Доменний процес 2
У доменному процесі високі вимоги пред'являються до якості шихти і її міцності при підвищеній температурі, особливо до міцності палива. Після утворення розплавлених металу та шлаку паливо є єдиною твердою середовищем, на яку тисне вся маса шихти. Для приготування шихти застосовують кусковий залізорудний матеріал, кам'яновугільний кокс, як флюс - вапняк. Більше 90% залізорудної частини шихти складають штучно окускованного матеріали - агломерат і залізорудні окатиші.
В ході доменного процесу утворюються продукти: основні - переробний чавун для виробництва сталі в сталеплавильних агрегатах, ливарний - для чавунних виливків, а також спеціальні чавуни (наприклад, дзеркальний чавун, феросиліцій, феромарганець); побічні - доменний газ, який є вторинним енергоресурсом (після очищення від пилу використовується в воздухонагревателях, заводських котелень та ін.), доменний шлак (застосовується головним чином у виробництві будівельних матеріалів) і колошниковий пил (містить 30-50% Fe), яка повертається в шихту після її попереднього окускования (агломерації). Таким чином, затребувані всі продукти доменного процесу.
Після будівництва, введення в дію системи охолодження і сушіння футеровки робота печі починається з подачі дуття. Перший чавун і шлак випускають через 12-24 год, після чого кількість дуття і рудну навантаження (відношення маси руди до маси коксу) поступово збільшують, доводячи протягом декількох діб до нормального режиму. Безперервна робота (так звана кампанія) печі від задування до видування (із зупинкою на капітальний ремонт) триває від 5-6 до 10-12 років і більше. Для оптимізації ходу плавки проводять комп'ютерну діагностику печі. У доменному виробництві застосовують АСУ, що забезпечують автоматичну роботу механізмів і агрегатів шихтоподачи, аварійної та попереджувальної сигналізації та ін.
Основні фізико-хімічні процеси: горіння палива, відновний і газодинамический процеси, теплообмін, освіту чавуну, шлакообразованіе. Основна кількість коксу опускається в горн і згорає разом з додатково вдувати паливом (газоподібним, рідким або пилоподібним) у фурм; в спрощеному вигляді сумарний процес горіння зводиться до реакції: 2С + О2 = 2СО. Гази з температурою 1600-2300 ° С, що містять 35-45% СО, 1-12% Н2 і 45-65% N2. піднімаючись, нагрівають опускається шихту (температура виходять з печі газів становить 100-300 ° С). Частина коксу витрачається на відновлення надходять в доменну піч Fe2 О3 і Fe3 О4 (містяться в залізорудних матеріалах) по реакціях:
Доменний процес - екологічно безпечний, високотехнологічний енерго- і ресурсозберігаючий процес; витрата енергоносія складає 16-17 ГДж / т чавуну, а з урахуванням використання вторинних енергоресурсів - 12-13 ГДж / т чавуну; витрата найбільш дефіцитного компонента шихти (кам'яновугільного коксу) - 300-350 кг / т чавуну, при цьому використовується 100-150 кг замінників коксу.
Історична довідка. Поява власне доменного виробництва відносять до середини 14 століття. Доменний процес виник в результаті еволюції сиродутного процесу отримання пластичної низьковуглецевої залізної маси (так званого кричного заліза) безпосередньо з залізної руди шляхом відновлення її в низьких сиродутних горнах (яма, футерованная вогнетривкої глиною, або кам'яне вогнище), які працювали на природній тязі. Паливом служив деревне вугілля. Після закінчення процесу сиродутний горн розбирався, отриманий метал витягувався і спеціальними молотами перероблявся в заготовку або виріб. Поступове збільшення висоти сиродутних горнів і потужності повітродувних засобів сприяло підвищенню температури процесу, що зумовило збільшення розчинності вуглецю в металі і зниження температури його плавлення. Таким чином, поряд з крицею виходив небажаний металевий продукт в рідкому стані (чавун), а сиродутний горн перетворився в вертикальну шахтну піч, яка дістала назву «висока піч» (німецький Hochofen, французький Haut fourneau) або доменна (дутьевая) піч (від слов'янського « дменіе »- дуття, англійська blast furnace). Перші доменні печі, призначені тільки для виробництва чавуну, з'явилися в Європі в середині 14 століття, вУкаіни - близько 1630 (поблизу м Єнакієве). На Уралі перший чавун отриманий в 1701 році. При перевищенні висоти печі 16-18 м застосовувався деревне вугілля втрачав свою міцність, розсипався на дрібні частинки і тим самим унеможливлював нормальне рух газів вгору крізь шар шихти. Важливим фактором, який зумовив зростання виробництва чавуну і, відповідно, збільшення розмірів і продуктивності доменної печі, став винахід А. Дербі (дивись Дербі) в 1735 способу виробництва кам'яновугільного коксу, який став основним паливом доменного процесу. Велике значення для розвитку доменного процесу мало застосування парової повітродувної машини (1762, І. І. Повзунів; 1769 Дж. Уатт); повітронагрівача з вогнетривкої насадкою (1857, Е. Каупер); офлюсованного агломерату (1945-50, Умань металургійний комбінат); технології з вдуванням в горн природного газу і кисню (1958-70; «Запоріжсталь», Новолипецький комбінат) і ін. Значний внесок у розвиток доменного процесу внесли вітчизняні металурги М. А. Павлов, М. К. Курако, І. П. Бардін та ін.