(Осн.металург.теплотех)Лабораторна робота №1. Вивчити роботу доменної печі в цехових умовах.

Професійна освіта

Для кого: Дорослі

проходження

запитань

22.05.2021

50

0

Завдання №1 Теоретичний блок

Лабораторна робота  №1.

Тема роботи: Вивчити роботу доменної печі в цехових умовах.

Мета роботи: Ознайомитися з призначенням, конструкцією, принципом дії та роботою доменної печі.

Інструменти та пристосування: піч доменна заводу ЗАО Запоріжсталь.

                                              Основні теоретичні відомості

До́менна пічдо́мна — металургійна піч шахтного типу (тобто вертикально розташована) для виплавки чавуну або феросплавів з залізорудної сировини (рудиагломератуокатків). Для зниження температури плавління пустої породи шихтових матеріалів і утворення шлаку з потрібними властивостями у шихту доменної печі додають флюси (вапняк або інші). Паливом доменної печі є кам'яновугільний кокс, в ролі його часткових замінників можуть бути використані природний газкоксовий газмазут, пиловугільне паливо.

Доменна піч є основним агрегатом для отримання заліза (у вигляді чавуну) з залізної руди, хоча постійно ведуться значні дослідження у напрямку створення інших способів отримання заліза. Доменна піч за добу переплавляє кілька тисяч тон (до 50 залізничних вагонів і більше) шихтових матеріалів. Продуктивність найбільших доменних печей становить понад 12000 т чавуну на добу. Світове виробництво чавуну у доменних печах 2013 року становило 1164,612 млн. т. [1] Кампанія доменної печі, тобто тривалість безперервної роботи від пуску («задування») до зупинки («видування»), становить 10 - 15 років, іноді 20 років і більше. [2]

Виплавка чавуну на доменній печі є початковим етапом у виробничому ланцюгу металургійного заводу. У доменних цехах заводів будується, як правило, кілька доменних печей.

Більшість процесів на доменній печі механізовані і автоматизовані.

Конструкція доменної печі

Конструкція доменної печі. 1-нижня частина фундаменту, 2-"пеньок", верхня частина фундаменту, 3-графітовані блоки, 4-вуглицеві блоки, 5-система охолождення дна, 6-подові холодильники, 7-ряд горнових холодильників, 8-холодильники фурменної зони, 9-ряд холодильників заплечиків, 10-верхній ряд холодильників заплечиків, 11 - система охолодження шахти печі - кілька рядів холодильників або залиті у бетон водоохолоджуємі труби, 12-горішній ряд холодильників, на які спирається мурування неохолоджуваної частини шахти печі, 13 - кожух печі, 14-ливарний двір, 15-головний жолоб, 16-продукти плавки - чавун і шлак - у головному жолобі, 17-гармата, підведена до льотки, 18-машина для розкриття чавунної льотки у вихідному положенні, 19-колони, на які спираються шахта печі і металоконтрукції по шахті печі і колошниковий пристрій, 20-майданчик фурменної зони, 21-пристрій для подачі дуття у доменну піч, 22-мараторне кільце, 23-кільцьовий повітропровод, 24-неохолоджувана частина шахти печі, 25-перехідні майданчики на різних горизонтах печі, 26-ланцюгові зонди, 27-газовідводи, 28-колошниковий майданчик, 29-завантажувальний пристрій.

Доменна піч споруджується на фундаменті, що слугує для рівномірної передачі тиску печі з завантаженими у неї сирими матеріалами на грунт. Фундамент поділяється на дві частини — верхню, надгрунтову, що зветься пнем, і нижню, що зветься підошвою. При слабкому грунті фундамент можуть спирати на штучні основи, наприклад на палі. Верхня частина фундаменту робиться з жароміцного бетону бо фундамент доменної печі зазнає інтенсивного теплового впливу.

На горизонтальну поверхню верхньої частини фундаменту кладуть вогнетривке мурування дна горну — під.

Доменна піч ззовні поміщається у металевий кожу́х, зроблений зварюванням між собою вальцованних листів з високоміцної сталі. Товщина кожуха поду і горну становить 30 - 50 мм, заплечиків — 30 - 50 мм, шахти, колошника і купола печі — 22 - 45 мм. На печах об'ємом до 3000 м³ кожух поду, горну і заплечиків спирається на фундамент. Кожух шахти спирається на колони, для чого його нижня частина закінчується опорним кільцем (маратором). Опорне кільце підтримує кожух і вогнетривке мурування шахти й передає навантаження від конструкцій верхньої частини печі на колони.

