Чугун

Чугун сплав Fe с С обычно 2-4, содержащий постоянные примеси Si, Mn, S, P а иногда легирующие элементы Cr, Ni, V, Al как правило, хрупок. Получают из железорудных материалов в доменных печах. Основная масса чугуна перерабатывается в сталь остальная - применяется для изготовления фасонного литья.Освоение выплавки железа из руд явилось величайшим достижением человечества , вызвавший бурный рост производственных сил. В Европе впервые научились получать железо приблизительно за 1000 лет до нашей эры. Первым агрегатом для этого было сыродутный горн , который применялся вплоть до XV века. Появление доменных печей наглядно показало техническое несовершенство сыродутного горна низкая производительность, высокий расход горючего, большие потери железа.

Процесс в доменной печи коренным образом отличался от процесса в сыродутном горне. Продуктом плавки было уже не мягкое, ковкое железо, а хрупкий чугун, т.е. более науглероженное железо, содержащее около 4 углерода.В сыродутном горне руда быстро нагревалась и плавилась, образуя шлак с высоким содержанием закиси желез.

В результате науглероженное при восстановлении железо реагировало с этим шлаком, и растворенный углерод в железе выгорал, а это понижало качество продукта на выход.В доменной печи руда нагревалась постепенно, процесс восстановления железа протекали более плотно. Так как эти процессы интенсивно протекали при 700С, а процессы шлакообразования идет только при 1100- 1200 С, то они разделились вверху шло восстановления руды, а внизу восстановление шлака. это разделение привело к резкому снижению FeO, выгорание углерода из железа сократилось.

Железо насыщалось углеродом, т.е. превращалось в чугун. Подготовка сырых материалов к плавке. Внестоящее время ни один вид металлургического сырья не используется без той или иной подготовки. Техническая необходимость и высокая экономическая эффективность подготовки привели к быстрому ее развитию.Часто все операции по подготовке выполняются на месте добычи руд и готовое сырье поставляется металлургическим заводам.

Наряду с этим почти все заводы имеют собственные фабрики окускования сырья. Работа этих фабрик связана самым тесным образом с доменным цехом и оказывает влияние на его работу. Подготовка сырья изменяет доменный процесс в двух направлениях 1. Снижает количество пустой породы, т.е. снижается количество шлака. Это приводит к снижению удельного расхода кокса.Освободившийся объем печи заполняется рудой, что приводит к увеличению производительности печи. 2. Повышает газопроницаемость столба шахты в печи, т.е. улучшает газодинамические условия процесса.

Это позволяет увеличить количество дутья и повысить производительность печи. Дробление и измельчение. Цель дробления и измельчения является придание кускам материала определенной крупности или раскрытие зерен рудного материала для последующего отделения их от зерен породы при обогащении. Для дробления и измельчения применяются следующие агрегаты.Щековая дробилка применяется для крупного и реже для среднего дробления руд, известняков и других материалов.

Материал попадает между неподвижной и подвижной щеками , разрушается в момент сближения щек и просыпается вниз при их расхождении . Качение подвижной щеки создается вращением эксцентрикового вала и шатунов. Преимущество такой дробилки надежность, а недостаток низкая производительность, сильная вибрация.Конусная дробилка является основным дробильным агрегатом крупного и среднего дробления на обогатительных фабриках.

Она состоит из полного неподвижного конуса, в котором находится сплошной подвижный конус, закрепленный на валу. Верхний конец вала подвешен на шарнире, а нижний помещен на эксцентрике. Конусные дробилки по сравнению со щековыми более сложные и дорогие в эксплуатации. Производительность более высокая, чем у щековой, но она требует специальных питателей. Грохочение и классификация.Разделение или сортировка материалов по крупности на механических ситах называется грохочением, а разделение материалов при падении в воде или воздухе воздушной или гидравлической классификацией.

Грохочением разделяются материалы до крупности 1-3 мм, а более мелкие классификацией. Самым простым, надежным, но и наименее эффективным к. п. д. 50-65 является неподвижный колосниковый грохот, представляющий собой решетку из колосников с зазором 15-30мм, установленную под углом 35-45 к горизонту. Наша промышленность выпускает грохоты различных конструкций.Обжиг шихтовых материалов Цель обжига удаление влаги из бурых железняков и летучих веществ из сидеритов , удаление серы, повышение восстановимости.

Окислительный обжиг имеет цель удаления летучих веществ, влаги и серы, повышение восстановимости руд. Проводится обжиг при избытке кислорода. Восстановительный обжиг - это перевод слабомагнитных минералов руд в магнитные с целью последующего обогащения магнитной сепарацией. Конструкция печей. Печь доменная. Фундамент.Фундамент доменной печи служит для равномерной передачи давления печи с загруженным в нее сырыми материалами па грунт.

