Доменне виробництво - це

виробництво чавуну відновної плавкою залізних руд або окускованного залізорудних концентратів в доменних печах. Д. п. - галузь чорної металургії (Див. Чорна металургія).

Історична довідка. Чавун був відомий за 4-6 ст. до н. е. Д. п. Виникло в результаті розвитку сиродутного процесу - «прямого» отримання заліза в твердому стані безпосередньо з залізної руди шляхом відновлення її в низьких горнах або шахтних печах (домницях) за допомогою деревного вугілля. Перші доменні печі в Європі з'явилися в середині 14 ст. а вУкаіни - близько 1630, поблизу Тули і Кашири. На Уралі перший чавун отриманий в 1701, а в середині 18 ст. завдяки розвитку уральської металургії Україна вийшла на 1-е місце в світі, яке утримувала до початку 19 ст. До середини 18 ст. єдине паливо в Д. п. - деревне вугілля. У 1735 А. Дербі застосував в доменній плавці кам'яно-вугільний кокс.

Основні етапи розвитку Д. п. Застосування парової повітродувної машини (І. І. Повзунів. 1766), нагрів дуття (Дж. Нілсон. 1829), винахід цегляного повітронагрівача регенеративного типу (Е. Каупер. 1857). У 1913 вУкаіни було виплавлено 4,2 млн. Т чавуну і вона займала 5-е місце в світі. У 1940 в СРСР було виплавлено 15 млн. Т чавуну (3-е місце в світі), а з 1947 Радянський Союз поступався тільки США. У 1970 СРСР вийшов на 1-е місце в світі. Виплавка чавуну в СРСР в 1971 склала 89,3 млн. Т. Велику роль в розвитку Д. п. В СРСР зіграли М. А. Павлов. М. К. Курако. І. П. Бардін. Д. п. В СРСР характеризується застосуванням високомеханізованих і автоматизованих агрегатів і передової технології.

Основні види чавуну, виплавленого в доменних печах: передільний чавун, який використовується для виробництва сталі в сталеплавильних агрегатах; ливарний, що йде для чавунних виливків; спеціальні чавуни. Побічні продукти Д. п. Доменний газ [теплота згоряння 3,6-4,6 МДж / м 3 (850-1100 ккал / м 3)] після очищення від пилу використовується для нагріву дуття в воздухонагревателях, а також в заводських котельних установках, коксохімічних, агломераційних і деяких ін. цехах; доменний шлак знаходить застосування головним чином в промисловості будівельних матеріалів; колошниковий пил, що виноситься з печі і вловлюється системою газоочистки, що містить 30-50% Fe, повертається в шихту доменних печей після її попереднього окускования (головним чином шляхом агломерації (Див. Агломерація)).

Доменний цех (рис. 1) заводу з повним металургійним циклом має, як правило, не менше 3 доменних печей з воздухонагревателями і системою газоочистки. Запас шихти (коксу на 6-12 год. Агломерату або руди, а також флюсів на 1-2 діб роботи печей) зберігається в бункерах естакади (загальною для всіх доменних печей). На багатьох металургійних заводах до складу доменного цеху входить так званий рудний двір, де зберігається основний запас залізних руд, що укладаються в штабелі рудними перевантажувачами. Формування штабеля і паркан з нього матеріалів виробляються з урахуванням усереднення руд. У доменному цеху є також машини для розливання чавуну.

Доменна піч (рис. 2) являє собою шахтну піч круглого перетину; футерована вогнетривкою кладкою (верхня частина шамотною цеглою, нижня - переважно вуглецевими блоками). Для запобігання розпалу кладки і захисту кожуха печі від високих температур використовують холодильники, в яких циркулює вода. Кожух печі і колошникового пристрій підтримуються колонами, встановленими на фундаменті.

Шихта подається на колошник печі скипами, рідше стрічковими конвеєрами. Скіпи розвантажуються в піч через приймальню воронку і Засипний апарат. встановлений на колошнике. Повітря (дуття) від повітродувних машин подається в піч через повітронагрівачі (в яких нагрівається до 1000-1200 ° С) і фурмені прилади, встановлені по колу Горн а. Через фурми вводиться також додаткове паливо (природний газ, мазут або вугільний пил).

