Конструкция доменной печи и вспомогательные  устройства

       Доменная  печь предназначается для выплавки чугуна из железных руд.

Основными характеристиками доменной печи являются ее размеры  и профиль.

Профилем  доменной печи называют осевое вертикальное сечение ее рабочего пространства. Доменная печь состоит из пяти частей:

1. колошник - верхняя цилиндрическая часть, куда загружаются все сырье, материалы.
2. Шахта -коническая часть печи, расположенная под колошником, такая форма способствует разрыхлению и опусканию материалов;
3. Распар - самая широкая часть печи, цилиндрической формы, здесь обычно начинается плавление рудной части шихтовых материалов;
4. Заплечики - коническая часть профиля печи, расположенная ниже распара; сужение конуса заплечиков книзу вызвано уменьшением объема шихтовых материалов в результате расплавления рудной части;
5. Горн - нижняя цилиндрическая часть печи, где происходит горение топлива, а также скапливаются жидкие продукты плавки - чугун и шлак; самая нижняя часть профиля печи или дно горна называется лещадью.

 

       Полезный  объем печи. Полезным  называется объем, который  занимают все проплавляемые материалы и продукты плавки. Принято вычислять этот объем от нижнего положения нижнего загрузочного конуса до оси чугунной летки. Полная высота печи - это расстояние от оси чугунной летки до верхнего края засыпной воронки, полезная высота - это расстояние от оси чугунной летки до кромки нижнего конуса в опущенном состоянии. Разность меду этими высотами обычно равна высоте засыпного аппарата. Высоту доменных печей выбирают в зависимости от механической прочности применяемого топлива. Высота коксовых доменных печей значительно больше, чем древесноугольных; современные сверхмощные печи достигают высоты 30 м и более.

       Горизонтальные  размеры - диаметры горна, распара и колошника, а также углы наклона стен шахты и заплечиков к горизонту, как и высота отдельных частей профиля, оказывают большое влияние на работу и производительность доменной печи. Так, диаметр распара влияет на распределение и движение материалов и газов по сечению печи, диаметр колошника определяет скорость газов на выходе из печи; при узком колошнике в результате увеличения скорости из печи уносится много мелочи. От высоты цилиндрической части колошника зависит первоначальное распределение материалов. Поэтому все элементы профиля предварительно рассчитывают одним из известных методов - аналитическим способом академика М.А. Павлова или по эмпирическим формулам профессора А.Н. Рамма.

       

       Горн  делится на три  части - лещадь, нижний горн или металлоприемник и верхний горн.

       Лещадь  современных печей  по периферии до уровня шлаковой летки выкладывается из углеродистых блоков, а центральная часть - из высокоглиноземистого кирпича. Ко конструкции и футеровки лещади предъявляют высокие требования, так как в случае разрушения кладки лещади печь останавливают на капитальный ремонт.

 

       

Рисунок 2. Доменная печь 

       Высота  футеровки лещади у современных  сверхмощных печей  достигает 5,5 м, что  необходимо для предохранения  фундамента от действия высоких температур. Кроме того, лещадь испытывает ферростатическое давление чугуна и  механические удары  при резких опусканиях шихты..

       

       Условия службы кладки горна  по его высоте неодинаковы. Нижняя часть подвержена химическому действию продуктов плавки, на верхнюю оказывают воздействие раскаленные продукты горения топлива. Между металлическим кожухом горна и его футеровкой располагаются плитовые холодильники, охлаждающие огнеупорную кладку.

       Между огнеупорной кладкой  и холодильниками оставляется зазор  для компенсации  теплового расширения кладки.

       Заплечики. Современные отечественные  доменные печи имеют  тонкостенные заплечики, футерованные одним рядом кирпича (230-345 мм) и охлаждаемые плитовыми холодильниками с залитым кирпичом. На кладку заплечиков оказывают механическое и химическое воздействия поднимающиеся газы и жидкие чугун и шлак, поэтому стойкость футеровки заплечиков низка.. На месте разрушенной кладки образуется гарниссаж, который предохраняет холодильники от прогара. Гарниссаж представляет собой застывшую смесь шлака с металлическими примесями и мелочи горючего. Для устойчивой службы гарниссажа необходимо, чтобы химический состав шлака был постоянным, так как резкие колебания состава шлака приводят к разрушению защитного слоя, что может привести к прогару холодильников и аварийной остановке печи.

       

       Распар, шахта и колошник. На футеровку распара  и шахты, помимо высокой температур и истирающего действия шихты и газа, разрушающее действие оказывает также отложение в порах и швах кладки сажистого углерода, окиси цинка и щелочей. Поэтому стойкость футеровки распара и шахты низкая и не превышает в среднем 41 месяца

       В колошниковую часть  доменной печи загружаются  шихтовые материалы. Поэтому футеровка  этой части печи испытывает динамические удары  от падающих кусков сырых материалов. Разрушение футеровки  приводит к нарушению  распределения материалов и газов, что вызывает расстройство хода печи и снижение ее производительности. Чтобы предотвратить разрушение кладки колошника, ее защищают стальными плитами, выполненными в виде полых коробок, заполненных шамотным кирпичом. Плиты крепятся на специальных подвесках, допускающих смещение в вертикальном направлении, что предупреждает изменение профиля печи вследствие роста кладки. Кожух купола печи защищается чугунными или стальными ребристыми плитами. Газоотводы футеруются шамотным кирпичом.Чугунная летка представляет собой отверстие в кладке нижней части горна, через которое выпускается чугун. Чугунную летку открывают несколько раз в сутки; она подвергается разрушительному воздействию чугуна, шлака и горновых газов. Поэтому устройство чугунной летки должно быть особенно надежным. Для повышения стойкости чугунную летку охлаждают отдельными холодильниками. Отверстие летки в стенке горна имеет прямоугольное сечение шириной 200-2509 мм и высотой 400-550 мм. Его забивают огнеупорной массой, в которой для выпуска чугуна пробивают отверстие диаметром 30-60мм. По окончании выпуска летку снова заполняют огнеупорной массой.

