/
Author: Черноусов П.И. Даньшин В.В.
Tags: металлургия черных металлов железо, чугун и сталь справочник металлургия металлы чугун учебное пособие черная металлургия доменной процесс
ISBN: 5-229-00054-6
Year: 1989
Text
В. В. ДАНЬШИН, П. И. ЧЕРНОУСОВ
РАБОЧЕГО
ДОМЕННОГО
ЦЕХА
ЧЕЛЯБИНСК «МЕТАЛЛУРГИЯ»
ЧЕЛЯБИНСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
1989
УДК 669.162.2.038
Рецензент: канд. техн, наук В. М. Федченко
УДК 669.162.2.038
Справочник рабочего доменного цеха: Справ, изд.
В. В. Даньшин, П. И. Черноусов Челябинск: Метал-
лургия, Челябинское отделение, 1989. 320 с.
Освещены основы доменного производства. Особое
внимание уделено вопросам организации работы персо-
нала доменной печи при различных режимах доменной
плавки, на литейном дворе, в сырьевом хозяйстве, при
обслуживании системы охлаждения печи и воздухона-
гревателей. Рассмотрены влияние различных факторов
на интенсивность доменной плавки, регулирование нор-
мального хода печи и ликвидация неполадок.
Для мастеров и рабочих доменных цехов металлур-
гических предприятий. Ил. 42. Табл. 45. Библиогр. спи-
сок: 7 назв.
2602000000 019
040(01) 89
51—88
ISBN 5-229-00054-6@Издательство «Металлургия», 1989.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .................................. 5
Г.л а в а I
Структура и работа доменного цеха............. 6
Глава II
Шихтовые материалы доменной плавки............16
1. Железные руды............................. 16
2. Подготовка руд к плавке ..................28
3. Металлсодержащие добавки в шихте доменной
печи......................................... 49
4. Флюсы доменной плавки.................... 53
5. Каменноугольный кокс и его заменители ... 58
6. Подготовка шихтовых материалов к плавке в ус-
ловиях доменного цеха .................. 77
7. Прием, складирование и усреднение шихтовых
материалов . . .'............................ 80
8. Система подачи шихтовых материалов к доменно-
му подъемнику и оборудование для выполнения
операций с шихтовыми материалами..............84
9. Материальный и тепловой балансы доменной
плавки......................................111
Глава III
Доменный процесс.............................116
1. Удаление влаги, летучих и разложение плавиль-
ных материалов...............................Ц6
-2. Процессы восстановления в доменной печи . . Ц9
3. Процессы в горне доменной печи.......... 130
4. Чугун ....................................136
5. Доменные шлаки...........................143
6. Движение шихты и газов в доменной печи, орга-
низация газового потока ................. 155
7. Движение шихтовых материалов.............161
1* 3
Глава IV
Интенсификация доменного процессам Технико-
экономические показатели доменной плавки,. 165
Глава V
Конструкция доменной печи................. 194
1. Профиль доменной печи...................194
2. Фундамент и кожух.......................197
3. Огнеупорная кладка доменной печи........202
4. Футеровка доменных печей................215
5. Охлаждение доменных печей . 233
Г л а в а VI
Операции с дутьем и газом.................
1. Подача и нагрев дутья ..................246
2. Газоочистные устройства доменной печи . . . 267
Глава VII
Операции с чугуном и шлаком................275
Т л а в а VIII
Автоматизация доменного производства.......297
Глава IX
Охрана труда и техника безопасности........302
Приложение!
Сокращенные наименования металлургических
предприятий СССР ..........................309
Приложение 2
Перечень показателей контрольно-измерительных
приборов доменной печи............... . .310
Приложение 3
Пример калькуляции себестоимости чугуна на еди-
ницу продукции ............................314
Рекомендательный библиографический список 318
4
ПРЕДИСЛОВИЕ
Черная металлургия СССР является высоко-
развитой отраслью тяжелой промышленности
и оснащена мощными современными агрега-
тами для выплавки чугуна, стали и производ-
ства проката.
XXVII съезд КПСС перед металлургами
страны поставил задачу ускорения развития
производства экономичных видов металлопро-
дукции. Необходимо довести в 1990 г. выпуск
готового проката до 116—119 млн. т без ро-
ста производства чугуна и при существенном
снижении расхода кокса.
Вместе с тем, в современных условиях по-
стоянно усложняется технология производст-
ва металла, качественные характеристики
которого непрерывно повышаются. В связи с
этим в настоящее время недостаточно одного
практического опыта, а нужны глубокие спе-
циальные знания.
В Основных направлениях экономического
и социального развития СССР на период до
2000 г. выдвинута задача развития системы
профессионально-технического образования,
улучшения подготовки квалифицированных
рабочих непосредственно на производстве в
соответствии с требованиями научно-техниче-
ского прогресса. В этом должно помочь и на-
стоящее справочное пособие.
г*
а
Глава I
СТРУКТУРА И РАБОТА
ДОМЕННОГО ЦЕХА
Доменный цех является одним из основных
цехов металлургического предприятия. Вы-
плавкой чугуна в доменных печах начинается
металлургическое производство.
Полный цикл металлургического производ-
ства включает выплавку чугуна в доменных
печах; передел чугуна в сталь в сталепла-
вильных агрегатах; прокат стальных загото-
вок на прокатных станах. При меньшем чис-
ле звеньев цикл является неполным.
Различают замкнутый и незамкнутый ме-
таллургические циклы. При замкнутом цикле
каждое предыдущее звено передает свою про-
дукцию полностью следующему и каждое по-
следующее звено потребляет исключительно
продукцию предыдущего. При незамкнутом
цикле мощность отдельных звеньев не совсем
соответствует мощности остальных, поэтому
завод отпускает часть продукции на сторону,
либо приобретает ее у других предприятий.
Доменный цех характеризуется непрерыв-
ностью производства и занимает ведущее по-
ложение в системе завода с замкнутым цик-
лом, так как помимо чугуна вырабатывает
6
доменный газ, используемый другими цехами
как топливо. В связи с этим перебои в рабо-
те доменного цеха отражаются не только на
производстве сталеплавильных цехов, но и на
работе всего завода. В свою очередь домен-
ный цех обслуживают ряд производств: коксо-
вое, агломерационное, газовое, воздуходувное,
электромеханическое, огнеупорное, водоснаб-
жения, железнодорожный транспорт.
Схема доменного производства, учитываю-
щая его связи с другими производствами ме-
таллургического цикла, представлена на
рис. 1.
Работа доменного цеха
Работа доменного цеха складывается из
нескольких комплексов операций.
Операции с шихтой. Этот комплекс опера-
ций является наиболее трудоемким и включа-
ет в себя такие процессы, как разгрузка при-
бывших в цех шихтовых материалов; сорти-
ровка, складирование и усреднение их на
рудном дворе; загрузка бункеров доменной
печи; подача материалов на колошник; сво-
евременная и рациональная загрузка шихты
в доменную печь.
Операции с дутьем и дутьевыми добавка-
ми обеспечивают подачу в печь необходимого
. количества дутья заданных температуры, со-
7
8
С/77але/7/7а0(/.'шше
цеха
Риг 1, Схема доменного производства
держания кислорода, природного газа и дру-
гих топливных добавок при минимальной
влажности.
Ведение доменной плавки включает в себя
регулирование режимов загрузки печи, дуть-
евого и шлакового путем изменения техноло-
гических параметров процесса.
Операции с чугуном включают в себя раз-
делку и забивку чугунной летки; уход за же-
лобами литейного двора; наполнение чугуно-
возов жидким чугуном, транспортировку его
в сталеплавильные цехи и на разливочную
машину; работу на складе холодного чугуна.
К операциям со шлаком относятся выпуск
шлака из доменной печи, заполнение им ков-
шей, транспортировка их на грануляцию или
в отвал, а также работа на установках при-
доменной грануляции шлака.
Операции с газом включают в себя регу-
лирование давления газа в печи, уборку пыли
из аппаратов грубой очистки доменного газа
и контроль за газопроводами в газовый цех
завода.
К операциям по обслуживанию оборудова-
ния доменного цеха относятся наблюдение за
состоянием и охлаждением доменных печей,
своевременный ремонт и смена износившихся
деталей, а также наблюдение за состоянием
и работой оборудования и сооружений и сво-
евременный их ремонт.
10
Ремонт доменной печи
Доменная печь — непрерывно действую-
щий агрегат, кампания которого продолжает-
ся более 15 лет. Ее останавливают для про-
ведения следующих видов плановых ремонтов.
Капитальный ремон I разряда в конце
кампании печи продолжительностью 50—70
сут для смены всей кладки и лещади печи;
во время этого ремонта проводят реконструк-
цию печи и ее вспомогательных устройств:
Объем пе-
чи, м3... 1000— 1300— 1719— 2700- 500
Выплавка 1240 1600 2300 3200
чугуна:
тыс. т/м3. .. 11,0 10,0 9,0 8,0 5,5
тыс. т... ПООО— 13000— 15500— 21500—27500
13600 16000 20700 25500
Капитальный ремонт II разряда продолжи-
тельностью 20—40 сут для восстановления
кладки шахты печи; заплечиков, горна, ремон-
та шихтоподачи, оборудования литейного дво-
ра, воздухонагревателей.
Капитальный ремонт III разряда продол-
жительностью 3—7 сут для смены засыпного
аппарата и защитных плит колошника
(табл. 1).
Кроме того, 1—2 раза в год осуществля-
ют текущий, профилактический ремонт про-
должительностью до 12 ч для восстановления
и смены наиболее износившихся оборудова-
ния, узлов и деталей.
11
Т а б л ина 1
Классификация капитальных ремонтов доменных печей
Основные конструктивные элементы f Разряды ремонтов
I п ш
Фундамент печи и вспомога- тельные устройства Замена или капиталь ный ремонт г
Кожух: горна заплечиков и распара шахты печи Металлоконструкции: кольцевой трубы, газопро- водов и свечей наклонного моста, пылеуло- вителей, скруббера, эстака- ды, поддоменника и ма- шинного отделения, копра печи и купола воздухонаг- ревателей прочие, печи и вспомога- тельных устройств (рудные Полная или частич- ная замена Полная или частичная замена
Частичная за- мена ч
Частичная за- мена и капи- тальный ре- монт 1
бункера, коксовые бункера И др ) /
Холодильники: горна фурменной зоны, заплечи- ков и шахты Водоохладительная и ка- нализационная системы пе- чи, воздухонагревателей и других устройств, включая подводы Замена
Защитные сегменты
Засыпной аппарат Замена
Чугунные и шлаковые желоба со Полная замена
Частичная за- мена
Замена и ка- питальный ремонт
Замена Замена при необходимости
Замена Замена
Частичная замена
Нм*
фь Основные конструктивные элементы
I
Пушка для забивания летки и механизмы для открывания летки Замена
Балансиры, шкивы и скипы Замена
Шиберы, клапаны, горелки и другая арматура Амбразуры, сопла и фурмы Лебедка маневрирования ко- нусами •
Огнеупорная кладка лещади и горна печи Замена
Футеровка печи и вспомога- тельных устройств 1 Замена
Продолжение табл. 1
Разряды ремонтов
II ш
Замена Замена или капитальный ремонт
Замена или капитальный ремонт То же Замена Ревизия ле- бедки Капитальный ремонт
Замена кладки горна
Частичная за- мена
Планировка доменных цехов
Главный агрегат цеха — доменная печь —
представляет собой печь шахтного типа, вы-
ложенную изнутри огнеупорным кирпичом.
Основными составляющими частями домен-
ной печи являются: колошник, шахта, распар,
заплечики и горн. Снаружи доменная печь
заключена в сварной кожух из листового же-
леза. Важнейшим процессом, протекающим в
рабочем пространстве печи, является восста-
новление железа из его оксидов. При этом на-
встречу опускающимся шихтовым материалам
движется поток восстановительных газов, по-
этому доменный процесс является восстанови-
тельным противоточным процессом.
В составе цеха доменные печи как прави-
ло расположены в одну линию, что облегча-
ет обслуживание их железнодорожным тран-
спортом. Различают блочное и островное рас-
положение доменных печей. При блочном рас-
положении две печи имеют общий литейный
двор, при островном — каждая доменная печь
располагается отдельно, имея при себе все
необходимые обслуживающие сооружения.
К недостаткам блочного расположения от-
носятся малое расстояние между печами, что
создает трудности при установке ковшей; не-
обходимость устройства тупикового пути для
чугуновозов, а также отсутствие связи между
путями для транспортировки чугуна и шлака.
15
Достоинством блочного расположения пе-
чей является компактность.
I Расположение печей по островному типу
облегчает работу железнодорожного транспор-
та внутри цеха с крупными доменными печа-
ми. Характерным для этого плана является
соединение путей для чугуновозов и шлаково-
зов между собой.
В обоих вариантах планировки доменного
цеха постановочные пути для шлаковозных
ковшей расположены со стороны скипового
подъемника, а соответствующие пути для чу-
гуновозов — со стороны пылеуловителей. Пре-
имуществом второго варианта является связь
между путями, находящимися по обеим сторо-
нам линии расположения печей, что обеспечи-
вает большую маневренность в работе желе-
знодорожного транспорта внутри цеха.
Островное расположение принято для до-
менных цехов с печами полезным объемом
1000 м3 и более.
Гл ава II * 1
ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДОМЕННОЙ
ПЛАВКИ
1. Железные руды
Железными рудами называют горные породы,
переработка которых с извлечением железа
16
экономически выгодна на данной стадии раз- '
вития техники.
Железные руды относятся к группе гор-
ных пород, так как состоят из устойчивых
сочетаний минералов, а не являются каким-
либо одним образованием. Составляющие ру-
ду минералы подразделяются на рудные (не-
сущие в себе основную массу железа), пус-
тую породу (содержащую незначительное
количество железа) и примеси.
Железные руды классифицируют по геоло-
гическим условиям образования; по типу
рудного минерала; по характеру пустой по-
роды.
По геологическим условиям образования
различают руды: осадочные— отложившиеся
в водных бассейнах; магматические — образо-
вавшиеся при остывании магмы; метаморфи-
ческие — образовавшиеся при постепенном
перерождении осадочных и магматических
пород.
Руды осадочного происхождения наиболее
распространены в природе. В настоящее вре-’
мя из них выполняется >90% всего получае-
мого в мире чугуна.
Классификация железных руд по типу руд-
ного минерала представлена в табл. 2.
Кроме перечисленных разновидностей же-
лезных руд, железо в значительном количест-
ве (46,6%) содержится в серном колчедане
2 Зак. 3463
17
Классификация железных руд
Разновидность железных руд Рудный минерал Химическая формула Цвет Максималь- ное содержание железа, %
Магнетито- вые (маг- нитные же- лезняки) Полумар- титовые и марти- товые Гемати- товые (крас- ные же-, лезняки) Магнетит Титано- магнетит Магнетит и гематит Гема- тит Гидро- гематит Турьит Ге3О4 Fe3O4, ГегОз В^Оз 1^2О3 <1Н2О п<0,5 2Fe2O3 -Н2О Черный Черный Черный и темно- красный Серо- стальной Ярко- красный Темно- бурый 72,4 71,0 69,0 66,1
18
Таблица 2
по типу рудного минерала
Особенности физических и металлургических свойств
Ярко выражены магнитные свойства, используемые
при магнитном обогащении. Плотное кристаллическое
строение затрудняет восстановление в доменной
печи. Пустая порода содержит повышенные количест-
ва извести и магнезии. Чаще других загрязнены се-
рой, цинком и фосфором.
При обогащении выделяют FeTiOa — ильмент, исполь-
зуемый в титановой промышленности. Доменная плавка
титано-магнетитов отличается существенными технологи-
ческими особенностями.
Являются продуктами низкотемпературного окисления
магнетита в естественных условиях земной коры. При
Feo6utFeO = 3,5-?7,0 продукт окисления называется полу-
мартитом, при Fo6ui /FeO>7,0—мартитом
Наиболее распространенная железная руда, характе-
ризующаяся высокими металлургическими свойствами
Пустая порода состоит преимущественно из кремнезе-
ма. Вредные примеси присутствуют в малом количе-
стве. Отличаются высокой восстановимостью и преоб-
ладанием мелких фракций при большом разнообразии
химических свойств
2*
19
ьэ
о
X
3
3
и
Е
<т>
и
Е
ГР
2
w
I
: ¥ ® Е я ¥ ел > S Е Е3 х (Ъ 5 я Е 9 о “ « и 1 > Разновидность железных руд
= ол ь g -1Н ®*Ss fsg йё 5 , | -3 3 | “ 5 5 5 9 х ’ ч Рудный минерал
’П Tl № S£ иГ А « ? % S1^ 2 о о* £с О ы у О Р“ w • ы ы S &> t & о я я о о о. Химическая формула
<?£>5е£*£ он 3 3 2 = 3 2 = 3 5 Е ? н ? н = е i 9 <?9 1. ®° .— ., Ь' ! 1 Цвет
Сл Сл Си О Ci 0° to ; 571* <° Р?° СО оо оо О Максимальное содержание железа, °/о
•
Продолжение табл. 2
Особенности физических и металлургических свойств
Отличаются рыхлым, землистым строением, порошко-
ватостью, высокой пористостью. Имеют повышенное
содержание марганца, а также — серы и фосфора
(кроме Бакальского месторождения). Пустая порода
характеризуется повышенным содержанием глинозема
и извести. Восстановимость значительно выше, чем у
магнетита и гем-атита.
Плотное кристаллическое строение с примесями СаО,
MgO, МпО.
Незначительное количество вредных примесей при вы-
сокой восстановимости
Рудный минерал относится к группе смолоподобных
силикатов зеленого цвета — хлоритов
21
или пирите (FeS ). Его используют в качест-
ве сырья в сернокислотной промышленности,
а отходы в виде окисленного железа (пирит-
ные огарки) можно применять при производ-
стве агломерата.
К элементам пустой породы относятся
SiO2 (кварц), А12Оз (глинозем), СаО (из-
весть), MgO (магнезия).
Расширяется применение бедных железных
руд (содержащих 30—40% Fe): магнетитовых
и гематитовых кварцитов, содержащих до
45% SiO в виде свободного кварца. Квар-
циты обогащают, получая железорудный кон-
центрат, содержащий >60% Fe.
По характеру пустой породы железные ру-
ды делятся на группы с кремнистой пустой
породой; глиноземистой пустой породой; ос-
новной (чаще — магнезиальной) пустой по-
родой.
Руды с кремнистой пустой породой. Пустая
порода представлена в основном кварцем и
его соединениями. Поскольку достаточную
подвижность доменных шлаков достигают при
CaO/SiO2 =0,9—1,1, то при агломерации к
этим рудам в качестве флюса добавляют из-
вестняк.
Руды с глиноземистой пустой породой. Пу-
стая порода представлена алюмосиликатами
кальция, магния, калия и т.д. По условиям
технологии доменной плавки шлаки не долж-
22
ны содержать >10—12% А12Оз при выплавке
передельного чугуна и 18—20% А12О3 при
выплавке литейного чугуна. В связи с этим
высокое содержание глинозема в руде требу-
ет добавки в шихту руды с кремнистой пус-
той породой (кварцита).
Руды с магнезиальной пустой породой. Пу-
стая порода этих руд представлена оливином
(MgFeSiCU), магнезиоферритом (М§О Ре2Оз),
шпинелями (MgO AI2O3).
Железные руды содержат как полезные,
так и вредные с точки зрения доменного про-
цесса примеси.
Марганец является наиболее частым спут-
ником железа в рудных минералах. В макси-
мальном количестве он присутствует обычно
в бурых железняках. В зависимости от усло-
вий доменной плавки переходит в чугун от
50 до 80% Мп. Марганец значительно улуч-
шает механические свойства чугуна и стали,
а также способствует десульфурации жидкого
металла.
Хром и никель повышают коррозионную
стойкость стали, ее свариваемость и физико-
механические свойства. Степень восстановле-
ния хрома и никеля достигает 80 и 95% со-
ответственно. В СССР хром и никель в зна-
чительных количествах содержатся в рудах
Орско-Халиловского месторождения.
Ванадий содержится в качканарских и кер-
23
ченских рудах. При доменной плавке в чугун
переходит до 75% V. Конвертерные шлаки, со-
держащие ванадий, впоследствии используют-
ся для его дальнейшего извлечения по специ-
альной технологии.
Титан является одним из основных элемен-
тов титано-магнетитовых руд Урала. Большие
количества титана в руде затрудняют ведение
доменной плавки в связи с образованием ту-
гоплавкого шлака.
Сера сообщает металлу хрупкость при вы-
соких температурах (красноломкость), поэто-
му во всех случаях является вредной при-
месью. В передельном чугуне должно нахо-
диться <0,05% S. Основное количество серы
поступает в доменную печь вместе с коксом,
однако часть ее вносится и рудой. В рудах
сера входит в состав пирита (FeS2), пирро-
тина (FeS), барита (BaSO4) и гипса (CaSO4X
Х2Н2О).
Поступающая в доменную печь сера рас-
пределяется между газом, чугуном и шлаком,
но основное ее количество переходит в шлак.
Фосфор снижает ударную вязкость стали,
особенно при низких температурах (хладно-
ломкость) . В рудах фосфор содержится в ви-
де фосфатов железа и кальция (РезРгОв и
СазРгОв). В ходе агломерации и доменной
плавки он полностью переходит в агломерат
и чугун. Наиболее загрязнены фосфором бу-
24
рые железняки (в рудах керченского место-
рождения его содержание достигает 1,1%).
В передельном чугуне содержание фосфора
допускается до 0,15—0,30% в зависимости от
классности.
Полезной примесью фосфор считается
только в специальном литейном чугуне, кото-
рому он придает хорошую жидкотекучесть.
Мышьяк в металле повышает хладнолом-
кость, понижает свариваемость и физикомеха-
нические свойства. Кроме того, он является
сильным ядом, следы которого недопустимы
в металлоизделиях, применяемых в пищевой
промышленности. В месторождениях СССР
мышьяк содержится в керченских рудах (до
0,15%) в виде арсенопирита (FeAsS). При аг-
ломерации он не удаляется и почти полностью
переходит в чугун в ходе доменной плавки.
Цинк руд Горной Шории содержится в со-
ставе сфалерита (ZnS). В доменной печи он
полностью восстанавливается, переходя при
1000—1200 °C в газообразное состояние, про-
никает в швы кирпичной футеровки шахты
печи. Последующая кристаллизация металли-
ческого цинка и цинкита (ZnO) в кладке
приводи! к увеличению ее объема (росту) и
разрыву кожуха доменной печи.
Свинец присутствует в железных рудах в
виде галенита (PbS). В доменной плавке вос-
станавливается полностью, скапливаясь в
25
горне печи. Некоторая часть свинца подоб-
но цинку возгоняется и конденсируется в швах
кладки верхних горизонтов печи.
Медь в большинстве случаев является вред-
ной примесью, которая понижает сваривае-
мость металла и придает ему красноломкость.
В железных рудах она встречается редко в
составе халькопирита (CuFeS2), и в чугун
большей частью поступает с металлодобавка-
ми. Полезной примесью медь является при про-
изводстве коррозионностойкой стали и специ-
ального литейного чугуна.
I
Металлургическая оценка железных руд
Критериями оценки железных руд являются
содержание железа, тип основного железосо-
держащего минерала, состав и свойства пу-
стой породы, содержание вредных примесей,
стабильность химического состава, восстано-
вимость, кусковатость, пористость и прочность.
В настоящее время > 90% добываемых
руд перед загрузкой в доменные печи подвер-
гают специальной обработке, в процессе ко-
торой перечисленные характеристики, сущест-
венно влияющие на качество и свойства полу-
чаемого продукта, претерпевают значительные
изменения.
Если теоретически доменная плавка воз-
можна при любом содержании железа в ру-
26
де, то экономически целесообразной она ста-
новится лишь при его определенном содержа-
нии. По содержанию железа руды делятся на
богатые и бедные. К богатым рудам относят
руды, содержащие 50—70% Fe, к бедным 30—
50% Fe. Руды с содержанием <40% Fe подвер-
гают обогащению. Кусковатые руды с высо-
ким содержанием железа могут поступать в
доменную печь сразу же после дробления и
грохочения.
Состав и свойства пустой породы имеют
очень важное значение в шлакообразовании.
Для получения жидкоподвижного шлака с хо-
рошей серопоглотительной способностью
(CaO + MgO) / (SiO2 + А12Оз) = 0,94-1,1. Это
соотношение называют основностью шлака.
Наиболее выгодно переплавлять железные ру-
ды, у которых основность пустой породы близ-
ка к 1. Такую пустую породу называют само-
плавкой, т.е. для ее расплавления не требует-
ся флюса. В связи с тем, что подавляющее
большинство руд имеют пустую породу с пре-
обладанием кремнезема, ценность руды опре-
деляется содержанием в ней основных окси-
дов СаО и MgO.
Восстановимость, кусковатость, прочность,
пористость, влажность имеют значение для
незначительного количества руд, переплавля-
емых в доменных печах в сыром виде.
Высокая кусковатость руд обеспечивает
27
хорошую газопроницаемость столба шихты,
поэтому из руд отсеивают руду фракцией
О—10 мм.
Влажность влияет на смерзаемость руд в
зимний период. Ее пределы в зависимости от
размеров кусков руды представлены ниже:
Руды...
Бурые
железняки
Гем атито- Магнетито-
вые и мар- вые
титовые
Куски фрак-
цией, мм...
Содержание
влаги в зим-
ний период, %...
10—60 10—40
10 - 35
2. Подготовка руд к плавке
Добываемые в настоящее время железные ру-
ды, как правило, не могут быть сразу же
использованы в металлургическом производ-
стве. Они проходят сложный цикл последова-
тельных операций подготовки к доменной плав-
ке, включающий дробление, разделение по
крупности, обогащение, усреднение, окуско-
вание.
Подготовка руд к доменной плавке позво-
ляет улучшить технико-экономические показа-
тели работы доменной печи и использовать
для получения чугуна бедные железные руды,
ранее не использовавшиеся в металлургиче
ской промышленности.
28
Дробление заключается в разрушении ку-
сков руды раздавливанием, раскалыванием,
ударом, истиранием или различными комби-
нациями этих видов дробления.
Различают крупное дробление (размер ку-
сков 100—300 мм), среднее (40—80 мм), мел-
кое (8—25 мм) и измельчение (<1 мм). Для
крупного и среднего дробления применяют
щековые и конусные дробилки, для мелкого—
грибовидные и валковые. Мягкие и хрупкие
материалы дробят на молотковых дробилках.
Для измельчения руды служат шаровые и
стержневые мельницы.
После первичного дробления богатую ма-
лосернистую руду фракцией >8 мм исполь-
зуют в доменных цехах, <8 мм, называемую
аглорудой, подвергают окускованию на агло-
мерационных фабриках.
Разделение или сортировку материалов по
крупности на механических ситах называют
грохочением, а разделение материалов при
падении в воде или в воздухе — воздушной
или гидравлической классификацией. Грохо-
чением разделяют материалы крупностью до
1—3 мм, а более мелкие классификацией.
Для рассева материалов применяются
грохоты различных конструкций: неподвиж-
ный колосниковый; плоский качающийся; ви-
брационные и др.
Обогащением называют процесс разделе-
29
ния рудного минерала и пустой породы с це-
лью повышения содержания металла в руде
и уменьшения содержания пустой породы, а
также вредных примесей. В результате обо-
гащения получают концентрат—продукт, в
котором содержится большая часть извлека-
емого металла; хвосты — отходы при обогаще-
нии руды, в которых содержится незначитель-
ное количество металла; промежуточный про-
дукт, в котором содержание металла больше,
чем в хвостах и меньше, чем в концентрате.
Промежуточный продукт подвергают повтор-
ному обогащению. Иногда промежуточный
продукт не выделяют, а получают только кон-
центрат и хвосты.
Все способы обогащения основаны на раз-
личии физических свойств рудных минералов
и пустой породы. Известны следующие техно-
логические процессы обогащения руд.
Промывка заключается в перетирании
комьев и отмывке глинистых частиц. Приме-
няется для глинистых разновидностей руд.
Гравитационное обогащение основано на
разделении минералов по плотности в какой-
либо среде (воде, воздухе, тяжелых суспен-
зиях, жидкостях).
Магнитное обогащение основано на разли-
чии магнитных свойств разделяемых компо-
нентов.
Обжиг -- преобразование немагнитного ок-
30
сида железа в магнитный с одновременным
частичным удалением мышьяка и серы.
Флотация — физико-химический процесс,
основанный на различной смачиваемости по-
верхностей извлекаемого оксида металла и
пустой породы.
Обогащение позволяет существенно повы-
сить содержание железа в шихте доменных
печей, улучшить условия восстановления же-
леза, уменьшить выход шлака, улучшая тем
самым ход печи и снижая расход кокса при
возрастающей производительности. Установ-
лено, что в современных условиях плавки по-
вышение содержания железа в шихте на 1%
позволяет увеличить производительность печи
на 1,7—2,4% при снижении удельного расхо-
да кокса на 1,0—1,4%.
Процесс обогащения характеризуется со-
держанием извлекаемого» металла в исходной
руде, концентрате и хвостах, а его эффектив-
ность — степенью извлечения полезного ме-
талла.
Усреднение железорудных материалов
Усреднением называется перемешивание
железорудных материалов с целью выравни-
вания их химического и гранулометрического
состава.
Железные руды по условиям залегания и
31
добычи всегда имеют непостоянный химиче-
ский состав. Неизбежные колебания содержа-
ния железа и пустой породы в рудах могут
вызывать нарушение теплового состояния до-
менной печи и шлакового режима плавки. Это
приводит к нарушению ровного хода печи и
сопровождается повышением расхода кокса,
снижением производительности печи и ухуд-
шением качества выплавляемого чугуна.
Практикой работы установлено, что ров-
ный ход доменной печи обеспечивают в том
случае, когда колебания в содержании желе-
за и пустой породы в руде или окускованном
материале не превышает ±0,2 ± 0,5%. Бла-
годаря усреднению колебания по железу мо-
гут быть доведены до ±0,1%.
Показатели усреднения зависят от диапа-
зона крупности и пределов колебаний железа
и пустой породы в исходных рудах. Степень
усреднения определяется отношением колеба-
ний содержания железа в исходной и усред-
ненной руде, т. е. КуСр=О1/о2, где си и о2—ве-
личины стандартных отклонений до и после
усреднения. Среднеквадратичное отклонение о
содержания железа в разовой пробе а может
быть вычислено по среднему арифметическому
асР из п проб по формуле:
о = V [2 (аср— а)2] /п.
32
Усредняют руды на рудных складах при
доменных или агломерационных цехах мето-
дом послойной укладки в штабеля.
Наряду с усреднением на рудных складах
применяют усреднение в бункерах агломера-
ционных фабрик и доменных цехов, состоящее
в послойной загрузке материалов и выдаче их
из нескольких бункеров или групп бункеров.
Окускование железных руд и концентратов
Окускованием железных руд называют
процессы превращения мелких руд и концен-
тратов в кусковые материалы с целью улуч-
шения хода . металлургических процессов в
печах различного типа для получения метал-
ла из руд.
В доменном производстве окускованием
железорудного сырья достигают уменьшения
выноса газовым потоком мелких фракций ру-
ды из доменной печи; повышения газопрони-
цаемости столба шихтовых материалов; час-
тичного удаления вредных примесей; улучше-
ния протекания процессов шлакообразования.
Известны три метода окускования руд и
концентратов: агломерация, окатывание и бри-
кетирование.
Брикетирование — прессование руд и кон-
центратов в куски одинаковой формы с по-
следующей термической или химической об-
з Зак 3463
33
работкой брикетов, что улучшает их метал-
лургические свойства, главным образом,
прочность. По способу подготовки шихты к
прессованию различают брикетирование без
добавок и брикетирование с органическими
или неорганическими добавками. Низкая про-
изводительность процесса, снижение содержа-
ния железа из-за связующих, невозможность
удаления вредных примесей и невысокая проч-
ность брикетов препятствуют широкому при-
менению брикетирования.
Агломерацией называют процесс спекания
мелких руд и концентратов путем сжигания
топлива в слое спекаемого материала или под-
вода высокотемпературного тепла извне. В
настоящее время важную роль играет метод
агломерации просасыванием, при котором го-
рение топлива в слое спекаемого материала
осуществляется за счет непрерывно проса-
сываемого воздуха.
Спекание состоит в том, что смесь руды и
концентрата с добавкой измельченного топли-
ва, возврата и других компонентов шихты сме-
шивают, увлажняют до образования комоч-
ков и загружают на колосниковую решетку,
под которой создается разрежение 6—10 кПа.
Для начала процесса спекания шихту нагре-
вают до 1200 -1300 °C, при которой горючее
шихты воспламеняется и горит за счет про-
сасываемого атмосферного воздуха. При го-
34
рении топлива рудные зерна нагреваются, а
при охлаждении спекаются в куски.
Агломерационный процесс протекает на
’ ленте, представляющей собой набор спекатель-
ных тележек с днищем из колосников. Спека-
тел ьные тележки движутся над камерами, в
которых с помощью эксгаустера создается
разрежение.
При производстве офлюсованного агло-
мерата в шихту вводят известняк, доломити-
зированный известняк или известь фракцией
О—3 мм. Топливом для спекания служит кок-
совая мелочь или антрацитовый штыб. Рас-
ход топлива в зависимости от химико-минера-
логических свойств спекаемых материалов
составляет 4 — 8%.
В настоящее время производят только оф-
люсованный агломерат. При этом процесс
разложения флюса переносится из доменной
печи на агломерационную ленту, что позво-
ляет снизить расход кокса в доменной печи.
Особенностью агломерационного процесса
является возможность удаления вредных при-
месей, прежде всего, серы.
Степень улетучивания серы при агломера-
ции составляет 0,7—0,98. Обычно содержание
ее в агломерате не превышает 0,08% при са-
мых неблагоприятных условиях.
Удаление мышьяка, цинка, свинца при про-
изводстве офлюсованного агломерата почти
3*
35
Химический состав,
мелочи в агломе
Аглофабрика Feo6lu FeO Мп SiO2 А12О3 СаО
ММК:
Фабрика № 1 50,1 11,8 10,5 1,8 13,9
Фабрика № 2 53,2 8,8 1,7 и,з
Фабрика № 3 53,2 8,3 1,7 11,8
Фабрика № 4 54,8 10,8 7,8 1,6 11,1
НТМК:
Гороблаго- 54,8 14,9 7,9 8,3
датская
Высокогор- 51,8 13,8 9,5 11,1
ская
Лебяжин- 53,4 18,9 9,3 11,8
ская -
КМК: ' i'
Мундыбаш 54.2 13,3 0,9 8,5 2,8 —
ская
Абагурская 54,3 12,9 — 9,2 — 10,1
№ 1
Абагурская 58,1 14,6 9,2 — 6.4
№ 2
охмк 50,4 12,4 — 9,5 1,4 16,0
зсмк 56,1 15,4 0,6 6,6 2,6 7,5
ЧерМК 58,3 15,3 6,5 1.1 7,9
нлмк 51,2 15,6 0,7 9,2 2,2 12,7
ЧусМЗ 52,8 34,1 2,3 7,5 2,0 7,9
НПО «Тула-
чермет» 46,8 16,0 — 12,0 2,1 17,5
36
(%), прочность и содержание Таблица 3.
рате (1985 г.)
MgO S сч о со *— о то Барабанная проба по ГОСТ 15137—77, % фракции 4-5/—5 мм , Содержание мелочи, % ।
на фаб- рике под буч керами
2,3 0,058 1,32 14,8
2,1 0,047 1,34 15,7
2,1 0,046 1,34 15,6
2,0 0,033 1,33 — -— 14,9
0,050 1,13 58,4/7,5 12,6 20,0
0,088 1,23 64,5/6,1 10,1 13,5
0,084 1,27 63,1/6,9 10,0 18,2
2,0 0,039 1,11 54,5/6,4 19,6 21,2
1,3 0,033 1,10 53,5/6,7 15,2 20,2
5,5 0,012 0,70 72,3/5,2 10,4 15,4
0,8 0,053 1,68 66,0/5,0 18,4 —,
2,9 0,020 1,14 70,7/3,3 18,1 13,3
2,5 0,013 1,22 — 20,5
3,3 1,38 — ——— П,1
1,3 0,210 1,05 58,6/9,8 12,0 18,6
2.5 0,061 1,46 58,5/10,3 • 18,2
37
1 Аглофабрика F еоб щ. FeO Мп t SiO2 А12Оз СаО
-
мзс 50,4 12,7 10,0 14,6
чмк 49,1 18,5 0,3 13,3 1,8 1 1,6
РМЗ 53,8 7,1 0,3 9,6 2,0 10,0
«КМА руда» 57,6 17,8 — . 8,8 0,9 9,5
Качканарская 56,7 13,1 —- 5,2 — 6,6
Бакальская Златоустов- 41,8 13,7 1,5 13,2 4,2 12,7
ская ДМК: 56,2 22,3 — 16,1 1,8 1,2
Фабрика № 1 51,6 9,1 — 10,4 13,0
Фабрика № 2 51,1 8.8 10,7 13,4
КСт 53,0 13,2 0,8 9,4 1,1 12,1
ЗСт 50,2 10,3 0,1 9,8 1,1 16,6
МакМК 50,7 14,9 0,2 11,1 1,0 14,7
«Азовсталь» 48,1 14,1 0,2 9,2 0,9 17,0
им. Ильича 52,6 10,6 0,4 10,3 1,0 12,3
50,8 13,9 0,8 9,9 1,6 15,8
КомМК 48,4 9,6 0,2 16,2 1,5 17.1
ЮГОК НКГОК; 54,4 14,2 9,5 — 11,3
Фабрика № 1 51,6 12,2 0,6 ,9,6 13,3
Фабрика № 2 52,2 10,6 0,6 9,4 12,9
38
Продолжение табл. 3
MgO j .Is Ca0/Si02 1 h J i LL— - - - . 1 Барабанная проба .no ГОСТ 15137—77, % фракции +5/—5 мм Содержание мелочи, %
на фаб- рике под бун керами
- 0,108 1,46 55,4/12,4 — —
1,7 0,062 0,87 13,1 20,9
0,4 0,288 1,04 82,0/- 9,2 —
0,4 0,028 1,08 ——~ 24,0 —
— — 1,27 70,3/7,6 — 13,2
8,2 0,100 0,96 69,8/9,5 13,0
1,2 0,031 0,07 61,1/9,6 20,3
1,5 1,25 72,3/7,6 — 13,6
1,5 1,25 77,3/7,6 10,5
1,0 - 1,29 64,2/6,0 — 23,3
1,4 0,080 1,69 ; 68,0/8,8 — 15,2
1,6 1,32 64,9/7,7 — 16,9
3,1 0,124 1,85 j 70,3/6,0 — 19,9
1,6 — — 66,1/5,2 14,1
1,0 0,069 1,60 63,9/6,8 — 14,0
1,8 0,085 1,68 i — -— 10,6
0,8 1 1,19 22 —
1,2 1,38 65,2/7,6 18.3 ——
1,2 t 1,38 69,2/6,0 8,6 —
39
не имеет места. Фосфор же при любых усло-
виях спекания целиком переходит в агломе-
рат.
Химический состав агломерата определя-
ется составом компонентов шихты и режимом
спекания. В агломерате нормируется содержа-
ние железа, его оксида, марганца, кремнезе-
ма, оксида кальция, а в отдельных случаях
и других составляющих. Химические составы
и показатели качества агломератов аглофаб-
рик СССР представлены в табл. 3.
Прочность агломерата. Механической про-
чностью материала называют сопротивление
его дроблению и истиранию. Для испытания
железных руд, агломерата и окатышей на ме-
ханическую прочность применяют барабан,
изображенный’ на рис. 2 (ГОСТ 15137—77).
510
500
Рис. 2 Барабан для определения механической
прочности железорудных материалов (ГОСТ 15137 —
77): 1 — барабан; 2 — уголки 50x50x5; 3 — загру-
зочный люк; 4- счетчик оборотов; 5—крышка люка
40
В него загружают специально обработанную
пробу материала массой 15 кг при крупности
железной руды 10—40 мм, агломерата 5—
40 мм и окатышей 5—25 мм. Барабан рав-
номерно вращают со скоростью 25 об/мин в
течение 8 мин. Разрушенную пробу рассеива-
ют на ситах с размером ячейки 5,0 и 0,5 мм.
Масса руды фракцией >5,0 мм, выраженная
в процентах от массы всей пробы, является
показателем прочности материала на дробле-
ние, а масса фракции 0—0,5 мм — показате-
лем прочности на истирание. Первый показа-
тель чаще всего применяют к агломерату, а
второй — к окатышам.