Фундамент делится на две части верхнюю, наземную часть, называемую пнем, и нижнюю, подземную, называемую подошвой. Глубина заложения подошвы фундамента зависит от качества грунта и глубины его промерзания. Размеры подошвы определяются допустимым давлением на грунт.Фундамент доменной печи подвергается интенсивному тепловому воздействию и поэтому должен обладать достаточной термической прочностью, не разрушаясь и не давая трещин при нагреве.

Поэтому верхняя часть фундамента выполняется из жароупорного бетона, а нижняя из обычного. Форма фундамента должна способствовать лучшему сопротивлению температурным напряжениям и равномерному распределению давления на основание. Фундаменты современных доменных печей имеют подошву в виде восьмиугольной плиты толщиной около 4 м. Кожух и колонны.Доменная печь снаружи заключена в металлический кожух, состоящий из ряда цилиндрических и конических поясов.

Кожух выполняется из листов обычной малоуглеродистой или низколегированной высокопрочной стали марок 10Г2С1 или 16Г2АФ, толщина которых определяется местом их установки с учетом механических условий и температурных напряжений. В зависимости от размеров печи, конструкции кожуха и марки стали, толщина кожуха лещади и горна составляет 30 50 мм, заплечиков 30 50 мм, шахты, колошника и купола печи 22 45 мм. Кожух доменной печи выполняется сварным. Кожух шахты опирается на колонны.Для этого его нижняя часть оканчивается опорным кольцом.

Опорное кольцо маратор поддерживает кожух и огнеупорную кладку шахты и передает нагрузки от конструкции верхней части печи на колонны. Опорное кольцо и колонны изготавливаются из стальных листов толщиной 32 36 мм кожух шахты и распара скрепляется с опорным кольцом при помощи углового железа. Нижняя часть колонн крепится к фундаменту печи индивидуально либо на одном мощном опорном металлическом кольце, уложенном в фундамент.Такое опорное кольцо обеспечивает жесткость системы в случае появления трещин в фундаменте.

В обоих случаях для снижения давления на фундамент под кольцом устанавливаются башмаки, которые расширяют опорную площадь каждой колонны. На современных печах устанавливают четыре опорных колонны. Огнеупорная кладка доменной печи. Огнеупорная кладка печи предназначена для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха печи от тепловых и других вредных воздействий.Кладка печи претерпевает многообразные воздействия. Большой значение для службы огнеупорной кладки имеет так называемый гарнисаж продукт взаимодействия компонентов шихты и шлака с материалом футеровки.

В результате взаимодействия образуется жидкая фаза, застывающая при соприкосновении с более холодными стенами печи. При некоторой толщине гарнисажа между скоростью его нарастания и износа наступает равновесие.Наличие гарнисажа дает возможность работать при незначительной толщине футеровки. Кладка лещади постоянно омывается жидким чугуном, испытывает большое гидростатическое давление и температурное напряжение.

Температурные напряжения приводят к перерождению структуры огнеупорного материала, деформациям и трещинам, также вызывающим постоянное разрушение кладки. Для увеличения стойкости лещади кладку следует вести из большемерного кирпича со швами минимальной толщины.Кладка нижней части горна металлоприемника также испытывает расширяющее действие застывающего чугуна, но в меньшей степени, так как чугун оказывает меньшее гидростатическое давление на кольцевую кладку металлоприемника.

Кладка фурменной зоны подвергается также воздействию шлака и газа, особенно при продувке через чугунную летку. Огнеупорная кладка этой зоны должна быть плотной и не допускать продува газа. В заплечиках, расположенных в непосредственной близости от очагов горения, развиваются высокие температуры.Рудная часть шихты находится в жидком состоянии и, стекая в виде капель и струек чугуна и шлака между кусками кокса, часто попадает на огнеупорную кладку.

Стенки шахты в нижней ее части испытывают довольно сильное тепловое напряжение и химическое воздействие шлака. В верхней же части, наоборот, тепловое напряжение невелико, химическое воздействие шлака отсутствует, а абразивное воздействие материалов и газового потока более сильное. В зависимости от характера работы кладки в различных частях печи вытекают требования, предъявляемые к огнеупорному кирпичу.Прежде всего кирпич должен обладать достаточной огнеупорностью.

Кирпич не должен терять механическую прочность при нагреве и растворяться в шлаке. Важным является точность размеров кирпича, что обеспечивает получение швов минимальных размеров. Для футеровки доменной печи используется шамотный, высокоглиноземистый и углеродистый кирпич. При выкладке футеровки доменной печи швы между кирпичами заполняют раствором, изготовленным из мертелей, соответствующих классу кирпича.Мертель представляет собой огнеупорный порошок, состоящий из измельченного шамота и огнеупорной глины.

