. т. Эта масса должна быть равномерно передана грунту. Фундамент (пень) представляет собой монолитный цилиндр из жароупорного бетона, на котором находится горн печи. Полезный объем наиболее крупной в Российской Федерации доменной печи 5580 м3.

      1.ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ 

     Первые  доменные печи появились в Европе в середине 14 века.

     В России до 30-х гг. 17 в. единственным известным на территории страны способом получения железа из руд был одностадийный способ, основанный на прямом восстановлении металла из окислов и осуществлявшийся в печи, получившей название сыродутного (ручного) горна, называвшегося также домней (домницей).

     Первоначально термин "домница" означал "кузницу", то есть помещение, где устанавливались  сыродутные горны для получения  железа. Однако сейчас под этим словом понимают плавильный горн, прототип современной  доменной печи. Домницы XVI-XVII веков работали совершенно иначе, чем доменные печи. Они представляли собой шахтные печи высотой около 1 м с круглым сечением диаметром 500-600 мм, которые строились обычно за два-три дня. Производительность такого горна была до 0,1 т в сутки.

     В ходе процесса получался губчатый ком сварочного железа (точнее - низкоуглеродистого железного сплава), смешанного со шлаками - железная крица. Такое железо называли сырым. Для превращения его в дельное крицу проковывали в особой железцовой кузнице.

     Появление в России первых домен не уничтожило металлургии, основанной на одностадийном способе - домни и домны длительное время сосуществовали.

     Первая  известная нам попытка построить  в России доменный завод относится  к 1567 г., когда Иван IV "пожаловал  английских гостей и позволил ставить у железных руд, где железо делают, домницы". Через два года англичане получили разрешение на поиск руды по р.Вычегде, строительство здесь железного завода и ввоз из Англии квалифицированных рабочих. Но уже в августе 1570 г. царь приказал "то повольство отставить", а в октябре объявил об отмене данных им льгот: "все наши грамоты, которыя есмя давали... по сей день, - не в грамоты". Струмилин С.Г. Избранные произведения. История черной металлургии в СССР. М., 1967.

     Первые  уральские доменные заводы были построены на реках Каменка, Нейва и Алапаевка. В ноябре 1701 года доменная печь Каменского завода выдала первый уральский чугун, а спустя месяц начал действовать доменный цех Невьянского завода. Алапаевский металлургический завод был построен в 1702 - 1704 гг. Первоначальное оборудование Алапаевского завода состояло из двух доменых печей, пушечных изб, "свирельни" для расточки орудий и двух молотовых фабрик. До 1717 года производство чугуна из одной действующей домны не превышало 90-100 пудов в сутки.

     Первоначально высота домен колебалась от 10 до 20 аршин (аршин - русская мера длины, равная 0,71 м.), 4,5 аршина в распаде, суточная выплавка колебалась от 400 до 570 пудов.

             2.ПОНЯТИЕ И УСТРОЙСТВО  ДОМЕННОЙ  ПЕЧИ

До́менная печь, до́мна — большая металлургическая, вертикально расположенная плавильная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья. Важнейшей особенностью доменного процесса является его непрерывность в течение всей кампании печи от строительства печи до ее «капитального» ремонта и противоток поднимающихся вверх фурменных газов с непрерывно опускающимся и наращиваемым сверху новыми порциями шихты столбом материалов.

      Доменная  печь представляет собой непрерывно действующий аппарат шахтного типа. Загрузка шихты осуществляется сверху, через типовое загрузочное устройство, которое одновременно является и газовым затвором доменной печи. В домне восстанавливают богатую железную руду (на современном этапе запасы богатой железной руды сохранились лишь в Австралии и Бразилии), агломерат или окатыши. Иногда в качестве рудного сырья используют брикеты.

      Доменная  печь состоит из пяти конструктивных элементов: верхней цилиндрической части — колошника, необходимого для загрузки и эффективного распределения  шихты в печи; самой большой по высоте расширяющейся конической части — шахты, в которой происходят процессы нагрева материалов и восстановления железа из оксидов; самой широкой цилиндрической части — распара, в котором происходят процессы размягчения и плавления восстановленного железа; суживающейся конической части — заплечиков, где образуется восстановительный газ — монооксид углерода; цилиндрической части — горна, служащего для накопления жидких продуктов доменного процесса — чугуна и шлака.

