Устройство доменной печи
Доменная печь — это вертикальный цилиндрический реактор, используемый для выплавки чугуна из железной руды․ Она состоит из нескольких основных элементов, которые взаимодействуют друг с другом, обеспечивая непрерывный процесс производства чугуна․
Конструкция доменной печи
Доменная печь представляет собой сложную конструкцию, включающую в себя несколько основных элементов․
Шахта печи — это верхняя часть доменной печи, имеющая коническую форму․ В шахту загружается шихта ‒ смесь железной руды, кокса и флюсов․ В шахте происходит подготовка шихты к дальнейшей обработке⁚ нагрев, частичное восстановление железа и образование газов․
Горн, это нижняя часть доменной печи, где происходит плавление и образование чугуна․ Горн имеет конусообразную форму, сужающуюся к низу․ В горне установлены фурмы, через которые подается горячий воздух․
Расширение ‒ это переходная зона между шахтой и горном․ В расширении происходит интенсивное образование газов и начинается плавление шихты․
Лещадка — это площадка, расположенная на уровне горна, где собирается расплавленный чугун․ Оттуда он сливается в чугуновозные ковши․
Шлакоотвод, это канал, по которому отводится шлак, образующийся в процессе выплавки чугуна․ Шлак ‒ это легкоплавкий материал, который образуется из флюсов и примесей, содержащихся в руде․
Фурмы ‒ это отверстия в горне, через которые подается горячий воздух для обеспечения процесса горения кокса․ Горячий воздух необходим для поддержания высокой температуры в горне и для обеспечения процесса восстановления железа․
Вентилятор ‒ это устройство, которое обеспечивает подачу горячего воздуха в фурмы․ Вентилятор обычно работает на природном газе или мазуте․
Оборудование для загрузки шихты ‒ это комплекс механизмов, обеспечивающих непрерывную загрузку шихты в шахту печи․ Обычно это конвейеры, элеваторы и бункеры․
Оборудование для вывода чугуна и шлака — это устройства, которые обеспечивают непрерывный вывод расплавленного чугуна и шлака из печи․ Обычно это ковши, которые перемещаются кранами․
Основные элементы печи
Доменная печь состоит из нескольких ключевых элементов, каждый из которых играет важную роль в процессе выплавки чугуна․ Давайте рассмотрим их подробнее⁚
Шахта ‒ это верхняя часть доменной печи, имеющая коническую форму․ Именно в шахту загружается шихта, состоящая из железной руды, кокса и флюсов․ В шахте происходит предварительная обработка шихты⁚ нагрев, частичное восстановление железа и образование газов․
Горн ‒ это нижняя часть доменной печи, где происходит плавление и образование чугуна․ Горн имеет конусообразную форму, сужающуюся к низу․ В горне расположены фурмы, через которые подается горячий воздух․
Расширение — это переходная зона между шахтой и горном․ В расширении происходит интенсивное образование газов и начинается плавление шихты․
Фурмы ‒ это отверстия в горне, через которые подается горячий воздух для обеспечения процесса горения кокса․ Горячий воздух необходим для поддержания высокой температуры в горне и для обеспечения процесса восстановления железа․
Вентилятор — это устройство, которое обеспечивает подачу горячего воздуха в фурмы․ Вентилятор обычно работает на природном газе или мазуте․
Оборудование для загрузки шихты — это комплекс механизмов, обеспечивающих непрерывную загрузку шихты в шахту печи․ Обычно это конвейеры, элеваторы и бункеры․
Оборудование для вывода чугуна и шлака ‒ это устройства, которые обеспечивают непрерывный вывод расплавленного чугуна и шлака из печи․ Обычно это ковши, которые перемещаются кранами․
Лещадка ‒ это площадка, расположенная на уровне горна, где собирается расплавленный чугун․ Оттуда он сливается в чугуновозные ковши․
Шлакоотвод ‒ это канал, по которому отводится шлак, образующийся в процессе выплавки чугуна․ Шлак — это легкоплавкий материал, который образуется из флюсов и примесей, содержащихся в руде․
Процессы в доменной печи
В доменной печи происходят сложные физико-химические процессы, которые приводят к образованию чугуна из железной руды․ Эти процессы протекают в разных зонах печи и тесно взаимосвязаны между собой․
Процесс восстановления железа
В доменной печи восстановление железа происходит в несколько этапов, каждый из которых имеет свои особенности и протекает в определенной температурной зоне․
На первом этапе, в верхней части печи, где температура достигает 200-300 °C, происходит удаление влаги из руды и разложение карбонатов․
Далее, в зоне предвосстановления (400-600 °C), происходит восстановление оксидов железа до FeO (закиси железа) с помощью угарного газа (CO)․
В зоне интенсивного восстановления (600-900 °C) происходит основное восстановление FeO до металлического железа с помощью CO и водорода (H2)․
В нижней части печи, где температура достигает 1500-1600 °C, происходит окончательное восстановление железа и образование жидкого чугуна․
Важным фактором, влияющим на процесс восстановления железа, является состав шихты․ В шихту, помимо железной руды, добавляют кокс, флюсы и другие материалы, которые обеспечивают необходимую температуру, химический состав и физические свойства шихты для эффективного процесса восстановления железа․
Процесс восстановления железа в доменной печи является сложным и многоступенчатым, но именно он является ключевым этапом в производстве чугуна․
Процесс плавления и образования чугуна
В нижней части доменной печи, где температура достигает 1500-1600 °C, происходит плавление восстановленного железа и образование жидкого чугуна․ Этот процесс является результатом сложного взаимодействия между различными компонентами шихты и продуктами горения кокса․
В этой зоне печи, называемой горном, восстановленное железо, взаимодействуя с углеродом (C) из кокса, растворяет его в себе, образуя железоуглеродистый сплав — чугун․
Кроме железа и углерода, в чугун также входят кремний (Si), марганец (Mn), фосфор (P) и сера (S), которые переходят в чугун из шихты и кокса․
Состав чугуна, в частности содержание углерода, кремния, марганца, фосфора и серы, определяет его свойства и применение․
Процесс образования чугуна в доменной печи является результатом сложного взаимодействия между температурой, составом шихты, скоростью подачи шихты и другими факторами․
Для регулирования состава чугуна и обеспечения непрерывного процесса плавки в доменной печи используются различные технологические приемы, включая изменение состава шихты, скорости подачи шихты, температуры в печи и другие параметры․