       Засыпное  устройство

         
 
 
 
 
 
 
 
 

       В настоящее время  наибольшее распространение  имеет двухконусное засыпное устройство, состоящее из приемной воронки, вращающегося распределителя и засыпного аппарата.

       

       Загрузка  шихтовых материалов через засыпное устройство производится следующим  образом: материалы  из скипа через  приемную воронку  попадают в воронку  малого конуса, где  при помощи распределителя шихты могут быть повернуты на любой угол. Необходимость такого поворота вызывается односторонней и не центральной подачей материалов на колошник доменной печи, вследствие чего в одной половине воронки может быть на 30-40% больше шихты, чем на противоположной.

       Если  в таком положении  опустить шихту в засыпной аппарат, а из него в печь, то на одной стороне печи будет сосредотачиваться больше материалов, чем на противоположной Это приведет к нарушению распределения материалов и газов и вызовет расстройство хода печи.

 

       

       Кислородно-конвертерный цех

       ККЦ ОАО ММК основан  в 1955 году. По производственным показателям цех является одним из крупнейших кислородно-конвертерных цехов в мире. Основные агрегаты первой очереди цеха были введены в строй в начале ноября 1990 г. С выходом на проектную мощность первой очереди ККЦ (конвертеры № 1 и 2) производство цеха достигло 5 млн т стали в год, а затем превысило эту цифру.

       Введение  в эксплуатацию конвертера № 3 дало возможность  к 2002 г. увеличить  производство стали  конвертерным способом до 9 млн т и  более..

       Это не только превышает проектную мощность цеха, но и опережает показатели аналогичных производств в Японии. Проходившая все последние годы модернизация сталеплавильного, в том числе конвертерного, производства включила в себя реконструкцию в ККЦ двух МНЛЗ, строительство уникального агрегата внепечной доводки стали "печь-ковш", установки десульфурации чугуна, реконструкцию отделения приемки слябов, автоматизацию производственных процессов. Все это вывело кислородно-конвертерный цех комбината в число самых эффективных и производительных в мире. В прошлом году в ККЦ произведено 9,82 млн т, что составляет около 90% всей стали, выпускаемой на ММК. Уже сейчас цех работает в режиме выпуска около 10 млн т стали в год. Со строительством МНЛЗ внепечная обработка стали стала обязательным элементом технологии производства, и дальнейшее расширение возможностей участка внепечной обработки стало приоритетным в развитии конвертерного производства Магнитки.

       Установка электродугового  нагрева стали  позволит расширить  возможности цеха по нагреву металла, заменить химический нагрев электродуговым, снизить расход жидкого чугуна за счет увеличения доли лома в шихте конвертера. Использование установки приведет к более эффективному и рациональному использованию мощностей и увеличению срока службы конвертеров, увеличению объемов выпуска стали. Кроме этого, новый агрегат позволит улучшить качество продукции и стабилизировать разливку.

       Проектная мощность агрегата электродугового  нагрева составляет 4 млн. 425 тысяч тонн стали в год. Учитывая, что в 2004 году на установке "печь-ковш" было обработано почти 4 млн. тонн стали, с введением в эксплуатацию нового агрегата практически вся сталь ККЦ будет обрабатываться на установках электродугового нагрева

       Сегодня практически вся  сталь на комбинате выплавляется в кислородно-конвертерном цехе  

       Технология  производства 

       Принцип получения стали  в конвертере состоит  в продувке жидкого  чугуна кислородом с  использования ограниченного  количества стального  лома.

       

       Конвертеры  часто имеют грушевидную форму концентрической горловиной. Это обеспечивает лучшие условия для ввода в полость конвертера кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугуна и завалки лома и шлакообразующих материалов. 

       В кислородных конвертерах  практически можно  выплавлять все углеродистые кипящие и спокойные стали и ряд низколегированных. Причем сортамент конвертерной стали и области ее применения расширяются с каждым годом. Из нее производят тонкую ленту для жести, холоднокатаную сталь для глубокой вытяжки, толстолистовую сталь, сортовую сталь (балки, швеллеры, уголки, сутунку разных размеров), круглую заготовку для цельнотянутых труб, рельсы для подкрановых путей и др. В настоящее время конвертерную сталь применяют в судостроении, для сооружения железнодорожных сварных мостов, трубопроводов высокого давления и т.д.

       Практика  показывает, что в  результате совершенствования  технологии кислородно-конвертерная сталь не уступает по качеству мартеновской стали аналогичных  марок, а в ряде случае даже превосходит  ее. Эти преимущества обусловливаются  более низкими содержанием кислорода, азота, серы, фосфора и неметаллических включений.

       Механические  свойства кислородно-конвертерной и мартеновской стали  как кипящей, так  и спокойной, практически  одинаковы. Так, значение предела прочности  и предела текучести конвертерной стали марки КСт.3кп. удовлетворяют требования ГОСТа для мартеновской стали, а относительное удлинение несколько выше. Ударная вязкость при различных температурах для мартеновской и конвертерной стали также практически одинакова. 

       Устройство  современных конвертерных цехов 

       Особенностью  конвертерного процесса является частота  чередования различных  операций. Поэтому  для организации  производительной работы конвертеров необходимо при планировке цеха предусмотреть правильное взаимное расположение различных отделений цеха и обеспечить их специализированным крановым и вспомогательным оборудованием..