Продукти плавки випускаються в чугуновозні і шлакові ковші через льотки, розташовані в нижній частині горна. Утворений в печі колошниковим газ відводиться через газовідводи, розташовані в куполі печі (рис. 3).

Основні хімічні процеси в доменній печі - горіння палива і відновлення Fe, Si, Mn і ін. Елементів. Частина коксу витрачається на процеси відновлення, але основна кількість опускається в горн і згорає разом з вдувати паливом у фурм. Гази з t 1600-2300 ° С, що містять 35-45% CO, 1-12% H2 і 45-65% N2. піднімаючись по печі, нагрівають опускається шихту, при цьому CO і H2 частково окислюються до CO2 і H2 O. Гази, що виходять з печі, мають t 150-300 ° С.

Горіння у фурм. У фурм доменної печі виникають вогнища горіння, звані окислювальними зонами, в яких вихровий рух газів приводить до циркуляції шматків коксу. Горіння коксу розвивається на поверхні контакту твердої і газоподібної фаз. При цьому кисень з'єднується з вуглецем в складні комплекси Сх Оу. які потім розпадаються. У спрощеному вигляді сумарний процес горіння вуглецю твердого палива у фурм зводиться до екзотермічної реакції 2C + O2 = 2CO. При вдувании природного газу або мазуту, в яких головною складовою є вуглеводні (наприклад, метан), протікає реакція з виділенням CO і H2; при цьому поглинається значна частина тепла, що виділяється при спалюванні З, а отже, знижується температура горіння у фурм. Щоб уникнути цього необхідно підвищувати температуру дуття і збагачувати його киснем. Позитивний вплив вдування вуглеводневих палив - в підвищенні концентрації водню в газі і поліпшенні завдяки цьому його відновної здатності.

Відновлення заліза і ін. Елементів. У доменній печі Cu, As, Р, подібно Fe, відновлюючись, майже повністю переходять в чавун. Повністю відновлюється і Zn, який потім переганяється, переходить в гази і відкладається в порах кладки, викликаючи її руйнування. Ті елементи, які утворюють міцніші з'єднання з киснем, ніж Fe, відновлюються частково або зовсім не відновлюються: V відновлюється на 75-90%, Mn на 40-75%, Si і Ti в невеликих кількостях, Al, Mg і Ca не відновлюються .

Відновлення надходять в доменну піч оксидів Fe2 O3 і Fe3 O4 відбувається шляхом послідовного відщеплення кисню по реакціях:

Закис заліза FeO відновлюється до Fe газами (непряме відновлення) і вуглецем (пряме відновлення).

Вищі оксиди марганцю MnO2. Mn2 O3 і Mn3 O4 відновлюються газами з виділенням тепла. Надалі MnO відновлюється до Mn тільки вуглецем з витратою тепла приблизно в 2 рази більшою, ніж при відновленні Fe. Si також відновлюється тільки С при високих температурах по ендотермічної реакції:

SiO2 + 2C + Fe = FeSi + 2CO.

Ступінь відновлення Si і Mn залежить в основному від витрати коксу; на кожен відсоток підвищення вмісту Si в чавуні витрата коксу збільшується на 5-7%, що збільшує кількість гарячих газів в печі, викликаючи перегрів шахти. Збагачення дуття киснем, забезпечуючи високий нагрів горна, зменшує кількість газів, що утворюються, а отже, і температуру в шахті печі.

Сірка в доменному процесі. S вноситься в доменну піч в основному коксом і переходить в гази у вигляді пари (SO2. H2 S і ін.), Але більша частина залишається в шихті (у вигляді FeS і CaS); при цьому FeS розчиняється в чавуні. Для видалення S з чавуну необхідно перевести її в з'єднання, нерозчинні в чавуні, наприклад в CaS:

FeS + CaO = CaS + FeO.