Испытание сбрасыванием проводится по
ГОСТ 25471 —82 (СТ СЭВ 2842 — 81) и за-
ключается в сбрасывании пробы агломерата
(окатышей или железной руды) в специаль-
ном устройстве с высоты 2 м. Количество
сбрасываний пробы составляет 3 раза.
Показатель прочности на сбрасывание оп-
ределяется после рассева пробы на сите
с размером ячейки 5,0 мм по формуле:
X = 100m/(m +mi),%,
где m — масса класса свыше 5,0 мм после
испытания пробы в сбрасывающем устройст-
ве, г; mj—масса класса <5,0 мм после ис-
пытания пробы в сбрасывающем устройстве, г.
Горячую прочность агломератов, окатышей
41
и железных руд при восстановлении опреде-
ляют во вращающемся барабане (ГОСТ
19575—84, СТ СЭВ 4081—83). Масса пробы
составляет 500 г, фракция 10—15 мм, внут-
ренний диаметр барабана 145 мм, длина
500 мм, толщина стенок 5 —7 мм; на внутрен-
ней поверхности радиально установлены
4 полки со стороной 20 мм. Барабан вращает-
ся внутри электропечи с частотой 10 мин1.
Температура повышается до 600 °C в течение
40 мин и далее до 800 °C в течение 140 мин.
Во время опыта в барабан подаётся восста-
новительный газ (15 л/мин) состава, %: 32-
34СО; 62—63 N2, 3—5СОг- По окончании опы-
та печь охлаждается до комнатной темпера-
туры.
Мерой горячей прочности материала слу-
жит содержание в пробе кусков фракцией
>10 мм после испытания. Показателями раз-
рушаемости и истираемости материала при на-
греве в восстановительной атмосфере служат
соответственно содержания в пробе после ис-
пытания кусков фракцией 0,5—5,0 и 0—0,5 мм.
Восстановимость агломерата — это спо-
собность с большей или меньшей скоростью
отдавать связанный с железом кислород га-
зу-восстановителю. Повышение восстановимо-
сти железосодержащих шихтовых материалов
способствует лучшему использованию хими-
42
ческой энергии газа-восстановителя и сниже-
нию расхода кокса.
Восстановление агломератов и окатышей
по ГОСТ 17212—84 ведется в вертикальной
реакционной трубке электропечи восстанови-
тельным газом состава, %:33±0,5%СО,
65 ± O,5°/oN 2 (допускаемые примеси — 0,5%
Н2, 0,5% СО2, 0,1% О2, 0,2% Н2О). Расход
восстановительного газа в реакционных каме-
рах составляет 30±1 дм3/мин; масса пробы
500 г при крупности 12,5 ± 10 мм.
Проба нагревается до 600 °C в течение
40 мин со скоростью 15°С/мин и до 1100 °C
в последующие 175 мин со скоростью
2,86 °С/мин. Потеря массы кислорода при
восстановлении регистрируется первые 40 мин
испытания через каждые 5 мин, а в последу-
ющие 175 мин — через каждые 10 мин или
непрерывно с помощью самопишущего авто-
матического устройства. По окончании испы-
тания реакционную камеру выводят из зоны
нагрева и охлаждают нейтральным газом.
После определения абсолютной и фактической
степени восстановления (по ГОСТ 17212—84)
строят график зависимости фактической сте-
пени восстановления от времени восстановле-
ния.
Восстановимость агломерата зависит от по-
ристости минералогического состава и крупно-
сти. Из опыта работы доменных печей следует,
43
что оптимальная крупность агломерата нахо-
дится в пределах 5—50 мм. Особенно неже-
лательна фракция <5 мм.
Размягчавмость агломерата— это свойст-
во переходить при определенной температуре
из твердого состояния в жидкое. Размягчае-
мость определяют в печи с силитовыми нагре-
вательными стержнями. Пробу руды агломе-
рата или окатышей, измельченную до крупно-
сти 1—2 мм, помещают в стакан — цилиндр
с глухим дном. На поверхность руды давит
поршень, шток которого шарнирно прикреплен
к рычагу. Вес груза, подвешенного к рычагу,
подбирают таким образом, чтобы давление на
1 см2 поверхности поршня составляло
196 кПа. Нагрев пробы осуществляют со
скоростью 10°С/мин.
Началом размягчения (Тн) условно приня-
то считать температуру, при которой начина-
ется интенсивное уменьшение высоты слоя.
Концом размягчения (Гк) считается момент,
когда первоначальная высота слоя материа-
лов уменьшилась на 40%; (7\ — Тн) называ-
ется интервалом размягчения (Д Т).
В доменной печи проход газов через слой
размягченных, легко деформирующихся и уп-
лотняющихся материалов затруднен, поэтому
хороший агломерат должен размягчаться при
более высокой температуре и иметь короткий
интервал размягчения, чтобы толщина слоя
44
тестообразной массы была минимальной и соз-
давала минимальное сопротивление проходу
газов. Этим условиям удовлетворяет легковос-
становимый и ровный по химическому и гра-
нулометрическому составу агломерат (рис. 3).
Рис. 3. Положение зоны тестообразных масс повышенной вязкости в
доменной печи при различных характеристиках размягчаемости железо
рудных материалов
/ — повышенная температура начала размя! чения при коротком интер-
вале размягчения; 2 то же при широком интервале размягчения,
3 — низкая температура начала размягчения при широком интервале
размягчения
Производство окатышей
Производство окатышей вызвано необходи-
мостью окускования тонкоизмельченных кон-
центратов, агломерация которых вызывает
45
Химический состав (%),
в обожженных
Оком ков ательные фабрики F Собщ FeO Мп SiO2 А12Оз
Качканарский ГОК-.. 58,88 3,19 . 3,70
Лебидинский ГОК 65,41 0,99 — 5,72 0,32
ссгок.... 63,01 1,18 — 3,85 1,09
Михайловский ГОК Костомукшский 59,05 1,25 10,09 0.15
ГОК 61,46 1,83 — 8,19 —
ОЭМК 67,23 0,36 -— 3,26 0,18
Центральный ГОК 60,25 3,02 7,40 0,53
Северный ГОК 59,61 -— 8,67 0,24
Полтавский ГОК 60,10 — 12,21
резкое снижение производительности аглома-
шин из-за малой газопроницаемости шихты.
Процесс состоит из двух стадий: формирова-
ния самих окатышей (производство сырых
окатышей) и их упрочнения высокотемпера-
турным обжигом.
Сырые окатыши получают из увлажненного
концентрата в барабанных или тарельчатых
окомкователях. Кроме концентрата, в окомко-
ватель подают добавки, повышающие комку-
емкость — бентонит, известь и др.
Для упрочнения окатыши подвергают об-
46
Таблица 4
прочность и содержание мелочи
окатышах (1985 г.)
СаО MgO S CaO/SiOz Прочность ока- тышей, кг/обр. Барабанная про- ба, % по ГОСТ 15137 77 фракцией 4 5/—5(мм) Содержание мелочи 5- 0 мм, %
•
4,64 /0,25 89,72/6,35 2,90
0,24 0,34 0,003 ;0,04 .22,1 92.70/5,40 3,40
3.65 0.96 0,059 !0,95 22,5 92,35/6,15 2,37
4,79 0,39 0,012 0,47 310 93,96/4,90 3,84
3,28 — 0,40 247 94,90/3,79 3,04
0,14 0,30 — 0,04 97,18/1,53 : 0,87
4,73 1,07 0,030 0,64 145 81,70/16,00 •6.20
4,83 0,84 0,031 0,56 206 ; 90,40/9,00 5,40
0,37 » 0,80 0,03 1231 , 97,91/1 Л 6 2,78
жигу при 1200 —1300 °C на конвейерных об-
жиговых машинах, в шахтных печах или в
комбинированных установках.
Качество окатышей определяют их прочно-
стью, гранулометрическим и химическим со-
ставом (табл. 4).
Прочность окатышей. Обожженные окаты-
ши должны сохранять свою прочность вплоть
до загрузки их в доменную печь. Обычно она
оценивается двумя показателями: усилием на
раздавливание (Н/окатыш) и выходом мелкой
фракции (<5 мм) после испытания на исти-
47
рание в барабане. Прочность на раздавлива-
ние должна составлять > 1,8—2,0 кН/окатыш,
а выход мелочи — <8%. В окатышах, посту-
пающих на металлургический завод, должно
быть <6% фракции >5 мм.
Прочность окатышей при восстановлении
существенно снижается. В верхней части шах-
ты печи она уменьшается в 2—4 раза, а на
середине высоты шахты составляет 15 —
20% от исходной. Резкое разупрочнение ока-
тышей при восстановлении может приводить
к их разрушению в печи, образованию мелочи
с уменьшением газопроницаемости столба
шихты и увеличением выноса пыли из печи.
Прочность окатышей при восстановлении
наиболее часто определяют по методу Линде-
ра: 500 г окатышей и 200 г кокса крупностью
10—12 мм помещают в трубу из коррозион-
ностойкой стали (внутренний диаметр. 140 мм,
длина 650 мм), вращающуюся с частотой 9 —
9,5 мин1. Нагрев материалов осуществляют
со скоростью 350°С/ч до 700°С и со скоро-
стью 100°С/мин до 1000 °C. Время испытания
составляет 5 ч. Расход газа, содержащего
кроме N2, 30—38% СО и 10—2% СО2, состав-
ляет 15 л/мин. О качестве окатышей судят
по выходу фракции <3 мм (должен быть
<15%). Способ является сложным для теку-
щего контроля.
Росту горячей прочности окатышей способ-
48
ствуют все технологические мероприятия, оое-
спечивающие получение окатышей с более
плотной структурой.
Содержание железа в окатышах зависит от
богатства концентратов и обычно составляет
60—67%.
Восстановимость окатышей меняется в за-
висимости от их структуры и состава, что в
свою очередь определяется режимом обжига.
Основным преимуществом окатышей перед
агломератом является их высокая транспор-
табельность, недостатком — относительно
меньшая горячая прочность.
3. Металлсодержащие добавки
в шихте доменной печи
Марганцевые руды используют в составе
аглошихты или, реже, в качестве добавки к
доменной шихте. Основными месторождениями
марганцевых руд на территории СССР явля-
ются Чиатурское, Никопольское и примыкаю-
щее к нему Больше-! окмакское. Содержание
марганца в рудах находится в пределах 10-
47%, фосфора от 0,1 до 0,3%. Особенность
чиатурских руд - низкое содержание железа,
что позволяет использовать их для выплавки
богатых сортов ферромарганца (табл. 5).
Утилизация отходов металлургического
производства в доменных печах
На различных этапах металлургического
4 Зак. 3463 ' 49
Химический состав марганцевых руд, °/о
Рх да FCoChil Мп,общ SiO2 Л 1,0 СаО MgO ВаО тю2 S Р Е Е
Чиатурская: сорт 1 0,94 49,28 9,62 1,36 4,48 0,69 0,95 0,155 0,158
сорт 4 1,51 28,38 27,30 2,16 6,33 0,81 0,86 — - 0,165 0,172 —
Ни коп од ь-
екая:
РУ имени Чкалова 1,40 45,80 14,28 1.71 1,40 0,61 — 0,028 0,214
РУ Богда- ।
невское 1,20 45,00 15,00 1.77 1,40 0,87 — 0,029 0,214 —
карбо- 6,80 0,122
нагнан 4,44 28,13 22,50 3,69 2,15 - • 0,240 —
Болыпеток- м а кс кая Ушкатын- 1,62 24,60 10,27 1,97 1,40 0,80 — . — 0,100 0,170 —
ская:
окислен-
ная 6,73 35,95 19,60 3,74 1,38 0.75 0.43 0,17 0,132 0.028 10.04
первичная 5,79 29,53 10,00 1,44 17.03 0,36 0,1 1 0,132 0,019 19,09
Джездинская 3,60 21,43 46.9U 10,43 1,76 1,46 0,150 0,040 3,62
передела образуются побочные продукты и от-
ходы производства, содержащие Fe, Мп, СаО,
MgO, А12Оз, CaF2, которые экономически вы-
годно переплавлять в доменных печах.
К подобным материалам относятся марте-
новские и конвертерные шлаки, содержащие
до 25% Fe, до 10% Р, до 10% Мп, до 2,5% Р,
50—60% SaO, 2—4% MgO, до 30% А12О3,
до 5% CaF2. Их можно рассматривать как
заменители железной руды, марганцевой ру-
ды и флюса одновременно. В последние годы
использование конвертерных шлаков непосред-
ственно в доменной шихте возрастает (табл. 6).
Доменные шлаки получают при выплавке
ферромарганца и ферросилиция, в состав ко-
торых часто входит CaF2 (до 3%).
Сварочный шлак образуется в нагреватель-
ных печах при взаимодействии железной ока-
лины с футеровкой печи. Он содержит 50—
55% Fe и 15 — 20% SiO2, благодаря высокой
плотности опускается в доменной печи быст-
рее других материалов и используется обыч-
но для промывки горна (см. табл. 6).
Окалина, как и сварочный шлак, является
отходом прокатного производства, содержит
до 70% Fe и используется в основном в ка-
честве добавки к аглошихте (табл. 7).
Пиритные и колчеданные огарки, получае-
мые в виде отходов сернокислотной промыш-
ленности при обжиге серного колчедана
4*
51
Химический состав сварочного
Материал Fp 1 '-общ Р общ So61U
Сварочный шлак: КМК 53 96 0,91 0,13 0,03 -
ЕМЗ 47,70 0,77 0,11 0,60
ЧусМЗ 50,00 Нет св 0,03 0,06
Конвертерный шлак: нлмк 17,17 5,80 0.87 0,20
зсмк 16,20 5,75 0,46 0,14
(FeS2), содержат окисленное железо в виде
Fe2O3 и Fe3O4 в количестве 48 — 51%. Со-*
держание серы в огарках достигает 3,5%, по-
этому их можно использовать в доменной
шихте, предварительно подвергнув агломера-
ции с целью удаления серы.
Колошниковая пыль получается при очист-
ке доменного газа и содержит от 40 до 50%
Fe в зависимости от его содержания в исход-
ной шихте. Кроме того, в колошниковой пы-|
ли содержится до 12%С, что позволяет ис-
пользовать ее в агломерации в качестве заме-
нителя как железной руды, так и частично
топлива.
Шламы конвертерного и ферросплавного
производств, содержащие марганец, хром,
ванадий, фтор и другие ценные элементы, ис-
52
Таблица 6
и конвертерного шлаков, \°/о
FeO Fe2O3 SiO2 А12Оз CaO MgO
50,73 20,85 9,80 4,87 4,40 7,80
61,33 — 33,82 1,59 0,36 0,23
62,55 — 31,00 2,00 Следы Следы
15,00 5,00 13,80 0,50 51,70 2,0
14,09 7,48 15,20 2,17 51,32 1,87
пользуют в агломерации и в качестве пери-
одических добавок непосредственно в домен-
ную шихту при выплавке специальных видов
чугунов.
К металлодобавкам относят прежде всего
металлическую стружку и чугунный скрап, об-
разующийся на литейном дворе доменных пе-
чей и на разливочных машинах.
4. Флюсы доменной плавки
Флюсами называют материалы, вводимые
в шихту для понижения температуры плавле-
ния пустой породы, ошлакования золы кокса,
придания доменному шлаку необходимого хи-
мического состава и физических свойств, обе-
спечивающих его высокую жидкоподвижность,
серопоглотительную способность и, следова-
тельно, ровный ход доменной печи.
53
Химический состав окалин некоторых
: Предприятие * Р^обш FeO МпО СаО
Аз Ст: -
блюминг [68,60 61,60 1,09 0,68
стан 3600 73,84 64,17 1,08 0,90
дмк 71,80 61,13 — 0,21
ДнМЗ 73,82 58,80 0,59 0,70
ЕМЗ 78,57 0,52 0,09 ;
ЖМК:
отвал 66,82 54,32 1,07 1,85
листопрокатный 70,58 60,73 1,02 ОД 7
ЗСт: •
обжимной 60,40 48,36 1,45 0,40
листопрокатный 74,70 70,34 0,40 —
КомМК 70,00 61,30 0,91 0,57
КСт 72,96 64,80 0,84 0,43
ммк 70,70 73,50 0,66 0,24
нтмк 68,90 28,90 0.86 —
НЛМК:
прокатный 72,42 68,33 0,28 0,60
огневая зачистка 84,36 33,00 — —
ЧерМК:
прокатный 56,70 49,00 0,50 11,50
огневая зачистка 84,37 - 11 0,70 i
При реакции флюса с пустой породой об'
разуются легкоплавкие соединения, позволя-
ющие образовать первичный шлак. В зави-
симости от состава вносимой в печь пустой
породы различают основные, кислые и ней-
54
Таблица 7
металлургических предприятий, %
MgO S1O2 AI2O3 с S р П.п-п.
0,10 3,70 0,86 0,058 0,026 0,90
0,10 0,45 — 0,47 — 0,39
— 2,20 — 0,016 ——
— 1,22 — 0,56 — 0,23
— 0,24 0,75 — 0,046 0,015 <
0,44 5,61 1,33 — 0,091 0,033 ....
— - 2,26 — 0,31 — — 0,34
6,18 — 0,10 0,008 —
— 6,10 ' 0,10 0,008 —
0,25 2,48 0,79 — 0,110" 0,046 ——=
0,19 2,20 0,56 0,37 0,053 0,012 0,55
0,24 1,24 0,20 —— 0,036 0,019 •
4,07 -— 0,22 — 0,15
— 3,14 — 0,11 -- ~ —
1,00 3,20 1,10 — 0,045 0,018
— 1,22 — 0,10 0,015 0,010 0,60
тральные (глиноземные) флюсы. Поскольку
пустая порода железных руд преимуществен-
но кремнеземистая (кислая), то роль флюса
обычно выполняют основные оксиды кальция
и магния.
55
Химический состав
Месторождение СаО MgO SiO2
/Хккермановское 53,25 0,66 0,79
Агаповское 52,77 3,20 0,80
Барсуковское 54,77 0,58 0,20
Балаклавское 54,60 0,58 0,79
Гурьевское 54,50 • 0,50 0,70
Докучаевское Докучаевское доломитизиро- 55,75 0,54 —
ванное 35,88 17,40 —
Еленовское Еленовское доломитизиро- 54,60 0,54 0,97
ванное 37,50 14,50 —
Каракубское 54,32 0,97 0,76
Новостроевское Новостроевское доломити- 53,35 0,98 0,66
зированное 38,10 13,72 0,93
Новотроицкое 41,67 11,46 —
Тургоякское 54,40 0,40 1,00
Южно-Топарское 76,33 0,49 0.78
Оксид кальция входит в состав минерала
кальцита (СаСО3), называемого известняком.
В чистом виде известняк содержит 56% СаО
и 44% СО2. Доломитизированный известняк со-
стоит из смеси кальцита и доломита (СаСОзХ
ХМ§СОз), содержание MgO в нем достигает
14%. Доломитизированный известняк исполь-
зуют для повышения жидкоподвижности до-
56
-Таблица 8
известняка, %
Fe2O„ Мп О р S II л. и.
2,71 * 0,016 41,14
0,31 0,015 0,080 42,83
0,57 0,06 — 0,033 44,10
0,21 0,01 — 0,026 43,75
0,60 — 0,015 0,010 41,60
0,36 — — 0,059 42,11.
0,16 0,03 . — 0,016 47,20
0,17 0,010 0,140 43,51
— 0,010 44,32
0.18 0,04 0,005 0,055 43,40
0,37 — 0,001 0,040 42,50
0,04 0,005 0,060 45,00
- — — — - 43,84
0,27 — 0.080 0,016 41,14
0,46 0.010 0.030 31,00
менного шлака, доводя с его помощью содер-
жание MgO в шлаке до 8—10%.
Важнейшим требованием, предъявляемым
к основным флюсам, является низкое содер-
жание в них кремнезема и глинозема, а так-
же вредных примесей серы и фосфора.
Кремнезем и глинозем нежелательны в основ-
ном флюсе, так как снижают в нем содержа-
57
ние свободных оксидов кальция и магния, а
кремнезем, кроме того, требует дополнитель-
ного расхода оксида кальция на ошлакование
(табл. 8—10).
Предварительная обработка известняка
включает в себя дробление, сортировку и иног-
да промывку для удаления глинистых соедине-
ний. ।
Кислые флюсы (кварциты) применяют очень
редко, в случае использования в доменной
шихте руд с высоким содержанием глинозема.
Глиноземистые флюсы используют реже,
чем кислые, как правило, для получения ту-
гоплавких шлаков при выплавке высококрем-
нистого чугуна.
5. Каменноугольный кокс и его заменители
Кокс является основным видом топлива до-
менной плавки. Характерной особенностью
является то, что он сохраняет форму куска
на всем пути движения от колошника к гор-
ну печи. Благодаря этому кокс разрыхляет
столб шихты в печи, улучшает ее газопрони-
цаемость и обеспечивает прохождение газо-
потока через слой жидких, полужидких и твер-
дых шихтовых материалов. В нижней части
доменной печи (в заплечиках и горне) толь-
ко кокс остается в твердом состоянии, обра-
зуя своеобразную подвижную дренажную ре-
58
Таблица 9
Химический состав доломитов
некоторых месторождений, %
Месторождение СаО ' MgO М1О2 ,|М2Оз Ге2Оз М.П3О4 П.п.п.
Елецкое 32,77 17,82 0,94 !0,52j 0.32 0,01 46,43
Златоустов- ское 55,0 38,40 3,10 ; i 1 » . 18,40
КМА 35,94 16,75 0,97. 0,44' 45,68
Новотроицкое 30,94 20,88 '0,50 0,28 0,50: 0,08 47,00
Саткинское 30,66 21,73 Ю,20 0,25' 0,43’ 0,01. 46,74
Череповецкое 39,00 30,50 3,40' 0,70 1,80 —. 12,20
Никитовское 28,96 18,87. 4,69 1,02, 1,43 0,72 44,43
Ямское 29,55 19,76 .3,36' 1,40! 0,54 0,70 44,70
шетку (коксовую насадку), через которую в
горн стекают жидкие продукты плавки. При
этом он воспринимает значительную часть ве-
са столба шихтовых материалов, поэтому ос-
новным требованием, предъявляемым к- коксу,
является высокая механическая прочность как
в холодном, так и в нагретом состоянии.
Сгорая перед фурмами доменной печи в на-
гретом дутье, кокс обеспечивает плавку теп-
лом. Создаваемая при этом в зоне горения
кокса температура (1800—2400°С) обеспечи-
вает нормальный ход процессов восстановле-
ния в рабочем пространстве печи.
Важная роль кокса в доменной шихте
предъявляет к его качеству жесткие требова-
ния (табл. 11).»
59
Т а б .1 и ц а 10
Химический состав извести некоторых предприятий, %
Предприятие СаО . MgO StO2 s П.П-п.
«Азовсталь» 84,00 8,0 2,0 0,05 5.0
зсмк То же, доло- митизирован- 85,22 5,0 0,5 0,06 10, Г
пая «Запорож- 78,50 8,5 —— 0,03 10,4
сталь» 72,33 0,6 1,5 0,01 22,7
КарМК 85,41 0,8 1,2 0,04 10,0
КомМК «Криворож1 88,10 1,2 1,2 0,02 11,1
сталь» 85,75 — 0,9 0,01 10,1
нлмк 90,95 1,0 1,8 * 0.01 5,0
нтмк 81,10 . 1,4 0,04 17,0
ЧерМК 66,80 2,3 4,9 2.80 8.1
Влажность кокса зависит от режима его
тушения. Она не должна превышать 5%. В
связи с тем, что расход кокса в печи контро-
лируют по массе, содержание влаги должно
поддерживаться постоянным для сохранения
заданного теплового режима печи. Минималь-
ную влажность (0,1—О,5°/о) получают при
сухом тушении кокса, когда вместо заливки
водой охлаждение ведется в токе азота.
Зольность кокса оказывает влияние на вы-
ход доменного шлака и прочность кокса. Счи-
тается, что каждый процент увеличения золы
60
приводит к снижению производительности
доменной печи на 1,3% и повышает удельный
расход кокса также на 1,3%.
Зола кокса имеет существенно кислотный
характер, присоединяясь к шлаку в горне до-
менной печи, понижает его основность. Со-
держание золы в коксе не должно превышать
10,5% (табл. 12).
Содержание летучих в коксе зависит от про-
должительности периода коксования и конеч-
ной температуры коксования. Чем выше эти
показатели, тем меньше в коксе летучих ве-
ществ. Нормальным содержанием летучих ве-
ществ в коксе считается 0,8—1,2%. В основ-
ном летучие вещества состоят из 85—90% СО
N Н2, остальное — СО2-, СН4 и N2.
Повышенное содержание летучих в коксе
свидетельствует о незавершенности процесса
коксования и отрицательно влияет на его ка-
чество. Такой кокс (недопал) характеризует-
ся более темным цветом и пониженной меха-
нической прочностью.
Уменьшение выхода летучих веществ ниже
0,5% свидетельствует об увеличенном периоде
коксования и приводит к уменьшению проч-
ности кокса вследствие его пережога и уве-
личения трещиноватости.
Содержание серы в коксе зависит от содер-
жания ее в углях, поступающих на коксова-
61
Качественные характеристики
Заводы и комбинаты № це- хов № ба- тарей Гранулометрический состав, %, по классам крупности, мм
+ 80 80 -60 60—40 40-25 25-0
Авдеев- 1—4 15,4 32,4 39,0 П,1 2,1
ский 5 -6 2,5 15,7 49,9 28,1 3,8
7-8 3,4 17,1 49,1 26,6 3,8
9 15,8 53,5 28,2 2,5
Баглей- 1—4 12,7 31,1 41,5 11,8 2,9
ский .5—8 14,5 30,4 41,2 11,0 2,9
Горловский 1 1—4 6,1 22,6 47,8 20,4 3,1
Днепро- 12,6 33,0 38,5 12,3 3,3
дзержин- ский Донецкий 1 1УЧ. 1—4 4,0 21,4 49 22,4 2,7
Днепролет- 1
ровский 1—5 7,4 25,0 47,3 17,2 3,1
Донецкий Жданов- 2 1—2 6,8 26,9 50,2 13,2 2,9
ский 1 1—4 5,6 26,1 50,7 14,8 2,8
5—8 6,9 32,0 45,6 13,3 2,2
Запорож 2,7
ский 1 1 «Бис» 2 «Бис» 1,2, 5, 6 8,3 28,2 47,5 13,3
Коммунар- 1 1- 4 5,8 18.6 58,5 15,2 1,9
ский 2 5—8 7,9 27,1 46,1 15,2 3,7
3 9 12 10,1 32,5 46,6 7,6 3,2
62
Т а б л и ц а II
доменного кокса (1985 г.)
Показатели технического анализа кокса, % Механическая прочность, %
влага зол а летучие сера М25 мю •
1 3,9 10,7 0,8 1,49 85,6 8,0
3,6 10,6 0,9 1,68 87,9 6,9
2,3 10,5 0,8 1,68 87,9 6,8
0,4 10,6 0,8 1,67 88,2 6,6
4 3 10,1 1,14 1,74 86,6 7,0
4 3 10,1 1,14 1,74 86,6 7,0
4,0 10,1 Нет св. 1,63 87,8 Нет св.
4,0 11,0 1,1 1,29 83,7 8,7
3,8 9,9 0,8 1,6 87,6 6,9
3,9 10,3 Нет св. 1,42 86,8 7,1
3,8 8,9 0,9 1,33 87,6 6,8
3,9 10,8 1,0 1,66 87,6 6,8
3,9 10,8 1,0 1,66 87,6 6,8
4,1 10,51 0,? 1,54 87,4 6,7
1 1 1 2,6 10,2 0,95 1.69 89,0 6,9
1 3,5 Ю,1 0,95 1,72 88,6 6,9
4,1 10,2 0,95 • 1,7 88,4 6,9
63
, Гранулометрический состав,
Заводы и № № ба- %, по классам крупности, мм
комбинаты цехов тарой 4-80 80—60 60 40 49-25 25- 0
Криворож- • 8,4 3,0
СКИЙ 1 1-4 26,0 46,9 15,7
1 5—6 11,0 24,9 45,7 15,4 3,0
2 7—10 6,4 27,2 47,5 16,0 2,9
Макеев- 21,0
СКИЙ Г 1—4 4,4 52,8 19,2 2,6
Ясиновский 1 1—4 5,1 34,6 42,7 14,1 3,5
5—6 7,3 34.6 40,0 15,0 3,1
Руставский — — — 34,7 20,3 34,7 7,5 2,8
Алтайский 1 1;2 10,3 20,6 41,6 23,8 3,7
2 3; 4 7,5 20,3 42,6 25,8 3,8
Западно- 1 1—4 13,0 34,6 42,1 7,6 2,7
Сибирский Караган 2 5-7 12,0 41,2 38,6 6,3 1,9
динский 1 1—4 9,7 38,7 36,3 12,1 3,2
2 5—7 5,7 31,5 45,1 14,9 2,8
Кузнецкий 1 2 2,4,5, 7,2 27,0 48,1 14,9 2,8
7, 8
Магнито-
горский 1 СЛ * о 16,0 44,4 33,4 3,5 2,7
7 «Бис» 8 «Бис»
2 1—4 33,9 35,1 23,2 3,8 3,0
3 9—10 30,0 33,8. 29,4 3,2 3,6
Нижнета- 1 1 —4 20,2 37,5 34,5 5,7 2,1
гильский 2 5—8 24,2 46.2 23,6 3,9 2.1
64
I 1 po.lf). l/l\Vii!!r таб.1. i 1
Показатели технического анализа кокса, % Механическая прочность, °/о
влага зола летучие сера М25 М10
4,0 10,7 1,1 1,68 88,5 6,4
4.0 10,7 1,1 1,68 88,5 6,4
4,0 10,7 1,1 1,68 88,5 6,4
3,9 10,7 1,1 1,67 88,5 6,4
3,8 11,0 Нет св. 1,4 87,0 6,6
3,5 10,85 Нет св. 1,41 83,8 7,7
3,5 10.85 1,41 86,8 7,3
3,2 14,2 1,04 1,28 82,9 11,3
7,9 12,2 1,2 0,39 88,7 9,0
0,5 2,3 1,2 0,39 84,5 8,8
1,9 10,1 1,1 0,86 88,0 7,4
0,65 10,0 1,1 0,36 88,0 7,4
4,2 13,1 1,0 0,61 85,5 7,9
4,0 13.1 1,1 0,62 85,5 7,9
4,0 10,8 1,0 ’ 0,4 86,8 8,1
3,47 11,9 0,6 0,59 87,1 8,6
4,64 12,35 0,75 0,52 87,1 8,6
4,06 12,0 0,8 0,58 87,1 8,6
3,5 11,4 1,2 0,44 86,1 8,9
3,0 11,3 1,2 0,45 86,1 8,9
5 Зак. 3463
65
Заводы и комбинаты № це- хов № ба- тарей Гранулометрический состав, %, по классам крупности, мм
1 80 80—60 60—40 40—25 25—0
Новоли- пецкий 1 X 1—4 28,1 44,5 19,3 5,8 2,3
О X/ 5—8 19,2 37,9 30,5 9,5 2,9
Орско-Ха- 1 1—4 13,1 28,7 42,9 12,0 3,3
лиловский 2 5—6 19,8 30,1 40,0 6,4 3,7
Черепо- 1 — 2 16,6 54,9 20,1 5,2 3,2
вецкий --
1 3—4 16,5 55,9 20,3 4,5 2,8
5—6 25,9 54,1 15,0 2,5 2,5
7—8 7,2 52,4 30,4 7,5 2,5
2 9—10 11,1 59,0 23,2 4,9 1,8
ние. Перевод серы в шлак требует дополни-
тельной затраты флюса и кокса, снижая про-
изводительность доменной печи. Подсчитано,
что увеличение содержания в коксе на O,1%S
вызывает увеличение расхода кокса на 0,3%
и уменьшение выплавки чугуна на 0,3%. Зна-
чение содержания серы в коксе возрастает в
связи с осуществлением глубокого обогаще-
ния железных руд и, следовательно, сниже-
ния выхода шлака, а также повышения тре-
бований к качеству чугуна.
Физико-механические свойства кокса опре-
деляются его прочностью, термической стой-
костью, газопроницаемостью, пористостью,
66
Продолжение тиол. II
Показатели анализа гехнического кокса, % Механическая прочность, %
влага зола летучне сера М25 мн»
4,2 11,39 0,84 1,28 87,7 6,4
0,5 11,97 0,84 , 0,62 97,5 6,9
3,0 11,8 1,0 0,8 84,5 8,7
2,4 12,3 1,0 0,7 84,5 8,7
3,2 11,1 0,9 0,47 87,9 8,1
3,2 И,1 0,9 0,47 87,9 8,1
2,8 11,0 0,9 0,48 87,9 8,1
0 10,6 0,9 0,48 87.9 8,1
0 10,6 0,9 0,48 97,9 8,1
гранулометрическим составом и насыпной
массой.
Под прочностью кокса понимается способ-
ность кокса противостоять разрушающим
усилиям всех видов. Прочность определяют в
барабане диаметром 1 м и высотой 1 м, внут-
ри которого приварены 4 уголка со стороны
100 мм. Пробу массой 50 кг загружают в ба-
рабан, делающий 100 об за 4 мин после чего
рассеивают на грохоте с ситами 80*4 80;
60X60; 40X40; 25X25 и 10X10 мм. Выход
класса <10 мм характеризует истираемость
кокса, выход класса >25 мм — количество
кокса товарной крупности (рис. 4).
5*
67
Химический состав
Металлур! ическое предприятие (комбинат) SiO2 AI2O3
Нижне-Тагильский 53,4 26,6
Челябинский 50,5 21,6
Магнитогорский 47,0 26,5
Орско-Халиловский 48,7 25.8
Кузнецкий 49,6 24,1
Западно-Сибирский 51,8 25,5
Карагандинский 50,0 30,0
Череповецкий 58,0 22.6
Новолипецкий: батареи № 1 — 4 43,6 24,3
батареи № 5 -6 53,36 23,37
Ждановский им. Ильича 38,7 23.2
Коммунарский 42,0 23,4
«Запорожсталь» Кемеровский коксохимический 39,4 21,7
завод Калининградский коксохимический 54,3 21,1
завод 52,5 24,0
Авдеевский коксохимический завод 38,5 23,0
Баглейский коксохимический завод 40,0 21,1
Горловский коксохимический завод 38,9 20,6
Ясиновский коксохимический завод Днепропетровский им. Дзержин- 39,7 22,4
ского 42,2 24,2
Донецкий металлургический завод Енакиевский металлургический 38,7 22,3
завод 36,1 21,5
68
Таблица 12
золы кокса, %
тю2 Fe2O3 СаО MgO Na2O + + к2о Р2О5
1,4 8,7 6,2 1,4 2,0 0,35
1,1 11,6 6,0 0,5 8,1 0,65
1,5 9,5 5,5 1,8 2,0 1,00
1,1 10,0 4,4 1,0 8,3 0,70
1,0 7,9 4,9 2,2 9,0 1,10
1,2 8,5 3,5 2,9 6,0 0,65
1,5 9,0 3,8 0,8 2,5 0.75
1,5 4,2 4,3 1,9 2,5 0,25
— 22,2 2,3 0,9 1,5 0,60
—— 13,1 3,1 0,9 1,5 0,60
— 28,7 2,8 1,8 1,6 0,70
24,6 3,6 0,5 4,2 0,30 4
—— 27,8 3,3 2,0 1,7 0,70
1,0 4,5 7,3 2,6 8,8 0,31
1,4 5,4 2,3 2,0 2,0 - 0,55
— 29,6 2,7 1,8 1,7 0,78
— 27,5 3,3 1,9 1,4 0,77
— 28,7 3,3 1,9, 1,5 0,85
— 27,4 3,0 1,9 1,9 1,00
21,8 3,0 1,9 2,1 0,79
27,5 3,0 1,9 1,6 0,85
• 32,5 3,0 1,7 1,8 0,70
69
Гранулометрический состав кокса — это
распределение его кусков по классам крупно-
сти, выраженной в процентах к массе исход-
ной пробы. Показателем гранулометрического
состава служит выход классов (фракций)
крупности >80; 60—40; 40—25 и <25 мм.
4-4
Рис. 4. Малый (ГОСТ 8929—75) барабан для
испытания прочности металлургического
кокса
Выдаваемый из коксовых печей кокс сортиру-
ют на 3 класса: мелочь (0—15 мм), орешек
(15 — 25 мм) и металлургический кокс
(>25 мм). Выход металлургического кокса
составляет 90—92%. Как правило, в домен-
ные печи загружают кокс крупнее 40 мм.
Пористость — отношение объема пор куска
к объему всего куска, %. Пористость кокса
влияет на условия его горения: чем более
70
Таблица 13
Насыпная масса.
некоторых металлургических материалов
Материал Насыпная масса, т/м3
Железная руда:
магнитный и красный
железняк 2,0—3,0
бурый железняк 1,1—2,0
мартит 1,6-1,8
Агломерат офлюсованный 1,7-2,0
Окатыши 1,9—2,1
Известняк:
крупный 1,6—2,2
мелкий 1,2—1,5
Кокс каменноугольный 0,43—0,48
Коксовая мелочь 0,50-0,53
Окалина 1,7- 2,0
Шлаки:
доменный в кусках средней
крупности -1,8-2,2
сварочный 2,0—2,2
конвертерный в кусках средней
крупности 1,6—1,8
Марганцевая руда 1.7-2,0
Стальная стружка 1.7—2,0
пористый кокс, тем интенсивнее его горение
и процесс газификации в горне. Пористость
доменного кокса из углей донецкого бассейна
составляет 49—53%, а из углей Кузнецкого
бассейна — только 37%. Пористость зависит
от свойств исходных углей и режима коксо-
вания.
71
Насыпная масса кокса. Этот показатель не-
посредственно связан с работой доменной
печи. Установлено, что доменные печи лучше
работают на коксе с меньшей насыпной мас-
сой, которая зависит от соотношения мелких
и крупных кусков кокса (при прочих равных
условиях). Чем однороднее кокс по грануло-
метрическому составу, тем меньше его насып-
ная масса и выше газопроницаемость. Насып-
Таблица 14
Характеристика углеводородсодержащих добавок
Добавки
Характеристика 1 ъ ТО sS ч = X
G. — »Х Г- "Ж мазут О п о к
Е = О СС О Си
Содержание, % —
С 75 84 41,61 87,0
н Теплота сгорания, 25 12 20,42 0,4
кДж/кг (м3) 3600 40300 17000 28000
Теплота горения у 41200 _ 31500
фурм, кДж/кг 1600 6150 710 8030
Количество фурменно- го газа, м3/кг углерода 9,1 7,25 12,8 5,36
Состав фурменного га за, °/0:
СО 20,5 26,8 18,7 34,2
Н2 41,1 22,9 52,3 1,1
n2 38,4 50,3 29,0 64.7
72
> Таблица 15
Состав и теплота сгорания сухого природного газа
Месторождение Массовое содержание. % Минимальная теплота сгора- ния, МДж/м3
СН< СэНб с3н8 С 4Н ю с5н12 со2 N2
Волгоград- ское 98,5 0,6 0,1 0,1 0,7 35,76
Оренбург- ское 82,1 3,7 1,5 1,4 2,2 0,5 7,5 38.26
Саратов- ское: Генераль- ское 83,5 4,3 1,9 1,0 0,5 0,2 8.6 36,30
Степнов- ское 95,5 1,9 0,7 0,4 0,8 0,2 0,5 37,70
Краснодар- ское: Челбас- ское 89,8 5,1 1,1 0,2 0,3 0,6 2,9 37,09
Бейсуг- ское 99,0 0,8 — — — 0,2 — 35,97
Ставро- польское 99,1 0,3 0.2 0,1 — 0,3 36.21
Тюменское: Деминское 83,0 0,5 — —— 2,5 14,0 30,06
Пахром- ское 93,0 1,0 — —- — 0,7 5,0 34,22
Уренгой- ское 98,0 0,1 — — — 0,3 1,6 35,17
Львовское 98,3 0,4 0,1 0,2 — 0,1 1,0 35,73
Полтав- ское 87,0 0,1 — —- — 12,9 31,23
73
Таблица 16
Состав и теплота сгорания некоторых жидких топлив
Топливо (марка, завод) Состав элемента, % Минималь- ная тепло- та сгорания, МДж/м3
Аг сг Нг sr j(n+o;
Мазут Ф5 0,05 86,92 11,09 0,33 0,59 41,93
Мазут Ф12 0,10 87,10 11,70 0,50 0,60 41,57
М40, Саратовский 0,33 85,88 10,95 2,45 0.72 40,15
М100, Красно- дарский 0,06 87,25 10,81 0,43 1,51 40,28
Смола полукоксо- вания торфа 0,50 84,86 9,98 — 5,16 38,78
Торфяная смола газификации 76,00 19,00 1,50 13,50 34,47
Углемазутная суспензия 87,05 8,86 0,30 1,70 38,74
ная масса доменного кокса для условий на-
шей страны не должна превышать 450—
470 кг/м3 (табл. 13).