Нижня частина колон кріпиться до фундаменту печі. На печах встановлюють чотири опорних колони. Для надання більшої стійкості й кращого доступу до горну колони встановлюють з певним нахилом. На печах об'ємом понад 3000 м³ мараторне кільце відсутнє і колошниковий пристрій спирається на шість колон або на шатро будівлі ливарного двору.

Зсередини доменна піч футерується вогнетривким муруванням. Для футерування доменної печі використовують шамотну, високоглиноземисту і вуглецеву цеглу. При муруванні футеровки шви між цеглами заповнюють розчином, виготовленим з мертелів, що відповідають класу цегли. Мертель являє собою вогнетривкий порошок, що складається з подрібленого шамоту і вогнетривкої глини.

Для зменьшення руйнування вогнетривкого мурування між кожухом і муруванням встановлена система охолодження. По периметру до кожуху кріпляться плитові холодильники. Плитові холодильники являють собою металеву плиту з чавуну з розташованим у ній зміяком зі сталевих безшовних труб, по якому циркулює вода. Шахта печі на 2/3 висоти охолоджується вертикальними холодильниками або рядами труб, залитих у бетон стінок шахти. Для охолодження шахти печі використовують систему випарювального охолодження.

Для доступу до різних ділянок печі і обладнання, вона зовні опоясується перехідними майданчиками.

У нижній частинідоменної печі в її стінці і муруванні робляться спеціальні отвори для периодичного випуску рідких продуктів плавки — чавуна і шлаку — чавунні і шлакова льотки. На доменних печах великого об'єму встановлюють чотири чавунних льотки.

Сучасна доменна піч є спорудою заввишки від 26 до 35 м. Це висота власне печі, а висота всіх металоконструкцій доменної печі разом з колошниковим пристроєм і газовідводами може сягати понад 80 м.

У верхній частині горна на фурменній зоні розташовуються фурменні прилади, через які у доменну піч подається нагріте повітря — дуття. Саме в цій ділянці печі відбувається горіння коксу і температури досягають найбільшого значення 1900–2000 °C. По мірі підвищення вгору температура знижується, і у колошника доходить до 200–350 °C.

Виплавлюваної в доменній печі сплав заліза з вуглецем і кремнієм має температуру плавлення ок. 1150 ° C. У розплавленому стані чавун легко заповнює ливарні форми будь-якої конфігурації. Тому він дуже підходить для виготовлення багатьох видів виробів. Основні засоби виробництва на чавуноливарному заводі - це плавильна піч, моделі виробів і формувальні матеріали. З плавильних печей найпростіше вагранка, тобто невелика піч шахтного типу, футерована вогнетривкою цеглою. У її нижній частині є фурми, а у верхній - димар для газів, що відходять. Через бічний отвір завантажують паливо і чавун, піч розпалюють і включають дуття. Розплавлений чавун збирається на подової плиті і в міру потреби випускається через річку. На більших чавуноливарних заводах чавун плавлять у відбивних печах. Для отримання виливків хорошої якості немає необхідності в дуже складному устаткуванні. Перший крок - виготовлення моделі виробу. Модель виготовляє з дерева досвідчений майстер-модельник, даючи припуск на усадку чавуну при затвердінні. Ливарні форми для чавунних виливків роблять з формувальної суміші (глини з піском), липкою, але пористої. Модель поміщають всередину рознімної рами, що складається з "опок", і заповнюють опоки формувальної сумішшю. Потім опоки рознімають і видаляють модель. Коли їх знову складають разом, в формувальної суміші утворюється порожнина ливарної форми, точно відповідна моделі. Залишається виконати ливникові отвори і канали, по яких рідкий чавун міг би затекти в порожнину форми.

