Доменная печь

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

На протяжении многих веков железо добывалось в сыродутных печах способом, открытым еще в глубокой древности. Пока на поверхности земли в изобилии встречались легкоплавкие руды, этот способ вполне удовлетворял потребности производства. Но в средние века, когда спрос на железо стал возрастать, в металлургии все чаще пришлось использовать тугоплавкие руды. Для извлечения из них железа требовалась более высокая температура «плавки». В то время знали только два способа ее повышения: 1) увеличение высоты печи; 2) усиление дутья.

Так постепенно к XIII веку из сыродутной печи образовалась более высокая и более усовершенствованная плавильная печь, получившая название штукофена, то есть «печи, выделывающей крицу». Штукофены были первой ступенью на пути к доменной печи. Впервые они появились в богатой железом Штирии, затем в Чехии и других горнопромышленных районах. В этих печах можно было достичь более высокой температуры и обрабатывать более тугоплавкие руды. Шахта штукофена имела форму двойного усеченного конуса, суживавшегося по направлению к колошнику (так называли верхнюю, открытую часть печи, через которую порциями (колошами) загружались руда и уголь) и ко дну. В стенке имелось одно отверстие для фурмы (трубы, через которую в печь с помощью мехов нагнетался воздух) и для вытаскивания крицы. Процесс переделки руды в железо происходил в штукофенах совершенно так же, как в сыродутных печах, но налицо был прогресс: закрытая шахта хорошо концентрировала тепло, а благодаря ее высоте (до 3.5 м) плавка шла равномернее, медленнее и полнее, так что руда оказывалась более использованной. Независимо от намерений плавильщиков, в штукофенах получались сразу все три вида железного сырья: чугун, который стекал как отброс вместе со шлаком, ковкое железо в крицах и сталь, тонким слоем покрывавшая крицу. (Напомним, что железом, сталью и чугуном в металлургии называют собственно сплав химического железа с углеродом. Разница между ними заключается в количестве углерода: так, в мягком кричном (сварном) железе его не более 0.04%, в стали - до 1.7%, в чугуне - более 1.7%. Несмотря на то, что количество углерода варьируется в таких незначительных пределах, по своим свойствам железо, сталь и чугун очень отличаются друг от друга: железо представляет собой мягкий металл, хорошо поддающийся ковке, сталь, напротив, очень твердый материал, прекрасно сохраняющий режущие качества; чугун - твердый и хрупкий металл, совершенно не поддающийся ковке. Количество углерода заметно влияет и на другие свойства металла. В частности, чем больше его в железе, тем легче оно плавится. Чистое железо - достаточно тугоплавкий металл, а чугун плавится при гораздо более низких температурах).

Преимущества штукофена были, однако, недостаточны для всех тугоплавких руд. Требовалось более сильное дутье. Человеческих сил для поддержания температуры оказалось уже недостаточно, и для приведения в действие мехов стали употреблять водяное колесо. Вал водяного колеса снабжали посаженными на него в разбивку кулачками, которые оттягивали крышки клинчатых кожаных мехов. Для каждой плавильной печи имелось два меха, работавших попеременно. Появление гидравлических двигателей и мехов надо относить к концу XIV века, так как уже в XV веке многие плавильни в связи с этим передвинулись с гор и холмов вниз - в долины и на берега рек. Это усовершенствование явилось исходным моментом для крупнейшего сдвига в технике металлургии, так как привело к открытию чугуна, его литейных и переделочных свойств. Действительно, усиление дутья сказалось на всем ходе процесса. Теперь в печи развилась такая высокая температура, что восстановление металла из руды происходило раньше, чем образовывался шлак.

Железо начинало сплавляться с углеродом и превращаться в чугун, который, как отмечалось выше, имеет более низкую температуру плавления, так что в печи вместо обычной вязкой крицы стала появляться совершенно расплавленная масса (чугун). Сначала эта метаморфоза очень неприятно поразила средневековых металлургов. Застывший чугун был лишен всех природных свойств железа, он не ковался, не сваривался, из него нельзя было сделать прочных инструментов, гибкого и острого оружия. Поэтому чугун долгое время считали отбросом производства и плавильщики весьма враждебно относились к нему. Однако что же было с ним делать? При восстановлении железа из тугоплавких руд изрядная его часть уходила в чугун.

Не выбрасывать же все это железо вместе со шлаком! Постепенно негодный чугун стали выбирать из остывшего шлака и пускать во вторую переплавку, сначала добавляя его к руде, а потом сам по себе. При этом неожиданно обнаружилось, что чугун быстро плавится в горне и после усиленного дутья легко превращается в кричное железо, которое по своему качеству не только не уступает, но даже по многим показателям лучше того железа, которое получали из руды. А так как чугун плавится при более низкой температуре, передел этот требовал меньше топлива и занимал меньше времени. Так в течение XV века, сначала бессознательно и ощупью, а затем вполне осознано, было сделано величайшее в металлургии открытие - переделочный процесс. Широкое применение он нашел уже в XVI веке в связи с распространением доменных печей.

