Производство чугуна в доменной печи

?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.

Индикаторы работы доменной печи зависят главнейшим типом от качества мокрых тканей и степени подготовки их к плавке.
Главные индикаторы : суточная производительность доменной печи в ?‚ и расход кокса на 1 ?‚ чугуна.
В СССР производительность доменных печей временами характеризуется коэффициентом использования полезного объёма ( кипо ), т. е. отношением полезного объёма в ?? 3 к суточной выплавке передельного чугуна в ?‚.
Производительность доменной печи объёмом 3000 ?? 3 — 7000 ?‚ 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.

Восстановление оксидов железа оксидом углерода По степени убывания кислорода оксиды железа располагаются в слой : Fe 2 O 3, Fe 3 O 4 и FeO, охватывающие соответственно 30, 06 ;
27, 64 и 22, 28 % кислорода.
Из трех оксидов железа, взятых в свободном состоянии, наиболее прочнее в условиях рабочего пространства доменной печи, а точнее при температуре выше 570° С, является FeO.
Восстановление железа из его оксидов протекает постепенно путем последовательного удаления кислорода и в зависимости от температуры может быть написано двумя схемами : при температуре выше 570° С Fe 2 O 3 ? Fe 3 O 4 ® FeO ® F при температуре ниже 570° С Fe 2 O 3 ? Fe 3 O 4 ® Fe.
Ниже 570° С прочность FeO становится меньше прочности Fe 3 O 4 и она превращается в Fe 3 O 4 и Fe.
В доменной печи восстановление железа из его оксидов протекает в основном по главной схеме, так как уже через несколько минут после загрузки материалов на колошник они нагреваются до температуры выше 570° С. Большая половина кислорода, объединенного в оксиды железа, отбирается оксидом углерода, поэтому основным восстановителем в доменной печи является оксид углерода.
Восстановление оксидов железа оксидом углерода при температуре выше 570° С течет по реакциям : 3Fe 2 O 3 + СО ® 2Fe 3 O 4 + СО 2 + 37, 137 МДж, Fe 2 O 3 + mCO « 3FeO + ( m – 1 ) CO + СО 2 – 20, 892 МДж, FeO + nCO « Fe + ( n – 1 ) CO + СО 2 + 13, 607 МДж.

Процесс выплавки может быть ускорен путем применения в доменных печах кислорода.
При вдувании в доменную печь обогащенного кислородом воздуха предварительный подогрев его становится бесполезным, а значит, отпадает надобность в громоздких и сложных кауперах и целый процесс упрощается.
Совместно с тем производительность печи повышается и уменьшается расход топлива.
Такая доменная печь дает в 1, 5 раза больше железа и требует кокса на?
меньше чем обыкновенная.

Доменная печь ( рис.
1.2 ) – печь шахтного типа.
Имеет снаружи стальной, который был помянут изнутри огнеупорным шамотным кирпичом.
Рабочее пространство печи включает колошник 6, шахту 5, распар 4, заплечики 3, горн 1, лещадь 15.
В верхней части колошника находится засыпной аппарат 8, через который в печь загружают шихту слоями ( колошами ).
Шихта состоит из обогащенной руды ( концентрата ) в виде кусочков размером 30 - 50 мм, кокса и флюсов.
Из тонких фракций руды предварительно готовят агломерат или окатыши.
Агломерат получают путем спекания на агломерационной фабрике маленьких ( менее 10 мм ) частиц концентрата с коксом и флюсом.
Окатыши получают из мелких фракций путем окомкования в шары размером 30 мм и обжига.

Лит.
: Сборник работ по теории доменной плавки, восток.
А. Павлов, т.
1, М.
, 1957 ;
Леонидов Н.
, Улучшение конструкций доменных печей, М.
, 1961 ;
Доменный процесс по последним изысканиям.
[ Сб. ст.
К 100 - летию со дня рождения акад.
А. Павлова, М.
, 1963 ;
Доменное производство.
Справочник, под ред.
П. Бардина, т.
1 — 2, М.
, 1963 ;
Готлиб А.
Д., Доменный процесс, 2 изд., М.
, 1966.