Після висихання форма готова до заливання. Якщо заливка проходить добре, то рідкий чавун заповнює всі порожнечі форми, не залишаючи повітряних бульбашок. Коли чавун твердне, виливок "роздягають", розбиваючи форму. У багатьох випадках для "доведення" вироби буває достатньо згладити шліфуванням нерівні краї виливки. Чушковий чавун, найчастіше застосовується для лиття, називають сірим чавуном, оскільки сіркою, навіть сажистий, виглядає його поверхню на зламі. Такою її вид пояснюється великим вмістом вуглецю (близько 4%), присутнього в залозі у формі лусочок графіту. Сірий чавун рідкотекучий, має низьку температуру плавлення і до того ж добре поглинає енергію вібрації - чавунний дзвін не дзвенить. Завдяки цьому чавун підходить для виготовлення рояльних рам, станин прокатних станів, токарних, фрезерних та інших верстатів. Дуже поширене виріб з сірого чавуну - блок циліндрів автомобільного двигуна; чавун для цього застосування хороший тим, що дешевий і легко заливається у форми складної конфігурації. Хоча сірий чавун і міцний, він крихкий і легко руйнується при різкому ударі. Тому замість нього частіше застосовують ковкий чавун. Відлиття з ковкого чавуну отримують в два етапи. Спочатку робиться виливок з білого чавуну з порівняно низьким вмістом вуглецю і кремнію. Такий чавун дуже крихкий, але після високотемпературного відпалу протягом доби його пластичність набагато збільшується. Збільшення пластичності зумовлено перерозподілом вуглецю в металі, що відбуваються при відпалі. У білому чавуні вуглець міститься у формі карбіду заліза Fe3C. У процесі відпалу карбід розкладається на залізо і графіт. Цей графіт має вигляд малих сферичних включень, які, будучи відокремлені один від одного, майже не знижують пластичність навколишнього їх залізної матриці. З ковкого чавуну виготовляють трубопровідні фітинги та залізничне обладнання.

Сировина і паливо

Матеріали, які завантажують у доменну піч — паливо, рудні матеріали, флюси — називаються шихтою, або шихтовими матеріалами. Всі шихтові матеріали являють собою матеріали у вигляді грудок.

Паливо

кокс

Основним паливом доменної печі є кам'яновугільний кокс. Окрім того, що він забеспечує високі температури в печі, вуглець коксу є відновником заліза з руди, а також кокс, будучи твердим паливом, є розпушувачем стовпа шихти у печі, забеспечуючи її високу газопроникність. У нижній частині печі кокс залишається єдиним твердим матеріалом (інші матеріали тут вже розплавлені) і утворює своєрідну решітку, через яку стікають у горно рідкі продукти плавки. Кокс займає приблизно половину об'єму всієї шихти у працюючій доменній печі. Витрата коксу на 1 т чавуну на сучасних доменних печах, залежно від рівня підготовки шихти і технології, становить 200 - 450 кг.

Вартість коксу становить 40 - 50 % собівартості чавуну. Крім того, для виробництва коксу придатні лише певні марки вугілля. Тому вже довгий час ведуться пошуки з заміни частини коксу більш дешевим паливом. Частковими замінниками коксу є природний газ (при великих запасах його в країні), коксовий газмазут, пиловугільне паливо (виготовлене з дешевших марок вугілля) тощо. Ці замінники коксу подаються в піч через фурми.

Окрім вуглецю кокс містить певну кількість золи — близько 10 %. Зола являє собою пусту породу коксуємого вугілля, яку не вдалося від нього відокремити при збагачуванні перед коксуванням. Чим меньше золи в коксі, тим він є більш якісним. Основними компонентами золи є SiO2Al2O3 (разом до 75 %) і Fe2O3 (до 10 - 20 %). Для ошлакування золи коксу в піч додають додатковий флюс.

До початку використання коксу основним паливом домених печей було деревне вугілля. У США у 20 столітті широко використовувався також антрацит.

Продукти доменної печі

  • Чавун — основний продукт доменної печі.

    • Ливарний чавун — застосовується на машинобудівних підприємствах для виготовлення фасонних відливок.

    • Переробний чавун — призначений для переплавлення в сталь в конвертерах чи мартенівських печах.

  • Доменні ферросплави — сплави заліза с кремнієм, марганцем та іншими елементами. Застосовуються для розжарювання і легування сталей.

  • Побічні продукти — шлак і доменний газ. З шлаку виготовляють цемент, шлаковату. Доменний газ застосовують як паливо у повітронагрівачах для підігріву повітря, що подається в доменну піч.

Перспективи доменного виробництва

В найближчому майбутньому виробництво чавуну в доменних печах буде продовжуватися. Справа в тому, що двостадійне виробництво сталі (спочатку виробництво чавуну з залізорудних матеріалів в доменній печі, а потім виробництво сталі з чавуну та лому в конверторах, електропечах або мартенах) в наш час[Коли?] є дешевшим за пряме відновлення заліза з руди. Проблемою є виснаження родовищ вугілля, що коксується. Перспективним є вдування пиловугілного палива, подрібненого пластику, мазуту у фурми доменних печей. Цим зменшуються витрати коксу. Й тим самим знижується собівартість чавуну.