Робота доменної печі починається з її задування. При цьому горн і заплечики завантажуються коксом, а шахта - так званої задувочной шихтою. У повністю завантажену піч подається нагріте дуття (зменшена кількість), кокс запалюється, і починається опускання матеріалів. Перший випуск чавуну і шлаку проводиться через 12-24 год. Після чого кількість дуття і рудна навантаження (відношення маси руди до маси коксу в подачі) поступово збільшуються, і через кілька днів після задування доменна піч досягає нормальної продуктивності.

Безперервна робота (кампанія) доменної печі від задування до видування (зупинки на капітальний ремонт) триває 5-6, а в деяких випадках 8-10 років і більше, протягом яких пекти 1-2 рази зупиняється на так званий середній ремонт для заміни зношеної кладки шахти. Виплавка чавуну на потужних печах за одну кампанію досягає 5-8 млн. Т чавуну і більше.

Управління роботою (ходом) доменної печі полягає в регулюванні (відповідно до якості сирих матеріалів і видом виплавленого чавуну) складу шихти, кількості, температури і вологості дуття, а також величини подачі або послідовності завантаження окремих компонентів шихти і рівня засипу. Хід доменної печі контролюється вимірювальними приладами, що реєструють основні параметри завантаження, дуття, колошникового газу, температуру кладки печі на різних горизонтах.

Набули поширення плавка з вдуванням додаткових видів палива, збагаченням дуття киснем і робота з підвищеним тиском колошникових газів. При підвищенні тиску на колошнике зменшується перепад тисків між низом і верхом доменної печі; це обумовлює рівніший схід шихти, покращує відновну роботу газів, зменшує винос пилу.

Нові доменні печі оснащуються системами централізованого контролю і управління, які забезпечують усереднення показників приладів і підрахунок комплексних показників роботи печі. Ведуться роботи по комплексній автоматизації Д. п. В тому числі управління тепловим режимом доменної печі за допомогою ЕОМ.

Показники роботи доменної печі залежать головним чином від якості сирих матеріалів і ступеня підготовки їх до плавки. Основні показники: добова продуктивність доменної печі в т і витрата коксу на 1 т чавуну. В СРСР продуктивність доменних печей іноді характеризується коефіцієнтом використання корисного об'єму (кипо), т. Е. Ставленням корисного об'єму в м 3 до добової виплавки передільного чавуну в т. Продуктивність доменної печі об'ємом 3000 м 3 - 7000 т чавуну на добу. У 1970 середній кипо склав 0,597 (в деяких випадках 0,43-0,45). Витрата коксу на одиницю виплавленого чавуну має велике економічне значення внаслідок високої вартості коксу. Застосування додаткового палива дозволяє зменшити витрату коксу на 8-20% і знизити завдяки цьому собівартість чавуну. В СРСР при виплавці передільного чавуну з добре підготовленою багатої на залізо шихти витрата коксу 550-600 кг / т. а на деяких заводах - не більше 450-500 кг / т.

Вдосконалення Д. п. Направлено на поліпшення підготовки сирих матеріалів до плавки, збільшення потужності (обсягу) доменних печей, впровадження прогресивної технології, автоматичного управління ходом доменної печі.

Літ .: Збірник праць з теорії доменної плавки, сост. М. А. Павлов, т. 1, М. 1957; Леонідов Н. К. Удосконалення конструкцій доменних печей, М. 1961; Доменний процес по новітніх дослідженнях. [Зб. ст.]. До 100-річчя від дня народження акад. М. А. Павлова, М. 1963; Доменне виробництво. Довідник, під ред. І. П. Бардіна, т. 1-2, М. 1963; Готліб А. Д. Доменний процес, 2 видавництва. М. 1966.

В. Г. Воскобойников, А. Г. Михалевич.

Мал. 2. Доменна піч: 1 - захисні сегменти колошника; 2 - великий конус; 3 - приймальна воронка; 4 - малий конус; 5 - розподільник шихти; 6 - воронка великого конуса; 7 - похилий міст; 8 - скіп; 9 - повітряна фурма; 10 - чавунна льотка; 11 - шлаковая льотка.

Мал. 3. Робота доменної печі.

