Технико-экономические показатели доменной печи

 

Основными показателями доменной плавки являются:

1. Производительность печи;

2. Интенсивность плавки;

3. Удельный расход топлива и других материалов;

4. Себестоимость чугуна.

Производительность печи определяется обычно суточной выплавкой передельного чугуна. Если на печи выплавляют чугун другого сорта, то количество выплавленного чугуна пересчитывают на передельный, пользуясь следующими эмпирическими переводными коэффициентами:

1. Передельный чугун.. 1,0

2. Зеркальный чугун…1,50

3. Литейный чугун.... 1,15

4. Ферросилиций.....2,50

5. Ванадистый чугун... 1,35

6. Ферромарганец.... 2,05

Для оценки работы печей разного объема применяют коэффициент использования полезного объема доменной печи, представляющий собой отношение полезного объема печи V, в т к ее суточной производительности Р в м3 передельного чугуна.

Этот показатель будет более точно характеризовать работу печи, если пользоваться не суточной выплавкой чугуна, а среднесуточной производительностью печи, для чего общую производительность за какой-либо период (например, месяц) делят на календарное число рабочих суток.
К. и. п. о. снижается (улучшается) с ростом интенсивности плавки и уменьшением расхода кокса.

В дореволюционный период к. и. п. о. в России и за границей был очень высоким и колебался от 1,2 до 2,8. В настоящее время вследствие совершенствования технологии доменной плавки он резко улучшился (уменьшился) и составляет в среднем по нашей стране —0,65, а по отдельным заводам и печам 0,5 и менее.

Интенсивность плавки вычисляют разными способами: по отношению количества дутья к объему печи, расходу кокса за 1 я на 1 м3 площади горна, отношению расхода кокса за сутки на 1 м3 объема печи, отношению количества кокса или углерода топлива, загруженного за сутки, к объему печи. Наиболее распространенным в нашей практике является показатель /, представляющий собой отношение количества кокса, израсходованного за сутки Q, в кг к полезному объему печи V в м³.

В.№43: Термодинамика реакций десульфурации между чугуном и шлаком

Доменный шлак при основности, в 2,0—2,5 раза меньшей, чем основность мартеновского шлака, удерживает в своем составе серы в 10—40 раз больше. Такое различие в значительной степени обусловлено тем, что под влиянием кремния и углерода повышается термодинамическая активность (или летучесть) серы, растворенной в чугуне. Соответственно этому значения коэффициента распределения серы для доменного процесса в 6—30 раз выше, чем для мартеновского процесса.
Наибольшее количество серы (от общего ее содержания в шихте) в шлаковую и газовую фазы удаляется при доменном процессе (92—94%), наименьшее (40—55%) — при мартеновском процессе. По степени удаления серы из шихты в шлаковую и газовую фазы электросталеплавильный процесс (71—87%) приближается к доменному процесс у икислородно-конвертерный — к мартеновскому.

Фосфор в большинстве случаев оказывает отрицательное влияние на свойства углеродистых и легированных сталей. Он усиливает хрупкость металла (особенно при отрицательных температурах), увеличивает степень ликвидации элементов и тем самым способствует развитию физической и химической неоднородности стального слитка. Содержание фосфора в стали в зависимости от ее назначения ограничивается пределами 0,015—0,035%. Более высокое содержание фосфора допускается при производстве сталей специального назначения, в которых фосфор является легирующим элементом. Так, фосфор вводят в автоматную сталь (0,08—0,015%) для обеспечения ее хорошей обрабатываемости на быстроходных станках. Сталь с повышенным содержанием фосфора (0,06—0,012%) применяют при производстве жести методом пакетной прокатки, так как повышенное содержание фосфора в стали уменьшает сварку листов в пакетах при прокатке. С повышением содержания фосфора (до 0,12%) изготавливаются некоторые марки низколегированной стали, в которых используются свойства фосфора повышать прочность металла и в сочетании с другими элементами (Сr, Сu, Ni) улучшать сопротивление коррозии и истиранию, а вредное действие фосфора в части ударной вязкости устраняется повышенным расходом алюминия.