Пpавила безпеки у доменному виpобництві

Будівля колошникового підйомника повинна бути обладнана вантажопіднімальними механізмами для виконання pемонтних pобіт. Експлуатація їх повинна пpоводитися у відповідності з Пpавилами будови і безпечної експлуатації вантажопіднімальних кpанів.

Подача паpи в міжконусний пpостіp і під великий конус повинна здійснюватися від колектоpа паpи печі. Паpаметpи паpи (тиск і темпеpатуpа) і його кількість визначаються обсягом печі. Пpи цьому темпеpатуpа повинна бути не нижче 250о С, а тиск паpи тpеба встановлювати вище тиску колошникового газу не менше, ніж на 1 кгс/см2 з дотpиманням вимог.

На вентилях окpемих магістpалей повинні бути вивішені таблички з вказівкою місця подачi паpи. Об'єднувати паpовий колектоp печі з опалювальною системою виpобничих пpиміщень забоpоняється. Витік паpи із запіpної аpматуpи паpового колектоpа необхідно негайно усувати.

На колошникових майданчиках доменних печей, обладнаних бесконусними завантажувальними пpистроями (БЗП), повинні бути встановлені системи пожежогасіння.

Порядок виконання роботи:

  1. Вказати тему, мету та інструменти і пристосування.

  2. Ознайомитися з призначенням, конструкцією і роботою доменної печі . Прикласти до звіту.

  3. Прикласти до звіту рисунок доменної печі.

  4. Ознайрмитися з правилами безпеки у доменному виробництві.

  5. Відповісти на запитання для самоперевірки . Усно.

Питання для самоперевірки.

  1. Що таке доменна піч?

  2. Конструкція та принцип дії доменної печі?

  3. Назвіть сировину та паливо яке використовують для доменних печей?

  4. Перелічіть продукти доменної пкечі?

  5. Перспективи доменного виробництва.

  6. Правила безпеки у доменному виробництві.

    Конструкція доменної печі. 1-нижня частина фундаменту, 2-"пеньок", верхня частина фундаменту, 3-графітовані блоки, 4-вуглицеві блоки, 5-система охолождення дна, 6-подові холодильники, 7-ряд горнових холодильників, 8-холодильники фурменної зони, 9-ряд холодильників заплечиків, 10-верхній ряд холодильників заплечиків, 11 - система охолодження шахти печі - кілька рядів холодильників або залиті у бетон водоохолоджуємі труби, 12-горішній ряд холодильників, на які спирається мурування неохолоджуваної частини шахти печі, 13 - кожух печі, 14-ливарний двір, 15-головний жолоб, 16-продукти плавки - чавун і шлак - у головному жолобі, 17-гармата, підведена до льотки, 18-машина для розкриття чавунної льотки у вихідному положенні, 19-колони, на які спираються шахта печі і металоконтрукції по шахті печі і колошниковий пристрій, 20-майданчик фурменної зони, 21-пристрій для подачі дуття у доменну піч, 22-мараторне кільце, 23-кільцьовий повітропровод, 24-неохолоджувана частина шахти печі, 25-перехідні майданчики на різних горизонтах печі, 26-ланцюгові зонди, 27-газовідводи, 28-колошниковий майданчик, 29-завантажувальний пристрій.

Завдання №2 Вільне введення тексту

Усі, хто не виконав роботу в аудиторії, виконують згідно цього завдання. Фотографують та надають для перевірки.

https://www.youtube.com/watch?v=Pw0jPG6hHXA&ab_channel=metalspacemetalspace

Лабораторна робота №1

Тема роботи: Вивчити роботу доменної печі в цехових умовах.

Оформити роботу на листах А4 з рамочкою на 15 та в якості захисту роботи переглянути відеосюжет та відповісти на наступні запитання (в робочому зошиті). Відео потрібно переглянути до 12хв.55сек.

  1. Наведіть поняття «залізо» і де його використовують?

  2. Що виплавляє доменна піч?

  3. Із якого комплексу обладнання складається доменна піч?

  4. Скільки чавуну виробляє домна на рік після запуску?

  5. Назвіть єдину ручну операцію яку виконують при виплавкі чавуну.

  6. Наведіть повний фізико-хімічний процес виплавки чавуну в доменній печі.

  7. Як відбувається зливання чавуну із печі?

  8. Як і хто управляє бур-машиною?

  9. За допомогою чого (якого обладнання) управляють доменною піччю?

  10. Призначення вагоноперекидувача і як він працює?

Продовження відео з 15хв.16сек.

Рефлексія від 0 учнів

Сподобався

0 0

Зрозумілий

0 0

Потрібні роз'яснення

0 0