Температура воспламенения кокса нахо-
дится в пределах 600 750 °C, а удельное ко-
личество теплоты, выделяемое коксом, 28000—
31500 кДж/кг (6700—7500 ккал/кг).
Из-за непрерывно растущих потребностей
в спекающихся углях иногда приходится ис-
пользовать для коксования плохо спекающи-
74
Таблиц^ 17
Состав золы мазутов и отложений
на поверхности нагрева
Состав золы, % Малосерни- егый мазут Высокосерни- стый мазут Малые от л о жения Бол ь- шие от- ложения
SiO2 12,74 2,75 22,0 7,0
A12O3 17,08 6,0 2,0
Fe2O3 29,06 3,28 47,0 7,0
CaO 20,28 16,21 4,0 5,0
MgO 13,02 4,65 7,0 3,0
NiO 7,64 — 5,0 3,0
V2O5 Следы 21,76 Следы 18,0
Na2O — 49,18 2,0 25,0
SO3 —- — 3,0 30,0
еся газовые угли, которые могут давать про-
чный кокс при условии быстрого нагрева до
350—400 °C, т.е. до температуры перехода
спекаемой массы в пластическое состояние с
последующим прокаливанием. Формованный
кокс сохраняет в печи достаточно высокую
прочность.
В настоящее время в доменных печах в
больших масштабах используют и другие ви-
ды топлива, вдуваемые вместе с нагретым
дутьем. К ним относятся природный и коксо-
вый газы, мазут, пылевидное угольное топли-
во и угольно-мазутные смеси. Использование
75
этих заменителей кокса позволяет сократить
расход дорогостоящего каменно-угольного
кокса на 10-20%. В настоящее время про-
водят исследования и опытные испытания по
получению и подаче в доменную печь горячих
восстановительных газов и угольно-водяной
эмульсии (табл. 1418).
Таблица 18
Состав и теплота сгорания сухих
коксовых газов
Завод, комбинат Состав газа, с/о (объем н.) Минималь- ная теплота сгорания. МДж/м3
со2 со н2 сн4 С?Нб n2 о2
мм к 2,4 7,5 57,5 23,2 2,1 6,2 Ы 16,81
КарМК 2,5 7,0 60,1 25,2 2,5 2,9 0,8 17,64
охмк 2,4 7,1 58,0 25,9 2,4 3,8 0,5 17,97
кмк 2.5 7,0 57,4 25,5 2,6 4,3 1,0 17,77
зсмк 2,8 6,8 57,1 24,4 2,9 4.8 1,2 17,61
нтмк 2,1 6,8 59,4 26,6 2,1 2,6 0,4 18,14
ЧерМК 2,6 6,9 59,4 24,8 2,4 3,5 0,4 17,70
нлмк 2,3 7,8 49,6 30,7 1,7 6,3 1,6 18 42
КСт 2,5 6,4 60,8 25,1 2,2 2,0 1,0 17,77
АзСТ 1,9 7,2 60,3 25,7 1,7 2,6 0,6 17,71
жмк 2,0 7,0 62,0 24,0 1,8 2,8 0,4 17,32
ЕМЗ 2,3 6,1 58,6 23,1 4,3 4,7 0,9 18,11
ЗСт 2,7 6,5 58,0 25,4 2,3 4,0 1,1 17,65
КомМК 2,3 6,3 60,0 25,2 2,5 2,9 0,8 17,89
ДоМЗ 1,7 6,1 61,7 24,8 2,4 2,5 0,8 17,85
МакМК 2,2 6,6 56,8 24,6 4,2 4,9 0,7 18,46
дмк 3,4 8,4 46,5 27,8 2,1 11,8 - — 17,38
РМЗ 3,1 7,0 58,5 24,0 2,9 3,7 0,8 17,65
чмк 3,2 7,0 57,0 25,3 1 2,5 4,5. 0,5 17,70
76
6. Подготовка шихтовых материалов
к плавке в условиях доменного цеха
Для получения высоких технико - экономи-
ческих показателей доменной плавки необхо-
димо, в первую очередь, чтобы столб шихто-
вых материалов обладал высокой газопрони-
цаемостью, которая достигается в процессе
подготовки шихтовых материалов к плавке.
Шихта должна обладать достаточной пороз-
ностью, на величину которой значительно вли-
яет ее усредненность, организация загрузки
шихты в печь и характер распределения на
поверхности засыпи. Последнее особенно
важно, так как с увеличением полезного объ-
ема доменных печей и интенсификации домен-
ной плавки, происшедшей в последние годы,'
неравномерность распределения шихтовых
материалов и газа на колошнике заметно уси-
ливается.
В процессе доменной плавки происходит
изменение первоначальных параметров ших-
товой смеси, полное или частичное разруше-
ние кусков и постепенное накопление мелочи.
Разрушение кусков шихтовых материалов в
верхней и средней зонах печи протекает по-
разному.
Окатыши в шихте почти не подвергаются
прямому физическому разрушению, но наблю-
дается возникновение кольцеобразных трещин
77
и микротрещин на их поверхности с последу-
ющим разупрочнением, вызывающим большое
образование тонкодисперсных частиц.
В кусках агломерата появляются внутрен-
ние трещины, приводящие к разрушению об-
разца.
Разрушение рудных кусков зависит от ви-
да руды и начинается с появления на поверх-
ностном слое сетки мельчайших трещин и
образования пыли, которое прогрессирует по
мере опускания в нижние горизонты печи.
Средний размер кусков кокса в шахте печи
изменяется незначительно, но заметно умень-
шается при перемещении в самые нижние го-
ризонты печи.
Все шихтовые материалы (руда, агломерат,
окатыши, флюсы, топливо), поступающие в
доменный цех, должны соответствовать уста-
новленным техническим условиям, что конт-
ролируется ОТК предприятия. В цеховых ус-
ловиях невозможно оперативно пользоваться
данными, характеризующими все металлурги-
ческие свойства шихтовых материалов. Желез-
ную руду, агломерат и окатыши контролируют
по ситовому составу, содержанию железа и
вредных примесей (S и Р), основности, если
они поступают непосредственно на бункера.
При складировании на рудном дворе штабеля
материалов разбивают на квадраты, из кото-
рых при штабелировании отбирают пробы.
78
Если качество минерального сырья, имею-
щего определенную характеристику по хими-
ческому, минералогическому и ситовому со-
ставу, восстановительным свойствам и другим
данным, сравнительно легко поддаются конт-
ролю, то наблюдение за качеством кокса осу-
ществлять значительно сложнее, так как кокс
сам по себе является готовым продуктом, на
свойства которого влияют: качество углей,
состав шихты для коксования, режим помола
угля, его коксование и другие факторы.
В связи с этим, кроме регулярного наруж-
ного осмотра кокса (лучше всего на рампах
коксового цеха), помощником начальника це-
ха по шихте, а также в сменах — начальни-
ками смен, бригадирами по разгрузке и ра-
ботниками ОТК в коксовом производстве
контролируются:
компонентный состав угольной шихты;
помол шихты и коэффициенты равномер-
ности по золе, сере, летучим;
соблюдение установленного времени обо-
рота коксовых печей и температурного режи-
ма коксования;
режим тушения кокса;
работа механизмов коксосортировки-
В агломерационном производстве конт-
ролируют:
усреднение железорудных составляющих
шихты на складах (формирование штабелей
и забор из них материалов);
79
известкование руд и концентратов;
соотношение руд и концентратов в шихте;
дробление извести, флюсов и топлива;
скорость агломашин, высота слоя спека-
ния, завершенность процесса;
состояние грохотов на сортировке агломе-
рата.
7. Прием, складирование и усреднение
шихтовых материалов
В современных условиях . >95% рудной
части шихты доменных печей состоит из пред-
варительно подготовленных к плавке матери-
алов — офлюсованного агломерата и окаты-
шей, поэтому усреднение руды ведется, как
правило, на агломерационных фабриках. Все
виды железорудных материалов выгружают
непосредственно в бункера. Выгрузку их на
рудный двор проводят только при поступле-
нии материалов, превышающем их расход в
шихту, и для создания необходимых запасов
(сезонных и на случаи плановых и непредви-
денных остановок агломашины). Задачи ус-
реднения материалов при складировании на
рудном дворе при этом не решаются. Для га-
рантированного обеспечения доменных печей
устанавливают необходимый текущий запас
материалов.
Прежде доля неподготовленной руды в до-
80
меннои шихте составляла значительную часть.
По этой причине, а также для создания запа-
сов руды на зимнее время доменные цехи
располагали обширными рудными дворами.
Прибывающую руду разгружали вагоноопро-
кидывателем в рудную траншею, откуда мо-
стовым грейферным краном укладывали в
штабель высотой до 17 м (рис. 5).
Расстояние между длинной и короткой но-
гами мостового рудного крана, определяющее
ширину штабеля, достигает 115 м. По длине
рудный двор занимает весь фронт доменных
печей. Разгрузку шихтовых материалов ведут
по всему фронту с последовательным пере-
движением башенного вагоноопрокидывателя
на расстояние одного вагона от места раз-
грузки. При обратном движении разгрузку
производят на стыках материалов из ранее
выгруженных вагонов. При разгрузке с по-
мощью роторного вагоноопрокидывателя ана-
логичная схема разгрузки достигается соот-
ветствующим порядком работы разгрузочно-
сбрасывающих тележек (автостелами). Фрон-
ты разгрузки каждого материала постоянны.
Складирование в штабели на рудном дво-
ре проводят грейферными кранами послойно
на всю ширину склада. Число кранов, как
правило, в два раза меньше числа доменных
печей. Машинист крана должен рассыпать
6 Зак. 3463
81
00
ю
Рис, 5 Усреднение железорудных материалов на рудном дворе .доменного цеха
1 - вагоносшрокидыватель; 2 - рудная траншея; 3 - рудный мостовой грейферный кран; 4 —
грейферная тележка; 5 горизонтальные слои штабеля; 6 зона отбора руды для доменных
печей
руду по возможности более тонким слоем на
всю длину штабеля, перемещая по мосту те-
лежку со слегка открытыми челюстями грей-
фера. При этом руда каждого эшелона со-
ставляет один из слоев формируемого штабе-
ля. Руду следующего эшелона, по составу,
отличающуюся от предшествующей, уклады-
вают выше таким же тонким горизонтальным
слоем. Забор материалов из штабеля с помо-
щью рудно-грейферного крана проводят
уступами сверху вниз по всей ширине штабе-
ля. Важным условием является соблюдение
строгой последовательности выборки матери-
алов из отдельных уступов. Как правило, фор-
мируются два штабеля, постоянно идущих в
шихту материалов, из которых один заполня-
ется, а другой расходуется.
На агломерационных фабриках нашей
страны широкое распространение получила
схема усреднительного склада с формирова-
нием штабелей сверху движущейся тележкой,
сбрасывающей руду с ленточного конвейера,
монтируемого в крытой галерее, опирающейся
на мачтовые опоры. Руду из штабеля в этом
случае забирают с помощью экскаватора по-
перек продольных слоев.
Разгрузка материалов в бункера
Выгрузку материалов в бункера проводят
с учетом равномерного использования всех
6* . 83
бункеров. Недопустимо опускание уровня ма-
териалов в бункере ниже половины его объ-
ема. При разгрузке необходимо следить, что-
бы материалы не попадали в смежные бунке-
ра, предназначенные для другого вида сырья.
В случае необходимости заполнения бун-
кера материалом другого вида, материал, ра-
нее находившийся в нем, полностью выбира-
ется, а* бункер очищается.
Забор материалов из бункеров проводят
в порядке, обеспечивающем полное использо-
вание возможностей его усреднения: при за-
грузке вагон-весами — последовательно по
подачам из каждого бункера, занятого одним
видом материалов, при конвейерной шихтопо-
даче — последовательным включением групп
бункеров, обеспечивающем равномерный забор
материалов из всех бункеров.
8. Системы подачи шихтовых материалов
к доменному подъемнику и оборудование
для выполнения операций '
с шихтовыми материалами
В настоящее время различают две систе-
мы подачи шихтовых материалов на бункер-
ную эстакаду и с эстакады к доменному подъ-
емнику— машинами периодического и непре-
рывного действия.
Систему подачи шихтовых материалов ма-
84
ОО
сл
Рис. 6. Система подачи шихтовых материалов машинами периодического действия:
I — 3 — рельсовые пути, 4 — консольный путь бункерной эстакады; 5 — бункера; о желез-
нодорожный вагон; 7 — коксовый перегрузочный вагон, 8—рудный перегрузочный вагон; 9 ва-
гон-весы; 10 направляющий желоб; 11—скип; 12—коксовый бункер; 13—грохот-питатель, 14—
коксовая весовая воронка, 15 бункер коксовой мелочи; 16—скип подъемника коксовой мелочи
шинами периодического действия использова-
ли в типовых проектах для печей полезным
объемом до 1719 м3 (рис. 6). Ее недостатком
является ограниченная производительность,
большая стоимость оборудования, сложность
автоматизации и отсева мелких фракций же-
лезорудной части шихты перед загрузкой в
скип. В связи с этим для доменных печей
объемом 2000 м3 и выше в нашей стране в
настоящее время применяют систему подачи
шихтовых материалов машинами непрерыв-
ного действия (рис. 7), при этом на эстакаде
размещают от 3 до 5 ленточных конвейеров.
Снижение числа компонентов железосо-
держащей части шихты, увеличение надежно-
сти работы оборудования позволили сокра-
тить число бункеров для шихты и осуществить
подачу основной части материала (агломера-
та, окатышей, кокса) из центральных бунке-
ров непосредственно в скипы. Такая схема
шихтоподачи (рис. 8) была впервые примене-
на для доменной печи полезным объемом
2700 м3 на Череповецком металлургическом
комбинате. При проектировании печи объемом
3200 м3 эта система шихтоподачи была улуч-
шена за счет установки скипового подъемника
с расчлененным мостом и увеличения емкости
коксовых и железорудных бункеров. При со-
оружении доменных печей большого объема
наиболее приемлемой является непрерывная
86
система с применением ленточных конвейеров
(рис. 9)
Вагоноопрокидыватели предназначены для
выгрузки сыпучих и кусковых материалов из
открытых вагонов, для чего вагоны повора-
чивают , на определенный угол. В доменных
цехах чаще применяют башенные (боковые)
передвижные вагоноопрокидыватели; ротор-
ные (круговые) стационарные вагоноопроки-
дыватели используются гораздо реже (их в
основном применяют на коксохимических и
агломерационных предприятиях).
Рудный кран представляет собой мостовой
перегружатель, предназначенный для переда-
чи руды из приемной траншеи на склад руд-
ного двора, усреднения ее при укладке в шта-
бели и погрузки хранящихся на складах
шихтовых материалов в перегрузочный вагон
для передачи в бункера эстакады. Одним из
основных рабочих механизмов рудного крана
является грейфер. Он используется для авто-
матического зачерпывания и разгрузки мате-
риалов.
Перегрузочные вагоны по своему назначе-
нию разделяются на рудные и коксовые. Уст-
ройство тех и других принципиально одинако-
во, разница заключается лишь в грузоподъ-
емности: у рудного вагона — 65 т, у коксово-
го — 30 т. Кроме того, коксовый перегрузоч-
87
Рис. 7. Схема шихтоподачи на доменной печи объемом 2700 м3 ком
агломерата; 5, б — питатели добавок; 7,8 — весовая воронка и ее
мерата; 12, 13 — грохоты кокса; 14, 15 — весовые воронки кокса; 16 —
бункера
Рис 8. Схема шихтоподачи на доменной печи объемом 2700 ма ЧерМ
и окатышей; 5, 6 — конвейеры агломерата; окатышей и добавок; 7, 8
рата; 11, 12 — весовые воронки добавок, 13, 14 — питатели добавок;
ЦА и БА — соответственно центральные и боковые бункера аг
88
бината «Криворожсталь»: 1, 2 — конвейеры агломерата; 3, 4 — грохоты
затвор; 9, 10 — весовые воронки агломерата; 11 — распределитель агло-
17 — отсев мелочи; А — бункер агломерата; К — бункер кокса; Д —
добавок
К: 1, 2 — весовые воронки кокса; 3, 4 — весовые воронки агломерата
—конвейеры мелочи агломерата н окатышей; 9, 10 — грохоты агломе-
15, 16 — грохоты кокса; 17 — отсев мелочи кокса; К — бункера кокса;
ломерата и окатышей; Д — бункера добавок
S9
бМКХбМА
90
ный вагон в отличие от рудного снабжен дву-
мя бункерами с выгрузкой в одну сторону от
оси железнодорожного пути.
Барабанный затвор — питатель. Барабан-
ные затворы — питатели приняты в качестве
типовых для рудных бункеров при системе
шихтоподачи с использованием вагон-весов.
Каждый бункер в этом случае оборудуют дву-
мя затворами, расположенными под соответ-
ствующими выпускными отверстиями.
Вагон-весы представляют собой самоход-
ный вагон с двумя саморазгружающимися кар-
манами и взвешивающим механизмом, пере-
двигающийся по рельсовому пути под бунке-
рами эстакады. Вагон-весы служат для
набора из бункеров, взвешивания, транспор-
тировки и выгрузки в скипы железосодержа-
щих шихтовых материалов (рис. 10).
Ленточный конвейер, снабженный автома-
тическими разгрузочными (сбрасывающими)
тележками, относится к разгрузочным маши-
^41 Рис. 9. Система шихтоподачи доменной печи объемом 5000 м3: 1
бункера (БА — агломерата, БО —- окатышей, БК — кокса); 2 — грохо-
ты, 3 — весовые воронки (ВЛ, ВО. ВК), 4 — питатели; 5— главный
конвейер; 6 доменная печь: 7. 8 — загрузочные конвейеры, 9—14
конвейеры уборки мелочи в бункера (а»ломерата — £>Л1Л; кокса
БМК)\ 15. 16. 18 -- переключающие шиберы, 17 — резервный сброс-
ный конвейер; 19 — реверсивный конвейер; 20 — ленточный транспорт
ный конвейер. 21 - железнодорожный вагон
91
92
нам непрерывного действия. В зависимости
от температуры транспортируемого материала
применяют конвейеры с прорезиненной лен-
той (температура материала до 100 °C) и
пластинчатые (температура материала
>100° С).
Перекидные лотки служат для изменения
направления потока шихтовых материалов,
ссыпающихся с работающего конвейера в во-
ронку-весы одного из скипов. Лотки устанав-
ливают под разгрузочными участками конвей-
еров. Применяют лотки передвижного и пово-
ротного типов.
Грохот—питатель с электромагнитным
приводом применяют в системах подачи ших-
товых материалов с помощью конвейеров для
отсева мелочи и выдачи шихтовых материа-
лов из бункера на конвейер. Его производи-
тельность составляет 100 м3/ч, угол наклона
колосников к горизонту 20°, амплитуда коле-
баний короба 0,9 мм (рис. 11).
Рнс 10 Схема набора шихты автоматическими вагон-весами:
1 — контактный циферблат; 2 — шинный коммутатор; 3 — реверсивный
магнитный контроллер; 4 —магнитная станция управления передвиже-
нием вагон-весов; 5 — станция управления вращением трансмиссии;
6 — соленоиды воздушных цилиндров; 7 ci акция циклической загруз-
ки и набора рабочих подач; 8 — контакторы соленоидов, 9 — двига-
тель; 10 — бункер; 11 — двигатель трансмиссии, 12 — барабаны бунке
ров; 13 — карман
93
Рис. 11. Электровибрационный грохот-питатель:
1 — сварной короб; 2 .— электромагнитный привод вибратора; 3 — ре-
зино-металлические амортизаторы; 4 — выкатная тележка; 5 — направ-
ляющая течка
Самоцентрирующийся двухситовый вибра-
ционный грохот является основным механиз-
мом в системе подачи кокса в скипы домен-
ного подъемника, которая включает также
коксовые бункера, весовые воронки и бункера
уборки мелочи (рис. 12).
Воронка-весы предназначена для приема,
взвешивания и выдачи железорудных мате-
риалов, кокса и флюсов в скип доменного
подъемника.
Доменный подъемник. Конструкция узлов
и долговечность деталей подъемника должны
отвечать требованиям длительной работы без
замены (до 5 лет), а в случае невозможности
выполнить это требование, например, ;дляски-
94
пов и канатов — быстрой замены их на «пол-
ноте» .печи, кратковременной остановке, выз-
ванной, например, заменой воздушных фурм.
Рис. 12. Самоцентрирующийся двухситовый вибрационный грохот:
1 — электродвигатель; 2 — клиноременная передача; 3 — маховик; 4 —
шкив; 5 — вал; 6 — бункер; 7 — кулачковая завеса; 8 — канат, 9 —
пружинный амортизатор; 10 — стяжка; 11 — короб; 12 — сито с отвер
стиями 70 мм; 13 — сито с отверстиями 25—40 мм
(Под полнотой печи понимают время, на кото-
рое можно остановить подъемник, заблаго-
временно приняв соответствующие меры (на-
грузив печь до возможного предела и взяв
95
на большой конус подачу) без снижения ко-
личества дутья, подаваемого в печь, и без
увеличения температуры колошникового газа
до опасных пределов. Набранная на большой
конус подача опускается в печь в период ос-
тановки подъемника.
Скиповые подъемнику позволяют работать
на большом количестве компонентов шихты,
горячем агломерате, быстрее изменять коли-
чество и вид материалов, подаваемых в печь,
их применяют при строительстве новых до-
менных печей в существующих цехах со ски-
повой подачей сырья на колошник (рис. 13).
Для новых больших доменных печей объ-
емом >3000 м3, расположенных на новых
площадках, применяют конвейерные подъем-
ники.
Скип состоит из кузова, передних и зад-
них скатов и П-образного упряжного устрой-
ства. Кузов представляет собой коробку свар-
ной конструкции, округленную в хвостовой
части, открытую и уширенную по высоте в
передней части. От износа шихтовыми мате-
риалами днище и стенки кузова защищают
плитами из марганцовистой стали, либо пли-
тами ячеистой конструкции. В верхней части
кузова предусмотрено отверстие для загрузки
через него мусора и высыпания шихты не-
посредственно из скиповой ямы.
Загрузочное устройство доменной печи.
96
Рис. 13. Скиповой подъемник доменной печи: 1,
13 — скип; 2.3 — весовая воронка; 4 — конвей-
ер: 5 — бункер; 6 — опора, 7 — скиповая лебед-
/5—ка; 8, 11 — пилон; 9 — мост; 10 — рельсы; 12—
ftrtnlX, приемная воронка загрузочного устройства до-
\-.-i менной печи; 14 15 — головные блоки канатов;
W ~ канаты* 1$ — консольно поворотный
кран; 19. 20 -направляющие блоки канатов; 21—
' \\ тележка для замены скипов; 22 — лебедка уп-
'3 Дь равления конусами; 23 — машинное здание до-
•7 X менной печи
7 Зак. 3463
97
98
На большинстве доменных печей применяют
двухконусное загрузочное устройство (рис. 14),
состоящее из приемной воронки, распредели-
теля шихты и засыпного аппарата.
В типовом загрузочном устройстве малый
конус с воронкой распределителя и большой
конус с чашей Также являются газоуплотня-
ющими органами, так как давление в межко-
нусном пространстве (между большим и ма-
лым конусами) необходимо периодически
уравнивать с давлением в печи — перед опу-
сканием большого конуса и с атмосферным
давлением—перед опусканием малого конуса
Вместимость воронки распределителя ших-
ты обычно равна вместимости скипа. Полез-
ная вместимость межконусного пространства
несколько больше вместимости одной подачи
(дозы одновременно опускаемых в печь мате-
риалов, которая обычно составляет 4, реже
6, скипов).
В связи с этим малый конус опускают
после разгрузки каждого скипа (иногда
двух), а большой — после набора полной
подачи. Окружное распределение материалов
регулируют при помощи распределителя ших-
Рис. 14. Типовое загрузочное устройство доменной печи. 1 — колошник
доменной печи: 2 — засыпной аппарат; 3 — измеритель уровня засыпн
в доменной печи, 4 — вращающийся распределитель шихты, 5 — газо-
отводы, 6 — клапан. 7 приемная воронка, 8 — уравнительный кла-
пан: 9 — скип, 10 — газопровод; И — подвеска, 12 направляющий
блок, 13 — балансир конуса; 14 - атмосферный клапан
7* 99
ты, а радиальное — изменением уровня засы-
пи, порядком набора материалов на большой
конус, массой материалов в подаче, а также
иногда специально установленными устрой-
ствами.
Приемная воронка предназначена для на-
правления материала, высыпающегося из ски-
па, в распределитель шихты. В связи с тем,
что подъемник двухскиповой, приемная ворон-
ка в верхней части имеет вытянутую форму, а
внизу оканчивается круглым отверстием, что
обеспечивает подачу шихты к центральной ча-
сти распределителя. Для обеспечения полного
схода материала угол наклона боковых сте-
нок воронки к горизонту составляет 45°.
Распределитель шихты. Наиболее распро-
страненным является распределитель с вра-
щающейся воронкой, закрытой снизу малым
конусом. Шихта, ссыпающаяся из скипа че-
рез приемную воронку в воронку распредели-
теля, располагается в последней неравномерно
по объему (из-за бокового расположения ски-
пов) и по гранулометрическому составу
(вследствие сегрегации).
Для получения равномерного распределе-
ния шихты в печи воронку распределителя
с материалом каждой последующей подачи
поворачивают относительно предыдущей на
угол а (обычно 60°). Таким образом, за цикл
подач 360/а (обычно шесть) получают практи-
100
чески равномерное по сечению печи распреде-
ление материала.
Засыпной аппарат. При помощи засыпного
аппарата осуществляют загрузку и распреде-
ление материала по радиусу доменной печи.
Основными технологическими параметрами
загрузочного устройства являются диаметр
большого конуса, угон наклона образующей
большого конуса (обычно 53°), который пре-
допределяет крутизну траектории ссыпающей-
ся шихты, и полезный объем межконусного
пространства (объем, заключенный между за-
крытым большим конусом, чашей, газовым
затвором и возможно более высокой поверх-
ностью засыпи на большой конус). Обычно
полезная вместимость засыпного аппарата
равна вместимости четырех скипов материала
и составляет примерно 3% полезного объема
печи. *
Важное значение имеет диаметр большого
конуса DKOh, который вместе с внутренним
диаметром колошника Экол определяет колош-
никовый зазор Д = (Окол—Dkoh)/2 — пара-
метр, характеризующий правильное распреде-
ление шихты по радиусу колошника. При ма-
лом зазоре создается центральный ход газов
в печи из-за перегрузки периферии рудой
мелкой фракции. При большом зазоре к стен-
кам печи попадает большое количество руды
крупной фракции, что способствует образова-
101
750 200
1950
нию периферийного газового потока.
Основные технологические параметры ти-
повых загрузочных устройств приведены в
табл. 19.
Засыпной аппарат (рис. 15) состоит из
чаши, установленной на опорном колошнико-
вом кольце печи через асбестовые прокладки,
сварного газового затвора, состоящего из ци-
линдрической и конической частей и большого
конуса.
Наиболее уязвимым местом в конструкции
засыпного аппарата является узел контакта
большого конуса и чаши, который изнашивает-
ся в результате продувов запыленным колош-
никовым газом при работе печи на повышен-
ном давлении газа под колошником.
В настоящее время распространены следу-
ющие меры по увеличению плотности и сни-
жению износа узла контакта конуса и чаши:
наплавка контактных поверхностей конуса и
чаши твердыми сплавами; обработка с высо-
кой степенью чистоты контактных поверхно-
стей конуса и чаши; увеличение углов накло-
на контактных поверхностей до 68’; работа
загрузочного устройства с заполнением полу-
Рис 15. Засыпной аппарат доменной печи / штанга большого ко-
нуса; 2, 4 — коническая и цилиндрическая части сварного газового
затвора; 3 - защитный kohvc; 5 прокладка; 6 опорное коловши
ковое кольцо; 7 кон\с жесткости; 3 клин. 9 чаша. К) - боль-
шой кон\с
103
Основные технические харак
Параметры Вместимость
1033 1386 1513
- - Скиповой
Тип скипа... С-8-1 С-8-1 С-10-1
Геометрическая (по- лезная) вмести- мость, м3... 8,1 (6,5) 8,1 (6,5) 10(9)
База колес, мм... 2400 2400 2400
Диаметр колес, мм 500 500 500
Колея, мм... 1454 1454 1660
Тип скиповой ле- бедки... ЛС-15-1 ЛС-15-1 ЛС-22,5-1
Грузоподъемность, т 15 15 22,5
Максимальное ста- тическое натяжение в канате, кН... 190 190 250
Скорость каната, м/м НН... 150/224 150/224 170/236
Диаметр барабана, мм.. 2000 2000 2000
Диаметр каната, мм... 39 39 43,5
Мощность электро- двигателя, кВт... 2Х 190 2х 190 2X260
Тип распредели- СЗ-31-7,5 СЗ-31-7,5 Распредели C3-32-10
теля...
104
Таблица 19
теристики загрузочных устройств
печи, м3 « -
1719 2002 2700 3000 3200
подъемник
С-10-1 С-13-2 С-20-2 С-20-2 . С-20-2
10(9) 13,5(12) 20(17) 20(17) 20(17)
2400 3800 3100 3100 3100
500 600 700 700 700
1660 1660 2420 2420 2420
Л С -22,5-1 ЛС-29-П ЛС-39-П ЛС-39-П ЛС-39-П
22,5 29 39 39 39
250 423 625 625 625
170/236 210 1 240 240 240
2000 2000 2400 2400 2400
43,5 47,5 52 52 52
2X260 2X480 2x550/710 2x550/710 2Х550/710
тель шихты
C3-32-10 СЗ-21-17 СЗ-21-17 СЗ-21-17 РШВ-1-22
105
Параметры Вместимость
1033 1386 1513
Полезный объем вращающейся во- ронки, м3... 7,5 7,5 10
Диаметр малого ко- нуса, мм... 2000 2000 2000
Мощность электро- двигателя, кВт... 28. 28 28
Тип засыпного аппа- К31 4200 КЗЗ-4800 Засыпной КЗЗ-4800
рата... Полезный объем над- 33,5 45 45
конусного простран- ства, м3 Диаметр большого 4200 4800 4800
конуса, мм... Колошниковый за- 800 850 900
зор, мм Наибольшая масса 48 55 58
шихты на большом конусе, т... Тип балансира... КП 4 72 Mexai КП-4-72 чизм управ КП-4-85
Ход конуса, мм: большого... 750 750 750
малого... 900 900 900
106
Продолжение тиол. 19
печи, м3
1719 2002 2700 3000 3200
10 12 17 17 22
2000 2000 2500 2500 3000
28 28 120 120 120
аппарат
К21-5000 К23-5400 К22-6200 К25-6500 АЗК 1-7000
45 70 70 ' 70 90
5000 5400 6200 6500 7000
950 950 950 950 950
68 100 100 100 100
ления конус ами -
КП-2-90 КП-3-105 КП-1-165 КП-2-188 БКП-1-210
750 750 750 590 600
900 900 900 800 750
107
Вместимость
Параметры 1033 1386 1513
Усилие в штанге, кН:
большого конуса... 720 720 850
малого конуса... 280 280 365
Тип лебедки... ЛК-38-М ЛК-45 ЛК-45
Максимальное на-
тяжение каната, кН Диаметр каната, 380 450 450
мм... 28- 29 37- 43,5 37—43,5
Мощность электро- двигателя, кВт... 150 180-200 180- 200
чистым газом межконусного пространства
и т.п.
Бес конусные загрузочные устройства. За-
мена конуса более простой деталью (враща-
ющимся желобом) была предложена в 1959
году Е. Ф. Вегманом и А. А. Вагиным. В
1965 году А. Г. Кошелевский предложил за-
сыпной аппарат с двумя шлюзовыми бунке-
рами и находящейся под ними распредели-
тельной воронкой и желобами различной
длины, что позволяет изменять загрузку по
радиусу печи.
В последние годы получило распростране-
ние бесконусное загрузочное устройство фир-
108
Продолжение табл. 19
печи, м3
| 1719 2002 2700 3000 '3200
900 400 ЛК-45 1033 375 ЛК-45 1663 643 ЛК-70 1880 690 ЛК-70 2100 900 ЛК-70
450 450 700 700 700 .
37—43,5 37-43,5 52 - 55 52—55 52-55
180-200 180- 200 2х 150 2Х 150 2х 150 i ' ——
мы «Поль—Вюрт» (рис. 16). Оно состоит из
поворотной приемной воронки, которая на-
правляет шихту, ссыпающуюся с конвейера
или скипа, в одну из двух шлюзовых камер.
Каждая шлюзовая камера имеет верхний и
нижний газоуплотнительные клапаны, грузо-
вой клапан-затвор и отсечное устройство, от-
деляющее шлюзовую камеру ог рабочего
пространства печи для полной замены или
ремонта шлюзовой камеры на работающей
печи. При открытых клапанах шихта поступа-
ет в центральную течку, а из нее—в желоб,
который имеет независимые приводы враще-
ния и качания через специальный редуктор.
109
по
Наличие независимых приводов позволяет ве-
сти кольцевую загрузку шихты при различных
углах наклона желоба, спиральную и сосре-
доточенную. Устройство управляется ЭВМ и
работает по программе. Обычно загрузку аг-
ломерата ведут ближе к периферии, а кокса—
ближе к оси печи. Технологические показате-
ли работы доменных печей, оснащенных таким
устройством, улучшились.
9. Материальный и тепловой балансы
доменной плавки
Рассчитать доменную шихту — значит по-
добрать соотношение между железосодержа-
щими компонентами (руда, агломерат, ока-
тыши), флюсом и топливом так, чтобы полу-
чить шлак, обеспечивающий получение чугу-
на заданного химического состава и ровный
устойчивый ход доменной печи.
Исходными данными при расчете шихты
служат: химический состав шихтовых матери-
алов и чугуна, коэффициенты распределения
элементов между чугуном и шлаком. Удель-
ный расход кокса задают или определяют
расчетным путем.
Рис. 1ь Бесконусное загрузочное устройство фирмы «Пауль — Вюрт»-
1 поворотная приемная воронка; 2, 5 верхний и нижний газиуп
лотнительные клапаны, 3 — шлюзовая камера, 4 - грузовой клапан
затвор; 6 — отсечное устройство; 7 редуктор; 8 - желоб
111
Наиболее простым и распространенным в
практике работы является расчет, который
сводится к определению необходимого коли-
чества известняка для ошлакования кремне-
зема шихты и золы топлива, а расход кокса
или рудную нагрузку задают. Существуют бо-
лее точные методы расчета шихты, но они
трудоемки и требуют больших затрат времени.
Мастер печи ежесменно проводит прове-
рочный расчет шихты с определением выхода
чугуна из подачи, количества, состава шлака
и расхода кокса.
Выполненные на основании фактических
анализов компонентов шихты расчет, анализ
состояния печи по нагреву, использованию
энергии газового потока дают основания для
корректировки шихты.
Пример краткого цехового расчета шихты
для печи 3000 м3 ЗСМК
Исходные данные. Состав шихты, %: аг-
ломерат ЗСМК — 70; агломерат абагурский
10; руда таштагольская — 20.
Химический состав компонентов шихты
(%) приведен ниже:
Fe
Агломерат.
ЗСМК 57,58
абагур-
ский 53,40
FeO Fe2O3 Si О?
15,10 65,39 6,45
15,91 60,12 8,89
АЬОз СаО MgO
2,79 6,48 2,68
3,39 4,47 6,77
112
Руда таш-
таголь-
ская 49,40 22,23 43,22 11,20.2,80 7,58 1,61
Зола кокса 6,09 — 8,70 50,18 28,78 1,6и 1,24
Известняк 0,13 — 0,18 1,00 0,40 54,42 0,56
Для расчета принимаем расход руды в по-
дачу 50 т; расход кокса в подачу 14,3 т; руд-
ная нагрузка 3,5 т/т кокса; расход железа на
1 т чугуна 968 кг: содержание кремния в чу-
гуне 0,7%, основность шлака 1,2.
Состав шихты в подаче, т: агломерат
3CMK-35, агломерат абагурский — 5, руда
таштагольская — 10, кокс — 14,3 т (при содер-
жании золы в коксе 9,9% расход золы кокса
составит 1,416 т).
Расчет выхода чугуна из подачи
С одной подачи в печь вносится железа:
(57,58-35) + (53,40-5) + (49,40-10) -+ (1,416-6,13) о_ о_
— — "—— 2/,оо т.
100
Выход чугуна с подачи составит: 27,85/
0,968 = 28,77 т.
Расчет выхода и состава шлака
Кремнезем шихты восстанавливается в ко
личестве: 28,77(0,7/100) 2,143 = 0,432 т (ос-
тальное переходит в шлак), где 0,7%Si в
8 Зак 3463
113
чугуне; 2,143—коэффициент пересчета Si-
SiO2.
Таким образом из шихты переходит в
шлак:
SiO2 = (35-6,45 + 5-8,89+10 - 11,20 +
+ 1,416 50,18)/100—0,432 = 4,100 т;
А12О3 = (35 • 2,79 + 5 • 3,39+10 2,80 +
+ 1,41628,78)/100 = 1,834 т;
СаО= (35 6,48 + 5-4,47+10-7,58+ 1.416Х
X 1,60)/100 = 3,273 т;
MgO= (35-2,68 + 5-6,77+1,61+ 1.416Х
X 1,24)/100= 1,455 т.
При этом основность шлака составит:
(CaO + MgO)/SiO2 = (3,273+ 1,455)/4,100 =
= 1,153.
Для того чтобы получить шлак заданной
основности (1,2), необходимо в шихту доба-
вить известняка в количестве:
1,20 = (3,273 + 1,455 + CaQH3B,) /4,100
0,192 т СаОизв или в пересчете на известняк:
0,192/54,42 „„„ сл лоо/
—2 L—2— =0,353 т; где 54,42%--
100
содержание СаО в известняке.
Принимаем расход известняка в подачу
350 кг, тогда в шлак переходит:
Si02 = 4,100 + 0,004 = 4,104 т; А12О3= 1,834 +
114
+ 0,001 = 1,835 т;
СаО = 3,273+ 0,190 = 3,463 т;
MgO= 1,445 + 0,002 =1,457 т.
Состав полученного шлака в знаменателе — %) (в числителе—т,
SiOj ' А12Оз 4,104 1,835 36.85 16,48 СаО MgO 3,463 1,457 31,09 13,08
При этом (CaO + MgO)/SiO2 = (31,09 +
+ 13,08)/36,85 = 1,20.
Выход шлака на 1 т чугуна составит:
11,137/28,77 = 387 кг.
Ддя проверки правильности шихтовки до-
менной печи, количества дутья, выхода домен-
ного газа, точности взвешивания чугуна и
шихтовых материалов, расхода кокса, распре-
деления и использования тепла в доменной
печи, определения его потерь составляют ма-
териальный и тепловой баланс плавки.
Расчет материального баланса основан на
законе сохранения вещества. Зная химический
состав шихтовых материалов и продуктов
плавки, их массу, рассчитывают приходную
и расходную части материального баланса.
Расчет теплового баланса основан на за-
коне сохранения энергии. На основе предва-
рительно составленного материального балан-
са, определения температуры поступающих
8*
115
материалов, продуктов плавки, отходящей
воды, количества тепла, выделяющегося в пе-
чи и расходуемого на восстановительные про-
цессы, составляют приходную й расходную
статьи теплового баланса.
Анализ приходной и расходной частей ма-
териального и теплового баланса углубляет
представление о ходе доменного процесса и
позволяет вскрыть неиспользованные резервы.
Глава III
ДОМЕННЫЙ ПРОЦЕСС
По мере поступления в доменную печь, начи-
нается изменение физического и химического
составов шихтовых материалов. При этом
протекают следующие основные процессы: вы-
деление влаги, летучих веществ и разложение
карбонатов; восстановление оксидов железа
и других элементов; образование чугуна и
шлака; десульфурация чугуна; горение топ-
лива.