Мал. 1. Сучасний доменний цех: 1 - доменна піч; 2 - чавунна льотка; 3 - чавуновози; 4 - газовідводи; 5 - ливарні двори; 6 - повітронагрівачі; 7 - димова труба; 8 - повітропроводи холодного і гарячого дуття; 9 - пункт управління; 10 - пиловловлювач; 11 - апарати тонкої газоочистки; 12 - скіпової підйомник; 13 - бункерна естакада; 14 - газопроводи брудного і чистого газу; 15 - ліфт; 16 - агломераційна фабрика.

Велика Радянська Енциклопедія. - М. Радянська енциклопедія. 1969-1978.

Дивитися що таке "Доменне виробництво" в інших словниках:

ДОМЕННЕ ВИРОБНИЦТВО - виробництво чавуну відновної плавкою залізняку або окускованного залізорудних матеріалів в доменних печах. Перше основна ланка в загальному виробничому циклі чорної металургії ... Великий Енциклопедичний словник

Доменне виробництво - доменне ВИРОБНИЦТВО, отримання чавуну відновної плавкою залізних руд або концентратів в суміші з коксом в шахтних печах (домнах). Перші доменні печі з'явилися в середині 14 ст. До 18 в. в якості палива використовували деревне вугілля, а ... Ілюстрований енциклопедичний словник

доменне виробництво - [blast furnace ironmaking]) виробництво чавуну відновної плавкою залізних руд або Кускування залізорудних концентратів в доменних печах. Доменне виробництво підгалузь ЧС. Доменне виробництво виникло в результаті розвитку ... ... Енциклопедичний словник по металургії

доменне виробництво - виробництво чавуну відновної плавкою залізних руд або окускованного залізорудних матеріалів в доменних печах. Перше основна ланка в загальному виробничому циклі чорної металургії. * * * ДОМЕННЕ ВИРОБНИЦТВО ДОМЕННЕ ВИРОБНИЦТВО, ... ... Енциклопедичний словник

Доменне виробництво - Починаючи з XIII ст. в Європі з'явилися для вичинки чавуну і заліза печі, які у нас називалися домницю (у німців Stuck ofen ами, Wolf ofen ами, y французів fourneau à loupe, у англійців high bloomery furnace, у шведів селянськими або ... ... Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза і І.А. Ефрона

Виробництво - [production, production operations]: Дивись також: електросталеплавильне виробництво трубопрокатне виробництво сталеплавильне ... Енциклопедичний словник по металургії

Сталеплавильне виробництво - виробництво сталі з чавуну і сталевого брухту в сталеплавильних агрегатах металургійних заводів. С. п. Друга ланка в загальному виробничому циклі чорної металургії (Див. Чорна металургія); інші головні ланки отримання чавуну в ... ... Велика радянська енциклопедія

сталеплавильне виробництво - [steelmaking] отримання сталі з чавуну і сталевого брухту в сталеплавильних агрегатах. Сталеплавильне виробництво 2 й переділ в загальному виробничому циклі ЧС після отримання чавуну в доменних печах (1 й переділ) (Дивись Доменне виробництво) ... Енциклопедичний словник по металургії

ливарне виробництво - [(steel) casting; (Iron) foundry (founding)] виробництво виливків з використанням ливарних форм заливкою і затвердіння в них металу. Отримання литих металевих виробів відомо з глибокої давнини (2 1 тисячоліття до н.е.); в Китаї, ... ... Енциклопедичний словник по металургії

• Доменне виробництво. Бібліографічний покажчик. Дижур і ін. Бібліографічний покажчик по доменному виробництву охоплює радянську журнальну і книжкову літературу, ви-йшла за період з 1932 по 1956 р включно; такімоб-разом, цей покажчик ... Детальніше Купити за 980 руб
• Постер 07. 21 День металурга "Металургія, доменне виробництво". ... Детальніше Купити за 426 руб
• Технологічні вимірювання і контрольно-вимірювальні прилади. Підручник. А. М. Білий, В. Ф. Бердишев, О. М. Блінов, В. А. Морозов. У книзі викладені основні положення вимірювальної техніки, вико-мій в системах автоматичного контролю технологічних процесів в металургії. Розглянуто прилади для вимірювання ... Детальніше Купити за 220 руб