                                                Устройство доменной печи

     Доменная  печь имеет стальной кожух, выложенный огнеупорным шамотным кирпичом. Рабочее  пространство печи включает колошник 6, шахту 5, распар 4, заплечики 3, горн 1, лещадь 15. В верхней части колошника находится засыпной аппарат 8, через который в печь загружают шихту. Шихту подают в вагонетки 9 подъемника, которые передвигаются по мосту 12 к засыпному аппарату и, опрокидываясь, высыпают шихту в приемную воронку 7 распределителя шихты. При опускании малого конуса 10 шихта попадает в чашу 11, а при опускании большого конуса 13 – в доменную печь, что предотвращает выход газов из доменной печи в атмосферу. При работе печи шихтовые материалы, проплавляясь, опускаются, а через загрузочное устройство подают новые порции шихты, чтобы весь полезный объем был заполнен.

                             3.ПРИНЦИП РАБОТЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

      Чугун выплавляется из железных руд в специальных  печах, называемых доменными. Отсюда процесс получения чугуна из железных руд называется доменным процессом. 
Доменная печь имеет большое количество специальных устройств и механизмов, обеспечивающих беспрерывность процесса. Большинство механизмов работает автоматически.

Смесь из руды, кокса и флюса подготовляется в определенной пропорции для загрузки в доменную печь. Такая смесь называется шихтой. Специальный подъемник — скип 1 перемещающийся по наклонным путям, доставляет шихту к верхней части доменной печи, откуда она через засыпной аппарат 2 поступает в печь 3. Для поддержания интенсивного горения загружаемого кокса необходимо большое количество воздуха. Воздух подается в печь через специальные отверстия 4 в нижней части печи, которые называются фурменными отверстиями. 

                                        Принцип работы доменной печи

1-скип; 2-засыпной  аппарат; 3-доменная печь; 4-фурменные  отверстия; 5- чугунная летка; шлаковая  летка; 7-воздухонагреватели; 8-газоочистительные устройства; 9-дымовая труба

Чтобы воздух пробил высокий столб шихты и проник во все части печи, а также чтобы  имелось достаточное количество кислорода для сгорания всего  топлива, воздух вдувают в печь под  давлением в 1—2 ати. Воздух подогревается до температуры 600—800°, так как вдувание большого количества холодного воздуха снижает температуру внутри печи, в результате чего процесс плавки руды замедляется. 
Подогрев воздуха осуществляется в воздухонагревателях 7, которые строятся рядом с доменной печью. Воздухонагреватели отапливаются доменным (колошниковым) газом, получающимся при выплавке чугуна. Доменный газ предварительно очищается от пыли в специальных газоочистительных устройствах 8. Продукты сгорания из воздухонагревателей удаляются через дымовую трубу 9. 
Полученный в печи жидкий чугун опускается в нижнюю ее часть, откуда периодически выпускается через отверстие 5, называемое чугунной леткой. В специальных ковшах большой емкости чугун от доменной печи отвозится в сталеплавильные цехи для переработки в сталь или к разливочной машине для получения чугунных чушек. 
Пустая порода, флюсы и зола топлива образуют в печи жидкий шлак, который имеет меньший удельный вес, чем чугун, и поэтому располагается над жидким чугуном. Шлак выпускается из печи через шлаковую летку 6 и направляется для переработки и дальнейшего использования в качестве строительного материала или в шлаковый отвал. 
Доменная печь работает беспрерывно по принципу противотока: исходные материалы загружаются сверху, постепенно опускаются вниз, превращаясь в чугун и шлак, а газы, нагревшиеся в нижней зоне печи, поднимаются кверху навстречу исходным материалам. 
Печь имеет наружную стальную оболочку, которая называется кожухом, и внутреннюю кладку, или футеровку. Футеровка должна устойчиво сопротивляться износу от трения беспрерывно опускающихся столбом исходных материалов, выдерживать действие высоких температур, не расплавляясь и не давая деформаций. Поэтому для футеровки применяется высококачественный огнеупорный (шамотный) кирпич.

                           4.ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА        

      Полезный объем доменной печи – объем, занимаемый шихтой от лещади до нижней кромки большого конуса засыпного аппарата при его опускании. Полезная высота доменной печи (Н) достигает 35 м, а полезный объем – 2000…5000 м³. В верхней части горна находятся фурменные устройства 14, через которые в печь поступает нагретый воздух, необходимый для горения топлива. Воздух поступает из воздухонагревателя, внутри которого имеются камера сгорания и насадка из огнеупорного кирпича, в которой имеются вертикальные каналы. В камеру сгорания к горелке подается очищенный доменный газ, который, сгорая, образует горячие газы. Проходя через насадку, газы нагревают ее и удаляются через дымовую трубу. Через насадку пропускается воздух, он нагревается до температуры 1000…1200 ⁰С и поступает к фурменному устройству, а оттуда через фурмы 2 – в рабочее пространство печи. После охлаждения насадок нагреватели переключаются.