1. Удаление влаги, летучих
и разложение плавильных материалов
В шихтовых материалах, загружаемых в
доменную печь, всегда содержится влага: в
железных рудах от 1 до 6% (в бурых желез-
ПС
няках доч20%); в марганцевых — 5%; в из-
вестняке 1,5—2,5%, в коксе до 5%; в агло-
мерате и окатышах в зависимости от клима-
тических условий и времени года до 2%.
Гигроскопическая часть влаги находится
в порах материалов. Ее испарение и связан-
ный с этим дополнительный расход тепла
практически не сказывается на эффективности
тепловой работы печи и расходе топлива, так
как тепло на испарение влаги обеспечивается
за счет теплосодержания уходящих из печи га-
зов (их температура в современных условиях
работы доменной печи составляют 120—350°С).
Несмотря на то, что испарение влаги не требу-
ет дополнительного расхода топлива, колеба-
ния ее содержания в шихтовых материалах
способны вызывать расстройства хода печи
и выплавку некондиционного чугуна в резуль-
тате колебаний отношения сухой массы желе-
зорудной шихты к углероду кокса.
Гидратная влага, попадающая в доменную
печь с бурыми железняками или в составе
пустой породы, удаляется при 200—550 °C
(иногда до 1000 °C) в зависимости от круп-
ности руды. Взаимодействие образующихся
при этом паров воды с твердым углеродом
протекает с большими затратами тепла, что
ведет к перерасходу кокса.
В настоящее время гидратная влага пра-
ктически не влияет на тепловую работу печи,
117
так как удаляется в процессе подготовки же-
лезорудных материалов к плавке (агломера-
ция, производство окатышей).
Удаление летучих кокса происходит при
800—1000 °C. Содержание их в коксе состав-
ляет 0,6—1,2%, но может достигать и 2,5%.
В летучих кокса содержится в среднем 10 —
15%СО2; 20—30% СО; до 40% Н2; 20—30%
N2? 10—20%СН4. Переход летучих веществ
в газ незначительно изменяет количество и
состав доменного газа.
Летучие вещества при переходе в газ не
влияют на работу печи, но колебания их со-
держания или повышенное содержание их в
коксе являются первым признаком неподго-
товленности кокса в результате расстройства
технологии коксования. Ход печи при этом
ухудшается, расход кокса увеличивается, про-
исходит загромождение горна, вызывающее
горение воздушных фурм.
Многие составляющие доменной шихты,
особенно флюсы, содержат углекислую соль.
Основным ее поставщиком в доменную печь
является известняк, состоящий из 95—98%
кальцита (СаСОз).
В доменной печи разложение карбонатов
протекает по реакциям:
СаСОз -= СаО + СО2— 178,5 МДж;
MgCO3-MgO + CO2—109,87 МДж;
118
MnCO3 = MnO + CO2—96,35 МДж;
FeCO3 = FeO + СО2—87,91 МДж
и сопровождается поглощением больших ко-
личеств тепла.
Выделяющийся при этом С02 при 1000°С
и выше реагирует с углеродом кокса со зна-
чительным поглощением тепла: СО2 -F С =
= 2СО—166,3 МДж. Дополнительный расход
кокса на 1 кг известняка составляет 0,2—
0,4 кг. Это указывает на высокое значение
офлюсования агломерата и окатышей для
экономии горючего в доменной плавке.
Разложение других углекислых солей про-
исходит при более низких температурах. По-
этому тепло на разложение карбонатов час-
тично или полностью обеспечивается теплом
отходящих газов. Кроме того, при низких
температурах диоксид углерода не реагирует
с углеродом кокса, а не разлагаясь, удаляет-
ся из печи. Вследствие этого, а также из-за
низкого содержания карбонатов в шихте мож-
но считать, что их разложение не влияет на
расход кокса.
2. Процессы восстановления
в доменной печи
Железо образует с кислородом три оксида
постоянного состава:
119
Fei —yO; Fe3O4 и Fe2O3.
Вюстит Fei~yO может содержать от 23,1 до
25,6% О. Некоторые характеристики железа и
его оксидов приведены ниже:
Вещество .... Железо Вюстит Гематит Магне- тит
Атомная или мо- -
лекулярная мас- са, г 56 72 160 232
Плотность, г/см3 . 7,86 5,73 5,26 5,1
- 5,355
Тип кристалличе- ской решетки . . Куби- Куби- Триго- Куби-
чес- чес- наль- чес-
кая кая ная кая
Восстановление оксидов железа. Восстано-
вительные процессы заключаются в отделе-
нии кислорода от оксидов с превращением их
в элемент или оксид, содержащий меньше
кислорода, чем восстанавливаемый. Восста-
новление элементов, образующих несколько
оксидов, протекает ступенчато, с последова-
тельным отделением части кислорода и пере-
ходом менее прочных высших оксидов в бо-
лее прочные низшие. Таким образом, изВе2О3
невозможно сразу получить FeMeT,- а происхо-
дят превращения:
Fe2O3—*Fe3O4^FeO—*Fe. (вьГше 570 °C) или
Fe2O3—>Fe3O4 »Fe (ниже 570 °C).
Основная часть железа восстанавливается
120
из оксидов, находящихся в твердом состоя-
нии. Однако часть оксидов, не успевших вос-
становиться к началу шлакообразования
и плавления шлаков, переходит в жидкий
шлак, откуда восстановить железо труднее,
чем из свободных оксидов.
Восстановление оксидов железа оксидом
* углерода или водородом с образованием СО2
и Н2О называют непрямым или косвенным
восстановлением, а восстановление при помо-
щи углерода с образованием СО — прямым.
Восстановление оксидов железа газообраз-
ными восстановителями протекает по реак-
циям:
3Fe2O3 + СО = 2Fe3O4 + СО2 + 37,25 МДж;
Fe3O4 -ЬСО = 3FeO + СО2—20,96 МДж;
FeO + СО = Fe + CO2+13,65 МДж;
3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O—4,20 МДж;
Fe3O4 + H2 = 3FeO+H2O~ 62,41 МДж;
FeO + Н2 = Fe 4- Н2О- 27,80 МДж.
Активность газообразных восстановителей
по отношению к оксидам железа определяет-
ся температурой, при которой протекают реак-
ции. Ниже 810 °C активность водорода как
восстановителя меньше активности оксида
углерода, выше 810 °C — значительно больше.
Восстановление оксидов железа твердым
углеродом возможно по реакциям:
3Fe2O3 + C = 2Fe3O4+CO—129,07 МДж;
121
Fe3O4 + C = 3FeO-bCO—187,28 МДж;
FeO-bC = Fe4-CO— 152,67 МДж.
В присутствии твердого углерода при ана-
лизе восстановления оксидов железа следует
учитывать реакцию газификации углерода
(реакцию Белла-Будуара). Фактически вос-
становление углеродом протекает в две ста-
дии: восстановление оксидом углерода с обра-
зованием диоксида углерода и разложение его
углеродом. Например, восстановление FeO
описывается следующими уравнениями:
FeO + СО = Fe + CO2 + 13,607 МДж;
СО2 +С = 2СО—165,797 МДж;
FeO + C = Fe +СО—152,190 МДж.
Оксид углерода, проникая в поры рудных
материалов, забирает кислород у оксидов же-
леза, передает его углероду и переходит в
газовую фазу. В результате реакции расходу-
ется только углерод.
Также к прямому восстановлению должна
относиться» реакция восстановления оксидов
железа водородом при температурах выше
1000 °C: .
FeO + H2-Fe + H2O—27,67 МДж;
Н2О + С = Н2+СО- 124,48 МДж;
RO+C-Fe + CO—152,15 МДж.
Конечная реакция является реакцией пря-
122
мого восстановления. При этом водород не
расходуется и может снова принимать участие
в восстановлении.
В нормально работающей доменной печи
прямым путем происходит восстановление
только некоторой части FeO. Восстановление
высших оксидов железа происходит косвен-
ным путем в период опускания шихты от ко-
лошника до зон с температурами ~1000°С,
где развивается прямое восстановление.
Восстановление сравнительно непрочных
оксидов в доменной печи осуществляется ок-
сидом углерода и водородом. Химически более
прочные оксиды восстанавливаются лишь уг-
леродом в горне доменной печи. В соответст-
вии с этим оксиды, входящие в состав ших-
товых материалов доменной плавки, можно
разделить на группы.
1. Оксиды, прочность которых ниже, чем
прочность соответствующих оксидов железа
(МпО2, Мп2Оз, Cu2O, NiO) восстанавлива-
ются при сравнительно низких температурах,
причем восстановление оксидов марганца про-
текает аналогично восстановлению оксидов же-
леза, а оксидов меди и никеля—непосредствен-
но до элементов, которые полностью переходят
в чугун.
Восстановление марганца протекает по ре-
акциям:
ЗМпО2 4- 2СО = МпзО4+2СО2 + 425,379 МДж;
123
3Mn2O34-CO — 2Mn3O4 +CO 4-170,235 МДж;
МпзО4 + СО = ЗМпО4-СО2-ь51,916 МДж;
МпО 4-С = Мп + СО—287,382 МДж.
Оксиды марганца начинают восстанавли-
ваться при 100—200 °C, а монооксид марган-
ца (МпО) при 1400 °C.
2. Оксиды, прочность которых выше чем
прочность соответствующих оксидов железа
(Сг2О3, МпО, SiO2, TiO2), восстанавливают-
ся при высоких температурах только за счет
твердого углерода. Оксид хрома восстанавли-
вается практически полностью, оксид титана
же почти полностью остается в шлаке.
Восстановление кремния в условиях домен-
ной плавки начинается при температуре выше
1350 °C и протекает по реакции:
SiO2 4- 2С = Si 4- 200—635,096 МДж.
Восстановление фосфора, который в ших-
те присутствует в виде соединений с известью,
также протекает по реакции прямого восста-
новления:
*
(СаО) 3Р2О5 4-5С - ЗСаО + 2Р + 5СО —
— 1629,080 МДж.
Процесс восстановления фосфора начина-
ется при температурах выше 800 °C.
124
3. Оксиды элементов, практически не вос-
станавливающихся в доменной печи и полно-
стью переходящих в шлак(А12О3, MgO, СаО).
Восстанавливающиеся в процессе доменной
плавки элементы распределяются между чу-
гуном и шлаком (табл. 20).
Т а б л и ц а 20
Распределение элементов между чугуном и шлаком
Элемент Вид чугуна Распределен не элементов, %’
восстанав- ливает ся в чугун переходит в шлак улетучи- ваете я
Fe Передельный, литейный 99,5—99,8 0,2—0,5 0
Мп Передельный . 40—65 35—60 0
Литейный 65-75 25—35 0
Ферромарганец 75—82 10 -20 5—15
Si Передельный 2 - 8 92- 98 0
Литейный 10-20 75- 85 0
Р Передельный 100 0 0
Ni То же 95 0 5
Сг » 80—90 10—20 0
V » 75-85 15-25 0
Ti » 2-5 95-98 0
Си » 100 0 0
Zn » 0 10 90
As » 80 0 20
Pb » 100 0 0
S » 2—5 85—90 До 10
125
Показатели процесса восстановления
< Сложность процессов восстановления пре-
допределяет отсутствие единого показателя,
характеризующего состояние восстановитель-
ной работы в доменной печи. В связи с этим
в зависимости от цели работы пользуются
различными показателями, которые можно
разделить на три основные группы.
К показателям, характеризующим исполь-
зование восстановительной способности газа
в печи, относятся:
степень использования восстановительной
способности оксида углерода:
Псо = СО2/(СО + СО2);
степень использования восстановительной
способности водорода:
ПН2 = Н2О/(Н2 + Н2О);
суммарная степень использования восста-
новительной способности газа:
т]газа — (Н2ОЧ СО2)/(Н2 + Н2О + СО+ СО2),
где СО, СО2, Н2 и НгО — содержания соот-
ветствующих компонентов в колошниковом
газе.
Степень использования восстановительной
способности газа является важным парамет-
ром доменной плавки. Чем лучше использует-
ся газ — восстановитель в доменной печи, тем
126
ниже расход кокса и выше технико-экономи-
ческие показатели плавки. Использование
этих показателей затрудняет определение до-
ли водяного пара в колошниковом газе, так
как в настоящее время анализу подвергает-
ся сухой газ. *
Под показателями, характеризующими
развитие прямого и косвенного восстановле-
ния, понимают отношение количества кислоро-
да, полученного из шихты прямым и косвен-
ным путем, к общему количеству газифици-
рованного кислорода шихты:
/?d — Od/Ош И +
где Od и Oj — количество кислорода, получен-
ного соответственно прямым и косвенным
способами; Ош — количество газифицируемо-
го кислорода шихты.
Положительной особенностью указанных
показателей является возможность их подсче-
та по анализам колошникового газа:
_ 0,5СО2+[0,5Н2.тиъ/ (l-nH2) 1
* СО2 4 0,5 СО н О,5 Н2.7]Н2/ (I—лн2)_рк2 ’
0,5 СО?+ 0,5 СО 0N2
Rd =
СОг + 0,5 СО4 0,5 Н2-т]н’ / (1 — Г|Нг) — ₽N2
где р — отношение содержаний кислорода и
азота в дутье.
127
Недостатком показателей R, и Rd является
то обстоятельство, что в формулу для их под-
счета входит содержание суммарного кисло-
рода всех оксидов, поэтому в случае измене-
ния окисленности шихты, можно наблюдать
увеличение показателя Rj , в то время как
фактическое количество железа, восстанов-
ленного прямым путем, остается неизменным.
Следовательно, в ряде случаев увеличение не-
прямого восстановления в виде показателя
Ri носит фиктивный характер.
Показатель прямого восстановления rd,
предложенный акад. М. А. Павловым, пред-
ставляет собой отношение количества железа
Ре^, восстановленного из оксида железа пря-
мым путем, к общему количеству окисленного
железа rd = Fed/(Feo6ul — FeMeT).
Способы расчета показателей прямого и
косвенного восстановления в печи связаны
с необходимостью составления балансов угле-
рода и железа, поэтому показатель rd можно
получить только по окончании плавки. Поло-
жительной особенностью этого показателя
является то, что rd не зависит от окисленно-
сти шихты.
Комплексные показатели, предложенные
проф. А. Н. Похвисневым, можно использо-
вать для комплексной оценки как восстано-
вительной, так и тепловой работы доменной
печи.
128
Показатель расхода углерода в печи Р
характеризует отношение газифицированного
кислорода шихты к газифицированному угле-
роду?
р=ош /с г = (СО2 + 0.5СО + 0,5Н2О—
— ₽N2)Z (СО + СО2).
Показатель использования восстановитель-
ной энергии газа доменной печи q является
отношением количества кислорода, получен-
ного от шихты косвенным путем, и газифици-
рованного углерода:
q = О ?С = (0,5С02 + 0,5Н20)/(СО-ьС02).
При отсутствии водорода в газе
q = 0,5 CO/(CO + CO2)=0,5tico; VlP = Rit
Использование показателей q и Р необхо-
димо для текущего контроля хода доменного
процесса. Поскольку величина Ош мало ко-
леблется в ходе процесса, показатель Р об-
ратно пропорционален мгновенному расходу
углерода. При переменной величине Ош пока-
затель Р практически пропорционален рудной
нагрузке.
Связь показателей восстановления и рас-
хода топлива. Ход процессов восстановления
существенно влияет на тепловую работу пе-
чи, и, следовательно, расход кокса, углерод
которого расходуется как восстановитель и
как теплоноситель.
9 Зак. 3463
129
Для наиболее простых условий работы пе-
чи (при отсутствии водорода, карбонатов и
т.п.): Я/= а/СцсО, где К — расход кокса; а =
= 0,5С (1— Ь)/Ош, где Ск—содержание углерода
в коксе; b — доля углерода кокса, перешедшего
в чугун и унесенного из печи € пылью.
♦
При постоянных условиях плавки, когда
Ск, О;ш и b — величины неизменные, сущест-
вует взаимосвязь расхода кокса в печи и двух
показателей восстановления — степени непря-
мого восстановления и степени использования
химической энергии газов. Степень косвенного
восстановления в этом случае является про-
изведением расхода кокса и степени исполь-
зования газа-восстановителя.
3. Процессы в горне доменной печи
Горение углерода является важнейшим
процессом, протекающим в горне доменной
печи. От горения углерода кокса на горизон-
те фурм зависит скорость опускания матери-
алов, загружаемых на колошнике доменной
печи.
При горении углерода образуется восста-
новительный газ, обрабатывающий загружен-
ные в печь шихтовые материалы. В горне вы-
деляется все или почти все тепло, необходи-
мое для нормального протекания доменного
130
процесса. Там же происходит восстановление
трудновосстановимых оксидов, и он также
выполняет роль металлоприемника.
Обладая высокой кинетической энергией,
воздух, подаваемый в печь, разрыхляет слой
кокса перед фурмами, приводит его в движе-
ние и создает так называемую окислительную
циркуляционную зону, т.е. зону, где сущест-
вует свободный кислород и диоксид углерода
(рис. 17).
Процессы горения углерода в горне описы-
ваются следующими реакциями:
С+ О2 = СО2 +400,428 МДж;
СО24-С = 200—165,797 МДж;
2С+Хо2 = 2СО + 2з4Дз1 МДж.
Размеры окислительных зон оказывают
существенное влияние на работу печи: при
малых размерах зон ход печи затрудняется,
нарушается распределение материалов на ко-
лошнике; при чрезмерно больших зонах ход
печи также нарушается вследствие похолода-
ния и нарушения распределения газового
потока.
На размеры и форму окислительных зон
влияют следующие факторы:
Качество кокса. Работа на более крупных
и плотных кусках кокса способствует увели-
чению размеров зон за счет уменьшения кон-
тактной поверхности кокса с окислителем.
9* 131
Количество дутья. С увеличением количест-
ва дутья возрастают скорость его истечения
из фурм и, следовательно, кинетическая энер-
гия струи дутья, поэтому она проникает на
О 200 400 ООО 000 W00 1200 /400
Расстояние от глаза фурмы,мн
Рис. 17. Схема циркуляции кокса перед фурма
ми и состав газов в доменной печи объемом
1000 м3 на воздушном дугье
132
большую глубину, увеличивая прежде всего
протяженность зоны горения в осевом направ-
лении, При постоянном расходе дутья на пе-
чи изменить скорость истечения можно путем
изменения диаметра или числа фурм. Для
увеличения глубины зоны горения наиболее
предпочтительно с технологической точки зре-
ния уменьшить диаметр фурм.
Температура дутья. Повышение темпера-
туры дутья вызывает увеличение скорости го-
рения углерода, уменьшая объем, в котором
оно происходит. Вследствие этого происходит
сокращение объема окислительной зоны.
Давление дутья. Увеличение давления
дутья на размеры зоны горения влияет по-
разному в зависимости от того, что явилось
причиной изменения давления.
При увеличении давления вследствие ро-
ста количества дутья, протяженность зоны
горения увеличивается соответственно увели-
чению кинетической энергии струи. Если же
давление возросло вследствие повышения
давления газа на колошнике без соответству-
ющего увеличения количества дутья, то кине-
тическая энергия струи дутья уменьшается,
что приводит к сокращению зоны горения.
При повышении давления дутья, связанном
с ухудшением газопроницаемости шихты, глу-
бина зоны горения изменяется в зависимости
от того, где расположен источник ухудшения
133
газопроницаемости: если он у периферии —
зона удлиняется, если у оси печи — сокра-
щается.
Увеличение влажности дутья и вдувание
восстановительных добавок способствуют уве-
личению размеров зоны горения.
Обогащение дутъя кислородом в большин-
стве случаев уменьшает размеры окислитель-
ной зоны.
Кроме горения углерода и окисления эле-
ментов чугуна в горне, имеет место возгонка
некоторых элементов и оксидов. Практически
полностью возгоняются щелочные элементы и
цинк, в заметных количествах — монооксид
кремния (SiO), устойчивый в парообразном
состоянии при температурах выше 1600 °C.
Переход SiO в твердое состояние при 1400—
1500 °C с образованием характерных хлопьев
может вызвать нижние подвисания в домен-
ной печи.
Работа и тепловое состояние горна домен-
ной печи в значительной степени характери-
зуются кинетической энергией дутья и теоре-
тической температурой горения кокса.
Величину кинетической энергии можно оп-
ределить по формуле:
Е= (К* Чз/252ф ) (1 + Р2п г ) (Рд+Рп.г,+А.гЛ
где = [273/2730 (рд 4 0,1)] — коэффици-
ент, учитывающий влияние температуры (1д)
134
и давления (рд) дутья на его объем; Бф —
площадь сечения воздушной „фурмы, м2; q —
расход дутья, м3/с на одну фурму; Рп Г _ от-
носительный расход природного газа; рп г.—
плотность дутья и природного газа кг/м3.
Теоретическую температуру горения кокса
определяют из баланса тепла в процессе го-
рения углерода кокса, вдуваемых в горн печи
топливных добавок и теплосодержаний дутья
и топлива, с одной стороны, и теплосодержа-
ния продуктов сгорания — с другой.
При практическом определении теоретиче-
ской температуры горения кокса обычно ис-
пользуют эмпирические формулы, в которые
входят: содержание кислорода в дутье, темпе-
ратура и влажность дутья, расходы природ-
ного газа или других добавок к дутью, отне-
сенные к расходу дутья. Например:
1. Формула, применяемая на НЛМК (влаж-
ность дутья принята равной 1%):
0,834О2—3,828 4 0,00659/д— (V/Уд) 808,9
/ =—-----------------------------------’•
0,000193О2 4-0,00503
где О2 — содержание кислорода в дутье, %;
—температура дутья, °C; V—расход при-
родного газа, м3/ч; Уд— расход дутья, м3/мин.
2. Формула, разработанная в Институте
черной металлургии:
135
0,93411 д+82,0802—0,00124/к—26,76g + 94,74
1 + 0,0102 + 2-0,00124/+0,02026g
где К = 2402— 1,2127U;g= 100V'/[V' +60VaX
X (1—0,001240]; V'—расход природного га-
за, м3/ч; f—влажность дутья, г/м3.
Для расчета теоретической температуры
горения в производственных условиях разра-
батывают специальные номограммы.
4. Чугун
Чугунами называют сплавы на основе же-
леза, содержащие > 2%С. Чугуны, выплавля-
емые в доменных печах, являются многоком-
понентными сплавами, содержащими, кроме
углерода, марганец, кремний, серу, фосфор и
некоторые другие элементы.
Образование чугуна в доменной печи на-
чинается при сравнительно низких температу-
рах в результате растворения углерода в све-
жевосстановленном железе. Процесс наугле-
роживания губчатого железа происходит по
следующей схеме:
2СО = СО24 С
3Fe 4~ С — Fe3C
3Fe4-2CO= Fe3C4-GO24-180,49 МДж.
Карбид железа образуется при взаимодей-
ствии железа с сажистым углеродом, являю-
136
щимся продуктом реакции разложения окси-
да углерода, катализатором которой является
свежевосстановленное губчатое железо. В его
присутствии образование карбида железа по
приведенной схеме заметно развивается при
400—500 °C. По мере увеличения количества
карбидов и повышения температуры количест-
во жидкого металла увеличивается. В жидком
состоянии железо интенсивно взаимодейству-
ет с углеродом с образованием карбидов, и
содержание углерода в сплаве довольно быстро
повышается до 3—4%. Такое содержание уг-
лерода наблюдают в пробах, извлеченных из
распара доменной печи. Окончательное содер-
жание углерода в чугуне устанавливается в
горне печи. В результате науглероживания
металла температура плавления его понижа-
ется, попадая в нижние горизонты печи с бо-
лее высокой температурой, он переходит в
жидкое состояние и в виде капель просачи-
вается через коксовую насадку. При этом
в металле растворяются восстановленные
марганец, кремний, фосфор, сера и другие
элементы. Марганец и хром образуют проч-
ные карбиды, растворяющиеся в чугуне, и
увеличивают таким образом содержание в нем
углерода. Кремний и фосфор образуют более
прочные, чем карбиды, соединения--силици-
ды и фосфиды железа и препятствуют науг-
лероживанию. Кроме того, на науглерожива-
137
ние оказывают влияние время пребывания
чугуна в печи и другие параметры процесса.
Окончательное содержание углерода в чугуне
зависит от вида чугуна и может достигать в
современных условиях 5%.
Виды и состав чугунов
В зависимости от назначения чугуны под-
разделяются на:
передельные, предназначенные для дальней-
шего передела в сталь или переплава в чугу-
нолитейных цехах для производства отливок;
литейные, используемые непосредственно
для получения отливок из чугуна;
доменные ферросплавы, употребляемые в
качестве раскислителей при производстве
стали.
В доменных печах выплавляют лишь не-
которые виды ферросплавов: зеркальный чу-
гун, ферромарганец и ферросилиций некото-
рых марок. Кроме названных выше, в домен-
ных печах выплавляют также чугуны,
содержащие различные легирующие элементы,
такие, как хром, никель, ванадий, титан и не-
которые другие.
Чугуны, выплавляемые с использованием в
качестве топлива кокса, называют коксовыми,
а древесного угля — древесноугольными. По-
следние выплавляют в очень незначительных
138
количествах для особо качественного металла.
Передельный чугун в зависимости от на-
значения выплавляют в трех видах: передель-
ный коксовый, передельный коксовый фосфо-
ристый и передельный коксовый высококаче-
ственный. В зависимости от вида передела в
сталь выделяют мартеновский и бессемеров-
ский передельные чугуны.
Мартеновский передельный чугун предназ-
начен для передела в сталь в мартеновских
печах. В зависимости от содержания кремния,
марганца, фосфора, серы и мышьяка чугуны
подразделяют на марки, группы, классы, ка-
тегории и степени (табл; 21). Чугун марки
Ш всех групп, классов и категорий исполь-
зуют также для передела в кислородных кон-
вертерах. Чугун с высоким содержанием фос-
фора (1—2%) выплавляют из керченских руд
на комбинате «Азовсталь» и лисаковских руд
на КарМК и переделывают в сталь в кача-
ющихся мартеновских печах и конвертерах
с основной футеровкой.
Чугун передельный коксовый высококаче-
ственный отличается от обычного передельно-
го значительно меньшим содержанием фосфо-
ра и серы (табл. 22).
Бессемеровский чугун характеризуется
низким содержанием фосфора (<0,07%), так
как в бессемеровском конвертере с кислой фу-
теровкой фосфор не удаляется и полностью
139
Чугун передель
Массовая
Марка Мп
чугуна Si группы
I н ! III IV <
П1 0,5- 0,9 До 0,5 0,5—1,0 . 1,0—1,5 —
П2 До 0,5 До 0,5 0,5—1,0 1,0—1,5 —
ПЛ! 0,8- 1,2 До 0,3 0,3—0,5 0,5—0,9 0,9 1,5
ПЛ2 0,5 0,8 До 0,3 0,3—0,5 0,5—0,9 0,9—1,5
ПФ! 0,9- 1,2 1,0 До 1,5 До 2,0 —
ПФ2 0,5-0,9
ПФЗ До 0,5 -
Для фосфористых чугхнов содержание мышьяка чеганавлп
0.10%, класс Б — 0,15%. класс В — 0.20%.
Чугун высококаче
Марка чугуна Si Массовая
Мн
труплы
1 II in
ПВК1, 0,9—1,2 <0,5 0,5 -1,0 1,0- 1,5
ПВК2 0,5-0,9 <0,5 0,5 - 1,0 1,0—1.5
пвкз До 0,5 <0,5 0.5—1,0 1.0—1.5
140
Таблица 21
ственный (ГОСТ 805—80)
Таблица 22
доля, %
Р, нс-более S, нс ьолее
класса категории
А Б в г I п III
0,02 0,03 0,04 0.05 0,015 0,020 0,025
- 0,02 0,03 0,04 0,05 0,015 0,020 0,025
0,02 0,03 0,04 0,05 0,015 0,020 0,025
141
остается в металле. Содержание кремния, вы-
горание которого в конвертере обеспечивает
приход тепла для протекания процесса, долж-
но быть выше, чем в мартеновском чугуне.
Литейный чугун по содержанию фосфора
подразделяют на малофосфористый и фосфо-
ристый. Фосфор понижает прочность метал-
ла, поэтому для отливок, от которых требует-
ся высокая стойкость против разрушающих
усилий, применяются малофосфористые чугу-
ны. Для изделий, не подвергаемых большим
разрушающим усилиям, применяются фосфо-
ристые чугуны, обладающие высокой жидко-
текучестью и поэтому хорошо заполняющие
форму при заливке. Иногда литейный чугун
получают, добавляя ферросилиций в передель-
ный чугун. Такой чугун называют синтетиче-
ским (табл. 23—24).
Таблица 23
-р Массовая доля микропримесей
в линейном синтетическом чугуне, %, не более
Марка чугуна Ti V Сг РЬ А1 оста- точно- го Mg
ЛР1, ЛР2 0,06 0,05 0,04 0,005 0,005
ЛРЗ,ЛР4, ЛР5, ЛР6, ЛР7 0,05 0,05 0,04 0,005 0,005 0,005—0,019
142
5. Доменные шлаки
Шлак — сопутствующий чугуну продукт
доменной плавки, представляющий собой мно-
гокомпонентную смесь оксидов кремния, алю-
миния, марганца, кальция, магния и некото-
рых других, вносимых в печь с железорудны-
ми материалами, флюсами и золой кокса.
При нагревании шихты до 1000—1200 °C
химические соединения образуют жидкую фа-
зу, в то время как основная масса материала
находится еще в твердом виде. В результате
происходит спекание (слипание) частиц окси-
дов. Дальнейшее повышение температуры
приводит к размягчению рудных материалов
и оплавлению некоторых участков кусков ру-
ды. Лишь при достижении определенных тем-
ператур размягчившееся вещество переходит
в текучее, подвижное состояние, т.е. образу-
ется жидкий шлак.
Различают три вида шлака: первичный,
промежуточный и конечный.
Первичный шлак — первый жидкий рас-
плав, образованный при расплавлении наибо-
лее легкоплавких химических соединений. В
состав первичного шлака его компоненты вхо-
дят в таких количественных соотношениях,
которые обеспечивают образование легко-
плавких соединений и получение жидкой фа-
зы. Главные шлакообразующие оксиды (SiO2,
143
Т а б л и ц а 24
Чугун литейный и литейный синтетический
по ГОСТ 4832—80
Марка Массовая доля, °/о
Мп р
чугуна Si группы класса
I II III IV А Б В
Л1 3,2—3,6 <0,3 0,3—0,5 0,5—0,9 0,9—1,5 < 0,08 <0,12 < 0,3
Л2 2,8—3.2 ОО СО О О VV 0,3—0,5 0,5—0,9 0,9—1,5 <0,08 <0, < 0,3
ЛЗ 2,4—2,8 0,3-0,5 0,5—0,9 0,9—1,5 <0,08 <0,12 < 0,3
Л4 2,0-2,4 < 0,3 0,3—0,5 0,5-0,9 0,9-1,5 <0,08 <0, < 0,3
Л 5 1,6—2,0 < 0,3 0,3—0,5 0,5—0,9 0,9—1,5 <0,08 <0,12 < 0,3
Л6 1,2—1,6 < 0,3 0,3—0,5 0,5—0,9 0,9—1,5 <0,08 <0,12 < 0,3
ЛР1 3,2—3,6 < 0,3 0,3—0,5 0,5—1,0 < 0,08 <0,12 < 0,3
ЛР2 2.8—3.2 < 0,3 0,3—0,5 0,5-1,0 — <0,08 <0,12 < 0,3
ЛРЗ 2,4—2,8 < 0,3 0,3-0,5 0,5-1,0 — <0,08 <0,12 < 0,3
ЛР4 2,0—2,4 < 0,3 0,3—0,5 0,5—1,0 <0,08 < 0,12
ЛР5 1,6-2,0 < 0,3 0,3—0,5 0,5—1,0 <0,08 <0,12 —
ЛР6 1,2—1,6 < 0,3 0,3—0,5 0,5-1,0 — <0,08 <0,12 —
ЛР7 0,8-1,2 < 0,3 0,3—0,5 » 0,5-1,0 <0,08 <0,12
10 Зак. 3463
Массовая доля, % t.
Р S, не более
Марка
чугуна
класса категории
Г Д 12 3 4
Л1 3,2—3,6 0,3—0,7 0,7—1,2 0,02 0,03 0,04 , о,05 3,4—3,9
Л2 2,8-3,2 0,3—0,7 0,7 —1,2 0,02 0,03 0,04 0,05 3,5—4,0
ЛЗ 2,4-2,8 0,3—0,7 0,7—1,2 0,02 0,03 0,04 । о,05 3,6—4,1
Л4 2,0-2,4 0,3—0,7 0,7—1,2 0,02 0,03 0.04 о,05 3,7—4,2
Л5 1,6—2,0 0,3—0,7 0,7—1,2 0,02 0,03 0,04 0,05 3,8—4,3
Л6 1,2-1,6 0,3—0,7 0,7—1,2 0,02 0,03 0,04 0,05 3,9—4,4
ЛР1 3,2—3,6 — — 0,005 0,01 — — 3,4—3,9
ЛР2 2,8—3,2 — — 0,005 0,01 — — 3,5—4,0
ЛРЗ 2,4—2,8 — — 0,005 0,01 — — 3,6—4,1
ЛР4 2,0—2,4 — — 0,005 0,01 — — 3,7—4,2
ЛР5 4,6—2,0 — — 0,005 0,01 — — 3,8—4,3
ЛР6 1,2—1,6 - — 0,005 0,01 — - 3,9—4,4
ЛР7 0,8-1,2 — — 0,005 0,01 — -- 4,0—4.5
А12О3, СаО), в каких бы соотношениях они
не были взяты, не могут образовать подвиж-
ного шлака даже при 1300—1400 °C. Однако
при наличии невосстановленных оксидов же-
леза и марганца шлак образуется при значи-
тельно более низких температурах (1100—
1200 °C). В состав первичных шлаков, обра-
зующихся в нижней части шахты и распаре,
входит большое количество FeO (до 40%),
5-10% МпО при пониженном содержании
кремнезема (20—30%) и извести (15—20%).
По мере опускания в горн печи первичный
шлак нагревается, количество его увеличива-
ется, а состав изменяется. В шлаке растворя-
ется все большее количество кремнезема, гли-
нозема и извести, ранее находившееся в твер-
дой фазе.
Промежуточный шлак. Растворяющиеся в
шлаке известь и магнезия постепенно вытес-
няют из химических соединелий оксиды же-
леза и марганца, образуя силикаты кальция
и магния. Освободившиеся оксиды железа и
марганца тут же восстанавливаются углеро-
дом, поэтому до уровня фурм из шлака ус-
певает восстановиться почти все железо и
значительная часть марганца. В результате
этого шлак обогащается кремнеземом, глино-
земом, известью и магнезией, и до прихода
в горн в шлаке полностью растворяются все
оксиды шихтовых материалов.
146
Конечный шлак — это шлак, непосредствен-
но выпускаемый из печи. Он образуется в
горне ниже уровня фурм, где происходит раз-
деление по плотности двух жидких фаз — чу-
гуна и шлака, причем шлак образует более
легкую верхнюю фазу. Состав и свойства ко-
нечного шлака принимают во внимание при
расчете доменной шихты.
Состав шлака определяют по виду вып-
лавляемого чугуна, составу сырых материалов,
технологии доменной плавки и другим факто-
рам. При этом как первичные, так промежу-
точные и конечные шлаки для различных ус-
ловий плавки имеют различный состав. Состав
чугуна в значительной степени определяется
составом и свойствами шлака. В связи с этим
расчет состава шлака ведут на получение
шлака определенных свойств, которые и обе-
спечивают получение необходимого состава
чугуна (табл. 25).
Свойства шлака
Основными свойствами шлака являются
температура плавления, вязкость и серопогло-
тительная способность. Поскольку шлак пред-
ставляет собой многокомпонентную систему,
трудно установить строгое количественное
изменение свойств шлака при изменении со-
держания в нем нескольких составляющих.
10*
147
Таблица 25
Химический состав (%) доменных
шлаков отечественных предприятий
Металлургиче- ский комби- нат или завод Кремнезем Глинозем 1 ~ 1 Известь Магнезия Оксид марганца Оксид железа Сера Основность шлака (CaO/SiO2)
ММ К 37,40 11,13 41,21 7,58 0,17 0,24 0,92 1,10
нтмк 37,90 13,70 40,50 6,00 0,45 0,50 0.60 1,07
кмк 37,32 13,60 35,44 11,42 0,54 0,64 0,63 0.95
охмк 38,70 7,60 47,60 3.60 0,13 0,65 1.01 1,23
КарМК 37,62 12,87 40,41 7,82 0,72 0,49 1,01 1,03
ЧерМК 39,80 9,00 39,2 11,20 0,26 0,54 0,63 0,98
нлмк 37,29 9,84 41,27 9,27 0,60 0,43 1,35 1,13
зсмк 37,68 15,82 34,61 10,88 0,50 0,52 0,92 0,92
чмк 40,34 10,03 37,17 10,26 0,83 0,27 0,67 0,92
НПО тчм 40,26 5,09! 45,83 6,92 0,11 0,42 1,54 1,14
АзСт 38,34 6,26 45,75 5,75 0,34 0,72 1,68 1,19
жмк 40,03 5,92 46,48 5,87 0,49 0,51 1,99 1,17
ДоМЗ 37,80 8,30 48,40 4,20 0,96 Нет Нет 1,28
КрамМЗ 40,24 5,02 47,18 4,68 0,99 св. 0,56 св. Нет св. 1,17
КомМК 38,60 6,50 48,50 5,40 Нет 0,36 2,11 1,26
КСт 39,00 7,20 47,00 4,80 св. 0,70 0,40 1,85 1,21
дм к 38,37 6,60 47,91 5,40 0,08 0.43 1,73 1.25
ЗСт 39,09 5,85 46,64 5,54 0,43 0.31 1.49 1.22
Выплавка передельного ванадиевого чугуна
нтмк 28,4 16,6 31,9 11,3 0,51 0,55 [0,60 1,13
148
Продолжение табл. 25
Металлургиче- ский комби- нат или завод Кремнезем Глинозем Известь' > Магнезия " 1 Оксид марганца Оксид железа Сера Основность шлака (CaO/SiO 2)
Выплавка литейного чугуна
НПО тчм t 40,80 5,32 44,88 6,85 0,40 0,43 1,41 1.10
ДоМЗ 37,20 8,30 48,50 4,00 0,57 Нет св. Нет св. 1,28
дм к 38,53 6,90 47,09 5,50 0,09 0,44 1,87 1,22
ЕМЗ 40,17 Выпл 5,10 авка я 45,85 алофс 6,99 <сфори 0,11 стого 0,45 чугу 1,56 на М4
АзСт 37,58 9,58 Выплае 43,85 зка фе 3,75 рромал 0,93 рганщ. 0,66 I 1,60 1.17
КомМК 31,70 7,30 43,00 7,00 9,30 0,39 2,80 1,36
КрамМЗ 32,16 7,20 43,93 6,15 8,73 0,65 Нет св. 1,37
КосМЗ 32,34 7,90 40,44 8,54 9,72 0,18 2,81 1.25
Для установления подобных зависимостей
шлак принимают содержащим условно три
компонента (SiO2, А!2Оз, СаО), сумма которых,
составляющая в конечном шлаке 90—95%,
149
принимается равной 100%. При исследовании
свойств первичных шлаков за 100% принима-
ется сумма CaO, FeO, SiO2. Влияние измене-
ния состава трехкомпонентного шлака на его
свойства оценивают с помощью тройных ди-
аграмм. Влияние других компонентов учиты-
вается особо. С помощью тройных диаграмм
описывают такие свойства шлаков, как темпе-
ратура плавления и вязкость.
Определенная температура плавления и
затвердевания для шлака отсутствует из-за
сложности его состава, длительности процес-
са кристаллизации и его протекания в широ-
ком интервале температур. В кислых шлаках
изменение содержания кремнезема приводит
к постепенному изменению температур плавле-
ния, поэтому такие шлаки называют устой-
чивыми.
В основных шлаках, содержащих 35—
45% SiO2, 5—15% А12Оз, 45-55% СаО, тем-
пература плавления резко изменяется при не-
значительных изменениях содержания СаО и
SiO2.
Такие шлаки, резко изменяющие свойства
при незначительном изменении состава, назы-
ваются неустойчивыми.
Для успешного хода доменной плавки шлак
должен обладать хорошей подвижностью при
1400—1550°С, т. е. низкой вязкостью. Вязкость
обусловлена внутренним трением, возникаю-
150
щим между отдельными слоями жидкости, пе-
ремещающимися с различными скоростями.
