Доменная выплавка чугуна

?Историческая справочка.
Чугун был знаком за 4 — 6 вв. до н. э.
Д. п. появилось в итоге развития сыродутного процесса — "прямого" получения железа в твёрдом состоянии непосредственно из железной руды путём восстановления её в басовитых горнах или шахтных печах ( домницах ) с помощью древесного уголька.
Первые доменные печи в Европе возникли в половине 14 в.
, а в России — около 1630, вблизи Тулы и Каширы.
На Урале первый чугун получен в 1701, а в половине 18 в.
благодаря развитию уральской металлургии Россия получилась на 1-е место в мирке, которое держала до начала 19 в.
До половины 18 в.
единственное топливо в Д. п.
— древесный уголек.
В 1735 А. Дерби применил в доменной плавке каменно - угольный кокс.

Главные химические процессы в доменной печи — горение топлива и восстановление Fe, Si, Mn и др. элементов.
Часть кокса расходуется на процессы восстановления, но основное количество опускается в горн и сгорает вместе с вдуваемым топливом у фурм.
Газы с t 1600 — 2300°С, включающие 35 — 45% CO, 1 — 12% H 2 и 45 — 65% N 2, подымаясь по печи, нагревают опускающуюся шихту, при этом CO и H 2 частично подвергаются окислению до CO 2 и H 2 O.
Газы, происходящие из печи, имеют t 150 — 300°С.

Историческая справочка.
Чугун был знаком за 4 - 6 вв. до н. э.
Доменное производство появилось в итоге развития сыродутного процесса - « прямого » получения железа в твёрдом состоянии непосредственно из железной руды путём восстановления её в басовитых горнах или шахтных печах ( домницах ) с помощью древесного уголька.
Первые доменные печи в Европе возникли в половине 14 в.
, а в России - около 1630, вблизи Тулы и Каширы.
На Урале первый чугун получен в 1701, а в половине 18 в.
благодаря развитию уральской металлургии Россия получилась на 1-е место в мирке, которое держала до начала 19 в.
До половины 18 в.
единственное топливо для доменного производства - древесный уголек.
В 1735 А. Дерби применил в доменной плавке каменно - угольный кокс.

Бурые железнякисодержатся в натуре в облике многих разновидностей.
Наиболее распространенными разновидностями являются лимонит ( 2Fе 2 О 3 • ЗН 2 О ) и гетит ( Fе 2 Оз - Н 2 О ).
Бурые железняки весьма распространены в натуре и встречаются как в виде густых множеств руды, так и в виде руд, некоторые зерна которых плохо связаны между собой.
Зачастую пласты бурого железняка небольшой мощности отлагаются на дне болот и водоемов.
В этом эпизоде они держат немалое количество землистых примесей.
Бурые железняки всех разновидностей являются наиболее легковосстановимьми рудами.
Это объясняется тем, что при нагреве гидраты разлагаются, влага испаряется, я руда приобретает губчатое строение, что содействует ее химической обработке.
Перед загрузкой такой руды в доменную печь должны ее обогащение и агломерация.

В ЗАО « Урал ВИМ » ( г.
Челябинск ) разработана технология изготовления железоуглеродных брикетов, в которых используется дробленая чугунная и стальная стружка с добавкой высокоуглеродных отходов, появляющихся после обработки черных или графитизированных электродов.
Брикетирование производится на высокопроизводительном брикетере в постоянном процессе.
Брикеты получают различных величин, но много в виде эллипсов с размерами 25х45х65 мм.
Высокая прочность брикетов исключает их разрушение при загрузке шихты в плавильные агрегаты.
Стоимость брикетированного железоуглеродного материала на 25…30% ниже стоимости чугунного лома и, тем паче, дешевле стоимости доменных передельного и литейных чугунов.

Главные химические процессы в доменной печи – горение топлива и восстановление Fe, Si, Mn и др. элементов.
Часть кокса расходуется на процессы восстановления, но основное количество опускается в горн и сгорает вместе с вдуваемым топливом у фурм.
Газы с t 1600 - 2300°С, включающие 35 - 45% CO, 1 - 12% H2 и 45 - 65% N2, подымаясь по печи, нагревают опускающуюся шихту, при этом CO и H2 частично подвергаются окислению до CO2 и H2O.
Газы, происходящие из печи, имеют t 150 - 300°С.

Индикаторы работы доменной печи зависят главнейшим типом от качества мокрых тканей и степени подготовки их к плавке.
Главные индикаторы : суточная производительность доменной печи в т и расход кокса на 1 т чугуна.
В СССР производительность доменных печей временами характеризуется коэффициентом использования полезного объёма ( кипо ), т. е. отношением полезного объёма в м 3 к суточной выплавке передельного чугуна в т.
Производительность доменной печи объёмом 3000 м 3 — 7000 т чугуна в сутки.
В 1970 средний кипо составил 0, 597 ( в отдельных событиях 0, 43 — 0, 45 ).
Расход кокса на единицу выплавляемого чугуна имеет великое экономическое значение вследствие высокой стоимости кокса.
Применение лишнего топлива позволяет снизить расход кокса на 8 — 20% и опустить благодаря этому себестоимость чугуна.
В СССР при выплавке передельного чугуна из здорово подготовленной богатой железом шихты расход кокса 550 — 600 кг/т, а на отдельных заводах — не более 450 — 500 кг/т.

В реальное время железоуглеродные композиты осваиваются на ряде фабрик в качестве основной добавки железосодержащего шихтового материала взамен доменных чугунов и чугунного лома.
При этом часть стального ломика в шихте может быть поднята.
Это позволяет уменьшить себестоимость чугуна и стали при их выплавке.
Кусковой железоуглеродный материал характеризуется высокой крепостью к истиранию.
Поэтому он неплохо выдерживает ударные и истирающие нагрузки при перевозке и тяжестях.
Железоуглеродные композиты отличаются высокой термостойкостью и стойкостью против окисления, что позволяет повысить степень усвоения из них углерода и кремния при выплавке чугуна и стали.
Особливо это немаловажно при проведении плавки чугуна в вагранках, так как обычный кусковой ферросилиций даже с небольшим содержанием кремния интенсивно окисляется в плавильной зоне фурменного пояса вагранок.
Применение предлагаемых материалов обеспечивает высокую стабилизацию химического состава выплавляемого чугуна.