Для ответственных видов кладки используются так называемые пластифицированные мертели, т. е. мертели с добавкой небольших количеств пластификаторов поверхностно-активных и клеящих веществ. Устройство лещади, горна, заплечиков, шахты ,и колошника. Нижняя часть лещади выкладывается из прямоугольных углеродистых или графитированных блоков. В центре блоки устанавливаются на торец , а по периферии на плашку.Толщина швов не превышает 2,5мм. Периферийная части лещади выкладывается из горизонтально установленных углеродистых блоков трапециевидной форма, в виде кольцевой стенки с перемещенной толщиной.

Толщина швов не превышает 1,2мм. Вертикальные швы в смежных по высоте рядах блоков располагаются вразбежку.Футеровка ведется на углеродистой пасте, подогреваемой для уменьшения вязкости до 30 -50 С. Центральная части лещади из высокоглиноземистого кирпича с содержанием Al2О3 не менее 62 , тщательно рассортированного по длине и ширине для каждого ряда. Горн от лещади до уровня шлаковых леток выкладывается из углеродистых блоков трапециевидной формы или маломерного углеродистого кирпича, а от уровня шлаковых леток до заплечиков шамотным кирпичом, тщательно подобранным по толщине и длине.

Углеродистые блоки шамотный кирпич укладываются горизонтально с соблюдением тех же требований, что и при укладке периферийной части лещади. Устройство чугунной и шлаковой леток.Чугунной леткой называется отверстие в стенке нижней части горна металлоприемник , расположенное на высоте 600 -1700мм от уровня лещади и предназначена для периодического выпуска чугуна.

Устройство чугунной летки.Леточное отверстие в горне ослабляет кожух печи, поэтому в этом месте устанавливается металлическая литая рама. В раме сделано внутреннее отверстие, футерованное огнеупорным высокоглиноземистым кирпичом, ширина канала 200 -300мм и высота 400- 500мм. Шлаковой леткой называется отверстие в стенке горна, расположенное на высоте 1400- 1900мм от уровня чугунной летки и предназначенное для периодического выпуска шлака из доменной печи. Устройство для подачи дутья.

Воздух, необходимый для горения топлива, подается в доменную печь через отверстие, расположенные в верхней части горна фурменной зоне. В отверстие огнеупорной кладке вставляется фурменный прибор, состоящий из трех деталей амбразуры, холодильника и фурмы.Амбразура представляет собой чугунную отливку конической формы, охлаждаемую водой, циркулирующей по водопроводной трубке, залитой в ее теле. Амбразуры крепятся болтами к стальному литому фланцу.

Фурменный холодильник выполняется медным литым с внутренней полостью, в которой циркулирует вода. Холодильник имеет коническую форму.Дутье подводится к фурмам по кольцевому воздухопроводу с внутренним диаметром до 1400мм, опоясывающему доменную печь и подвешенному к колоннам печи. Кольцевой воздухопровод и трубопровод горячего дутья свариваются из стольных листов толщиной 8-12мм. Сопло представляет собой стальную отливку со стенкой толщиной 12-16мм. Для увеличения стойкости сопел и уменьшения потерь тепла их внутренняя поверхность футеруется огнеупорным кирпичом.

Засыпной аппарат доменной печи. Засыпной материал служит для загрузки и распределения материалов в доменной печи. Конструкция двухконусного засыпного аппарата материала состоит из приемной воронки, распределителя шахты, состоящего из вращающейся воронки и малого конуса, чаши большого конуса и большого конуса.Двухконусная система загрузки позволяет предотвратить уход газа из доменной печи в атмосферу.

Приемная воронка засыпного аппарата предназначена для направления шихтовых материалов, выгружаемых из скипов в воронку малого конуса. Колошниковое устройство. Колошниковое устройство представляет собой многоэтажную металлическую конструкцию для поддержки комплекса механизмов, предназначенных для загрузки шихты в доменную печь, устройств для их монтажа и ремонта.В колошниковое устройство входят также газоотводы с системой клапанов.

Колошниковая площадка служит для осмотра засыпного устройства и размещения ручной лебедки, служащей приводом для передвижения монтажной тележки, и электрической лебедки, являющейся приводом механизма подъема консольно-поворотного крана. Вторая площадка предназначена для осмотра и ремонта засыпного устройства. Заключение. Металлургия черная или цветная является приоритетной промышленностью нашей станы в разные этапы ее развития.Во все времена металлургия являлась мощным экономическим фактором России.

Металлургическое производство это всегда рабочие места. И в дальнейшем это мощная развивающаяся промышленность России, которая дает не только экономическое, но и социальное развитие, а это повышение благосостояние нашего народа и будущего нашей страны в целом. Ведь многие города образованны благодаря металлургическим заводам. А это значит, что завод и город едины, из этого следует, что от работы завода зависит город и жители города.Вот что такое металлургия для нашей страны Металлургия чугуна.

Ефименко Г.Г Гиммельфарб А.А Левченко В. Е. Изд. 2. Издательское объединение Вища школа, 1974, 488 с.