Вязкость шлака зависит от содержания СаО,
А12О3, SiO2, MgO, МпО и FeO. Известь по-
вышает вязкость шлака, а кремнезем, глино-
зем, монооксиды марганца и железа — снижа-
ют. Содержание до 5—10% MgO снижает
вязкость шлака, а затем повышает ее. Наи-
более подвижные шлаки расположены в огра*
ничейной области вблизи состава: 40% SiO2>
Т0% А12Оз, 50% СаО. При плавке титан-маг-
нетитовых руд в шлак переходит значительное
количество титана. Вязкость шлака, содержа-
щего до 10% TiO2, не увеличивается, но в
восстановительных условиях горна доменной
печи в массе жидкого титансодержащего шла-
ка образуются твердые частицы не успевшего
восстановиться ильменита (FeTiOj) и карби-
да титана (TiC). Присутствие этих твердых
частиц резко увеличивает вязкость шлака/де-
лая его «коротким».
Присутствующий в значительных количе-
ствах (до 8%) в основных доменных шлаках
сернистый кальций (CaS) несколько снижает
вязкость шлака, но при увеличении его со-
держания >8% шлак резко загустевает и те-
кучесть его заметно ухудшается.
Эффективность поглощения серы шлаком
характеризуется коэффициентом ее распреде-
ления, который представляет собой отношение
151
массовой концентрации серы в шлаке к мас-
совой концентрации серы в чугуне: Ls =
= (S)/[S] и степенью достижения равновесия
серы, распределенной между чугуном и шлаком:
/$ = £q/4s> где —фактический коэф-
о S
фициент распределения серы; Ls — теоретиче-
ски возможный (равновесный).
Содержание серы в чугуне определяется
формулой, предложенной проф. С. Т. Ростов-
цевым:
[S] = SOct/ (Lsn+1),
где [S] — содержание серы в чугуне, %;
Soct—количество серы, оставшейся в печи,
кг/100 кг чугуна; п — относительное количест-
во шлака.
Коэффициент распределения серы Ls повы-
шается с увеличением основности, температу-
ры и . снижением вязкости шлака. Снижение
содержания FeO в шлаке способствует повы-
шению Ls.
Десульфурация чугуна
Сера в доменную печь вносится с шихто-
выми материалами. В руде и флюсе она на-
ходится в виде пирита (FeS2) и сульфатов
(Ва8О4, CaSO<), в офлюсованном агломера-
те — в виде CaS, в коксе — в виде органиче-
152
ских и минеральных соединений. Поступающая
в печь сера распределяется между чугуном,
газом и шлаком. Основное количество серы
(до 90%) вносится в доменную печь коксом,
остальное—агломератом, окатышами и дру-
гими компонентами шихты.
Сера, содержащаяся, в агломерате и коксе,
по-разному ведет себя в процессе движения
шихты от колошника к горну. В офлюсован-
ном агломерате она прочно связана в суль-
фиды кальция и может переходить только в
шлак при плавлении офлюсованной пустой
породы. Сера агломерата не может перейти
в газовую фазу даже в самых незначительных
количествах. Сера кокса практически полно-
стью газифицируется в процессе плавки.
В условиях доменной плавки в чугуне мо-
жет раствориться до 1% S, что требует при-
нятия особых мер для ее удаления со шла-
ком. В чугуне и шлаке сера находится в виде
соединений: FeS, MnS, CaS, MgS. Из них
CaS, MgS и MnS растворимы только в шла-
ке, a FeS — как в шлаке, так и в чугуне.
Процесс десульфурации чугуна протекает по
реакциям:
FeS —» (FeS);
(FeS) + (СаО) —* (CaS) + (FeO);
(FeO)+C—>Fe+CO.
153
Таким образом, чем меньше в шлаке FeO
и больше свободной СаО, тем меньше серы
находится в чугуне. Основными условиями вы-
плавки малосернистого чугуна являются: сни-
жение прихода серы за счет снижения расхо-
да кокса и использования малосернмстых
шихтовых материалов; получение шлаков с вы-
сокой сернопоглотительной способностью;
ровный ход печи, при котором в горн посту-
пают хорошо восстановленные материалы с
минимальным содержанием закиси железа.
Внедоменная десульфурация чугуна
Получение в доменной печи чистых по се-
ре чугунов требует больших затрат. Этим
объясняется большое внимание к внедомен-
ной обработке чугуна с целью снижения
в нем содержания серы. При внедоменной де-
сульфурации создается возможность для сни-
жения основности доменного шлака, а следо-
вательно, и улучшения его свойств, снижения
выхода шлака и расхода кокса. Кроме того,
внедоменная десульфурация позволяет при
неизменной технологии плавки бороться с бра-
ком и получать для специальных целей особо
чистые по сере чугуны.
В качестве десульфураторов используют в
основном соду, карбид кальция, известь, ме-
таллический магний. Для связывания 1 кг S
154
необходимо: 0,75 кг Мп, 1,75 кг извести,
1,94 кг соды и 2 кг карбида кальция, т.е.
при использовании в качестве десульфуратора
металлического магния расход реагента на-
иболее низкий. В настоящее время металли-
ческий магний в виде слитков и гранул явля-
ется наиболее распространенным десульфура-
тором. При . его использовании достигают
степени десульфурации чугуна 65—70%.
При использовании соды наряду с десуль-
фурацией в металле снижается также содер-
жание газов и неметаллических включений.
Степень десульфурации при использовании -
соды, извести или карбида кальция может
достигать 80—85%.
Несмотря на накопленный опыт внедомен-
ной десульфурации, значительный ряд
технологических и конструктивных вопросов
процесса еще не решен.
6. Движение шихты и газов в доменной
печи, организация газового потока
Загруженные в доменную печь холодные
материалы при своем движении вниз омыва-
ются движущимися им навстречу горячими
восстановительными газами, образующимися
при сгорании топлива в горне печи. Двигаясь
вверх через слой шихтовых материалов, газы
охлаждаются, и содержание восстановитель-
155
ных компонентов в них понижается, при этом
они встречают все менее нагретые и восста-
новленные материалы, в результате чего
использование тепла и восстановительной
способности газов происходит на всем пути
их движения снизу вверх.
При движении материалов сверху вниз они
встречают все более нагретые газы, обладаю-
щие большей восстановительной способно-
стью. В связи с этим за время движения
материалов в горне печи успевают пройти все
физико-химические превращения, обеспечива-
ющие получение чугуна и шлака.
Рациональная организация противотока
материалов и газов в доменной печи являет-
ся главным условием высокой эффективности
доменного процесса.
Движение газов через столб шихтовых ма-
териалов происходит вследствие давления,
создаваемого в горне в результате подачи
дутья. При движении газа в слое материалов
давление его непрерывно понижается, глав-
ным образом, за счет трения о стенки ка-
налов.
Определить потери напора газа в слое сы-
пучих материалов можно по формуле:
Л P-У (HID) (1—b)/e?((D2Q/g),
где V — коэффициент сопротивления; Н — вы-
сота слоя, м; е= (Vo/V)— порозность слоя, отно-
шение объема пустот между кусками ко всему
156
объему слоя; Vo — объем слоя, м3; V — объ-
ем пустот в слое, м3; q — плотность газа,
кг/м3; со —скорость газа, отнесенная ко всей
площади поперечного сечения слоя, м/с; g—
ускорение силы тяжести, м/с2; D= [^(1—е)] X
n Aj
Х(1/2~) —эквивалентный диаметр частиц,
i = I L>i
м; Af—объемная доля i-той фракции; D—ди-
аметр куска i-той фракции, м; п—количество
фракций в исследуемом материале.
Максимальным расходом газа для домен-
ной печи считается тот, при котором движе-
ние шихты вниз прекращается и она «подви-
сает». Это происходит в том случае, когда
потеря давления становится равной весу стол-
ба подпираемых материалов: р = 7/(1—е)р g,
где — насыпная плотность частиц ших-
ты, г/см3. Дальнейшее увеличение расхода
газа приведет к подъему материалов вверх.
Таким образом, важными характеристиками
шихтовых материалов, определяющими газо-
динамику доменного процесса, являются по-
розность слоя и насыпная плотность частиц
шихты (см. табл. 13).
Порозность слоя зависит от соотношения
размеров и количеств мелких и крупных
фракций в шихте, а также от формы кусков
материалов. Лучшие результаты по газорас-
пределению в доменной печи достигаются при
использовании однородной по куоковатости
157
шихты. В связи с применением в последнее
время все больших количеств окатышей в до-
менной шихте встает вопрос о приближении
крупности остальных составляющих шихты
к крупности окатышей.
Повышение скорости движения газа в зо-
не высокой газопроницаемости шихты проис-
ходит до тех пор, пока сопротивление проходу
газов, вызываемое высокой скоростью их дви-
жения, не будет равным сопротивлению в зо-
не низкой газопроницаемости, т.е. до одинако-
вой потери напора газов. Поэтому с точки
зрения неравномерного распределения мате-
риалов и газов по сечению печи ее можно
разделить на ряд зон, каждая из которых
характеризуется определенным отношением
железорудных материалов к коксу, определен-
ной газопроницаемостью, а следовательно —
расходом, составом и температурой газового
потока.
В зонах высокой газопроницаемости коли-
чество газов на единицу шихты значительно
больше, чем необходимо для восстановитель-
ной и тепловой работы, поэтому газ покидает
эти зоны с большим запасом неиспользован-
ной энергии, для получения которой в горне
было сожжено определенное количество топ-
лива. В зонах с низкой газопроницаемостью
количество газов оказывается недостаточным
для нагрева и восстановления железорудных
158
материалов, которые по этой причине прихо-
дят в горн печи малоподготовленными и тре-
буют для завершения процессов повышенного
расхода топлива. Следовательно, на характер
движения и распределение газов в доменной
печи определяющее воздействие оказывает ка-
чество шихтовых материалов и распределение
их при загрузке на колошнике печи (табл.
26).
Таблица 26
Соотношение перепадов статического давления газа
по высоте при изменении газопроницаемости
на разных участках печи
Изменение газопрони- цаемости Изменение перепада давления
верх- него Н ИЖ- него общее о
Снижение в Увеличива- Уменьшает- Увеличи-
верхней части ется ся, не изме- вается
печи Увеличение в Уменьшается няется Увеличива- Умень-
верхней части печи Снижение в Уменьшается, ется, не из- меняетсяся Увеличива- шается Увеличи-
нижней части не изменяется ется вается
печи Увеличение в Увеличивает- Уменыпа- Умень-
нижней части ся. не изме ется шается
печи Одновременное няется Увеличивает- Увеличи- Увеличи-
снижение в ся вается вается
159
Продолжение табл. 26
Изменение газопрони- цаемости Изменение перепада давления
верх- него ' ниж- него общего
верхней и ниж- ней частях пе- чи Одновременное увеличение в верхней и ниж- ней частях пе- чи Уменьшается Умень- шается Умень- шается
Необходимо учитывать, что особенности
конструкции доменной печи и самого домен-
ного процесса способствуют движению газов
вдоль стен:
стенки печи более гладкие, чем шерохова-
тые каналы в шихте, поэтому они оказывают
меньшее сопротивление потоку газов;
периферийный подвод дутья и отвод газа
из печи уменьшают длину пути газа вдоль
стен, также понижая сопротивление движению
газа по периферии.
Влияние на распределение газов по сече-
нию печи оказывают также: количество дутья,
скорость его истечения из фурм и количество
самих газов. Повышение скорости истечения
дутья из фурм даже при неизменном его рас-
ходе увеличивает кинетическую энергию струи
160
и способствует большему проникновению га-
зов к оси печи, обеспечивая более равномер-
ное их распределение по сечению печи. При
достаточно большом расходе дутья и высокой
его кинетической энергии образующиеся газы
в большей мере проникают в зоны низкой
газопроницаемости и равномернее обрабаты-
вают шихту.
В случае достижения определенных высо-
ких скоростей движения газы образуют в
столбе шихты так называемые каналы. По
каналам проходит большое количество газов,
в то время как в остальных сечениях столба
шихты оно резко сокращается. Канальный
ход вызывает не только нарушения в распре-
делении и использовании газа, но и наруше-
ния в распределении материалов на колош-
нике.
Наиболее важными характеристиками га-
зового потока являются скорость движения
и время пребывания газов в печи. По дан-
ным различных исследователей время пребы-
вания газов в доменной печи составляет 1,5
4,0 с при средней скорости газа от 10 до
40 м/с.
7. Движение шихтовых материалов
В работающей доменной печи по всему
ее сечению непрерывно происходит опускание
11 Зак- 3463 jci
шихтовых материалов, что обеспечивает осво-
бождение места для новых их порций на ко-
лошнике. Устойчивый ход процесса плавки
характеризуется равномерным опусканием
уровня засыпи. Факторами опускания матери-
алов являются: горейие кокса у фурм печи;
уменьшение объема шихтовых материалов
вследствие «уминки»; разложение некоторых
флюсов, прежде всего известняка; Плавление
шихты; периодический выпуск из печи чугу-
на и шлака; вынос пыли с газовым потоком.
Горение кокса у фурм имеет первостепен-
ное значение для движения материалов в пе-
чи. Объем кокса составляет около половины
общего объема загружаемых в печь матери-
алов, причем до 90% его достигает уровня
фурм и здесь сгорает с освобождением объ-
ема для опускания новых порций кокса..
Механическая уминка характерна для ма-
териалов с различным размером кусков. При
движении вниз небольшие куски различных
компонентов шихты заполняют промежутки
между более крупными кусками.
Плавление. Роль этого фактора в послед-
нее время в связи с уменьшением расхода
кокса на единицу чугуна и возрастанием в
шихте отношения железорудных материалов
к коксу непрерывно повышается. Следует от-
метить, что над зонами плавления в печи
возникают области ускоренного движения ма-
162
териалов с образованием очагов разрых-
ления.
Периодический выпуск из печи чугуна и
шлака сопровождается освобождением в гор-
не объема для опускания материалов. Строи-
тельство в последние годы доменных печейf
большого объема (свыше 3000 м3), оборудо-
ванных 3—4 летками, позволило производить
выпуск чугуна и шлака из печей практически
непрерывно.
Скорость движения материалов на колош-
нике является результирующей всех процес-
сов сокращения объема материалов, рассмот-
ренных выше, и зависит от их соотношения.
Время движения материалов от уровня засипи
до горизонта фурм, т. е. время пребывания ших-
ты в печи, составляет в современных доменных
печах 6—8 ч, а на некоторых печах 5 ч. Сред-
нее время пребывания материалов в печи
можно рассчитать по формуле: т = 24 УПолФУ,
где Упол - полезный объем доменной печи,
м3; V — расход сырых материалов на тонну
чугуна, м3; Р—производство чугуна в сут-
ки, т.
Средняя скорость движения материалов
по сечению печи неодинакова. Максимальная
скорость опускания наблюдается над очагами
горения кокса, т.е. непосредственно у стен
колошника или на некотором расстоянии от
них; в направлении к центру печи она снижа-
11* 163
ется. Разница в скоростях опускания мате-
риалов по сечению печи определяется харак-
тером их распределения на колошнике, усло-
виями работы печи, гранулометрическим
составом и массой шихтовых материалов.
Вследствие неодинаковой скорости движе-
ния одновременно загруженные на колошник
материалы приходят в горн не одновременно.
Такое явление называется опережением. При
устоявшейся работе печи явление опережения
внешне не проявляется, несмотря на то, что
происходит перераспределение материалов
при движении их вниз. Это объясняется тем,
что на место опускающегося с большей ско-
ростью материала предыдущих подач (пор-
ций) поступает подобный материал последу-
ющих, и в нижнюю часть печи шихта прихо-
дит с одним и тем же соотношением компо-
нентов. Кроме того, накопление в горне
больших масс чугуна обеспечивает усредне-
ние его состава, что дополнительно уменьша-
ет возможность проявления опережения.
♦ Опережение проявляется при резком измене-
нии условий работы печи или в случае при-
менения специальных, например, «промывоч-
ных» подач.
164
Глава IV
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ДОМЕННОГО
ПРОЦЕССА.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ
ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ
Под интенсификацией доменного процесса по-
нимают увеличение скорости его протекания.
Мерой интенсивности хода доменной печи яв-
ляется количество чугуна, получаемое в еди-
ницу времени в расчете на единицу полезного
объема доменной печи. В условиях СССР
пользуются обратной величиной — полезным
объемом печи, затрачиваемым в течение су-
ток на выплавку одной тонны чугуна. Этот
показатель называется коэффициентом ис-
пользования полезного объема доменной пе-
чи (КИПО) и определяется как частное от
деления полезного объема печи Vnojt (м3) на
суточную производительность печи Р(т чугу-
на/сут): КИПО== Упод/Р, м3-сут/т чугуна. Чем
меньше этот показатель по абсолютному зна-
чению, тем интенсивнее протекает процесс до-
менной плавки.
Нагрев дутъя
Снижение расхода топлива при замене хо-
лодного дутья нагретым происходит вследст-
вие внесения в печь дополнительного тепла
165
и замены им части тепла, выделяемого при
сжигании углерода кокса у фурм. Тепло на-
гретого дутья позволяет заменить такое коли-
чество кокса, которое при сгорании выделило
бы большее количество тепла, чем внесено
дутьем. Это связано с тем, что тепло нагре-
того дутья усваивается в печи полностью, так
как не сопровождается образованием газа, а
вносится непосредственно в горн и расходует-
ся в нижней части печи. В связи с этим теп-
ло нагретого дутья не теряется с колошнико-
выми газами.
Тепло, выделившееся у фурм при сгорании
углерода до оксида углерода, полностью в
печи не используется, так как часть тепла
уносится через колошник образующимся га-
зом, покидающим печь с определенной темпе-
ратурой и теплосодержанием.
При повышении нагрева дутья возрастают
объем и давление газов в горне, т.е. увели-
чивается подпор газов снизу. Кроме того,
вследствие уменьшения расхода кокса объем-
ная доля рудных материалов в шихте увели-
чивается, вследствие чего снижается газопро-
ницаемость в .слое шихты. Таким образом,
достижение высоких температур дутья связа-
но с увеличением требований к гранулометри-
ческому составу шихты, ее восстановимости
и сохранением прочности шихтовых матери-
алов при восстановлении.
166
Особенно возрастает роль нагрева дутья
при -использовании углеводородов, приводящих
к снижению температуры горна печи.
В современных условиях повышение нагре-
ва дутья лимитируется не условиями работы
доменных печей, а конструкцией и оборудова-
нием воздухонагревателей и устройств, подво-
дящих дутье в доменную печь, а главное, ка-
чеством используемых в них огнеупоров.
Водяной пар в дутье
Подаваемый в доменную печь воздух всег-
да содержит определенное количество влаги.
При высоких температурах в горне печи вла-
га разлагается с выделением в газовую фазу
водорода и кислорода, т. е. Н2О = Н2 + 0,5О2—
—242,8 МДж.
В условиях избытка углерода разложение
водяных паров в горне происходит с образо-
ванием водорода и оксида углерода: Н2О + С =
= СО + Н2 — 124,5 МДж, принимающих затем
участие в восстановительных процессах.
Естественная влажность дутья колеблется
в течение суток и по временам года, поэтому
вызывает непостоянство теплового и темпера-
турного режима работы горна и изменения в
протекании восстановительных процессов.
Для устранения колебаний влажности
167
дутья применяют методы осушения его до по-
стоянной влажности и повышения влажности
дутья введением в него водяного пара с од-
новременным повышением нагрева дутья. Ув-
лажнение дутья позволяет регулировать теп-
ловое состояние печи: при похолодании печи
влажность дутья снижают, а при разогре-
ве — повышают. Однако использование в
дутье водяного пара приводит к перерасходу
кокса, поэтому увлажнение дутья в настоящее
время применяют в исключительных случаях
при ,глубоких расстройствах хода печи, а так-
же в районах с повышенной влагой атмосфер-
ного дутья, значительно колеблющейся в тече-
ние суток.
Обогащение дутья кислородом
Обогащение дутья кислородом вносит су-
щественные изменения в доменный процесс,
особенно в горение углерода у фурм (табл.
27). Оно сокращает потребность в дутье,
уменьшает объем получающихся горновых га-
зов на 1 кг сжигаемого углерода кокса, сни-
жает перепад давления в системе горн —
колошник. Это позволяет увеличивать расход
дутья в единицу времени, т.е. увеличить коли-
чество сжигаемого в единицу времени кокса
и соответственно повышать производитель-
ность печи. Показатели горения на 1 кг уг-
168
лерода, сгорающего у фурм при t дутья =
= 1000°С, приведены в табл. ^27.
Табл и и а 27
Показатели горения при разном содержании
кислорода в дутье без использования природного
газа (при 1% влаги)
О2 в сухом дутье, % Расход дутья, м3 Выход га- зов, м3 СО в газе у фурм, % ’ Теоретическая tiop углерода, 1400 °C, °C
21 4,38 5.33 35,0 2120
25 3,70 4,66 40,0 2280
30 3,09 4,04 46,2 2480
40 2,33 3,27 57,1 2860
60 1,56 2,50 • 74,8 3450
96 0,97 1,90 98,0 4200
Однако при обогащении дутья кислородом
уменьшение перепада давления газа не про-
порционально уменьшению выхода горнового
газа, поэтому по мере увеличения содержания
кислорода в дутье перепад снижается на
меньшую величину, чем выход горнового га-
за, а значит, и степень форсирования хода
печи дутьем с увеличением содержания кис-
лорода уменьшается. Причиной ухудшения
газодинамики является резкое повышение
температуры в зоне горения, вызывающее уве-
личение объема газов в сократившемся объ-
еме окислительной зоны. В связи с этим при
169
повышении содержания кислорода в дутье
на 2—3% развивается тугой ход печи, если
оно не сопровождается мерами, понижающими
температуру в зоне горения. Все это не дает
возможности вести плавку передельного и ли-
тейного чугуна на дутье, обогащенном кисло-
родом свыше 26%, без вдувания углеводород-
содержащих добавок.
Комбинированное дутье.
Вдувание углеродсодержащих
веществ в доменную печь
Под комбинированным дутьем понимают
дутье, состоящее из ряда газообразных, сме-
си жидких, газообразных и твердых компо-
нентов. Чаще этот термин используют для
обозначения смеси атмосферного воздуха
(или технологического кислорода) с природ-
ным газом.
Экономии кокса при вдувании природного
газа достигают за счет увеличения косвенно-
го и уменьшения прямого восстановления;
замены части углерода кокса углеродом при-
родного газа; уменьшения прихода серы в
печь, основности и выхода шлака вследствие
уменьшения расхода кокса, вызываемого пер-
выми двумя факторами.
Недостатком применения природного газа
является ухудшение газодинамических усло-
170
вий процесса вследствие увеличения объема
горновых газов и снижения газопроницаемости,
вызванного уменьшением расхода кокса. Для
сохранения условий нормального опускания
шихты при вдувании природного газа уменьша-
ют расход дутья.
В качестве добавок к дутью с целью эко-
номии дорогостоящего кокса используют так-
же коксовый газ, мазут, угольную пыль и
угольную суспензию, состоящую из мазута и
измельченного угля.
Эффект воздействия на показатели домен-
ной плавки добавок к дутью углеводородов
и кислорода представлен в табл. 28.
Т а б .1 п ц а 28
Изменение параметров доменного процесса
при применении обогащенного кислородом дутья
и природного газа
Параметры процесса Обогащение дутья кис- лородом Примене- ние природ- ного газа
Выход продуктов го- рения при сгорании у фурм 1 кг углеро- да на 1 кг чугуна Уменьшается Увеличивается
Температура в зоне Повышается Понижается
горения Температура в ниж- ней части печи То же То же
171
Продолжение табл. 28
Параметры процесса Обогащение дутья кис- лородом Примене- ние природ- ного газа
Температура в верх- Понижается Повышается
ней части печи Температура колош- То же То же
никовых газов Размеры окислитель- Уменьшается Увеличивается
ных зон Перепад давлений Уменьшается Увеличивается
газа между горном и колошником Интенсивность хода Увеличивается Уменьшается
печи Производительность То же Почти не из-
печи Удельный расход При выплавке меняется Понижается
кокса ферросплавов понижается, а при выплавке передельных чугунов повы- шается . —
г
Углеводороды и кислород воздействуют на
различные показатели плавки, взаимно ком-
пенсируя отрицательные последствия исполь-
зования комбинированного дутья (нарушение
газодинамических условий плавки, сдвиг изо
терм в печи, изменение температуры горна
172
и т.д.). Практика и расчеты показывают, что
можно подобрать такое соотношение добавок
к дутью, при котором количество газов в пе-
чи, а следовательно, и газодинамические ус-
ловия плавки меняться не будут. При этом
существенно не должен меняться и тепловой
режим горна.
Оптимальный состав комбинированного
дутья определяют экономическим расчетом из
сопоставления затрат на производство и до-
ставку кислорода и природного газа к печи,
а также выгод, достигаемых в процессе их
использования. Исходя из этого, следует учи-
тывать, что оптимальный состав комбиниро-
ванного дутья для различных условий плавки
неодинаков.
Горячие восстановительные газы
В последние годы в различных странах
разрабатывают способы получения газообраз-
ных восстановителей в виде СО, Н2 и их
смесей. Применение этих восстановителей в
доменном производстве, особенно в нагретом
виде, позволит обеспечить дальнейшее сниже-
ние расхода кокса при исключении потребле-
ния в доменных печах сырого природного га-
за и практически неограниченного обогащения
дутья технологическим кислородом.
Вдувание в фурменную зону горячих вос-
173
становительных газов обеспечивает снижение
расхода кокса как за счет уменьшения его
функции производителя восстановительных
газов, так и уменьшения функции источника
тепла.
При вдувании горячих восстановительных
газов появляется возможность работать без
атмосферного дутья, так как обеспечиваются
температуры фурменных очагов на уровне
обычного доменного процесса. При этом сни-
жается расходная часть теплового баланса,
связанная с уносом тепла через колошник.
Металлизация шихтовых материалов
доменной плавки
Металлизации железосодержащих матери-
алов достигают специальной восстановитель-
ной обработкой с использованием недефицит-
ного восстановителя. Частично восстановлен-
ную шихту загружают в доменную печь. При
этом достигают значительное улучшение тех-
нико-экономических показателей доменной
плавки, прежде всего производительности пе-
чи и расхода кокса. Суммарный расход топ-
лива и тепла на производство металлизиро-
ванных материалов и их проплавку в домен-
ной печи по сравнению с плавкой на
окисленной шихте может даже возрасти, но
замена дорогостоящего кокса дешевым вос-
174
становителем обеспечивает преимущество
металлизации шихты.
Технико-экономические показатели
доменной плавки
Кроме КИПО, используются следующие
показатели интенсивности хода доменной печи
и экономичности плавки.
Удельный расход кокса, т кокса/т, чугуна:
K-Q/P,
где Q — расход сухого кокса, т/сут.; Р — про-
изводительность печи, т/сут.
Индекс интенсивности горения кокса,
т/(м2 • сут):
IK = Q/Sr,
где Sr — площадь сечения горна, м2. На луч-
ших печах этот показатель достигает 28-
30 т/(м2 - сут).
Индекс объемной интенсивности горения
кокса, т/(м3-сут): lv = Q/Упол , где Упол — по-
лезный объем доменной печи, м3.
Показатель меняется в пределах от 0,880
до 1,100 т/(м3 • сут).
Индекс объемной интенсивности горения
углерода кокса, природного газа, мазута, пы-
левидного угля, т/(м3 сут);
^V,C~QcJ ^пол »
175
Таблица 29
Технико-экономические показатели плавки
передельного чугуна (1985 г.)
Показатель ммк н I * х охмк КарМК ЧерМК нлмк зсмк чмк
цех № 1 цех № 2
Удельная про- изводитель- ность, т/(м3-сут) 2,208 1,860 1,815 1,739 1,481 2,544 2,151 2,404 2,123 1,69
Удельный рас- ход сухого кок- са» кг/т 445 478 510 507 578 431 439 417 * 441 510
Расход природ- ного газа (ма- зута) , м3/т(кг/т) 1 14 112 57 118 (69) 136 145 125 99 138
Расход техно- логического ' кислорода, м3/т... 113 68 20 •118 113 178 205 136 115 125
12 Зак. 3463
Содержание
кислорода в
дутье, %...
Температура
дутья, °C
Давление газа
под колошни-
ком, КПа
Доля агломера-
та и окатышей
в шихте, %
В том числе
окатышей, %...
Содержание
железа в ших-
те, %
Выход шлака,
кг/т
Расход изве-
стняка (кон-
вертерного
шлака) , кг/т
25,6 24,5 21,8
1134 1105 1005
119 130 93
99,2 99,6 98,4
46,2 18,1 - 0
57,47 54,78 54,13
337 453 459
5 г- 1 0
25,9 25,3 30,6 32,3 31,4 28,5 26,8
1046 1038 1108 1109 1212 1143 1065
128 170 180 155 221 166 103
92,5 93,6 98,9 99,3 99,8 94,2 95,4
40,3 10,6 8,0 ' 37,6 -• 38,9 14,6 41,1
54,10 47,60 58,30 56,70 56,81 57,11 50,10
472 648 320 392 373 321 540
74 0 0 (41) (25) 1 ! 81(72)
00'
Показатель мм к нтмк км к
Вынос колош- никовой ПЫЛИ, кг/т 57 1 41 39
Состав колош- никового га- за, °/о СО, 19,2 17,7 . 16,2
СО 22,9 23,7 24,6
Н2 8,10 6,10 4,10
Температура - колошниково- го газа, °C 273 372 292
Состав чугу- на, %: Si 0,79 0,61 0,68
S 0,019 0,023 0,027
Текущие про- стои, °/0: 1,79 1,58 1,18
Продолжение табл. 29
- охмк а. я * ЧерМК нлмк ЗСМК чмк
=1 цех № 2
'27 21 7 8 15. 7 55
16,8 15,5 21,0 19,6 20,8 20,0 17,7
24,8 27,9 26,6 26,4 25,4 24,8 22,1
8,70 4,70 9,80 10,60 9,50 6,70 8,3
190 154 222 178 il34 180 245
0,79 0,83 0,62 0,74 0,71 0,63 0,84
0,022 0,028 0.016 0,026 0,021 0,023 0,03
2,71 2,50 0,45 1,20 1,63 0,80 1,77
179
Технико-экономические показатели доменной плавки
передельного чугуна (1985 г.)
Показатель Поедпоиятие
НПО ТЧМ АзСт жмк ДоМЗ КрамМЗ ' КомМК КСт , дмк 1 ЗСт
цех №J ' цех № 2
Удельная про- изводитель- ность, т/(м3 сут) 1,439 ,1,675 1,709 1,603 1,241 1,678 1,600 1,887 1 1,553 1,768
Удельный рас- ход кокса, кг/т... 543 529 511 < 504 633 *• 485 533 1 1 476 i 527 1 501
Расход природ- ного газа (ма- зута), м3/т (кг/т)... 81 108 (Ю) 106 70(58)* 90 122 107 120 98 157
Расход техно- лог ического кислорода, м 3/т 129 108 101 1 19 0 ! 120, 146 173 89 138
Расход уготьной пыли, кг/т чугуна
Показатель .
НПО тчм АзСт 1 жмк
Содержание
кислорода в дутье, °/о Температура 24,6 24,7 25,0
дутья, °C Давление газз 1047 1129 1170
под колошни- ком, КПа... Доля агломе-. 107 147 132
рата и окаты- шей в шихте, °/о 96,5: 100 98,8
В том числе окатышей, °/о Содержание 31,6 19,7 0 ' ' , * 1
железа в ших- те, %... 51,35 51,70 I 52,39
Продолжение табл. 29
Предприятие,
ДоМЗ КрамМЗ о X КСт дмк ЗСт
цех № 1 цех № 2
21,5 21,0 1 26,3 27,3 30,8 25,7 26,5
1060 1087 1098 1020 1156 1067 1186
86 103 1 149 140 187 . 133 144
97,9 88,9 ' i 96,8 99,9 99,1 99,1 98,8
48,8 88,9 39,1 33,2 28,1 1,8 27,5
57,02 59,46 53,04 53,67 53,4$ 51,41 52,94
Выход шлака, 577 551 510
кг/т...
Расход извест- няка (конвер- терного шла- ка), кг/т... 63 31 8
Вынос колош- никовой пыли, кг/т 35 39 14
Состав колош- никового газа. %: СО2 16,5 17,0 17,8
СО 26,7 27,2 24,1
н2 5,20 7,07 6,15
Температура колошникового газа, °C... 240 283 263
Состав чугу- на, % Si 0,96 0,88 0,80
S 0,030 0,030 0,030
Текущие про стой, °/о 4,51 1,19 2,79
475 733 475 456 465 527 ч 531
182 612 48 52 23 11 46 1
76 18 32 49 7 33 55
15,8 16,6 16,5 18,2 22,0 17Л 17,8
24,0 23,8 26,9 25,0 22,7 25,4 25,3
5,90 4,17 7,60 7,40 9,77 7,20 9,96
295 155 220 281 115 316 295
0,79 0,90 0,86 0,86 0,86 0,92 0,73
0,031 0,035 0,027 0,034 0,029 0,033 0,028
0,68 2,20 1,20 3,16 2.76 3,33 2.29
Таблиц а 30
Технико-экономические показатели работы доменных печей в 1985 г.
Показатель ЧерМК нлмк НТМК
печь № 1 п еч ь № 2 печь № >3 печь Лэ 4 печь № 1 печь № 4 печь № 5 печь № 6 печь № 5 печь № 6
Полезный объ- ем, м3 1007 1033 2000 2700 1060 2000 3200 3200 1719 2700
Производи- тельность, т/сут. ... 2956 2884 4735 6560 2290 4541 6716 3274 5381
Удельная про- изводитель- ность, т/(м3 • сут) 2,932 2,793 2,370 2,427 2,160 2,273 2,101 2,404 1,894 1,972
Расход сухого кокса, кг/т... 417 431 431 437 420 412 448 417 476 475
Доля агломе- рата и окаты- шей в шихте, °/о 99,8 99,8 99,9 98,3 99,9 99,0 99,8 99,8 100 100
Доля окаты- шей, °/0 10,4 9,8 8,8 5,6 40,4 35,3 39,3 38,9 39,3 1.1
183
Содержание железа, % 58,5 58,5 58,4 58,0 57,2 56,3 56,8 56,8 57,3 52,4
Дутье: количество, м3/мин 2144 2129 3474 4964 1641 3558 5363 3311 5071
давление (изб), КПа 277 272 339 380 227 288 340 — 271 336
температура, °C 1034 1044 1157 1135 1169 1058 1059 1212 1036 1076
влажность, г/нм3 9,3 8,9 8,5 9,4 5,9 6,4 5,6 13,5 13,9
содержание кислорода, 32,0 33,3 30,3 29,5 31,7 32,8 31,2 31,4 23,3 26,3
общий пере- пад давле- ния, КПа... . 160 166 185 193 111 138 158 131 168
расход кис- лорода, м3/т... 218 207 188 140 232 210 175 136 44 100
расход при- родного га- за, м3/т 148 148 139 123 144 135’ 145 125 104 112
оо
Показатель ЧерМК
печь № 1 печь № 2 печь № 3
Вынос колошни- ковой пыли, кг/т... 9 12 12
Колошниковый газ: давление (изб), КПа 160 166 185
температу- ра, °C... 288 307 249
состав, %: С02, 21,7 20,8 21,7
СО 26,7 27,7 25,9
Н2 10,6 10,9 : 10,1
Состав чугу- на, %: Si 0,59 0,64 0,60
Мп 0,24 0,24 0,24
s 0,015 0,017 0,017
р 1 0,061 0,062 0,061
Продолжение табл. 30
нлмк нтмк
печь печь печь печь печь печь печь
№ 4 № 1 № 4 № 5 № 6 № 5* № 6
6 9 4 15 25 35
193 119 150 182 221 140 166
134 157 193 209 373 215 357
20,4 21,0 19,2 19,0 20,8 17,8 17,4
26,6 24,8 26,6 26,4 25,4 23,1 25,4
9,0 10,9 10,8 4 10,2 9,5 6,7 7,1
0,65 0,76 0,81 0,73 0,71 0,19 0,59
0,21 0,69 0,56 0,57 0,64 0,33 0,44
0,017 0,027 0,025 0,026 0,021 0,024 0,023
0,059 0,10 0,09 1 0,09 0,07 0,08 0,10
Выход шлака, кг/т Теоретическая температура горения, °C... Текущие про- стои, % 316 319 319
2063 0,15 2098 0,24 2127 0,83
185
322 400 379 375 373 435 519
2167 2170 2257 2140 — 2069 2097
0,35 0,30 1,20 1,20 , 1,63 1,27 0,86
~ Таблица 31
о Технико-экономические показатели доменных печей в 1985 г.
Показател ь ммк кмк охмк КарМК L— зсмк АзСт X 2? о и
печь № 2 печь № 6 печь № 9
Полезный объем, м3 1370 1300 2014 1719 1513 2700 3000 1513 3000 2700
Производи- тельность, т/сут... 3109 3065 4772 3310 2958 4006 6320 2825 5432 4533
Удельная про- изводитель- ность, т/(м3 • сут) 2,267 2,358 2,487 1,927 1,961 1,484 2,105 1,869 1,811 1,679
Расход сухого кокса, кг/т... 431 477 436 516 485 617 440 481 481 549
Доля агломе- рата и окаты- шей в шихте, % 99,2 98,2 99,3 99,5 94,9 91,6 93,9 Нет св 100 100
Доля окаты- шей, % 43,7 46,3 45,7 0 47,2 3,4 14,2 Нет св 45,1 37,5
Содержание железа, %... 57,22 57,65 57,46
Дутье: количество, м3/мин 2936 3034 4300
давление (изб), КПа 271 253 309
температу- ра, °C 1228 1 936 1185
влажность, г/нм3 12,1 10,6 19,4
содержание кислорода, % 25,4 26,7 25,9
общий пере- пад давления, КПа 135 j 126 160
расход кис- ! лорода, м3/т 90 । 117 108
Расход при- родного газа, м3/т... 106 103 : 95
54,16 55,10 47,30 57,10 53,20 53,40 53,74
3240 2827 4678 .5117 3275 4688 4280
248 282 327 340 278 358 300
936 1080 989 1169 1140 1199 912
16,1 12,5 19,5 Естест- венная Естест венная Естест- венная Естест- венная
24,0 27,0 25,6 .28,6 25,8 . 28,3 27,8
126 152 139 166 131 181 134
48 117 128 117 127 138 143 /
67 123 65** 1 102 116 145 100
00
00 __ Показатель ммк
печь № 2 печь № 6 печь № 9
Вынос колош- никовой ПЫЛИ, - 1
кг/'т 40 33 57
Колошниковый
газ:
давление
(изб), КПа температу- ра, °C....;.. 136 127 146
255 271 294
состав.% СО;. 19,4 19,8 19,5
СО 23,4 24,0 23,3
Н 8,3 7,3 7,2
Сослав чугу- на, %: * 0,77
Si 0,82 0,70
Мп 0,17 0,16 0,16.
. S 0,020 0,021 0,021
Р 0,071 0,071 0,073
Продолжение табл. 31
X. £ ’ охмк КарМК 1 сзмк АзС г КомМК н и
41 34 20 5 с 39 29 36
122 130 .188 174 149 177 : 166
383 194 158 185 272 171 260
16,7 19,9 14,9 20,9 18,4 19,0 16,-6
24,9 21.9 28,7 24,8 27,6 25,8 24,8
4,6 10,5 4,6 6,7 6,8 9,5 7,3
0,62 0,72 0,79 0,61 0,83 0,80 0,88
0,50 0,15 0,67 0,63 0,20 0,14 0,01
0,021 0,022 0,027 0,023 0,026 0,025 0,030
0,120 0,070 0,031, 0,220 0,110 Нет св. 0,051
Выход шлака, кг/т 329 339 349
Теоретическая температура горения, °C 2200 2668 2181
Текущие про- стои, %... 1,16 1,40 5,01
* При выплавке ванадиевого чугуна.
