Разработка сквозной технологии производства пружин
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ается при температуре 1000-1100С и из оксидов начинают восстанавливаться кремний, марганец и фосфор, которые вместе с науглероженным железом образуют стекающие в горн капли чугуна.
В нижней половине шахты из составных частей пустой породы руды и флюсов начинается образование состоящего из оксидов (Si02, А120з, CaO, MgO) жидкого шлака, понижению температуры которого способствуют оксиды железа и марганца (FeO, МnО). В стекающем вниз шлаке постепенно расплавляется вся пустая порода и флюс, а также зола сгоревшего кокса. В зоне заплечиков и горна из оксидов, растворенных в шлаке, при его взаимодействии с раскаленным коксом происходит усиленное восстановление кремния, марганца и фосфора. Здесь же поглощенная металлом в процессе плавки сера переходит в шлак. Железо и фосфор полностью восстанавливаются из шлака и переходят в чугун, а степень восстановления марганца и кремния и полнота удаления серы из чугуна во многом зависят от температуры, количества и состава шлака.
Жидкие чугун и шлак, имеющие разную плотность, разделяются в горне на два слоя.
Высокие показатели плавки могут быть достигнуты только при равномерном распределении газового потока по сечению печи. При этом большое значение имеет газопроницаемость столба сырых материалов, их распределение во время загрузки на колошнике и перераспределение при движении в доменной печи. Для того чтобы обеспечить необходимое распределение шихты на колошнике, при котором достигается равномерный газовый поток по сечению печи, принимают различные меры.
Опускание шихты в доменной печи происходит благодаря сгоранию кокса, уплотнению материалов и образованию жидких продуктов, занимающих меньший объем. Поскольку основное количество кокса сгорает в фурменной области на расстоянии 1,2-1,6 м от стенок печи, то и скорость опускания шихты у стенок печи выше, чем по оси. Скорость опускания материалов у стенок печи составляет 90-140, а в центре печи 70-120 мм/мин.
Наиболее широко по сравнению с другими методами воздействия на распределение материалов и газов в печи используется изменение порядка загрузки кокса и агломерата.
О равномерности распределения газового потока обычно судят по температуре и составу газа в верхней части шахты и на колошнике печи.
Процессы в горне доменной печи. Подаваемое через фурмы горячее дутье участвует в процессах сжигания углерода кокса, углеводородов природного газа, мазута и окисления составных частей чугуна. Струя нагретого до 1100-1300С воздуха обладает высокой кинетической энергией и вызывает циркуляцию кусков кокса, который горит во взвешенном состоянии. При его сгорании развиваются температуры до 2000 С. Здесь располагается, так называемая, окислительная зона (до 1800 мм), характеризуемая наличием свободного кислорода и больших количеств диоксида углерода.
Горение углерода кокса происходит за счет кислорода воздуха по реакции:
С + 02=С02 + 393,5 кДж.
По мере удаления от фурм в условиях высоких температур и избытка углерода начинает развиваться реакция:
СО2+С=2СО-171,5 кДж.
Суммарную реакцию горения углерода кокса и образования СО, который является восстановителем, можно представить уравнением:
С + О2=2СО + 221,0 кДж.
Азот воздушного дутья (около 79 %) в реакциях горения не участвует и полностью переходит в горновой газ. При использовании сухого воздушного дутья горновой газ за пределами окислительной зоны содержит примерно 35% СО и 65% N2. Его состав изменяется при обогащении дутья кислородом. Так, например, при увеличении в дутье содержания кислорода от обычных 21% до 30% газ будет содержать 46% СО и 54% N2.
При искусственном увлажнении дутья до 3-4% происходит разложение влаги углеродом по реакции:
Н2О + С = Н2+СО-131,3 кДж
и содержание водорода в газах достигает 2-3%.
При вдувании в горн природного газа в доменном газе увеличивается содержание Н2 и СО, но при этом в фурменной зоне не повышается температура, так как образующиеся при их сгорании Н20 и С02 в дальнейшем разлагаются углеродом кокса с поглощением тепла.
Средний состав покидающих горн газов, %: 35- 45 СО; 1-12 Н2 и 45-64 Na, а температура 1600 С.
Горячий газ быстро поднимается навстречу шихтовым материалам и отдает им свое тепло, при этом СО и Н2 расходуются на восстановление оксидов, превращаясь в С02 и Н20. Выходящий из печи колошниковый газ имеет температуру 200-400 С и содержит примерно 20-30% СО; 2-8% Н2; 18% С02; 0,2-0,5% СН4 и до 60% N2.
Применение комбинированного дутья, которое включает в себя окислители (кислород) и восстановители (природный и коксовый газы, мазут) обеспечивает экономию дорогостоящего кокса и повышение производительности печи.
Восстановление оксидов железа, кремния, марганца и других элементов. Восстановлением называют физико-химический процесс получения металлов из их оксидов с помощью восстановителя - вещества, которое способно соединяться с кислородом, входящим в состав оксидов. Восстановителем может быть элемент или химическое соединение, которое обладает большей химической активностью или большим сродством к кислороду, чем металл восстанавливаемого оксида. В доменной печи восстановителями служат газы СО и Н2 и углерод кокса.
Восстановление оксидов твердым углеродом называется прямым, а газами - косвенным. Прямое взаимодействие углерода кокса с твердыми оксидами ограничено из-за плохого контакта между соприкасающимися кусками и под прямым восстановлением следует понимать участие твердого угл