Отчёт по практике на тему Исследования влияния мелкой фракции кокса на ход доменной печи

Содержание:

Введение 3

1. Устройство доменной печи 4

2. Функции кокса в доменной плавке 9

3. Движение шихты и газа в доменной печи 14

4. Расчет оптимального качества кокса для доменной печи 23

Заключение 27

Список использованных источников 30

Введение:

Доменный процесс является сложнейшим явлением в сфере металлургического производства. Он представляет собой совокупность механических, физических и физико-химических явлений, протекающих в работающей доменной печи. Загружаемые в доменную печь шихтовые материалы – кокс, железосодержащие компоненты и флюс.

Цель доменного производства состоит в получении чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Сырыми материалами доменной плавки являются топливо, железные и марганцевые руды и флюс.

Топливом для доменной плавки служит кокс, получаемый из каменного угля. Его роль состоит в обеспечении процесса теплом и восстановительной энергией. Кроме того кокс разрыхляет столб шихтовых материалов и облегчает прохождение газового потока в шихте доменной печи.

Железные руды вносят в доменную печь химически связанное с другими элементами железо. Восстанавливаясь в печи, железо переходит в чугун. С марганцевой рудой в доменную печь вносится марганец для получения чугуна требуемого состава.

Для получения высоких технико-экономических показателей доменной плавки сырье и материалы предварительно подвергают специальной подготовке.

Цель прохождения практики – провести исследование влияния мелкой фракции кокса на ход доменной печи.

Задачи исследования:

— изучить устройство доменной печи;

— проанализировать функции кокса в доменной плавке;

— изучить движение шихты и газа в доменной печи.

Заключение:

Кокс, сгорая в доменной печи, дает тепло и является источником получения восстановителя окислов железа. Чем больше в коксе содержится углерода, тем лучше качество кокса, а чем больше в коксе золы и влаги, тем качество кокса хуже. Если содержание влаги в коксе зависит от способа его охлаждения или, как говорят коксовики, «тушения» и, применяя различные способы тушения, можно свести содержание влаги в коксе до минимума, то количество минеральных составляющих (зольность) в коксе зависит от ее содержания в исходном угле.

Некоторые ученые считают, что каждый лишний процент золы в коксе на 1,5 – 2% снижает производительность доменной печи. Для одной современной домны это означает, что народное хозяйство не досчитается более ста тысяч тонн чугуна в год. Если зольность кокса в первом приближении балласт, то сера, которая обязательно присутствует в любом угле и на 80% переходит в кокс, является самым вредным элементом, от которого металлурги всеми мерами стараются избавиться. Сера переходит в чугун, из чугуна в сталь, ухудшая ее качество.

От серы в доменном процессе избавляются так же, как от золы, то есть путем добавления флюсов, в основном известняка. Дополнительное количество флюса требует дополнительного количества кокса, который вносит в домну новые порции серы. Специалисты считают, что увеличение в коксе содержания серы на 0,1% также снижает производительность доменной печи на 1,5 – 2%.

Кроме того, что кокс является в доменной печи источникам тепла и восстановительных газов, он выполняет еще одну важнейшую функцию разрыхлителя доменной шихты – столба шихтовых материалов. Куски кокса образуют своеобразное сито, через которое, равномерно распределяясь по сечению шихты, проходят газы, стекают металл и шлак.

Если кокс будет непрочным, легко раздробится при падении в домну или будет истираться при движении вниз по шахте вместе с другими компонентами доменной шихты, то образующаяся коксовая мелочь забьет проходы между кусками шихты. Газы пойдут в месте наименьшего сопротивления их движению, и в этом месте процесс образования металла и шлака пойдет интенсивнее. В то же время там, где проход газам затруднен, температура снизится, процесс образования металла и шлака замедлится, замедлится и оседание столба шихтовых материалов. В месте замедленного прохождения газов может произойти необратимый процесс – масса превратится в монолит. Чтобы газы проходили через столб шихтовых материалов равномерно, куски кокса должны быть средних размеров.

Кокс должен иметь минимум балластных составляющих: влаги, зольности, азота и кислорода. Содержание в коксе влаги зависит от способа его охлаждения. Если для тушения кокса используют воду, его влажность составляет 2 – 3%.. Если же тушение кокса осуществляется «сухим» способом, то есть путем продувки его каким-либо инертным газом, то влажность кокса составит 0,1 – 0,15%. Это та влага, которую при нормальной температуре кокс поглощает из воздуха. Содержание же кислорода, азота и зольность кокса зависят от содержания их в исходном угле.

Единого стандарта на кокс по зольности не может быть, так как в разных районах кокс получается из углей разных месторождений и обогатимость этих углей разная. Так, зольность кокса из углей Донецкого и Кузнецкого бассейнов около 10%, Карагандинского бассейна – примерно 12%. В коксе из углей Грузии 16, а металлургические заводы Индии работают на коксе с зольностью до 20%. Естественно, что и показатели работы доменных печей при работе на коксе разной зольности различны. Для получения одной тонны чугуна на коксе с зольностью до 10% расходуется около 500 – 550 кг кокса, а с зольностью 20% потребуется уже более 800 – 900 кг кокса.