** Расход мазута кг/т чугуна.
57 427 653 322 488 461 445
090 21.06 2252 2285 2199 2141 2116
,15 2,06 3,40 0,68 0,66 1,00 2,60
Т а б .1 и ц а 32
Влияние технологических факторов
на технико-экономические показатели
доменной плавки
Технологический фактор Изменение расхода кокса, % Изменение производи - тельное ги, %
Повышение содержания же- леза на каждый 1% во всей шихте без кокса и -
COj флюса в пределах: до 5О°/о — 1,4 + 2,4
50—55% -1,2 + 2,0
55- 60% -1,0 + 1,7
Повышение расхода метал -
лодобавок на каждые 10 кг/т -
чугуна —0,3 + 0,5
Уменьшение расхода сыро- го известняка на каждые 10 кг/т чугуна —0,5 + 0,5
Уменьшение содержания
мелочи (—5 мм) в железо-
рудной шихте, на 1% —0,5 + 1,0
Уменьшение содержания золы в коксе на 1% -1,3 + 1,3
Уменьшение содержания серы в коксе на каждую 0,1% —0,3 + 0,3
Повышение прочности кок- са по показателю М25 на -•
каждый 1% - 0,6 + 0,6
Уменьшение истираемости кокса но показателю М10 на каждый 1% — 2,8 + 2,8
190
Продолжение табл. 32
Технологический фактор Изменение расхода кокса, % Изменение производи- тельности, %
Уменьшение содержания кремния в чугуне на каж- -
дне 0,1% Уменьшение содержания марганца в чугуне на каж- — 1,2 + 1,2.
дые 0,1 % —0,2 . -1-0,2
Уменьшение содержания
фосфора в чугуне на каж-
дую 0,1% Повышение содержания серы в чугуне на каждую — 1,2 + 1,2 .г
0,1% 1,0 + 1,0
Повышение температуры °C дутья на каждые 10 °C
в диапазоне:
800—900 -0,50 + 0,50
900 1000 при концентрации кислоро- 0,40 + 0,40
да в дутье до 25%:
1000-1100 —0,30 + 0,30
1100-1200 —0,28 4-0,28
1200-1300 0,25 4 0,25
1300-1400 —0,22 + 0,22
при концентрации кислоро- да в дутье 25- 35%:
1000 1100 0,25 + 0,25
1100—1200 0,22 + 0,22
1200- 1300 —0,20 + 0,20
1300—1400 -0,18 + 0.18
191
11родо.1 жeниe т a6.i. 32
Технологический фактор Изменение расхода кокса, % Изменение производи- тельности, %
при концентрации кислоро- да в дутье до 40%:
1000—1100 0,20 + 0,20
1100—1200 —0,18 4 0,18
1200—1300 —0,16 4-0,16
1300-1400 Уменьшение влажности ду- тья на каждый 1 г/м3: при расходе дутья - 0,14 40,14
1500—1600 м3/т —0.20 + 0,10
1000—1100 м3/т Обогащение дутья кисло- родом на каждый 1%(абс) —0,15 + 0,07 ,
при концентрации:
до 25% + 0,20 + 2,4
25—30% + 0,30 1-2,1
30—35% + 0,40 + 1,8
35- 40% Коэффициент замены кок- са природным газом при +0,50 + 1,6
расходе:
до 100 м3/т чугуна 0,80 кг/м3 —
100—150 м3/т чугуна 0,70 кг/м3 —
150—200 м3/т чугуна 0,60 кг/т3 *
Коэффициент замены кок-
са газом при расходе:
до 200 м3/т чугуна 0,45 кг/м3
200—300 м3/т чугуна Коэффициент замены кок- 0,40 кг/м3 —
са мазутом 1,2 кг/кг —
192
Продолжение табл. 32
Технологический фактор Изменение расхода кокса, % Изменение производи- тельности, %
Коэффициент замены кок- са углями: антрацитом и тощим с содержанием золы до 10% 0,9 кг/кг
то же 10 20% 0,8 кг/кг ——
газовыми с содержанием золы до 10% 0,8 кг/кг —
Повышение давления газов под колошником на каж- дые 10 кПа в диапазоне
100 — 200 кПа избыточного давления —0,20 + 1,0
Уменьшение времени про- стоев на 1% - 0,50 - + 1,5
Уменьшение времени тихо го хода на 1% —0,50 + 1,0
Уменьшение количества случаев, задержки выпуска чугуна на- каждый 1% -0.05 + 0,10
где Qc - количество углерода кокса и угле-
родсодержащих добавок, т/сут. Обычно индекс
достигает значений 0,850—1,0 т/(м3сут).
Количество дутья в 1 мин, приходящееся
на 1 м3 полезного объема печи, обычно со-
ставляет 1,7—2,4 м3/(м3-мин).
Интенсивность плавки по руде, т/(м3^сут.):
/г = 1/г/1/ПОл, где Vj — количество проплавлен-
13 Зак. 3463
193
ных железорудных материалов, т/сут.
Рудная нагрузка: R^Vr/Ик, где VK —
расход кокса, т/сут. Основные технико-эконо-
мические показатели доменной плавки приве-
дены в табл. 29—32.
Глава V
КОНСТРУКЦИЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
1. Профиль доменной печи
Доменная печь — непрерывно работающий
плавильный агрегат шахтного типа, течение
процессов в котором основано на противотоке
шихтовых материалов и горячих восстанови-
тельных газов.
Очертание рабочего пространства домен-
ной печи в вертикальном осевом сечении, ог-
раниченного огнеупорной кладкой, называется
профилем. Различают профили проектный
(расчетный) и рабочий.
Рабочий профиль образуется вследствие
разгара футеровки доменной печи в процессе
ее эксплуатации и зависит от условий работы
печи, технологии доменной плавки и конструк-
тивных особенностей печи, в том числе от
системы охлаждения. Часто рабочий профиль
194
печи значительно отличается от проектного.
Неравномерный разгар футеровки печи, т.е.
искажение проектного профиля сопровожда-
ется снижением производительности и увеличе-
нием расхода кокса.
Профиль доменной печи состоит из пяти
основных составных частей.
Колошник — верхняя цилиндрическая
часть печи, которая в сочетании с засыпным
аппаратом обеспечивает необходимое разме-
щение материалов печи, чем определяет
также характер распределения газового по-
тока.
Шахта представляет собой усеченный ко-
нус с большим основанием внизу. Коническая
форма шахты обеспечивает плавный сход
шихтовых материалов, расширяющихся по
мере нагрева. В шахте протекают основные
процессы восстановления оксидов железа, мар-
ганца и некоторых других элементов.
Распар — наиболее широкая часть печи, име-
ющая форму цилиндра. Обеспечивает плавный
переход шихты в заплечики.
Заплечики представляют собой усеченный
конус с большим основанием вверху. В горне
и заплечиках протекают процессы плавления
и шлакообразования. В результате плавления
объем шихты уменьшается, и суживающиеся
к низу заплечики препятствуют быстрому
продвижению материалов в горн.
13*
195
Г орн — нижняя цилиндрическая часть
печи, где завершаются процессы шлакообра-
зования, десульфурации чугуна и горения кок-
са. Горн делится на верхний и нижний или,
соответственно, на фурменную зону и метал-
лоприемник. Подина металлоприемника назы-
вается лещадью.
Часть металлоприемника, расположенная
ниже оси чугунной летки, носит название
зумпфа, или мертвого слоя. Эта зона, посто-
янно заполненная жидкими продуктами плав-
ки, защищает лещадь от воздействия про-
цессов, происходящих в горне.
Основными размерами профиля являются
полезная и полная высота печи, высота от-
дельных его частей (горна, заплечиков, рас-
пара, шахты, колошника) и диаметры горна, рас-
пара и колошника. Основные размеры указан-
ных частей профиля определяют рабочее про-
странство, т. е. полезный объем печи.
Полезный объем — объем пространства
печи, ограниченный горизонтальной плоскостью,
проходящей через приемное отверстие чугун-
ной летки, а сверху параллельной плоскостью,
проходящей через нижнюю плоскость большо-
го конуса в опущенном положении или верха
защитных плит колошника при бесконусном
засыпном аппарате.
Полная высота печи — расстояние от оси
чугунной летки до верхней кромки опорного
196
кольца кожуха колошника, на котором уста-
навливается засыпной аппарат.
Полезная высота печи — расстояние от оси
чугунной летки до уровня нижней кромки
большого конуса засыпного аппарата в край-
нем нижнем положении или кромки лотка за-
сыпного аппарата в нижнем рабочем положе-
нии. Полезная высота доменной печи опреде-
ляется прочностью твердого топлива (кокса).
В современных условиях ее максимальная
величина составляет 34 м.
Развитие доменного производства прохо-
дило по пути постоянного увеличения объема
печей. При этом изменялся и профиль—на-
ращивались поперечные размеры, высота, из-
менялось соотношение его элементов.
Размеры элементов профилей типовых до-
менных печей СССР приведены в табл. 33.
Формулы, используемые при расчетах про-
филя доменной печи при ее проектировании,
приведены в табл. 34.
2. Фундамент и кожух
Фундамент является основанием доменной
печи и служит для передачи нагрузки от мас-
сы печи с загруженными в нее материалами
на грунт. Фундамент состоит из подземной
части — подошвы и надземной части — пня.
Подошва выполняется из обычного бетона
197
Размеры элементов профи
Полезный объем, м3 Диаметр, мм
горна распара колошника боЛЬШО! О конуса
1033 7200 8200 5800 4200
1386 8200 9300 6500 4800
1513 ’ 8600 9600 6600 4800
1719 9100 10200 6900 5000
2002 9750 10900 7300 5400
2300 10500 11700 7300 5400
2700 11000 12300 8100 6200
3000 11600 12800 8400 6500
3200 12000 13100 8900 7000
5000 14700 16100 10800 —.
в виде восьмигранной плиты толщиной до 4 м.
Глубина заложения подошвы зависит от ка-
чества грунта и глубины его промерзания,
размеры подошвы определяются допустимым
давлением на грунт. При слабом грунте фун-
дамент опирают на искусственное основание
(сваи, опускной колодец и др.), чтобы избе-
жать чрезмерных осадок фундамента. Осадки
нарушают монолитность фундамента, сопря-
жение наклонного моста с верхом печи и
центровку засыпного аппарата, ось которого
отклоняется от оси печи. Это отражается на
распределении материалов, ровности хода и
создает условия для искажения профиля печи.
198
лей типовых доменных печей
Таблица 33
Высота, мм
горна jзаплечиков распара . шахты колош- ника полезная полная
3200 3000 2000 15000 2800 20000 28750
3200 3200 2000 16000 2900 27500 30250
3200 3000 2000 17300 2500 28000 20750
3200 3000 2000 17800 2500 28500 31250
3600 3000 1700 18300 2800 29400 32350
3800 3200 1700 19000 2500 30200 33050
3900 3400 2200 18700 3000 31200 33950
3900 3200 2000 20100 3000 32200 34950
3900 3400 2300 19600 2990 32190 35290
4000 3700 1700 21100 2300 33500 36100
На подошву опираются стальные колонны,
передающие нагрузку колошникового уст-
ройства. Раньше число колонн выбирали рав-
ным половине числа воздушных фурм. Однако
в последнее время их число сократилось до
4, что упростило обслуживание горна.
Фундамент доменной печи подвергается
интенсивному тепловому воздействию, поэтому
должен обладать достаточной термической
прочностью, не разрушая и не давая трещин
при нагреве. В связи с этим пень (верхнюю
часть фундамента) выполняют из жароупор-
ного бетона с огнеупорностью не ниже
1400—1500 °C. Жаропрочность придается бе-
199
200
Таблица 34
Формулы расчета элементов профиля доменных печей
по различным методам
А. Н, Рамма
Определя- емый размер Павлова М А нормаль- . ный геометри- чески Н. К. Леонидова
профиль подобный
Диаметр, м:
распара Val(KvH) О,89Ио0'38 0,83К1°'ЭЗ 0,384 IV-44
горна, dr (4К I)12 0,32 Ио0-45 0,9D 0,342 Ио0’44
колошника, б/к 0,67£) 1 О,59Ио°-33 0,7D 0,593 И»0,33
Высота, м: полная, Н задается 5,551V'24 3,35D
полезная, Нп (УоеЧКЛ'‘> 0,88// 2,95/Э 5,42 IV'2
горна, hr (PV ’ ПК) +0,4 0,10// 0,35£> 0,125//0
заплечиков, Лз принимается 3,2 0,35D 0,110/Уо
распара, Ар на основании 0,07// 0,20/Э О,О8//о
колошника, опытных дан-
Лк ных 0,08Н 0,24£) 0,095//d
шахты, Лш Но — (hr + Лз + t
+• Лр + h к) 0,63/7—3,2 1,80/) О.бОЯо
।
П р к м е ’1 а к и е. Ал — коэффициент, учитывающий отклонение профиля печи от
цилиндпа; e = H/D.
тону применением огнеупорного наполните-
ля — боя шамота.
Бетонирование фундамента ведут ускорен-
ными темпами, без перерывов в целях полу-
чения максимальной однородности тела фун-
дамента.
Снаружи доменная печь заключена в
металлический сварной кожух. Кожух домен-
ной печи, кроме внутреннего давления, обу-
словленного массой кладки и воздействием
газов,. шихты, жидкого чугуна, воспринимает
в той или иной мере (в зависимости от при-
нятой схемы металлоконструкций) и внешние
нагрузки, зависящие от массы колошниковой
площадки, копра, наклонного моста, газоот-
водных труб, действия ветра и т.п.
При температурах кожуха, соответствую-
щих нормальным условиям эксплуатации
(60 100 °C), эти нагрузки не опасны. Но в
случае перегрева кожух может потерять несу-
щую способность.
В современном исполнении кожух пред-
ставляет собой сварную конструкцию, состоя-
щую из конических и цилиндрических поясов
(царг), изготовленных из низколегированных
марок листовой стали: 14Г2, 16Г2АФ, 09Г2С,
10Г2С1, 15ХСНД и др., характеризующихся
высокой ударной вязкостью, большой прочно-
стью, достаточной пластичностью и термостой-
костью. Кожух выполняют толщиной 30 -
50 мм, неодинаковой по высоте печи. На до-
201 ,
менной печи объемом 3200 м3 толщина ли-
ста составляет: в лещади 40—50 мм, в горне,
заплечиках и распаре — 50 мм, в шахте, ко-
лошнике и куполе — 30—40 мм.
3. Огнеупорная кладка доменной печи
Огнеупорная кладка доменной печи пред-
назначена для уменьшения тепловых потерь
и предохранения кожуха печи от тепловых
и других вредных воздействий.
Кладку доменной печи выполняют комби-
нацией двух размеров огнеупорного кирпи-
ча — нормального (230 мм) и полуторного
(345 мм) с перевязкой швов в радиальном и
вертикальном направлениях. Применяют так-
же большемерные огнеупоры, в том числе уг-
леродистые, в зависимости от принятой конст-
рукции кладки.
Огнеупоры — керамические материалы,
способные противостоять продолжительному
воздействию высоких температур и агрессив-
ных металлургических сред, сохраняя при
этом основные физико-механические свойства
в заданных пределах.
Огнеупорная кладка доменной печи в хо-
де ее кампании постепенно разрушается под
действием механического воздействия опуска-
ющейся шихты и возникающих при этом
ударов и истирания; движения газового пото-
ка; действия высоких температур и химиче-
202
ских факторов (прежде всего паров щелоч-
ных оксидов); отложения в порах огнеупор-
ного кирпича сажистого углерода, цинка,
свинца и их оксидов.
Воздействие щелочных соединений. Неко-
торые железные руды содержат заметное ко-
личество щелочных оксидов (до 0,6%). При
эксплуатации доменных печей вследствие
различных расстройств их хода возможен не-
равномерный нагрев отдельных участков клад-
ки нижней части шахты и возникновение в
ней механических напряжений, что приводит’
к образованию трещин. При этом внутрь клад-
ки проникают пары щелочных соединений и
химически взаимодействуют с огнеупорным
материалом, образуя щелочные алюмосили-
каты.
Установлено, что вся кладка шахты домен-
ной печи постепенно, в разной степени, насы-
щается щелочными соединениями. В рабочей
зоне футеровки, шахты содержание щелочных
оксидов может достигать 8—10%.
Наиболее действенным способом борьбы
с химическим разъеданием огнеупорной клад-
ки является применение тонкостенной футе-
ровки печей с усиленным охлаждением.
П роплавка цинксодержащих железоруд-
ных материалов. Доменная плавка цинксо-
держащих руд и агломерата часто сопровож-
дается отложением в шахте печи цинкитных
203
настылей, а иногда — разрывами кожуха, про-
исходящими обычно в верхней, менее прочной
части шахты печи.
Механизм разрушения и роста кладки до-
менных печей, работающих с использованием
цинксодержащих материалов, заключается
в образовании при 650—800 °C сплава железа
с цинком и проникновении его в швы и тре-
щины футеровки печи. Медленное падение
температуры кладки ниже 647 °C вызывает
затвердевание этого сплава, происходящее
с увеличением объема, что создает распира-
ющие усилия в кладке и приводит сначала
к образованию дополнительных трещин, а при
многократном повторении этого явления —
к росту кладки и разрыву кожуха печи.
Максимальное количество цинка, причем
в металлической форме, откладывается в ниж-
ней части шахты доменной печи. При этом
наиболее толстый слой образуется в середине
огнеупорной кладки. В верхней части кладки
шахты цинк находится в форме кристалличе-
ского оксида — цинкита.
Отложение сажистого углерода. Наиболее
распространенной причиной преждевремен-
ного выхода из строя футеровки доменной пе-
чи является реакция отложения сажистого уг-
лерода. В температурном интервале 425
650 °C в доменной печи протекает реакция
Белла: 2СО₽СО2 + Ссаж. Одним из катализато-
204
ров этой реакции является, в частности, сплав
цинка с железом, поэтому наиболее разруши-
тельно сажистый углерод действует на футе-
ровку шахты доменной печи в зонах выше
мораторного кольца.
Интенсификация процесса доменной плав-
ки с использованием природного газа повы-
сила требования к качеству огнеупоров. Во-
дород при высоких температурах восстанав-
ливает некоторые оксиды, содержащиеся в
огнеупорных изделиях, что приводит к раз-
рыхлению кладки. Вследствие этого создают-
ся благоприятные условия для воздействия
оксида углерода на футеровку шахты.
Для придания огнеупорам устойчивости к
воздействию сажистого углерода, применяют
такие способы, как пропитывание огнеупорных
кирпичей специальными кислотными раствора-
ми с последующей низкотемпературной тер-
мообработкой, повышение температуры обжи-
га огнеупоров для перевода железистых окси-
дов в силикаты железа, которые не являются
катализаторами реакции Белла.
Износ различных элементов кладки. Наи-
более интенсивно огнеупорная кладка шахты
доменной печи изнашивается в первые 4 ме-
сяца ее эксплуатации, при этом по высоте и
сечению она выгорает неравномерно. Тепло-
вое и химическое воздействие на кладку воз-
растает от верха печи к низу; механические
205
нагрузки, наоборот, преобладают главным об-
разом в верхних 2/3 высоты шахты и имеют
свой максимум в цилиндрической части ко-
лошника, где кладка испытывает максималь-
ное ударное воздействие от падающих с за-
сыпного аппарата шихтовых материалов.
В табл. 35 представлены основные причи-
ны износа футеровки доменной печи в конст-
руктивных элементах кладки.
Огнеупорный кирпич, применяемый для
кладки доменных печей, должен обладать
прежде всего следующими свойствами: высо-
кими плотностью и механической прочностью;
правильной формой с точным соблюдением
размеров.
Пористость огнеупора является наиболее
важным свойством, определяющим практиче-
ски стойкость футеровки доменной печи. С
уменьшением пористости повышается как ме-
ханическая, так и химическая стойкость футе-
ровки. При этом стойкость огнеупоров зависит
не только от величины пористости, но и от
размера пор и наличия каналов, соединяю-
щих поры. При большом числе сквозных пор
в огнеупорном материале различные агрес-
сивные среды легче проникают внутрь кладки.
Поэтому с переходом на шихту, состоящую
из агломерата и окатышей, возникли новые
трудности в обеспечении стойкости огнеупор-
ной кладки шахты печи, так как в отличие
206
Т а б л и ц а 35
207
Износ футеровки доменных печей
Конст- руктив- ный эле- мен г кладки Основные причины износа футеровки Главные требова- ния к огне- упорам Испол ь- зуемые огне- упоры
Г - — 1
Колошн ик и верхняя часть шахты Нижняя Сильное ударное и истираю- щее воздействие твердых час- тиц шахты Высокая ме- ханическая точность < Многошамот- ные
часть шахты При 950—1100 °C образуются, щелочные соединения и пер- вичные шлаки, химически воз- действующие на футеровку. Вследствие высокой темпера- туры образующиеся шлаки со- держат повышенное количест- во СаО. К шлаковой корочке, находящейся в размягченном виде, привариваются состав- ляющие шихты и образуется гарнисаж, предохраняющий Высокая плот- ность, низкая пористость Каолиновые высоюбглино- земистые ' му- лино-корундо- вые
208
KOHv г- руктив- ный эле- мент кладки Основные причины износа футеровки футеровку от дальнейшего разрушения
Распар и за- плечики Температура существенно по- вышается до 1100—-1350 °C, что приводит к усилению хи- мического разъедания огнеу- поров. Износ происходит за счет щелочных соединений и шлакового расплава, содержа- щего FeO и МпО
Горн Химическое воздействие обо- гащенного силикатами шлако- вою расплава с образованием анортита (СаА1г • SisOe), не- фелина (NaAl • SiO4), плаги- оклаза и стекловидной фазы.
Продолжение табл. 35
Главные требова- ния к огне упорам Исполь- зуемые огне- упоры
Высокие огне- упорность, температура деформации под нагрузкой, постоянство объема при вы- Углеродистые высокоглино- земистые
соких темпера- турах, шлако- устойчивость Высокая тер- мическая стой- Углеродистые
кость, высокая Л теплопр о в о д- ность, шлако-
и металлоус- тойчивостъ
Продолжение табл. 35
Зак. 3463
Конст руктив- ный эле- мент кладки Основные причины износа футеровки Главные требова- ния к огне- упорам Исполь- зуемые огне- упоры
Лещадь Миграция легкоплавкого рас- плава внутрь огнеупоров Разгар футеровки, проникно- вение чугуна в швы, образо- вавшиеся при усадке кирпича. Всплывание кирпичей при рас- крытии швов. Химическое вза- имодействие огнеупоров с ме- таллом Высокая тем- пература де- формации под нагрузкой, вы- сокая тепло- проводность, металлоустой- чивость Бол ьшел!ер- ные и клино- видные угле- родистые и ша- мотные блоки /
ьь
о
CD
от рудной шихты, офлюсованные материалы,
содержащие шлакообразующие составляющие,
расплавляясь в нижней части шахты, интен-
сивно разъедают ее футеровку.
Другими свойствами огнеупоров, характе-
ризующими их работоспособность в доменных
печах, являются: теплопроводность, теплоем-
кость, термическое расширение, огнеупорность,
сопротивление деформации под нагрузкой,
термостойкость и шлакоустойчивость.
Теплопроводность характеризует способ-
ность огнеупоров проводить тепловую энергию
и выражается количеством тепла, проходяще-
го в 1 с через стенку толщиной 1 м при раз-
ности температур на наружной и внутренней
поверхности стенки 1 °C. Величина коэффици-
ента теплопроводности определяет постоянные
потери тепла в окружающую среду или в си-
стему охлаждения из рабочего пространства.
Теплоемкость характеризует затраты тепла
при нагреве или отдачу тепла при охлаждении
единицы массы футеровки и выражается ко-
личеством тепла, затрачиваемым на нагрев
1 кг вещества на 1°С.
Термическое расширение зависит как от
природы, так и от температуры материала и
определяет изменение геометрических разме-
ров огнеупоров в процессе нагрева или ох-
лаждения.
Огнеупорность — свойство материала про-
210
тивостоять переходу в текучее состояние под
действием высоких температур.
Сопротивление деформации под нагрузкой
определяет свойства огнеупора противостоять
статическим сжимающим нагрузкам при вы-
соких температурах.
Термостойкость характеризует способность
материала без разрушения удерживать коле-
бания температур. Зависит от природы мате-
риала, его пористости и конфигурации.
Шлакоустойчивостъ — способность матери-
ала противостоять химическому коррозионно-
му воздействию шлаков. Зависит от различия
в химических составах огнеупора и шлака,
коэффициента смачиваемости и скорости дви-
жения жидких фаз.
Получение огнеупоров
Получение огнеупоров включает в себя
подготовку сырья, при которой шихта обога-
щается, дробится, сушится или обжигается;
приготовление формовочной массы;. формова-
ние; сушку сырца и обжиг.
Обжиг является не только заключительной,
но и главной технологической операцией, так
как при этом происходят процессы перекрис-
таллизации и спекания огнеупорных фаз в мо-
нолитную структуру.
В доменном производстве используются
14*
211
следующие основные виды огнеупоров.
Динас содержит >93%SiO2. Хорошо про-
тивостоит воздействию кислых шлаков. Изго-
тавливается из кварцевых порошков с добав-
ками минерализаторов (извести, железистых
или марганцевых оксидов) при обжиге для
образования жидкой фазы и связующего. Не-
достатком динаса является высокий коэффи-
циент термического расширения при 700—
800 °C, поэтому динасовые футеровки и на-
садки не должны охлаждаться ниже 700 °C.
Шамот содержит 54—70% SiO2 и 28—
46% А12О3. Изготавливается из смеси огне-
упорной глины и каолина. Шамотные изделия
характеризуются хорошей термостойкостью и
сопротивлением воздействию восстановитель-
ной и окислительной сред. Однако они совсем
не выдерживают воздействия железистых
шлаков.
Высок,оглиноземистые огнеупоры содержат
>46% А12Оз. Сырьем для них служат при-
родные минералы (62,5% А12О3 и 37,5% SiO2)
и технический глинозем. Высокоглиноземи-
стые огнеупоры хорошо противостоят воздей-
ствию кислых, основных и железистых шлаков
до 1300 °C, обладают высокой термостойко-
стью и повышенной температурой начала раз-
мягчения.
Углеродистые огнеупоры изготавливают из
кокса, термоантрацита, графита и смолы, ко-
212
торая служит связкой шихты при подготовке
к прессованию, а при обжиге выполняет роль
цементирующего вещества. Изделия из этих
огнеупоров обладают высокой огнеупорностью
и теплопроводностью, не смачиваются шлаком
и металлом. Однако они не могут противосто-
ять окислительной среде и железистым шла-
кам при 1000—1100 °C из-за окисления угле-
рода. При температурах >700°С углерод фу-
теровки взаимодействует с парами воды и
диоксида углерода.
Легковесные теплоизоляционные огнеупо-
ры применяются для снижения тепловых по-
терь. Максимальное распространение получи-
ли шамотные легковесные огнеупоры. Умень-
шение плотности шамота достигают введением
в шихту опилок, выгорающих при обжиге, или
пенообразователей (канифольное мыло).
Наиболее широкое применение в доменном
производстве находят шамотные легковесные,
шамотные и полукислые изделия. Технические
требования, предъявляемые к ним, представ-
лены в табл. 36.
Наряду с упомянутыми огнеупорными из-
делиями для изоляции вспомогательных уст-,
ройств доменного цеха (воздухопроводов
горячего дутья, фурменных рукавов, темпера-
турных швов) используют асбестовые картон,
нити и шнуры. Кроме того, для футеровки
доменных печей и вспомогательных устройств
213
Технические требования
применяемым в
Параметры . ! Высокоог- неупорные муллитовые МЛЛД (ГОСТ 20381—75) ч Огнеупорные шамотные ' (ГОСТ 159—75)
S ШПД-42 ШПД-4Г 1ШПД-39 ШПД-37
Содержание AI2O3 SiO2 % Огнеупор- ность, °C Температу- ра начала деформа- ции под на- грузкой 19,6 Н (2 кг/см2), -°C 63 <1,2 >1800 >1500** 42 <1,5 >1750 > 1500 41 <1,5 >1750 >1500 39 <1,5 >1750 >1440 37 <1,5 . > 1730 > 1440
* Содержание Al2O3+TiO2, %
** Температура начала деформации под нагрузкой 39,2 Н (4 кг/см2).
служат растворы, засыпки, замазки и другие
неформованные огнеупорные материалы
(табл. 37).
214
Таблица 36
к огнеупорным изделиям,
доменном производстве
4. Футеровка доменных печей
Толщина футеровки определяется проек-
том печи в зависимости от используемых ма-
215
териалов и условий работы доменных печей.
До начала огнеупорных работ должны
быть закончены все монтажные работы, про-
верена правильность форм, размеров стальных
конструкций и их установки, заполнение зазо-
ров между холодильниками замазкой и т.д.
Огнеупорный кирпич отбирают по внешнему
виду и сортируют по толщине. Огнеупорные
растворы должны быть чистыми и тщательно
перемешанными. Категория кладки и толщина
швов для основных конструктивных элемен-
тов доменной печи и ее вспомогательных уст-
ройств представлены в табл. 38.
Лещади строящихся и реконструируемых
доменных печей выполняют с донным охлаж-
дением комбинированной конструкции из уг-
леродистых блоков и алюмосиликатных изде-
лий. Для печей объемом <700 м3 с донным
охлаждением допускается кладка лещади пол-
ностью из алюмосиликатных изделий.
Нижнюю часть комбинированной лещади
выкладывают из прямоугольных графитиро-
ванных блоков, В центре блоки устанавливают
вертикально, по периферии — горизонтально.
Выше графитированных блоков кладка про-
изводится из углеродистых трапециевидных
блоков, укладываемых горизонтально. Кладку
центральной части комбинированной лещади
производят из высокоглиноземистых огнеупор-
ных изделий с содержанием глинозема > 62%.
216
Табл и ц а 37
Растворы, пасты, массы, засыпки, бетоны и замазки,
применяемые в доменном производстве
Материалы Место применения
Высокоглинозе-
мистые
Высокоглинозе-
мистые цементные
Шамотно-гл ини-
стые
Шамотно-глини-
сто-цементные
Динасовые
Шамотно-це-
ментные
Углеродистая
Раствори
Лещадь печи, купол, камера го-
рения, верхняя часть стен, шту-
цера и лазы воздухонагревателей
Фурменные рукава и воздухопро-
воды горячего дутья
Горн и проемы чугунных леток,
заплечики, распар, охлаждаемая
часть шихты, защитная кладка
углеродистых блоков печи
Неохлаждаемая часть шахты, пы-
леуловители и газопроводы гряз-
ного газа, швы легковесной клад-
ки воздухонагревателей и возду-
хопровода горячего дутья, жело7
ба для чугуна и шлака
Кладка воздухонагревателей
Зазоры между кожухом печи, хо-
лодильными и футеровочными
плитами, выравнивание поверх-
ности днищ воздухонагревателей
Пасты
Заполнение швов при кладке про-
филированных и углеродистых
блоков лещади и горна, главных
чугунных желобов
217
Продолжение табл. 37
Материалы Место применения*
Шамотно-асбес- товая Шлако-асбесто- - вая и асбестовая Шамотно-глини- стая и глинисто- асбестовая, мул- литовая безуса- дочная углероди- стая (МЛ-3) универсальная Зазоры между кладкой неохлаж- даемой части шахты, колошника, кожуха печи Зазоры между кладкой, шлаковы- ми и фурменными приборами, между кладкой и холодильника- ми распара и *шахты, вокруг ла- зов и др. Бетоны
Углеродистый Зазор .между плитами воздушно- го охлаждения лещади и днищем
* печи Засыпки
Мертель крупного помола Зазор между стенкой камеры го- рения и периферийной стеной
•; воздухонагревателей Замазки
Чугунная на це- ментной основе или на основе ко- лошниковой пыли Зазоры между холодильниками, колошниковыми плитами, амбра- зурами и холодильниками шлако- вых и фурменных приборов I
_
218
Таблица 38
Категория кладки и толщина швов
Элементы, конструкции, изделия Категория кладки Толщина швов, мм
Лещадь
Алюмосиликатные изделия высотой 500 мм I/Вне категории* 1,0/0,7*
Графитированные блоки 1/Ш 1,0/2,5
Углеродистые блоки I/Вне категории Г орн 1,0/0,5
(включая область фурм, ч; угунных и шлаков ых леток)
Шамотные каолиновые из- делия Вне категории 0,5
Углеродистые блоки Шамотные изделия для за- I/Вне категории 1,0/0,5
щиты углеродистых блоков III 3,0
Заплечики, распар
Шамотные каолиновые I 1,0
изделия •
Шамотные каолиновые и шамотные изделия: Шахта
в зоне холодильников II 1,5
в неохлажденной зоне II 2,0
* Числитель — горизонтальный шов, знаменатель — вертикальный
219
Продолжение табл. 38
Элементы, конструкции, изделия Категория кладки Толщина швов, мм
Воздухонаг реватели
Стены, арки, люки и лазы II 2,0
Штуцера, купол II 1,5
Днище Борова: III : 3,0
свод III '2,0
стены III 3,0
выстилка III 5,0
изоляционная кладка . ч III ,3.0
Воздухопровод г( эрячего дутья 1 •
Алюмосиликатные изделия II '1,5
Легковесные изделия III 3,0
Пылеуловитель
Шамотные изделия III 3,0
Газопроводы грязного газа
Шамотные изделия III 2.5
Желоба для чугуна и шлака
Углеродистые блоки I 1,0
Шамотные изделия III 3,0
Чугуновозные коцши
Шамотные изделия:
днище I 1.0
степы II 2.0
220
Кладку ведут горизонтальными рядами с ук-
ладкой кирпича на торец. Перевязку верти-
кальных швов обеспечивают смещением выше7
лежащего ряда по отношению к нижележа-
щему на 22 °30/ Вертикальные продольные
швы верхнего ряда лещади должны распола-
гаться под углом 45° к оси чугунных леток
(при 3 и более летках допускается уменьше-
ние угла поворота швов до 35—38°).
Для доменных печей объемом >3000 м3
лещадь выкладывают полностью из углероди-
стых блоков с воздушным охлаждением.
Кладка лещади при этом представляет собой
углеродистый стакан с размещением в осно-
вании вертикального ряда графитированных
блоков, имеющих наибольшую теплопровод-
ность, а по периферии—углеродистых блоков,
уложенных горизонтально на полную высоту
лещади, а иногда и металлоприемника. В та-
кой лещади выше графитированных блоков
укладывают на углеродистой пасте два ряда
углеродистых клинообразных блоков высотой
но 800 мм. По периферии клинообразные бло-
ки обкладывают прямоугольными, прилегаю-
щими к ним своими скосами.
Лещади, выполненные полностью из угле-
родистых материалов, более перспективны,
так как однородность материала наряду с про-
чими его преимуществами обеспечивает луч-
шую стойкость (рис. 18).
221
Горн доменной печи в зависимости от тол-
щины кладки его стен по высоте и внешней
конфигурации кожуха разделяют на кониче-
ский и цилиндрический. В первом случае тол-
щина футеровки фурменной зоны и металло-
приемника на уровне подошвы чугунной летки
значительно различается. Кожух при этом
выполняют конусообразным для увеличения
прочности кладки в месте перехода ее в мас-
сив лещади. Цилиндрический горн отличается
одинаковой по высоте толщиной кладки
(<920 мм) и цилиндрическим очертанием ко-
жуха, уменьшающим поперечные размеры
лещади.
Кладку стен горна доменных печей выпол-
няют комбинированной из углеродистых и
алюмосиликатных изделий (для доменных
печей объемом <1000 м3 иногда только из
алюмосиликатных изделий).
Нижнюю часть горна, кроме района чу-
гунных леток, выкладывают из углеродистых
блоков трапециевидной формы. Кладка из
углеродистых блоков может производиться
как до уровня шлаковой летки, так и до уров-
ня оси чугунных леток- (рис. 19, 20).
Алюмосиликатную кладку стен горна выше
углеродистых блоков производят из шамотных
каолиновых изделий замкнутыми неперевя-
занными между собой концентрическими коль-
цами.
222
Рис. 18. Комбинированная клад-
ка лещади горна (а) и план
графитированных блоков (б):
1 — графитированные блоки;
2 — высокоглияоземистые из-
делия; 3 — углеродистые бло-
ки; 4 — углеродистая масса;
5 — защитная шамотная клад-
ка; 6 — система воздушного ох-
лаждения лещади; 7 — гори-
зонтальные графитированные
блоки; 8 — вертикальные гра-
фитированные блоки; 9 — уг-
леродистая масса
223
Кладку стен горна в зоне чугунных леток
и их рам, а также отверстий воздушных фурм
обычно выполняют из шамотных каолиновых
изделий. Перспективным способом выполнения
чугунных леток является сверление отверстий
Рис. 19. Углероди-
стая лещадь и горн;
1 — графитирован-
ные блоки, 2 —
клинообразные уг-
леродистые блоки;
3 — 1 ориз о н т а л ь
ныё углеродистые
блоки; 4 . углеро-
дистая масса; 5 —
плитовые холодиль-
ники
224
Рис. 20. Кладка стен горна
шамотными каолиновыми
изделиями (а) и план (б) и
укладка огнеупорных изде-
лий штрабой (в): 1 — угле-
родистые блоки; 2 — шамот-
ные каолиновые изделия;
3 — углеродистая масса;
4 — шамотно-глинисто-це-
ментный раствор, 5 - периферийные плитовые холодильники; 6— шамот-
ные каолиновые изделия; 7 — у!леродистая масса, 8 — чугунная замаз-
ка; 9 — шамотно глинисто-цементный раствор; 10 периферийные
плитовые холодильники
для них в целом массиве углеродистой футе-
ровки горна.
При конструировании заплечиков преследу-
ют цель максимального сохранения кладки
15 Зак. 3463
225
или создания заменяющего ее прочного гар-
нисажа.
В доменной практике известны три основ-
ные конструкции заплечиков: тонкостенные -
со сплошным металлическим кожухом и по-
верхностным охлаждением поливкой водой;
толстостенные — с горизонтальной системой
охлаждения в металлическом кожухе и тонко-
стенные с вертикальной системой охлаждения.
Работа доменных печей с повышенным давле-
нием газов на колошнике привела к переходу
на тонкостенную конструкцию заплечиков с
вертикальными холодильниками, имеющую
большую герметичность и строительную проч-
ность. Это обусловило ее преимущество, не-
смотря на меньшую охлаждающую способ-
ность, по сравнению с системой горизонталь-
ного охлаждения.
Кладка стен заплечиков производится
вплотную с периферийными плитовыми холо-
дильниками с перевязкой вертикальных швов
из шамотных каолиновых изделий (рис. 2 Г).
Шахты доменных печей при современной
интенсивности плавки являются наименее
стойкой частью строения печи. В зависимости
от толщины футеровки шахты разделяются на
три типа.
1. Толстостенные шахты имеют кладку
толщиной 805—920 мм в области распара.
Система охлаждения — горизонтальная.
226
2. Среднестенная шахта имеет кладку тол-
щиной 575 мм в охлаждаемой части (1035—
1500 мм в области моратора) и 705—690 мм
в неохлаждаемой части. Система охлаждения
вертикальная или комбинированная.
Рис. 21. Кладка заплечиков доменной печи: 1 — шамотные каолиновые
изделия; 2 — чугунная замазка; 3 — периферийные плитовые холодиль-
ники; 4 — углеродистая масса
3. Тонкостенная шахта выполняется в двух
вариантах: толщина кладки 345—230 мм с
охлаждением по всей высоте шахты; толщина
15*
227
кладки 345—230 мм в охлаждаемой и 690—
575 мм в неохлаждаемой части при верти-
кальной системе охлаждения.
Различный способ кладки шахты непосред-
ственно отражается на конструкции распара.
Тонкостенный распар располагают ниже опор-
ного основного кольца, он имеет кладку оди-
наковую по толщине и исполнению с запле-
чиками. Толстостенный распар основывается
на тщательно выравненной и уплотненной по-
верхности мораторного кольца (рис. 22).
Рис. 22. Кладка толстостен-
ного распара для доменной
печи без мораторного
кольца: 1 — шамотные као-
линовые изделия; 2 — угле-
родистая масса; 3 — шамог-
но-глинисто-цементный рас-
твор; 4, 5 — холодильники
доменной печи, 6 - шамот-
но-глинистая масса; 7 — чу-
гунная замазка
228
Распар и шахту выкладывают концентри-
ческими кольцами с уменьшением внутреннего
радиуса каждого последующего ряда кладки
в соответствии с наклоном образующей про-
филя печи. При этом эксцентриситет внутрен-
ней поверхности кладки по отношению к цент-
ру шахты (вертикальная ось, соединяющая
центры моратора и опорного кольца колошни-
кового устройства) не должен превышать
30 мм.
Неохлаждаемая часть шахты доменной
печи, составляющая 1/3 общей высоты шахты,
и колошник футеруют шамотными изделиями
класса Б (рис. 23).