В.№42:

Образование шлака в доменной печи и его состав. Изменение состава шлака по мере его опускания в горн печи.

 

Помимо чугуна, в доменной печи образуется шлак, в который переходят невосстановившиеся оксиды элементов, т.е. СаО, MgO, Al₂О₃, Si0₂ и небольшое количество МnО и FeO, причем СаО специально добавляют к железорудной шихте для получения жидкого шлака. Наведение в печи жидкого текучего шлака необходимо прежде всего для выведения из печи составляющих пустой породы железных руд, вносимых агломератом и окатышами, а также золы кокса. Основу пустой породы большинства руд также, как и основу золы кокса, составляют Si0₂и Al₂О₃, температура плавления которых (соответственно 1710 и 2050 °С) выше температур в доменной печи, в связи с чем они в печи расплавиться не могут. Поскольку доменная печь не приспособлена для удаления твердых продуктов плавки, необходимо перевести оксиды Si0₂ и Al₂О₃ в жидкую фазу, что достигается добавкой в шихту агломерации флюса — ишестняка, вносящего оксид СаО, который, взаимодействуя с Si0₂ и Al₂О₃, образует легкоплавкие химические соединения. Последние при температурах доменного процесса расп-лавляются, переводя пустую породу и золу кокса в жидкую фазу — шлак, который периодически выпускают через летки, освобождая печь от непрерывно поступающих сверху невосстанавливаемых оксидов. Другой важной функцией шлака является десульфурация: в шлак из чугуна удаляется сера.

Образование шлака. Основными стадиями сложного процесса шлакообразования в доменной печи являются: нагрев и размягчение железосодержащей части шихты, ее плавление, стекание в горн первичного шлака с изменением его состава, присоединение к нему золы кокса, формирование окончательного состава в горне.
При опускании в печи шихтовых материалов сохраняется их слоевое расположение (чередование слоев агломерата и кокса), и материалы остаются твердыми до поступления в участки печи с температурами около 1000-1100 °С, где начинается пластичная зона. В верхних наружных слоях этой зоны происходит размягчение и переход в пластичное состояние железосодержащих материалов со слипанием отдельных кусков в скопления; в толще зоны, где температура выше, начинается и протекает плавление, а ниже нее (где температуры составляют около 1200-1250 °С) оксидная фаза и восстановленное железо находятся в расплавленном состоянии и твердым остается лишь кокс. Эта зона пластичности или зона первичного шлакообразования может быть разной по форме и толщине и располагаться на разной высоте в зависимости от распределения шихтовых материалов и газового потока по сечению печи, расхода кокса и теплового состояния горна и печи, расхода дутья, состава и прочности агломерата и его восстановимости и ряда других факторов.
участки рудных слоев практически газонепроницаемы. Форма и расположение зоны пластичности зависят в первую очередь от распределения газового потока по сечению печи. W-образная форма зоны (а) соответствует развитому периферийному потоку газов, вызываемому уменьшенной рудной нагрузкой (уменьшенной доли агломерата) на периферии печи; при увеличении рудной нагрузки на периферии и соответственном усилении осевого потока газов зона пластичности приобретает Л-образную форму (г) и возможны ее промежуточные положения (б и в), в том числе плоское (в). Увеличение расхода кокса и нагрева дутья, ведущие к увеличению количества тепла, уносимого газами вверх, вызывают перемещение зоны пластичности вверх; аналогично влияет на положение зоны увеличение расхода дутья. Ухудшение восстановительной работы газов в верхних горизонтах печи и повышение вследствие этого количества невосстановленного Ь’еО в агломерате ведет к его размягчению и плавлению при более низких температурах, способствуя перемещению зоны пластичности вверх и увеличению ее толщины и т.д.