Сера придает металлу красноломкость, не позволяет получать тонкий стальной лист, вредит при ковке и штамповке. Поэтому кокс, который получали из углей с очень высоким содержанием серы (6 – 8%), например кизеловских, которые добывались на северном Урале (кокс Губахинского коксохимического завода) был вообще непригоден для доменного производства, использовался в цветной металлургии. Например, при выплавке меди из медных сернистых руд сера просто горючий материал. При сгорании продукт может быть использован для производства серной кислоты.

Кокс должен обладать определенной прочностью. Это значит, что зольность и сернистость кокса должны быть минимальными, а кокс должен быть более прочным, причем требования к прочности кокса с каждым годом возрастают. Кроме кокса, в доменной печи могут гореть угольная и коксовая пыль, мазут, природный газ, водород. Сгорая, они восстанавливают руду. При этом сокращается расход кокса в доменной плавке, удешевляется получаемый чугун, улучшается экономика доменного процесса.

 

Фрагмент текста работы:

1. Устройство доменной печи

Современная доменная печь представляет собой крупное и сложное сооружение и относится к типу шахтных печей. Все протекающие в ней физико-химические процессы осуществляются по принципу противотока: сверху вниз непрерывно движется столб шихтовых материалов, а навстречу ему — восходящий поток горячих газов. Это наилучшим образом обеспечивает использование тепловой и химической энергии в процессе выплавки чугуна из шихты.

Вертикальный разрез по оси внутреннего пространства, ограниченного кладкой, составляет профиль печи. Размеры профиля имеют важное значение для работы печи.

Название отдельных частей профиля соответствует отдельным конструктивным узлам печи. Профиль состоит из отдельных элементов: верхней цилиндрической части — колошника, конической шахты, цилиндрического распара (наибольший диаметр печи), сужающихся книзу заплечиков и цилиндрического горна. Суммарный объем отдельных частей профиля образует объем доменной печи.

Современный профиль доменной печи был разработан в процессе развития доменного производства (рис. 1).

Металлурги прошлого боялись измельчения древесного угля, а позже кокса, вследствие чего не увеличивали высоту печи, а стремились увеличить распар; горн оставляли узким. Небольшой диаметр горна объясняется также тем, что металлурги того времени располагали очень слабыми воздуходувными средствами. Они опасались, что будет невозможно получить высокие температуры в горне, необходимые для выплавки чугуна. При очень широком распаре и чрезмерно узком горне заплечики были очень пологими. Такие печи, конечно, работали плохо. Наблюдения за работой печей того времени показали, что по мере разгара горна работа печей улучшалась. Это дало повод к расширению диаметра горна и постепенному сужению распара. Увеличение диаметра горна началось со второй половины XIX в. после того, как доменщики начали располагать более мощными воздуходувками.

Развитие профиля тесно связано с увеличением размеров печи. Увеличивались постепенно высота и диаметры. Таким образом, увеличивалось внутреннее рабочее пространство — объем печи.

Рисунок 1. Развитие профиля доменных печей

В верхней части печи высоту ограничивает большой конус засыпного аппарата, в нижней — отверстие для выпуска чугуна, находящееся в нижней части горна и называемое чугунной леткой.

Полезной высотой печи называется расстояние от оси чугунной летки до уровня нижней кромки опущенного большого конуса. Объем рабочего пространства, соответствующего этой высоте, считается полезным объемом печи. За полную высоту доменной печи принимается расстояние от оси чугунной летки до верха колошникового фланца металлического кожуха печи.

При проектировании новых доменных печей по заданной производительности профиль их рассчитывают, пользуясь способами, которые разработаны русскими учеными — акад. М. А. Павловым и проф. А. Н. Раммом.

Практика работы современных мощных доменных печей показала, что увеличение их размеров, а значит, и объема не только не ухудшило, а, наоборот, улучшило технико-экономические показатели плавки при соответствующем улучшении качества шихтовых материалов.

На рис. 2 представлен вертикальный разрез современной доменной печи полезным объемом 2700 м3.

Рисунок 2. Вертикальный разрез современной доменной печи полезным объемом 2700 м3

Внутреннее очертание вертикального разреза доменной печи называют профилем печи. Рабочее пространство печи состоит из:

1. Колошник;

2. Шахта;

3. Распар;

4. Заплечики;

5. Горн.

Колошник — это верхняя часть доменной печи, через которую осуществляется загрузка шихтовых материалов и отвод доменного или колошникового газа.

Основной частью колошникового устройства является засыпной аппарат. На большинстве доменных печей установлены двухконусные загрузочные устройства. В обычном положении оба конуса закрыты и надежно изолируют внутреннее пространство печи от атмосферы. После загрузки шихты в приемную воронку малый конус опускается, и шихта падает на большой конус. Малый конус закрывается. После того, как на большом конусе будет набрано заданное количество шихты, большой конус опускается при закрытом малом конусе и шихта высыпается в печь. После этого большой конус закрывается. Таким образом, рабочее пространство доменной печи постоянно герметизировано.

На долю шахты приходится большая часть общей высоты и объема печи. Профиль шахты, представляющий собой усеченный конус, расширяющийся к низу, обеспечивает равномерное опускание и разрыхление шихтовых материалов. Значительная высота шахты позволяет осуществлять тепловую и химическую обработку материалов поднимающимися горячими газами.