Рис. 23. Кладка неохлаждаемой части шахты: 1 — шамотные изделия,
2 — шямотно асбестовая или шлако-асбестовая масса, 3 -- асбесто-смо-
ляные блоки
229
Рис. 24. Два варианта кладки в
1 — шамотные изделия; 2 — ша
асбестовая масса, 4 — глинисто
стая
Для защиты кладки верха шахты от раз-
рушения падающими шихтовыми материалами
в момент загрузки предназначается крепление
колошника (колошниковая защита) (-рис. 24).
Наиболее часто применяются следующие
230
2
районе футеровочных плит колошника*
мотно-цементный раствор; 3 — шлако-
асбестовая масса; 5 — шамогно-глини-
масса
виды крепления колошника:
коробки с кирпичным заполнением, прикреп-
ленные болтами к листовым подвескам, под-
вешенным к куполу печи;
«этажерка* конструкция, предусматри-
231
।
232
Рис. 25, Футеровка купола доменной печи: 1 -- стальные футеровочные плиты; 2 — муллитокремне-
земистые волокнистые изоляционные изделия, 3 — жаростойкий торкретбетон; 4 -шамотно-глинисто-
цементный раствор
вающая предупреждение коробления коробок,
испытывающих большие термические напря-
жения, что достигается установкой их откры-
тыми сторонами внутрь печи и креплением
к кожуху;
комбинированная защита, рекомендуемая
в последних проектах мощных печей и состо-
ящая в нижней части из подвесных плитовых
холодильников с залитым кирпичом, а в верх-
ней — из стальных этажерок.
.Купол печи футеруется жаростойким торк-
ретбетоном; муллитокремнеземистыми тепло-
изоляционными волокнистыми изделиями;
стальными футеровочными плитами (рис. 25).
Торкретирование в доменном производстве
применяют обычно для восстановления изно-
шенной футеровки печей, что увеличивает их
кампанию и сокращает продолжительность
ремонта. Для торкретирования применяют
алюмосиликатную массу на мал.ожелезистой
алюминатнокальциевой связке.
5. Охлаждение доменных печей.
Водоснабжение доменного цеха
Доменный цех расходует очень большое
количество воды и пара, достигающее 35—
40 м3 на выплавку 1 т чугуна. До 65% рас-
хода воды приходится на охлаждение домен-
ных печей, 20 — 30% — на очистку доменного
газа, остальное — на разливку чугуна, грану-
233
ляцию шлака, увлажнение колошниковой
пыли.
Водоснабжение доменного цеха должно
быть бесперебойным, так как малейшее пре-
кращение подачи воды на охлаждение домен-
ной печи может повлечь за собой массовое
горение охладительных приборов, и, в первую
очередь, воздушных фурм. В связи с этим
воду в систему охлаждения подают непрерыв-
но в расчете на максимальные тепловые на-
грузки; недостаточно интенсивное охлаждение
при резком повышении нагрева вызывает пле-
ночное кипение воды и отложение накипи с
последующим прогаром деталей системы ох-
лаждения.
Снабжение доменного цеха водой осущест-
вляют, как правило, насосными станциями,
подающими воду из естественных водоемов
при помощи мощных насосов с электроприво-
дом. На случай аварийного отключения эле-
ктроэнергии на насосных станциях имеется
так называемый паровой резерв — водяные
насосы, снабженные паротурбинным приводом.
В доменный цех вода поступает по глав-
ным водоводам (обычно 2—3, из которых
один — резервный), проложенным в специаль-
ных туннелях. На доменные печи воду пода-
ют под давлением. Различают среднее (392—
588 кПа) и высокое (686—980 кПа) избыточ-
ные давления воды.
234
Воду высокого давления используют для
периодической промывки холодильников до-
менной печи, поливки колошниковой площад-
ки и подачи в печь через колошник при вы-
дувке печи на ремонт.
На некоторых печах фурменную зону ох-
лаждают водой от отдельного источника во-
доснабжения с давлением воды, превышающим
давление дутья на 9,8—19,6 кПа. Для очистки
воды от механических примесей на главных
стоянах водоводов устанавливают двухкамер-
ные фильтры.
Способы охлаждения доменной печи
Доменная печь представляет собой актив-
но работающий тепловой агрегат, эксплуата-
ция которого невозможна без интенсивного
охлаждения. Охлаждение доменных печей
преследует цель максимального сохранения
футеровки и создания такой защиты кожуха
от воздействия высоких температур, при ко-
торой печь могла бы работать даже при боль-
ших местных повреждениях кладки.
По виду теплоносителя охлаждение под-
разделяют на два основных способа: холод-
ной технической водой и кипящей водой. В
зависимости от применяемой системы крепле-
ния охладительных приборов на доменной пе-
чи оба способа охлаждения разделяют на
горизонтальное и вертикальное. В первом
случае холодильники шахты, распара, запле-
235
чиков и фурменной зоны устанавливают в
массиве кладки горизонтально, а во вто-
ром — вертикально по охлаждаемой поверх-
ности. Охлаждение металлоприемника и бо-
ковой поверхности лещади во всех случаях
осуществляют только вертикальными холо-
дильниками.
Преимущества горизонтальной системы
сводятся к большой поверхности охлаждения,
достигающей 3 м2/м3 кладки и возможности
смены холодильников в межремонтные пери-
оды. Недостатком горизонтальной системы
охлаждения является плохая герметичность
кожуха, ослабление его вырезами для холо-
дильников, относительная легкость их прога-
ра при обнажении по мере износа кладки или
оползания гарнисажа.
При вертикальной системе охлаждения ко
жух печи имеет лучшую строительную проч-
ность, более герметичен, не ослаблен выреза-
ми, но имеет меньшую площадь охлаждения
(2 м2/м3 кладки). При условиях работы до-
менных печей в форсированном режиме с вы-
соким давлением газа на колошнике верти-
кальная система охлаждения имеет преиму-
щество, так как обеспечивает более ста-
бильную работу, чем горизонтальная. Хоро-
шие результаты показывает в этом случае
комбинированная вертикально-горизонталь-
ная система охлаждения, примененная впер-
236
вые на Череповецком металлургическом
комбинате.
Схемы охлаждения технической водой бы-
вают прямоточными и оборотными. Обычно
на металлургических заводах применяют
замкнутый оборотный цикл водоснабжения.
При этом отработанная вода после охлажде-
ния доменных печей, как правило, не имеет
загрязнений и поступает в оборотный цикл
без специальной очистки после охлаждения
в бассейне с брызгалами или в градирнях.
Вода из газоочистки всегда загрязнена и обя-
зательно подвергается очистке в отстойниках,
где происходит отделение шлама. Естествен-
ные потери воды в этом случае компенсиру-
ются добавкой свежей воды.
Водяное охлаждение бывает одно- и двух-
зонным. В первом случае вся система охлаж-
дения питается водой от одного источника
с одинаковым давлением. При двухзонном
охлаждении печь по высоте делится на две
части: верхнюю (шахта, включая распар) и
нижнюю (заплечики, горн, лещадь). Питание
водой проводится от двух источников. Давле-
ние в верхней части такое же, как при одно-
зонном охлаждении (784—833 кПа), а в
нижней ~490 кПа. При работе печи на режи-
ме повышенного давления вследствие умень-
шения разности давлений в верхней и нижней
зонах печи двухзонная система охлаждения
237
нерациональна, поэтому в настоящее время
водяное охлаждение делается однозонным.
Расход воды на охлаждение при работе
печи без повышенного давления на колош-
нике приблизительно равен полезному объему
печи, а при повышенном давлении составляет
1,5- 1,6 м3/ч на 1 м3 полезного объема печи.
Испарительное охлаждение. Особенностью
испарительного охлаждения доменных печей
является использование в качестве теплоно-
сителя кипящей, предварительно химически,
очищенной воды; при этом отвод тепла от
печи осуществляется за счет образования и
отвода пара.
Применение химически очищенной воды
при испарительном охлаждении исключает
образование накипи, поэтому устраняется не-
обходимость периодической промывки холо-
дильников. К другим преимуществам испари-
тельной системы охлаждения можно отнести:
повышение стойкости холодильников, утили-
зацию тепла в виде пара и значительное со-
кращение расхода технической воды. Однако
в настоящее время она применяется крайне
редко для охлаждения верхней части домен-
ной печи (в основном шахты). При этом ле-
щадь, горн, воздушные и шлаковые приборы
оборудуют исключительно водяным охлажде-
нием. Попытки перевода воздушных фурм на
испарительное охлаждение не увенчались ус-
238
пехом, несмотря на разработку для них спе-
циальных конструкций. Таким образом, ох-
лаждение доменных печей в настоящее ^время
осуществляется технической водой или в ком-
бинации с испарительным.
Кроме описанных систем охлаждения, иног-
да применяют полив кожуха доменной печи
водой. При этом воду подают кольцевыми
трубками с отверстиями, через которые омы-
вается поверхность кожуха. Для создания
равномерного омывающего слоя воды к ко-
жуху крепятся специальные козырьки.
Конструкции охладительных приборов
Конструкции охладительных приборов за-
висят от системы охлаждения и его способов.
Холодильники отливают из износостойкого чу-
гуна, легированного хромом (до 3%). Они
представляют собой плиты с залитыми сталь-
ными трубами для охлаждения внутренним
диаметром 38 мм для водяного и 39—62 .мм
для испарительного охлаждения. Оптимальное
расстояние между трубами 250—280 мм, по-
этому в холодильниках водяного охлаждения
их изгибают в виде змеевика, а в холодиль-
никах испарительного охлаждения по его ши-
рине устанавливают несколько труб. Толщина
холодильника в зависимости от зоны установ-
ки и количества контуров охлаждения изменя-
ется от 120 до 250 мм.
В современной практике при вертикальной
239
системе охлаждения применяют плитовые хо-
лодильники, конструктивно различающиеся
между собой в зависимости от размещения
по зонам печи. По периферии лещади и гор-
на устанавливают холодильные плиты только
с гладкой поверхностью для лучшего отбора
тепла от кладки и уменьшения нагрева тела
самого холодильника.
Для интенсификации теплоотвода холо-
дильники заплечиков и шахты с рабочей сто-
роны отливают с ребрами высотой 75—115 мм,
между которыми для повышения противоис-
тирающей способности может заливаться
кирпич (рис. 26).
Область моратора защищают Сапожковы-
ми холодильниками с выступами для защиты
опорного кольца, имеющими часто самосто-
ятельное охлаждение. Холодильники верхнего
ряда шахты имеют уступы величиной до
300 мм для опоры кладки неохлаждаемой час-
ти шахты. При толстостенной кладке в запле-
чиках устанавливают сменяемые горизонталь-
ные коробчатые холодильники, а в шахте-
несменяемые горизонтальные коробчатые,
сварные или чугунные плитовые. Кроме пли-
товых, используют также кронштейновые хо-
лодильники (рис. 27, 28). Примерные разме-
ры холодильников шахты и заплечиков, мм,
приведены ниже:
240
Зак. 3463
75 75
Рис 26. Плитовый холодильник: / — гладкий; 2 — ребристый с залитым кирпичом;
3 — ребристый без залитого кирпича
ND
Размер Тип холодильника: Длина Ширина Высота
кронштейновые . 750—1000 490—220 600- 300
коробчатые . 575 575—460 75
плитовые . . . 700 1300— 1000 120
Все холодильники горизонтального типа
способствуют стабилизации профиля. В слу-
чае сильного износа кладки между своими
торцами они создают «мертвые» пространства,
заполняемые мелкими фракциями шихты и
гарнисажем.
Для обеспечения надежной работы систе-
мы охлаждения необходимо осуществлять по-
стоянный контроль за перепадом температуры
охлаждающей воды, поскольку она косвенно
характеризует изменение тепловой нагрузки
на холодильники. На основании практических
данных перепад температур воды после ох-
лаждения составляет соответственно, °C: на
лещади 1,0—1,5; горне 2,0—4,0; в фурменной
зоне 5,0—6,0; в заплечиках 7,0—8,0; в шахте
7,0—10,0.
Признаками прогара холодильников явля-
ются:
появление влаги между фурмой и холо-
дильниками;
появление газа на выходе из труб холо-
дильников, что обнаруживают по зажиганию
газа при поднесении открытого факела; по-
холодание работы фурм, выражающееся в их
242
a,
#
Рис. 27. Кронштейновый холодильник
243
Рис. 28- Плитовый горизонтальный холодильник
(плавающий)
потемнении; пульсирующий характер истече-
ния воды из отводящей трубки; увеличение
содержания водорода в колошниковом газе.
При выходе из строя сгоревший контур
охлаждения холодильника, заплечиков и шах-
ты отключается, а при полном отключении
холодильника эта область переводится на на-
244
ружный полив. Выход из строя холодильников
горна или лещади представляет собой потен-
циальную угрозу для серьезной аварии, по-
этому сразу по обнаружении сгоревшего хо-
лодильника печь останавливают для его
замены.
Охлаждение лещади. Для предотвращения
сильного разгара лещади и всплйвания клад-
ки лещадь охлаждают снизу воздухом, пода-
ваемым по специальным каналам. Охлаждение
лещади снизу водой или другими жидкими
теплоносителями в нашей стране не применяют,
так как система охлаждения воздухом отлича-
ется простотой исполнения и достаточной
надежностью.
Пароснабжение доменного цеха
Пар в доменном цехе расходуется на за-
полнение взрывоопасных объемов, уплотнение
штанг конусов и зондов уровня засыни, на
увлажнение дутья и обогрев отдельных поме-
щений и узлов оборудования в зимнее время.
Избыточное давление пара должно быть не
ниже 784 кПа. Расход пара составляет 60—
170 кг/т чугуна.
245
Глава VI
ОПЕРАЦИИ С ДУТЬЕМ И ГАЗОМ
1. Подача и нагрев дутья
Для обеспечения высокой производительно-
сти доменной печи в нее необходимо подавать
достаточно большое количество воздушного
дутья. В настоящее время при работе домен-
ной печи на повышенном давлении газа в ра-
бочем пространстве, на подготовленной шихте,
с добавкой в дутье кислорода и углеводород-
содержащих компонентов норма количества
воздуха, вдуваемого в печь, составляет 1,7—
2,4 м3/мин на 1 м3 полезного объема домен-
ной печи. Для подачи такого количества воз-
духа используют специальные высокопроизво-
дительные центробежные машины — турбо-
воздуходувки с паротурбинным приводом. В
случае, когда к дутью добавляют кислород,
он вводится у воздуходувной машины. При-
родный газ, мазут и угольную пыль добавля-
ют в дутье через фурменное устройство.
Воздуходувные машины
Воздуходувками называют машины, пода-
ющие воздух под давлением от 0,21 до
246
0,50 МН/м2. Доменные воздуходувки должны
развивать давление воздуха >0,40 МН/м2. В
большинстве случаев в качестве привода тур-
бовоздуходувок применяют паровые турбины
высокого давления, работающие на паре под
давлением 3,5—9,0 МН/м2.
Характерным для турбовоздуходувок явля-
ется большая частота оборотов ротора — до
3600 мин1. Однако производительность их
зависит не только от числа оборотов, но и
от давления дутья, уменьшаясь при его уве-
личении. Характеристики воздуходувных ма-
шин, применяемых в настоящее время на до-
менных печах, приведены в табл. 39—40.
Воздухонагреватели
На современных доменных печах дутье, не-
обходимое для горения топлива, перед пода-
чей в печь нагревается в специальных агре-
гатах — воздухонагревателях до температуры
1000—1350 °C. Доменные воздухонагреватели
являются теплообменными аппаратами реге-
неративного типа.
Воздухонагреватель (рис. 29) представляет
собой цилиндрический металлический кожух
диаметром 8—10 м, высотой до 60 м, сварен-
ный из листовой стали толщиной 20—30 мм,
футерованный внутри теплоизоляционным ма-
териалом. Внутри воздухонагревателя распо-
247
Т а б /1 и ц а 34
Характеристика воздуходувных машин
Тип воздуходувки Производитель- ность, м3/мин • Конечное давление, кН/м2 Частота 1 вращения, мин-1 Потребля- емая мощ- ность, кВт Привод
тип паро- вой турбины 1 мощность, кВт
К-7000-41-1 6900 530 3360 30000 Т-30-90-1 31000
К-5500-41-1 5500 520 3500 21800 BKB-22-I1 22000
К-5500-42-1 4100 520 3450 16500 BKB-22-I 20500
К-3250-41-2 3250 450 3320 11200 AKB-12-IV 12000
К 3250-42-1 & 2450 450 3290 8500 AKB-12-V 9800
Т а б л и и а 40
Технические требования на воздуходувные агрегаты
(разработаны Минчерметом СССР)
Объем доменной печи, м3 Расход холодного дутья 1 — 1— Избыточное давление под колошником, кПа | , . - — , 1 к X X ® о 3 а 2 5J 1 К А х н 2 ° рабочее лапана а
у клана менной потерь. (на «Спорт» до- лечи с учугом м’/мин (20°С>
макси- мальный [ номи- нальный ми ни мал ь- *х 2 С1 х о .‘У = с? X ° X ° с 5 «Спорт», кП:
Перепад да (фурмы—-ко, кПа Потери дав тракте (<Ci фурмы)
о Him* сч ^1
3200 7500 6500 5100 250 1 80 20 550
3000 7000 6000 4700 250 180 20 550
2700 6500 5500 4300 -250 I 80 20 550
248
Продолжение табл. 40
Расход холодного дутья у клапана «Снорт» до- О «3» к X га X ф ф га э- X
зХ менной печи с учетом Ч -Г X ® к 1
о потерь, м3/мин (20°С) СОЗЕ 03 о Ф Э 4 о — *- г °- ° о ? га у* га
>ем доме! и, м3 J3 =х =х е; .3 з я х= . = 2 U -Л X J X ыточное , кол ош ни в в; га о Ч X : 14 -1 га з с 2 ф а. ери давл кте («Си 1МЬ1) бходимое пение у i орт>, кП
*“ =г £ ф х 2 4 гага О га х 3 чэ й га га сС Q- га о д = nU
О с 2 2 XX 2 X X с х С — х U. f- X Ч ¥
2000 4600 4000 3200 250 160 20 530
1700—
1800 4000 3500 2700 200 150 20 500
1513—
1600 3800 3300 2500 200 150 20 470
1300-
1400 3500 3100 2300 180 150 .20 450
______1——.
ложены насадка и камера горения, объеди-
ненные общим куполом и разделенные по вы-
соте огнеупорной стенкой. Насадка покоится
на поднасадочных решетках и колоннах, об-
разующих поднасадочное пространство, кото-
рое соединено с боровом и воздухопроводом
холодного дутья. Соединение поднасадочного
пространства с боровом осуществляется через
два дымовых патрубка, в которых установле-
ны дымовые клапаны, а с воздухопроводом
холодного дутья — через отделительный воз-
душный клапан. Штуцер горячего дутья рас-
положен в средней части камеры горения и
249
51000
250
снабжен отдельным клапаном горячего дутья.
Воздухонагреватель оборудован горелкой,
к которой воздух подается от вентилятора, а
газ — из газопровода через отделительный
газовый клапан. Горелка снабжена отдельным
клапаном газовой горелки. Основные парамет-
ры воздухонагревателей приведены в табл.
41,42.
Насадка представляет собой огнеупорную
кладку с большим числом вертикальных
сквозных каналов постоянного или переменно-
го сечения и предназначена для аккумуляции
тепла. В настоящее время с целью повыше-
ния стойкости воздухонагревателей и обеспе-
чения повышенных температур нагрева дутья
материал для насадки выбирают в зависимо-
сти от температуры в зоне: верхняя высоко-
температурная зона (1150—1500 °C) выполня-
ется из динаса марки ДВ, среднетемператур-
ная (900 — 1100 °C) из высокоглиноземистых
огнеупоров (ШВ42) и низкотемпературная из
шамота (ШВ47 и ШВ28).
Очищенный доменный газ (смесь доменно-
Рис. 29. Схема воздухонагревателя с встроенной камерой горения.
1 — горелка; 2 — вентилятор; 3 — камера горения; 4 — штуцер горя-
чего дутья, 5 газопровод; 6 — разделительная стенка; 7 — купол,
8 — теплоизоляционная футеровка, 9 — насадка воздухонагревателя;
10, 11, 12 — дымовые клапаны; 13 — отделительный клапан газовой го-
релки. 14 — отделительный газовый клапан; 15 — дымовой потрубок;
16 — поднасадочное пространство. 17 — боров; 18 — отделительный
воздушный клапан; 19 — отделительный клапан горячего дутья
251
Характеристика воздухонагре
различной
Параметры воздухонагревателя Вместимость
1386 I 1813
Число воздухонагревателей 3 . 3
Поверхность нагрева:
одного аппарата, м2 25710 31460
удельная, м2/м3 печи 56 62
Высота нагревателя, м 46,8 48,3
Диаметр нагревателя, м 8,5 9,0
Камера насадки:
высота, м 38,8 36,9
полезное сечение, м2 35,2 38,2
Размеры каналов (диаметр) , мм 60X60 60X60
Толщина кирпича, мм 50 40
Производительность горелок,
тыс. м3/ч 48 48
Температура, °C:
купола 1200 1200
дутья 928 921
дымовых газов 250 350
Горелка:
диаметр газопровода, м 1,1 1,1
диаметр воздушного сопла, м 0,7 0,7
Дымовой патрубок:
число 2 2
диаметр, м 1,1 1,3
Дымовой боров:
живое сечение, м2 5,2 5,46
гидравлический диаметр 2,42 2,43
Высота дымовой трубы, м i.. .... » 55 62 ;.
252
Таблица 41
вателей типовых доменных печей
вместимости, м3
печи, м3
1 1219 2000 *2700 i3200 5000
4 4 4 4 4
27500 31965 42525 55560 126060
64 64 63 70 101
36,0 44,6 50,0 50,6 53,9
9.0 9,0 9,5 10—10,5 13,0—12,5
27,6 35,9 44,2 40,6
28,2 35,4 36,8 41,9 ——
45X45 45 X 45 45X45 (40) (42)
40 40 40 25 25
48 48 120 120 120 К
1200 1250 1350 1400 1550
962 1100 1200 1250 —.—
350 400 400 400 400
1,1 J,1 1,3 1,3
0,7 J,7 0,9 0,9 .—
2 2 '2 2
1,3 1,3 1,3 1,3 -
8,63 8,00 11,90 12,72 —
3,06 2,87 3,56 3,64 —-
60 60 70 80 —
. —
253
Воздухонагреватели с макси
дутья
№ домен- ной печи Полезный объем печи, м3 Число ап- паратов в блоке, шт. Удельная поверхность нагрева блока печи/дутья ••
1 ммк
1 1180 4 67,8/30,7
2 1370 4 102,3/49,6
3 1180 4 66,7/31,4
8 1371 4 99,9/17,7
9 2014 . 4 г 62,5/29,0- нлмк
6 3200 4 70,0/41,4 АзСт
2 1233 4 65,2/30,9
5 1513 4 92,8/46,8
6 *1719 4 71,6/41,0
Ком М3
I 3000 14 ' 90,5/56,5 1 ЗСт
3 1513 1 4 1 96.2/56,0
254
Таблица 42
мальными температурами нагрева
(1985 г.)
Насадка с размером ячеек, мм Огнеупоры в высокотемпе- ратурной зоне Расход дутья. М3/МИН Температура нагрева. ° С, купола дут ья
60X60 ДВ, МЛВ-62 2601 1350/1211
65X65 (ВН № 4) •
Блочная ДВ 2827 1400/1228
d =41
60X60 ДВ, МКВ-72 2506 1350/1126
Блочная МЛ В-62-1 2870 , 1350/1199
d=41 ДВ
60 X 60 ДВ 4333 1350/1185
65X65 1
Блочная ! ДВ 5404 1350/1212
d = 41 -
45 X 45 МЛВ-62, 2600 1350/1179
45X45 ДВ ДВ 3000 1400,4140
45X45 ДВ 3000 1400/1192
Блочная ДВ 4800 ’ 1350/1198
d = 45 Блочная ДВ . 2600 1400/1197
d = 45
255'
№ домен- ной печи Полезный объем печи, м3 Число ап- паратов в блоке, шт. Удельная поверхность нагрева блока печи/дутья
4 1613 4 61,9/36,0
5 1410 3 67,2/36,4
1 1033 4 жмк 100,4/50,7
4 2002 4 66:2/36.8
.Максимальная температура дыма 400 :'С
го и коксового газов), подведенный к воздухо-
нагревателю, подают в камеру горения газо-
вой горелки совместно с необходимым для
сжигания газа воздухом. Продукты горения
газа поднимаются вверх под купол воздухо-
нагревателя, где происходит их полное сгора-
ние и развивается максимальная температура.
Далее продукты сгорания проходят вниз че-
рез канаву насадки, отдавая ей свое тепло и
охлаждаясь до 150—400 °C; затем они отво-
дятся через дымовые клапаны в боров к дымо-
256
Продолжение табт 42
Насадка с Огнеупоры Расход Температура
размером в высокотемпера- дутья. нагрева, еС,
ячеек, мм турной зоне м3/мин купол а/дутья
60X60 45X45 ДВ * . 2600 1400/1211
d - 41 60X60 дв 2650 1400/1201
Блочная d = 41 ДВ . 2250 1300/1191
45 X 45 дв 3600 1400/1175
вой трубе. После нагрева насадки подача га-
за в камеру горения прекращается и через
поднасадочное пространство, насадку и каме-
ру горения в обратном газу направлении по-
дается воздух, который нагревается и через
клапан горячего дутья направляется по воз-
духопроводу горячего дутья в доменную печь
(табл. 43).
Поскольку воздухонагреватель является
высокотемпературным аппаратом, для умень-
шения тепловых потерь его футеровку выпол-
17 Зак. 3463
257
Таблица 43
Параметры доменного газа и воздуха горения
Предприя- тие Теплопровод- ность газа, кДж/м3 । Темпера- тура домен- ного газа. °q зима/лето Содержание пыли, мг/м3 Давле- ние смеси. кПа
домен- ный газ воздух горения
ммк 3677 Нет св. 3 5—30 5
нтмк 3638 15/20 Нет св. Нет св. 6
охмк 4070 35/55 4 То же 4 -7
КарМК 4915 30/40 3 5 » 15
нлмк 4418 40/50 Нет св. » 8,5
зсмк Нет св. 10/30 4 15 6
КосМЗ 4368 62/72 Нет св. Нет св. 3-4
Ал М3 4905 Нет св. 0,2 То же 3,5
АшМЗ Нет св. 60 5 » 5
ЧМК Нет св. 40/50 55/60 10 Не контро- лировали 6- 6,5
МЗС 3600 25/35 35/45 23—24 Нет св. Нет св.
РМЗ 4238 35/45 14- 17 1,02— 1,03 6
МЗС 1141 Нет св. Нет св. — Нет св.
БМК 3679 100/50 15 Нет св. 3
нпотчм 3733 32/40 5 Нет св. Нет св.
МакМК 3786 35/40 0,9 0,15 4
жмк 3735 40/45 Нет св. Нет св. 5,5
ДонМЗ 3857 40/50 12 10 4 - 6
КСт Нет св. 10/35 24/26 Нет св. Нет св. 4
ДнМЗ 2693 46/48 2- 3 Нет св. 4—5
258
няют многослойно. В высокотемпературной
зоне применяют четырехслойную защиту, а в
средней и низкотемпературной — трехслой-
ную. После рабочего слоя огнеупора следует
слой соответствующего легковесного матери-
ала, а за ним — шамотного легковеса. Кладка
стен выполняется на растворах с перевязкой
и обязательным контролем толщины швов.
Камера горения предназначена для сжи-
гания газа, подаваемого через горелку. Основ-
ное количество эксплуатируемых воздухонаг-
ревателей оборудовано встроенной камерой
горения, конфигурацию которой в поперечном
сечении выполняют круглой или эллипсообраз-
ной.
С целью повышения стойкости камеры го-
рения и упрощения обслуживания воздухона-
греватели в настоящее время часто строят
с выносной камерой горения (рис. 30). Такая
конструкция позволяет повысить тепловую
мощность воздухонагревателей за счет увели-
чения объема насадочной камеры и умень-
шить неравномерность нагревания насадки по
сечению и высоте.
Имеются многочисленные разработки воз-
духонагревателей без специальной камеры го-
рения с использованием подкупольного прост-
ранства, оборудованного форкамерой для сжи-
гания газа, однако широкого применения
такие устройства пока не получили из-за ря-
17*
259
260
да трудностей, связанных со значительным
усложнением конструкции.
Оборудование воздухонагревателей
Размещение оборудования в комплексе
воздухонагревателей приведено на рис. 31. В
комплекс, кроме воздухонагревателя, входит
система трубопроводов, клапанов и шиберов,
образующих тракты: нагревательный (газо-
вый), холодного и горячего дутья.
Газовая горелка служит для принудитель-
ной подачи газа и воздуха в камеру горения,
смешения и сжигания их в камере и протал-
кивания продуктов сгорания через насадку.
Рис. 30. Распределение огнеупоров по воздухонагревателю с выносной
камерой горения и температурой под куполом до 1550°С:
1 — динасовые изделия ДВ; 2 — динас легковесный; 3 — шамот легко
весный; 4 — муллитокремнеземистые волокнистые изделия; 5 — шамот-
ные изделия ШВ-42; 6 — шамотные изделия ШВ 37; 7 — шамотные
изделия ШВ-28; 8 — высокоглиноземистые муллитокорундовые изделия
МКВ-72; 9 — каолиновый легковес; 10 — торкрет-масса; 11 — асбестовый
картон
Горелки производительностью 36, 48, 60,
80 тыс. м/ч снабжаются индивидуальными
вентиляторами с давлением воздуха 3,8
5,1 кПа, а 120 и 200 тыс. м/ч централизо-
ванным подводом воздуха с давлением 9,8 -
15,7 кПа.
Клапан горячего дутья предназначен для
отделения воздухонагревателя от воздухопро-
261
262
о
28
вода горячего дутья при работе в режиме
нагрева. Клапан шиберного типа состоит из
корпуса с крышкой, диска шибера, системы
перемещения и охлаждения. Поскольку кла-
пан работает в области высоких температур,
его стойкость не превышает 2—3 лет. Другим
недостатком клапана горячего дутья являют-
ся повышенные тепловые потери, вследствие
которых температура дутья снижается на
15—30 °C.
^Рис. 31. Газовое хозяйство доменного цеха: 1— доменная печь; 2—
воздухонагреватели; 3 — пылеуловители, 4 — скруббер; 5 — труба-рас-
пылитель; 6 — водоотделитель; 7 — дроссельная группа; 8 — воздушно-
выпускной клапан; 9 — клапан холодного дутья; 10 — клапан горячего
дутья, 11— смесительный клапан; 12 — дроссель смесителя; 13—ды-
мовой клапан; 14 — перепускной клапан; /5 — дымовая труба; 16 —
газовый клапан; 17 — газовый дроссель; 18 — вентилятор горелки; 19 —
отсечной клапан горелки, 20 — наполняющий клапан; 21 — выпускной
клапан; 22 — тарельчатый отделительный клапан; 23— задвижка на-
полнительного газопровода; 24 — 27 — атмосферный клапан; 28
продувочные свечи; 29 — задвижка чистого доменного газа; 30 — ши-
берные задвижки
— - -- — -- ----- ------i
Отделительный клапан газовой горелки
предназначен для отделения горелки от воз-
духонагревателя в период работы на «дутье».
Его конструкция аналогична клапану горяче-
го дутья.
Регулирующий газовый клапан обеспечива-
ет регулирование расхода газа при нагреве
насадки воздухонагревателя, а при постанов-
ке его на дутье создает дополнительную плот-
ность отсечения газового тракта от высоко-
температурной зоны.
263
Дымовой клапан служит для отделения
воздухонагревателей от дымового борова при
работе в режиме дутья. На воздухонагревате-
ле устанавливают два или три дымовых кла-
пана для снижения сопротивления движению
газов в дымовом тракте и более равномерного
нагрева насадки воздухонагревателя.
Отделительный воздушный клапан (клапан
холодного дутья) отсекает воздухонагреватель
от воздухопровода при его переводе на на-
грев; клапан шиберного типа.
Воздушно-разгрузочный клапан «Снорт»
используют для быстрого сокращения или пре-
кращения подачи дутья в печь без остановки
работы воздухонадувной машины. «Снорт»
представляет собой клапан дроссельного типа,
мотыль которого закреплен на валу, прохо-
дящем перпендикулярно оси воздухопровода.
Мотыль через тягу соединен с поршнем, пере-
мещающемся в заглушенном сверху цилинд-
ре. На боковой поверхности цилиндра выпол-
нены сбросные окна. По мере закрывания
клапана поршень, соединенный с мотылем, по-
степенно открывает окна в цилиндре и дутье
стравливается в атмосферу. Время полного
открывания «Снорта» составляет 33- 35 с.
Стравливание дутья сопровождается большим
шумом, для снижения которого на цилиндре
устанавливается специальный глушитель.
264
Рис. 32. Фурменный прибор
$160
Фурменный прибор
Фурменный прибор предназначен для по-
дачи горячего воздушного дутья и природного
газа в горн доменной печи. Он состоит (рис.
32) из стационарной части, закрепленной на
кожухе горна доменной печи, неподвижных
деталей, установленных на штуцере кольцево-
го воздухопровода горячего дутья, и подвиж-
ных разборных деталей. Стационарная часть
прибора включает водоохлаждаемую чугун-
ную амбразуру, „закрепленную на фланце ко-
жуха печи, фурменный водоохлаждаемый хо-
лодильник и водоохлаждаемую полую медную
фурму, передняя часть которой (рыло) высту-
пает за габариты кладки в рабочее простран-
ство доменной печи. Все эти детали последо-
вательно вставляют одну в другую с помощью
обработанных конических заточек, обеспечива-
ющих герметичность. К неподвижным деталям,
установленным на стороне кольцевого возду-
хопровода, относятся: штуцер кольцевого воз-
духопровода, переходной изогнутый и смен-
ный прямой патрубки. Стационарные детали
фурменного прибора, расположенные на печи,
и неподвижные детали на воздухопроводе
соединяются подвижными деталями — коленом
с фланцами и соплом.
Воздушное дутье подводится в печь от
штуцера кольцевого воздухопровода через
266
переходной патрубок, сменный патрубок, ко-
лено, сопло и фурму. Природный газ подает-
ся по специальной трубе непосредственно в
фурму. На некоторых доменных печах приме-
няют устройство для регулировки распределе-
ния дутья по фурмам.
Внутренний диаметр фурм определяется
необходимостью получения оптимальной ско-
рости истечения дутья и в зависимости от
объема печи и других факторов составляет
от 150 до 200 мм. Основной причиной выхода
из строя фурм является их прогар при попа-
дании на охлаждаемую поверхность жидкого
чугуна. Долговечность фурм определяется их
конструкцией, охлаждением и ровностью хода
печи.
2. Газоочистные устройства доменной печи
Колошниковый или доменный газ представ-
ляет собой конечный газообразный продукт
физико-химических процессов, протекающих
в доменной печи. Состав и температура ко-
лошникового газа изменяются в широких пре-
делах в зависимости от конкретных техноло-
гических условий, %: СО 23—30, СО2 16 —
22, Н2 5- И, Н2О 3— 7, N2 45—55, темпера-
тура 60—400°С (см. табл. 29, 30). Выходя-
щий из слоя шихтовых материалов колошни-
ковый газ захватывает из поверхностных сло-
267
ев преимущественно мелкие (до 1 мм) час-
тицы кокса и железосодержащих материалов.
Содержание пыли в колошниковом газе на
выходе из печи достигает 15—30 г/м3, а иног-
да и больше.
Удельный выход колошникового газа зави-
сит от многих факторов, прежде всего от рас-
хода кокса и содержания кислорода в дутье.
Уменьшение расхода кокса на выплавку чу-
гуна сопровождается пропорциональным
уменьшением удельного выхода колошниково-
го газа (выход колошникового газа на 1 т
кокса составляет около 3800 м3). Аналогич-
ным образом влияет увеличение концентрации
кислорода в дутье. Влияние природного газа
и других топливных добавок проявляется
через изменение расхода кокса. Чем выше
коэффициент замены кокса добавками, тем
сильнее сокращается выход колошникового
газа. Ориентировочно удельный выход газа
можно определить по формуле:
VK.r = 3,8/ [ 1 —0,03 (О2 - 21) К + L2 Vn.r.b
где 1/к г — удельный выход колошникового га-
за, тыс. м3/т чугуна; О2 —содержание кис-
лорода в дутье, %; К — удельный расход кок-
са; Уп.г.—удельный расход природного газа,
м3/т чугуна; 1, 2—средний выход водорода
в колошниковый газ, м3/м3 природного газа.
Химический состав и теплота сгорания ко-
268
лошникового газа определяют теми же фак-
торами, что и его выход. Повышение качест-
ва железорудного сырья, рост температуры
дутья, использование комбинированного
дутья высоких параметров приводят к разви-
тию косвенного восстановления и способству-
ют снижению теплотворной способности ко-
лошникового газа. В современных условиях
на печах с расходом кокса 400 500 кг/т чу-
гуна теплотворная способность не превышает
3000—3400 кДж/м3.
Колошниковый газ используют для отоп-
ления доменных воздухонагревателей, .коксо-
вых, мартеновских, нагревательных печей и
котельных установок.
Колошниковая пыль. Химический состав
колошниковой пыли зависит от вида выплав-
ляемого чугуна и режима процесса плавки.
При работе печи с нормальным давлением на
колошнике вынос пыли составляет 50—
100 г/м3 газа. После перевода доменных пе-
чей на повышенное давление запыленность
колошникового газа уменьшилась до 15—
20 г/м3 (5—50 кг/т чугуна). Но несмотря на
существенное уменьшение выноса пыли в сов-
ременных печах, потери железа по этой при-
чине остаются значительными. При транспор-
тировке запыленного газа по трубопроводам
происходит интенсивное эрозионное разруше-
ние контактирующих с ним металлических
269
270
Рис. 33. Газоочистные устройства доменного цеха: 1 — доменная печь, 2 — вертикаль-
ные газоотводы; 3 — наклонный газоотвод грязного газа; 4 — пылеуловитель; 5 — га-
зопровод; 6 — скруббер; 7 — труба Вентури; 8 — дроссельная группа; 9 — электро-
фильтр; 10, 11 — газопровод; 12 — уравнительный клапан доменной печи
поверхностей, поэтому газ подвергают мно-
гоступенчатой очистке. Уловленная пыль пе-
редается на аглофабрику и применяется как
компонент доменной шихты. Схема газоочист-
ки доменной печи приведена на рис. 33.
Аппараты газоочистки
Грубая газоочистка предусматривает отде-
ление частиц размером более 0,1 мм, исполь-
зуя в аппаратах грубой очистки инерционные
и гравитационные свойства частиц пыли при
резком уменьшении скорости и направления
газового потока. Для грубой очистки преиму-
щественно используются радиальные пыле-
уловители.
В связи с тяжелыми условиями работы
пылеуловителя, поскольку через него движет-
ся газ с температурой до 400 °C и высокой
эрозирующей способностью, внутренняя его
поверхность футеруется огнеупорным кирпи-
чом толщиной до 115 мм. Степень очистки
газа в пылеуловителе достигает 95%, а со-
держание пыли после - аппарата составляет
1—3 г/м3.
Полутонкая очистка доменного газа осу-
ществляется до содержания пыли 0,1
0,5 г/м3. Характерной особенностью аппара-
тов полутонкой очистки является смачивание
частиц пыли водой и последующее их удале-
271
ние в виде шлама. Эффективность мокрой
очистки определяется способностью частиц
смачиваться водой, степенью смешения газа
с водой в процессе удаления пыли и разви-
тием процессов укрупнения — коагуляции
частиц пыли.
Скруббер представляет собой металличе-
ский цилиндр диаметром 6—8 и высотой до
30 м. В его верхней части размещают не-
сколько рядов форсунок, обеспечивающих
равномерно распределенный по поперечному
сечению аппарата поток мелко распыленной
воды. Загрязненная частицами пыли вода
собирается в нижней конической части скруб-
бера и сбрасывается в сливной канал, а за-
тем в отстойник.
Тонкая очистка обеспечивает снижение со-
держания пыли в колошниковом газе ниже
0,015 г/м3. Для тонкого отделения использу-
ются трубы Вентури и электрофильтры. В
низконапорные трубы Вентури поступает ох-
лажденный до 30—50 °C и увлажненный до
насыщения водой газ. Низконапорная труба-
распылитель представляет собой сопло слож-
ной конфигурации, на входе которого рас-
полагаются орошающие форсунки. Работа
электрофильтров основана на свойстве пере-
распределения электрических зарядов с поло
жительным и отрицательным знаком в нейт-
ральных частицах под действием электриче-
272
Оо
Зак. 3463 273
Рис. 34. Дроссельная группа
ского поля и последующим осаждением
заряженных частиц на электродах.
Дроссельное устройство
Для создания давления на колошнике до-
менной печи в системах газоочистки исполь-
зуют дроссельное устройство., (рис. 34), в кор-
пусе которого смонтированы три дросселя
грубой регулировки диаметром 750 мм и
дроссель тонкой регулировки диаметром
400 мм. Дросселями грубой и тонкой регули-
ровки в печи устанавливают необходимое
повышенное давление, а при помощи клапан-
ного дросселя осуществляют автоматическую
его стабилизацию при изменении технологи-
ческих параметров. Для снижения износа
клапанов к дроссельной группе подводится
вода.
Практика показывает, что при достаточном
перепаде давления и скорости газа, достига-
ющей 200—250 м/с, дроссельная группа явля-
ется эффективным газоочистным устройством.
При работе по тому же принципу, что и тру-
ба Вентури, в дроссельной группе уменьша-
ется содержание пыли в газе до 5 — 10 г/м3.
Основным недостатком дроссельной группы
является большая потеря давления. В связи
с применением на доменных печах беском-
прессорных газоутилизационных турбин, по-
274
зволяющих использовать перепад давления
для выработки электроэнергии, дроссельная
группа не используется и в схеме газоочистки
сохраняется как резервное устройство.
Глава VII
ОПЕРАЦИИ С ЧУГУНОМ И ШЛАКОМ
Выпуск продуктов плавки
Чугун и шлак из доменной печи выпуска-
ют строго по графику. Нарушение графика
может привести к расстройству хода домен-
ной печи, снижению производительности и
ухудшению качества выплавляемого чугуна.
Число выпусков чугуна в сутки зависит от
объема доменной печи:
Объем печи, м3 1000 1000—1700
Число выпусков 4—5 6-7
Объем печи, м3 2000 2700 3200 5000
Число выпусков
8—12 14—16 18—20 20—24
Продолжительность выпуска составляет
20—60 мин.
Выпуску чугуна предшествуют подготови-
тельные работы: ремонт чугунной летки, ре-
монт огнеупорной набивки чугунных и шлако-
18*
‘ 275
вых желобов, зарядка электропушки, подго-
товка бурильной машины.
Периодичность работ по подготовке к вы-
пуску зависит от количества выпускаемого чу-
гуна и шлака и качества огнеупорных масс.
Выпуск продуктов плавки производится до
полного удаления шлака из печи, о чем сви-
детельствуют горячие газы, вырывающиеся
из печи (печь «дует»). В этот момент уста-
навливают электропушку (в случае выпуска
шлака — шлаковый стопор) и закрывают лет-
ку. Чрезмерная продувка нежелательна, так
как приводит к интенсивному разгару канала
летки и может повлечь выброс большого ко-
личества кокса.
Безаварийный выпуск продуктов плавки,
высокую стойкость желобов и канала чугун-
ной летки обеспечивают за счет применения
специальных огнеупорных масс. Приготовляют
огнеупорные массы в специальном отделении,
их качество зависит от качества исходных ма-
териалов, фракционного состава, степени пе-
ремешивания и влажности.
Состав леточных масс, % (по массе) при-
веден ниже:
s Л н
Комбинат или завод I < 7 X < л
Компонент:
кокс молотый 44.55 56 55 40 65 58 70
глина огнеупорная... 27 30 31 20 30 20 25 20
276
порошковый шамотный... 18 — — 10 5----------------------
пек порошковый при
температуре размягчения,
°C:
135... 11 15 13----------17 — '
200 --------- 15 25 15 — 10
£ * к
Комбинат. или £ Ж Ж
- t- с» г а г*
завод « О £ v & £
X X 5"
компонент:
кокс молотый... 38 39 45—50 44—55 55 40
глина огнеупор-
ная .......... 11 — 16 16 30 35 15—25 41 18—20
порошок шамот-
ный .......... 20—26 20 12—17 10—20 — 15—16
смола каменно-
угольная:
препарирован-
ная .......... 25 — 22—27* — 29* 19—20
сырая ........ — 20 —
пек каменно-
угольный при
температуре
размягчения:
135°С .......... — — — 10-15 3—6 —
200°С .......... — б- -7 — — ' — 6—7
пластификатор .. — — — 18—23* — __
* Сверх 100°/о-
Состав желобных масс, п/о (по массе) приведен ниже
ж X
Комбинат или завод
Компонент: х^^ххэ*^<
кокс молотый 65 34 67 65 65 53 29 73
глина огнеупорная.. 20 16 16 20 23 20 Г8 18
пек каменноугольный..
277
карборунд .... — 40 — — - 15 — —
углеродистые
отходы ....... — — — — . — __ 30 —
Состав футлярной массы, °/0 (по массе):
Комбинат или завод КСт ммк кмк нтмк АзСт ЗСт НТМК
Компонент: кокс молотый 20 20 25 36 57 29 35
глина огнеупор- ная 40 32 40 36 28 30 32
Литейный двор и его оборудование
Для обслуживания фурменных приборов,
леток и уборки продуктов плавки вокруг до-
менной печи на уровне чугунных леток обо-
рудуют специальные площадки — литейный
двор. На этой площадке устанавливают же-
лоба для удаления продуктов плавки, маши-
ны для обслуживания леток, запасы песка и
огнеупорных масс. Размеры и конфигурации
литейного двора определяют числом леток и
площадью, необходимой для размещения же-
лобов в соответствии с принятым способом
разливки плавки. При старом многоносковом
способе разливки продукты плавки от печи
направляли по желобам и поочередно, после
подъема отсечных лопат, заполняли ковши,
установленные на железнодорожном пути. В
настоящее время такие литейные дворы име-
ются возле печей объемом до 1719 м3.
Для уменьшения потерь чугуна в скрап,
278
сокращения длины желобов и площади ли-
тейного двора, а также для снижения затрат
на обслуживание применяют новый способ
разливки при помощи качающегося или пово-
ротного желоба, названный одноносковым.
При одноносковой разливке чугуновозы и
шлаковозы устанавливают на параллельных
путях. Продукты плавки выдают из печи по
одному стационарному желобу, при заполне-
нии одного ковша поток распдава при помо-
щи подвижного желоба (поворотного или ка-
чающегося) передается в другой ковш, а за-
полненный убирается и на его место устанав-
ливается пустой. .
С ростом объема и производительности до-
менных печей число чугунных леток на них
увеличивается (до 4 на печи объемом 5000 м3).
При увеличении числа леток до 2—3 печи
оборудуют двумя литейными дворами, а на
печах с четырьмя чугунными летками делают
круглый литейный двор. На таких печах чис-
ло шлаковых леток сокращено до одной, ко-
торую используют только в период задувки
печи. Шлак выпускают из чугунных леток и от-
деляют его от чугуна в главном желобе.
Кольцевые литейные дворы имеют домен-
ные печи объемом 3200 5000 м3. В связи с
тем, что применение двух чугунных леток, по-
мимо облегчения горновых работ, имеет су-
щественные технологические преимущества,
279
многие печи объемом 1000—2000 м3 в период
их капитальных ремонтов переоборудуют на
двухлеточные.
Чугунная летка представляет собой канал,
выполненный в нижней части кладки горна
печи. Его заполняют огнеупорной (леточной)
массой, он служит для выпуска чугуна. К
летке примыкает главный желоб литейного
двора, по которому чугун направляется к
ковшу.
Для выпуска чугуна из печи в леточной
массе делают отверстие диаметром 50—80 и
длиной 1500—3500 мм. Обычно чугунную летку
вскрывают бурильной машиной (рис. 35), тех-
нические характеристики которой приведены
ниже:
Объем доменной печи, м3... 1000 1386 *1719
Глубина сверления, наиболь 1513 —5000
шая, мм 2200 2500 3200
Диаметр сверления, мм... 80 80 80
Угол наклона бура, град... Скорость, м/мин: 0—16 0—18 0—22
подачи бура... 3 3 3
отвода бура... 30 30 30
вращения бура... 318 318 318
Иногда раскаленную зону в конце канала
прожигают кислородом или пробивают специ-
альным пневматическим молотком. Шлаковую
летку вскрывают вручную, пробивая шлако-
вую корочку ломиком.
280
Рис, 35 Бурильная машина; привод; 2 - направляющая механизма передвижения карет-
ки, 3 - поворотная консоль; 4 - колонна; 5 - бур; 6 - механизм сверления; 7 - каретка
8 механизм захвата; 9 — защелка; 10 —= механизм поворота
Закрывают чугунную летку электронушкой
с электрическим приводом, а шлаковую —
с помощью шлакового стопора. К концу вы-
пуска чугуна канал летки и огнеупорная клад-
ка горна печи изнутри существенно размыва-
ются расплавом. Поэтому устройство для
забивки чугунной летки должно не только
прекращать выход продуктов плавки, но и
восстанавливать разрушенную огнеупорную
кладку внутри печи.
В СССР используются в основном винто-
вые электропушки с усилием на поршне до
3,2 МН (рис. 36). За рубежом выпускаются
также реечные и гидравлические пушки. Тех-
нические характеристики электропушек приве-
дены ниже:
Электропушка 91-050 Э1-050-320
Объем цилиндра, м3 . 0,5 0,5
Диаметр цилиндра, мм .... 650 650
Ход поршня, мм ...... 1505 1505
Усилие на поршень, нН . . . 2354 3148
Давление поршня, МПа . . . 7,2 . 9,64
Скорость выхода леточной массы, м/с 0,19 0,19
Желоба служат для слива чугуна и шла-
ка из леток печи в чугуновозы и шлаково-
зы. Главный желоб, примыкающий к чугун-
ной летке, имеет уклон 8—10°, а желоб, при-
мыкающий к шлаковой летке, — до 30°.
Желоба состоят из чугунных литых сегментов.
282
Рис. 36. Электропушка
ко
оо
Рнс. 37, Кладка главного желоба и стационарных желобов: / — шамотные изделия, 2 — набивная
огнеупорная масса
285
Рис, 38. Качающийся (а) и поворотный (б) желоба: 1 — шамотные изделия ШБ-2; 2
бивная огнеупорная масса
футерованных кирпичом и огнеупорной мас-
сой (рис. 37, 38).
Шлаковую летку располагают выше чугун-
ной на 1,5—2 м. Для печей объемом
<3000 м3, которые раньше в основном рабо-
тали на необогащенной шихте, применяют две
летки. Угол между ними составляет 70—100°
с учетом размещения железнодорожных путей
для уборки чугуна, фурменных устройств.
Шлаковая летка оснащена водоохлаждаемой
арматурой, называемой шлаковым прибором.
Механизация обслуживания литейных
дворов
Основным оборудованием по механизации
подъемно-транспортных, технологических и
ремонтных операций на горне доменной печи
является кран. На прямоугольных литейных
дворах для этой цели используют мостовые
краны общего назначения грузоподъемностью
20 —30 т. С их помощью осуществляют пода-
чу новых материалов к желобам, уборку му-
сора, подрыв скрапа, образовавшегося в же-
лобах, подачу сменных деталей для оборудо-
вания. Для выполнения этих операций краны
снабжают навесными грейферами, клещами,
электромагнитами, коробами и т. п.
В последние годы на больших печах с круг-
лыми литейными дворами применяют кольце-
286
ю
00
Рис. 39. Электровибрационная трамбовка
вые краны, позволяющие обслуживать всю
площадь литейного двора, включая зону ле-
ток и фурменных приборов.
Для механизации набивки желобов исполь-
зуют вибротрамбовки различных конструкций
(рис. 39). Аналогичное вибротрамбовке уст-
ройство—электровиброрыхлитель—отличается
от нее тем, что имеет рабочую поверхность
с зубьями. Его используют для ломки старой
футеровки в желобе.
Уборка чугуна и шлака
После выпуска жидкий чугун транспорти-
руется к сталеплавильным цехам или разли-
вочным машинам в чугуновозах, а жидкий
шлак в шлаковозах; технические характе-
ристики приведены ниже:
Ковши Груше- Миксерно-
видные го типа
Параметры: ►
вместимость ковша, т 100 140 420
длина по осям автосцепки, мм масса груженого чугуново- 8200 9000 31860
за, т минимальный радиус закруг- 156 205 834
ления, м максимальное давление на 75 75 75
ось, кН 392 510 549
Применяют чугуновозы двух основных ви-
дов — с ковшами открытого (конической или
288
грушевидной формы) и ковшами закрытого
типов (сигарообразной формы). Ковши от-
крытого типа допускают возможность непро-
должительного (<2 ч) нахождения в них
жидкого чугуна без значительных потерь теп-
ла и сопутствующего этому настылеобразова-
нию. Ковши закрытого типа допускают воз-
можность нахождения в них жидкого чугуна
до 48 ч. Вследствие этого, а также из-за
большой вместимости, они выполняют роль
миксеров и называются чугуновозами миксер-
ного типа (рис. 40, 41).
Внутри ковш футерован специальным ог-
неупорным кирпичом (табл. 44), причем меж-
ду кожухом ковша и футеровкой с целью теп-
лоизоляции укладывается асбестовая про-
слойка или имеется обмазка из огнеупорной
глины. Срок службы футеровки ковшей от-
крытого типа составляет в среднем 400—450
наливов между капитальными ремонтами
(длительность капитального ремонта пример-
но 3 сут.) и 60 наливов между текущими
горячими ремонтами длительностью <6 ч.
Ремонт чугуновозных ковшей представляет
собой одну из наиболее ответственных и тру-
доемких операций в процессе их эксплуата-
ции. В работы по ремонту входят ломка ста-
рой и кладка новой футеровки, обрыв насты-
лей, удаление скрапа и др.
19 Зак 3463
289
290
Рис. 40 Чугуновоз: / — платформа;
ГГГ1\ ГН
2 - ковш; 3 ходовая тележка
g Рис. 41. Кладка чугунозозного ковша мнксерного типа емкостью 420 т: 1 — шамотные
изделия ША-1; 2 — шамотные изделия ШБЧ, 3 — асбестовый картон; 4 — уголь
ный электрод
Состав и свойства
для футеровки чугуио
Марка огне- упора Средний химический состав, % Огнеупор- ность, °C
SiO2 АГ2О3 и Т1О2 муллит
А 75 18 16 1600 -
В 74 22 20 1635
71 25 16 1560
D 52 45 . 49 1760
Е 48 50 57 1790
F 39 57 36 1800
G 87 61 67 1800
Н 32 66 76 1800
Оборудование для разливки чугуна
Товарный чугун в твердом виде получают
двумя способами: разливкой в чушки и гра-
нуляцией. Разливка в чушки является основ-
ным способом получения товарного чугуна и
осуществляется на разливочных машинах, ус-
танавливаемых в специальных разливочных
отделениях доменного цеха. Разливочная ма-
шина представляет собой двухленточный кон-
вейер, набранный из мульд — корытообразных
изложниц. Для предупреждения приварива-
ния чугуна к мульдам их опрыскивают изве-
292
огнеупоров, применяемых
возных ковшей
Таблица 44
Объемная плотность, кг.'м3 к . о л Газопроница- емость, отн. ед. Деформация под на- грузкой
к ь- ГС о 3 °-
>> V начало * размяг- чения конец де- формации
•g X
Л о -° * С о-
2200 . 3—14 1 1400 1510
2080 16 1,5 1450 1560
2100 11 — 14 0,5 1330 1460
2350 8—11 3—10 1600 1700
2330 15—18 1 1530 1770
2250 21—26 4—13 1600 1630
2540 15 2 1700 1700
2530 15 5- 6 1700 1700
стковым раствором. Ковш при этом наклоня-
ют с помощью кантовальной лебедки.
Оборудование для уборки шлака
Процесс выплавки чугуна сопровождается
выходом побочных продуктов, одним из ко-
торых является доменный шлак. В зависимо-
сти от степени подготовленности шихты, ее
физико-химического состава, вида выплавля-
емого чугуна коэффициент выхода шлака
(кратность шлака, т. е. отношение массы шлака
к массе выплавляемого чугуна) колеблется от
293
0,3 до 1,2. Температура выпускаемого из печи
шлака достигает 1500—1700 °C. Таким обра-
зом, уборка шлака из цеха является не менее
трудоемкой, чем уборка основного продукта
производства — чугуна. В настоящее время на
крупных металлургических предприятиях ути-
лизация шлака достигает 70— 80%, однако
главной целью является переработка всего
металлургического шлака в годный для стро-
ительной промышленности продукт и полная
ликвидация на территории предприятия шла-
ковых отвалов. Основное количество шлака
гранулируют, некоторую часть перерабатыва-
ют на щебень, пемзу, шлаколитые изделия,
минеральную вату, минеральные удобрения.
Для уборки шлака от печей и транспорти-
ровки его на переработку или в отвал приме-
няют шлаковозы, технические характеристики
которых приведены ниже:
Вместимость ковша, м3 . ...... 16,0 16,5
Угол поворота ковша, град............118 118
Длина между осями автосцепки, мм . . . 7850 7850
Скорость движения на стрелке, км/ч ... 5 5
Максимальная скорость движения, км/ч 15 15
Мощность двигателя механизма опрокиды-
вания, кВт .................. 28 22
Основной наиболее ответственной деталью
шлаковоза является шлаковозная чаша, по-
скольку она находится в непосредственном
взаимодействии со шлаком. По конструкции
294
чаша представляет собой литой нефутерован-
ный сосуд конической формы со сферической
донной частью. Горизонтальное сечение ча-
ши круг или овал, в соответствии с чем
типовые чаши разделяются на круглые (вме-
стимостью 11 и 16 м3) и овальные (вмести-
мостью 16,5 м3).
Агрегаты для грануляции шлаков. Разли-
чают три способа грануляции (т. е. превраще-
ния в гранулы зерна путем быстрого охлаж-
дения) шлака — сухой, мокрый и полусухой.
В первом случае струю жидкого шлака рас-
щепляют на гранулы с помощью струи сжа-
того воздуха или водяного пара, во втором
случае жидкий шлак сливают в бассейн с
водой, а в третьем — сливаемый из чаши,
лотка или желоба шлак подвергают воздей-
ствию струи воды. На практике применяют
мокрую (в бассейне) и полусухую (на бара-
банах и гидрожелобных установках) грану-
ляции.
Для доменных печей большого объема
разработана технология придоменной грану-
ляции шлака. Шлаководяная пульпа (смесь
гранулированного шлака с водой), образую-
щаяся в процессе грануляции в гидрожелобах,
транспортируется на обезвоживание пульпо-
насосами или эрлифтами.
Схема установки для грануляции шлака
у доменной печи объемом 5000 м3 представ-
лена на рис. 42.
г 295
296
Рис. 42. Установка для грануляции шлака доменной печи объемом 5000 м3 на комбинате «Кри-
ворожсталь»: /—желоб; 2 — грануляционная камера; // — отстойник; 4 — резервуар; 5- чр-
лифт; 6 трубопровод подачи сжатого воздуха; 7 обезвоживающие карусельные устройст-
ва, — бенкер для гранулята; .9 --трубопровод подачи воздуха; 10 - конвейер; // труб»)
провод, снабженный водяными форсунками.
Глава VIII
Г— ~ ' .........- „ , . . ---- :--
АВТОМАТИЗАЦИЯ ДОМЕННОГО
ПРОИЗВОДСТВА
На современных доменных печах осуществля-
ют автоматическое регулирование некоторых
параметров доменного процесса. К ним отно-
сятся температура и влажность дутья, давле-
ние колошникового, природного и чистого
доменного газа, расход природного газа на
фурмы доменной печи, тепловой режим рабо-
ты воздухонагревателей, переключение клапа-
нов воздухонагревателей.
Температуру дутья поддерживают на за-
данном уровне независимо от его расхода.
Влажность дутья определяют психрометром,
поддерживают на заданном уровне путем до-
бавки пара в воздухопровод холодного дутья.
Давление и расход природного газа и чистого
доменного газа на нагрев воздухонагревате-
лей поддерживаются на заданном уровне при
помощи струйного регулятора давления, ко-
торый управляет положением дроссельного
крана на общем газопроводе.
Регулирование теплового режима воздухо-
нагревателей осуществляют при помощи эле-
ктронного регулятора с термопарой или пи-
рометром, установленным в куполе воздухо-
нагревателя. Переключение клапанов
297
воздухонагревателей проводится автоматиче-
ски в зависимости от времени работы или
положения смесительного клапана.
Разрабатывают системы автоматического
управления отдельными процессами: шихтопо-
дачей, загрузкой, тепловым состоянием горна
и печи в целом, корректировкой основности
шлака, расходом кокса в зависимости от его
влажности.
Алгоритмы автоматического управления
технологическим процессом основываются на
составлении материальных и тепловых балан-
сов, сравнении этих балансов, выполненных
через заданный промежуток времени, и устра-
нении причин, вызывающих отклонение пока-
зателей балансов от нормального состояния.
В доменном цехе Западно-Сибирского ме-
таллургического комбината используют систе-
му оперативного учета количества и качества
доменной шихты и выплавляемого чугуна. Эта
система осуществляет автоматическую стаби-
лизацию рудной нагрузки с коррекцией мас-
сы кокса по влажности, содержанию железа
в шихте и виду железорудного материала.
Описанные выше системы регулирования
и оптимизации основных параметров домен-
ного процесса с применением ЭВМ успешно
используются на наиболее мощных доменных
печах СССР объемом 5000 м3 на комбинате
«Криворожсталь» и ЧсрМК.
298
Контрольно-измерительные приборы^
доменной печи
Все контрольно-измерительные приборы,
установленные на доменной печи, подразделя-
ются на следующие группы:
указывающие, к которым относятся прибо-
ры скорости схода шихты, числа подач, ин-
дикаторы вращения лотка бесконусного за-
грузочного . устройства, индикаторы распре-
деления природного таза по фурмам
доменной печи;
регистрирующие, к которым относятся при-
боры, применяемые для измерения температу-
ры, давления, расхода, уровня засыпи, массы
шихтовых материалов, углов поворота или
положений указателей углов загрузочных уст-
ройств, анализаторы газа и дутья;
регулирующие — приборы локального ав-
томатического регулирования давления ко-
лошникового газа, температуры и влажности
горячего дутья, температуры куполов возду-
хонагревателей, работы вращающегося рас-
пределителя;
сигнализирующие — световая и звуковая
сигнализация о падении давления чистого
газа, отсутствии пара в межконусном прост-
ранстве засыпного аппарата, падении давле-
ния воды» работе воздуходувной машины
и т. п.
299
Перечень показателей контрольно-измери-
тельных приборов доменной печи с указанием
контролируемого либо регулируемого ими
параметра представлен в Приложении 2.
Данные контрольно-измерительных прибо-
ров отражают характер теплового и газоди-
намического режимов работы печи, характе-
ристику распределения шихтовых материалов,
качество и состав продуктов плавки и при
управлении технологом доменной печью рас-
сматриваются комплексно, поэтому синхро-
низацию их показаний во времени необходи-
мо строго регулировать.
Измерение температуры основывается на
явлении теплообмена между телами с разной
степенью нагретости и на изменении физиче-
ских свойств тела при нагреве. В доменном
производстве применяют термопары и термо-
метры сопротивления, на мощных доменных
печах используются термовизоры для замера
температуры газового потока над поверхно-
стью засыпи шихтовых материалов.
Измерение давления. Приборы для измере-
ния давления называются манометрами, раз-
ности давления — дифференциальными мано-
метрами (дифманометрами), полного давле-
ния (абсолютного) — приборами абсолютного
давления. Наибольшее распространение для
измерения давления на доменных печах по-
лучили пружинные манометры, в которых
зоо
для определения давления используют изме-
рение величины деформации различных упру-
гих элементов (трубка, мембрана, сильфон и
т. п.) при внешнем воздействии.
Измерение расхода. Приборы, предназна-
ченные для измерения расхода вещества, под-
разделяются на две основные группы:
приборы, действие которых основано на
определении расхода по величине скоростного
напора;
приборы, действие которых основано на
дросселировании потока на искусственном
местном сопротивлении (диафрагма, сопло),
установленном в трубопроводе.
В доменном производстве преимуществен-
но применяют диафрагмы, представляющие
шайбу, на которой пережимается (дроссели-
руется) поток. В настоящее время расходы
газов измеряют диафрагмами в комплекте со
специальными расходомерами, имеющими кор-
рекцию по температуре, давлению и влаж-
ности.
Приборы, контролирующие режим загруз-
ки. Режим загрузки характеризуется уровнем
и профилем засыпи, массой железосодержа-
щей и коксовой частей подачи, распределени-
ем их по сечению и периметру колошника,
скоростью схода шихты.
Уровень засыпи на большинстве печей оп-
ределяется с помощью механических зондов,
301
представляющих собой грузы, подвешенные
на цепях, которые наматываются на бараба-
ны. На современных доменных печах устанав-
ливаются радиометрические уровни, фиксиру-
ющие уровень засипи с помощью приемника
радиоактивного излучения от радиоактивного
источника (обычно 60Со).
Профиль поверхности засыпи может опре-
деляться в исследовательских целях механи-
ческим профилемером, представляющим собой
трубу с гнездами, в которых находятся грузы,
связанные тросами с барабанами и лебедка-
ми и датчиками положения. Для регулирова-
ния в процессе работы доменной печи исполь-
зуются радиоактивные профилемеры, работа
которых основана на приеме отраженного
излучения радиоактивного источника последо-
вательно от каждой точки профиля засыпи
по сечению колошника.
Глава IX
ОХРАНА ТРУДА
И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Персонал, обслуживающий доменную печь,
подвергается опасности ожогов, ушибов и от-
равлений доменным газом. Для предотвраще-
302
ния несчастных случаев необходимо соблю-
дать следующие основные правила:
тщательно следить за состоянием чугун-
ной и шлаковой леток, соблюдать графики
выпуска продуктов плавки;
хорошо просушивать желоба, работать
сухим инструментом;
во время вскрытия летки не находиться
против нее;
хорошо просушивать ковши под чугун и
шлак, не допускать попадания в них сырого
мусора;
при закрытии чугунной или шлаковой ле-
ток не стоять вблизи пушки или стопора;
не допускать утечек газа при сушке же-
лобов.
Смена водоохлаждаемых приборов
Водоохлаждаемые приборы заменяют по-
сле остановки печи и взятия ее «на тягу». К
замене сгоревших водоохлаждаемых приборов
приступают только после осаждения шихты.
Основные правила при смене водоохлажда-
емых приборов:
перед выбивкой клиньев, удерживающих
колено, проверить наличие стопорных колец,
чтобы не выбить полностью клин и не вызвать
падения колена;
сопло оттягивать длинным крючком во из-
303
бежание ожогов от пламени или брызг шлака;
перед удалением из печи сгоревшей фур-
мы ее отверстие забивается огнеупорной мас-
сой, при удалении амбразуры забивку огне-
упорной массы повторяют;
при подаче воды на фурменный прибор
необходимо соблюдать осторожность, так как
из исходящей трубки может вырваться пар
или горячая вода и причинить ожог.
Работа в газоопасных местах
Главной мерой предосторожности при ра-
боте с газом является предупреждение и лик-
видация его утечки. В случаях, когда ликви-
дация утечки газа невозможна, его поджига-
ют. В случаях, когда невозможно ^устранить
утечку газа из фурменного прибора, необхо-
димо закрыть его подачу на эту фурму. Пре-
дельно допустимые концентрации (ПДК) па-
ров и газов в атмосфере приведены ниже:
ПДК, мг/м3 20 10 10 20 10 20 10
Классификация газоопасных мест
Группа 1. К ней относятся места работы,
где содержание СО или других ядовитых ве-
304
ществ в воздухе находится в количествах, опас-
ных для жизни работающих. Даже кратковре-
менное пребывание в таких местах без включен-
ных газозащитных аппаратов смертельно опас-
но, поэтому работы ведутся по специальному
наряду-графику, в изолирующих кислородных
аппаратах, под наблюдением газоспасателей.
К газоопасным местам 1-й группы отно-
сятся:
район распара и шахты доменной печи;
верх наклонного моста шихтоподачи;
канализационные и водопроводные колод-
цы и др.
Группа 2. Включает места работы, где со-!
держание СО находится в допустимых пре-
делах, но может возрастать в короткий про-
межуток времени до опасных величин. В та-;
ких местах работы ведутся по наряду-графику,
под наблюдением газоспасателей.
К газоопасным местам 1-й группы отно-
сятся :ч
колошниковая площадка доменной печи;
пылеуловители, во время отбора пыли;
площадки дроссельных групп и некоторые
другие места.
Группа 3. К ней относятся рабочие места,
на которых возможно нарастание содержания
в воздухе СО и других ядовитых газов выше
нормы. Такие места включаются в специально
разработанные маршруты для периодического
20 Зак. 3463
305
обхода газоспасателями и отбора проб воз-
духа для анализа. Они оборудуются также
специальными шкафами для хранения газо-'
защитных аппаратов.
К газоопасным местам 3-й группы отно-
сятся:
наклонный мост шихтоподачи;
пылеуловители;
воздухонагреватели в период проведения
ремонтных работ;
газопроводы.
Группа 4. Включает места работы, где
возможны выделения природного газа. Работа
в таких местах проводится по наряду-графи-
ку газоспасателями или под их наблюдением.
Взрывоопасные места
Все горючие газы имеют определенные
пределы воспламенения и взрываемости, т. е.
горение может происходить в том случае, ког-
да концентрация газа в смеси с окислителем
находится в области воспламенения. Пределы
воспламенения газов в смеси с воздухом при-
ведены в табл. 45.
При отключении газопроводов коксового
газа их необходимо пропарить для удаления
отложений нафталина, так как пары нафта-
лина способны образовать с воздухом взры-
воопасную смесь. Нижний предел воспламене-
306
Т а б .1 а ц а 45
Пределы воспламенения различных газов
Газ Предел воспламене- ния, % Температура воспламене- ния, °C
нижний верхний
Доменный 35,0 75,0 530-650
Коксовый 5,6 34,7 300 - 560
Природный 4,5 14,6 550-850
Метан 5,0 15,0 654—790
Оксид углерода 12,5 74,0 610- 658
ния паров нафталина составляет 0,4%, верх-
ний — 9,0%.
Работа с электрооборудованием
Горн доменной печи, воздухонагреватели
и другие участки доменного цеха оборудованы
механизмами, которые приводятся от электро-
двигателей. В доменных печах применяют
жетонную систему: каждый привод или эле-
ктрическая система имеет специальный жетон,
дающий право на управление ею. При отсут-
ствии жетона включение электропривода или
системы категорически запрещается.
Все электрические приборы и электропро-
водка, работающие в зоне высоких темпера-
тур, должны иметь тепловую защиту и несго-
20*
307
раемую изоляцию. Электрооборудование не-
обходимо тщательно очищать от пыли, грязи,
не допускать попадания на него воды.
Следует помнить, что напряжение 36 В и
сила тока 0,01 мА являются опасными для
жизни.
Приложение 1
Сокращенные наименования
металлургических предприятий СССР:
Магнитогорский металлургический комби-
нат — ммк
Нижнетагильский металлургический комби-
нат — НТМК
Кузнецкий металлургический комбинат — КМК
Орско-халиловский металлургический ком- __ ОХМК
бинат
Карагандинский металлургический комбинат_____ КарМК
Череповецкий металлургический комбинат ЧерМК
Новолипецкий металлургический комбинат ______ НЛМК
Западно-Сибирский металлургический ком-
бинат —ЗСМК
Косогорский металлургический завод — КосМЗ
Чусовской металлургический завод — ЧусМЗ
Алапаевский металлургический комбинат — АлМК
Староуткинский металлургический завод — СУМЗ
Ашинский металлургический завод — АшМЗ
Саткинский металлургический завод — СатМЗ
Челябинский металлургический комбинат — ЧМК
Металлургический завод им. А. К. Серова — МЗС
Руставский металлургический завод — РМЗ
Завод «Свободный Сокол» (г. Липецк) —- ЗСС
Белорецкий металлургический комбинат — БМК
Кувшинский завод прокатных валков — КЗПВ
НПО «Тулачермет» * — НПО ТЧМ
Макеевский металлургический комбинат — МакМК
Енакиевский металлургический завод ___ ЕМЗ
Ждановский металлургический комбинат
им. Ильича —ЖМК
Ждановский металлургический комбинат
«Азовсталь» — АзСт
Донецкий металлургический завод — ДоМЗ
Краматорский металлургический завод — КрамМЗ
Константиновский металлургический завод — КонМЗ
309
Коммунарский металлургический комбинат
Криворожский металлургический комбинат
«Криворожсталь»
Днепровский металлургический комбинат
им. Дзержинского
Металлургический завод им. Петровского
Запорожский металлургический комбинат
«Запорожсталь»
— КомМК
— КСт
— дмк
ДнМЗ
ЗСт
П р и л о ж е н и е 2
Перечень показателей контрольно-
измерительных приборов доменной печи
Объект контроля и регулировки Контролируемый параметр Регулиру- емый пара- метр
Холодное дутье Горячее дутье Доменная печь Расход Температура Температура
Влажность Расход по фурмам Влажность Расход об
Давление (в воздухона- гревателе) щий
Подача при- родного газа (мазута) Концентрация кислоро- да Давление Расход: Расход об-
Давление в общий по фурмам Перепады давления: щий
печи
310
Продолжение приложения 2
Объект контроля и регули- ровки Контролируемый параметр Регулиру- емый параметр
Температура кладки горн — шахта шахта — колошник горн — колошник Температура кладки в области: Перепад давления То же >
лещади заплечиков распара шахты на горизонтах I—III 1 1 J 1
Загрузка печи Уровень засыпки (две точки) Скорость схода шихты (две точки) Работа конусов и рас- пределителя шихты —
Анализ колош- Счет подач Состав (СО2, СО, Н2, —
никового газа СН4) Влажность Давление Расход Температура: в газоотводах по радиусу колошника Анализ газа по радиусу колошника Давление Темпера- тура в га- зоотводах по радиусу колошника
311
Продолжение приложения 2
Объект контроля и регули- ровки Контролируемый параметр Регулиру- емый параметр
Охлаждение печи: вода Давление до фильтров после фильтров —
Расход: на охлаждение фурм ,
общий Давление воды общее 1 Расход об- щий Давление воды об-
Пар Давление пара: в межконусном про- странстве на увлажнение дутья в газовом тракте (при остановке печи) Уравнительные клапаны щее Давление То же 1
Давление гряз- ного газа Перепад давления: , межконусное — под- конусное пространство межконусное прост- ранство — атмосфера Давление в межконус- ном пространстве Перепад То же Давление в межко- нусном простран- стве
312
Продолжение приложения 2
Объект контроля и регули- ровки Контрольный параметр Регулируемый параметр
Тепловое состояние горна
Чугун Колошниковая пыль Температура чугуна Состав чугуна Температура фурменно- го очага Температура шлака и чугуна Уровень пыли в пыле- уловителе —
• Воздухонагреватели
Чистый газ Воздух Давление Расход (на каждый воз- духонагреватель) Температура: купола отходящих газов в камере горения Давление Темпера- тура купо- ла Давление
Перепад давления: воздухонагреватель - воздухопровод горя- чего дутья воздухонагревател ь атмосфера —
313
II р и л о ж с н и с 3
Пример калькуляции себестоимости чугуна
на единицу продукции
Статья расхода Количество Цена Сумма
-
/. Сырье и основные материалы
Руда криворожская 0,019 10—25 0-19
Окатыши 0,441 31—06 13—71
Агломерат местный 1,189 23—90 28—41
Агломерат 0,004 26—68 0- 11
Руда марганцевая —1 -— —
Окалина ' —
Шлак сварочный 0,003 3—00 0—01
Итого руды и агло- мерата 1,656 — 42—43
Металлодобавки । — J
Итого металлошихты 1,656 ; 25—62 42—43
11. Флюсы
Известняк —— — —
; IL 1. Топливо в шихту
Кокс в пересчете на сухой Потери от из мельче- 0,440 49—46 21—77
ния 0,038 22—42 0—86
Газ природный, 1000 м3 0.115 28—08 3- 23
Итого в условном 0,565 25—86
Всего 68- 29
Продолжение прил. 3
Статья расхода । Количество Цена Сумма
IV. Отхоиы от производства
Скрап Пыль колошниковая -— — "
используемая 0,005 1—20 0—01
Угар металлошихты 0,651
Итого отходов 0,656 0—01
V. Брак
Итого за вычетом отходов и брака 1,000 68—28
VI. Расходы по п tepedeny
1. Энергетические затраты: природный газ, 0,003 28—08 0- 08
1000 м3 коксовый газ, 1000 м3 0,020 7—40 0- 14
электроэнергия, 0,019 14—62 0- -27
1000 кВт • ч
пар, Гк . 0,018 3—51 0 -006
вода, 1000 м3 0,021 12—00 0- 26
газоочистка, 1000 м3 0,459 0 19 0 09
дутье, 1000 м3 1,140 1—22 1-39
кислород, 1000 м3 0,127 10-00 1-27
сжатый воздух, 1000 м3 0,022 1—95 0-04
Итого энергети- ческих затрат - 3—60
315
Продолжение прнлож. 3
Статья расхода Количество Цена Сумма
2. Основная заработная плата производ- ственных рабочих 3. Дополнительная заработная плата: выслуга лет отчисления по соцстраху 4. Текущий ремонт — всего В том числе заработная плата 5. Содержание основных средств — всего В том числе заработная плата 6. Сменное оборудование, инструмент и малоценный инвентарь 7. Передвижение грузов 8. Охрана труда 9. Амортизация 10. Прочие цеховые расходы 0—22 0—03 0—02 0—02 0-62 0—09 0-63 0--06 0—10 0-41 0 -12 1—59 0—26
11. Итого Расходы по разливке чугуна разливочных машинах на 7-62 0 - 07
Итого расходы по переделу Цеховая себестоимость 12. Общезаводские расходы 13. Потери пусковые 7—69 75—97 0 -21 0—30
Ит ого затрат 76—48
VII. Побочная продукция
Шлак используемый
гранулированный
0,195
0-27
316
Продолжение приложения 3
Статья расхода Количество Цена Сумма
Шлаковая пемза 0,016 1 — 10 0—02
Газ доменный своим цехам (1000 м3) Газ доменный для 0,789 2—40 1—89
кауперов 0,459
Свеча 0,155 0—15 0—02
Потери газа, 1000 м3 0,035
Итого 2—20
Заводская себестои- мость за вычетом по- бочной продукции 1,000 74—28
В том числе вся зарплата цеха 0—53
РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гаврилов Е. Е., Бузоверя М. Т., Можаренко Н. М.
Газовщик доменной печи. Технологические основы до-
менного производства. М.: Металлургия, 1986, 175 с.
2. Жеребин Б. И. Практика ведения доменной печи. М.:
Металлургия, 1980, 248 с.
3. Ильяшов А. А., Сидоров М. А. Главный на печи
горновой. М.: Металлургия, 1986, 64 с.
4. Кружков В. А., Чиченев И. А. Ремонт и монтаж ме-
таллургического оборудования. М.: Металлургия,
1985, 320 с.
5. Механическое оборудование фабрик окускования
доменных цехов/В. Л4. Гребеник, Д А. Сторожик,
Л. А. Демьянец и др. Киев: Вища школа, 1985,312 с.
6. Пашинский В. Ф., Пархоменко Д. М. Справочник
металлурга, 2-е изд., перераб. и доп. Донецк: Донбасс,
1982, 176 с.
7. Шпарбер Л. Я., Голиков В. П. Горновой доменной
печи. М.: Металлургия, 1983, 137 с.
СПРАВОЧНОЕ ИЗДАНИЕ
Виктор Васильевич Даньшин
Павел Иванович Черноусов
СПРАВОЧНИК РАБОЧЕГО ДОМЕННОГО ЦЕХА
Редактор издательства И. И. Машина.
Художественный редактор Ю. И. Смурыгин.
Технический редактор 3. М. Корнилова.
Корректоры В. А. Поткина, Л. А. Сергеева.
ИБ№3518
Сдано в набор 18.12.87 г. Подписано в печать 04.01.89 г.
ФБ00502. Формат бумаги 60Х901/3 2. Бумага офсетная
№ 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная. Усл.
печ. л. 10. Усл. кр.-отт. 10. Уч. изд. л. 9,76. Тираж 5160.
Заказ 3463. Цена 70 к. Изд. № 1785.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство
«Металл vprun», Челябинское отделение, 454000, Челя-
бинск, Красноармейская, 166.
Типография изд-ва «Челябинский рабочий»,
454080, г Челябинск, Свердловский пр., 60.