Вскоре в чугуне открыли и другие положительные свойства. Твердую крицу было нелегко достать из печи. На это обычно уходило несколько часов. Между тем печь остывала, на разогрев ее шло дополнительное топливо, тратилось лишнее время. Выпустить из печи расплавленный чугун было намного проще. Печь не успевала остыть и ее можно было сразу загружать новой порцией руды и угля. Процесс мог происходить беспрерывно. Кроме того, чугун обладал прекрасными литейными качествами. (Напомним, что на протяжении многих веков единственным способом обработки железа была ковка.) К середине XIV века относят первые грубые отливки из него. С развитием артиллерии применение чугуна расширилось. Сначала его стали употреблять на отливку ядер, а затем на литье отдельных частей самих пушек. Впрочем, вплоть до конца XV века чугун был еще низкого качества - неоднородный, недостаточно жидкий, со следами шлака. Из него выходили грубые и незатейливые изделия надгробия, молоты, печные котлы и прочая незамысловатая продукция.

Литье чугуна требовало некоторых изменений в устройстве печи; появились так называемые блауофены (поддувные печи), представлявшие собой следующий шаг к доменной печи. Они отличались большей высотой (5-6 м), чем штукофены, и допускали непрерывность плавки при весьма высокой температуре. Правда, мысль о том, что процесс выделки железа можно разделить на две стадии (то есть в одной печи непрерывно выплавлять чугун, а в другой - переделывать этот чугун в железо), пришла не сразу. В блауофенах получали одновременно и железо, и чугун. Когда плавка заканчивалась, шлак выпускали через отверстие, расположенное ниже фурмы. После охлаждения его измельчали и отделяли корольки чугуна. Крицу вытаскивали большими клещами и ломом, а затем обрабатывали молотом. Наиболее крупные крицы весили до 40 пудов. Кроме того, из печи вытаскивали до 20 пудов чугуна. Одна плавка длилась 15 часов. На извлечение крицы требовалось 3 часа, на подготовку печи к плавке - 4-5 часов.

Наконец пришли к идее двухступенчатого процесса плавки. Усовершенствованные блауофены превратились в печь нового типа - доменную, которая предназначалась исключительно для получения чугуна. Вместе с ними был окончательно признан переделочный процесс. Сыродутный процесс стал повсеместно вытесняться двухступенчатым способом обработки железа. Сначала из руды получали чугун, потом, при вторичной переплавке чугуна, - железо. Первая стадия получила название доменного процесса, вторая - кричного передела. Древнейшие домны появились в Зигерланде (Вестфалия) во второй половине XV века. Конструкции их отличались от блауофенов тремя чертами: большей высотой шахты, более сильным воздуходувным аппаратом и увеличенным объемом верхней части шахты. В этих печах достигалось значительное повышение температуры и еще более длительная ровная плавка руды. Сначала строили домны с закрытой грудью, но вскоре открыли переднюю стенку и расширили горн, получив домну с открытой грудью. Такая доменная печь при высоте 4.5 м давала в день до 1600 кг чугуна.

Перерабатывали чугун в железо в кричном горне, сходном по устройству с сыродутной печью. Операция начиналась с загрузки древесного угля и подачи дутья. После того как древесный уголь разгорался вблизи сопла, клали чугунные чушки. Под действием высокой температуры чугун плавился, капля за каплей стекал вниз, проходил через область против фурм и терял здесь часть углерода. В результате металл загустевал и из расплавленного состояния переходил в тестообразную массу малоуглеродистого железа. Эту массу ломами подымали к соплу. Под воздействием дутья происходило дальнейшее выгорание углерода, и вновь осевший на дно горна металл быстро делался мягким, легко сваривающимся. Постепенно на дне образовывался ком - крица весом 50-100 кг и больше, которая извлекалась из горна для проковки под молотом с целью уплотнения его и выдавливания жидкого шлака. Весь процесс занимал от 1 до 2 часов. В сутки в кричном горне можно было получить около 1 т металла, причем выход готового кричного железа составлял 90-92% веса чугуна. Качество кричного железа было выше сыродутного, так как в нем содержалось меньше шлака. - крица весом 50-100 кг и больше, которая извлекалась из горна для проковки под молотом с целью уплотнения его и выдавливания жидкого шлака. Весь процесс занимал от 1 до 2 часов. В сутки в кричном горне можно было получить около 1 т металла, причем выход готового кричного железа составлял 90-92% веса чугуна. Качество кричного железа было выше сыродутного, так как в нем содержалось меньше шлака.

1. Устройство доменной печи

Доменная печь (Рисунок 1) представляет собой шахтную печь круглого сечения; футерована огнеупорной кладкой (верхняя часть шамотным кирпичом, нижняя - преимущественно углеродистыми блоками). Для предотвращения разгара кладки и защиты кожуха печи от высоких температур используют холодильники, в которых циркулирует вода. Кожух печи и колошниковое устройство поддерживаются колоннами, установленными на фундаменте.

Рисунок 1 - Доменная печь: 1 - защитные сегменты колошника; 2 - большой конус; 3 - приёмная воронка; 4 - малый конус; 5 - распределитель шихты; 6 - воронка большого конуса; 7 - наклонный мост; 8 - скип; 9 - воздушная колошниковый газ отводится через газоотводы, расположенные в куполе печи фурма; 10 - чугунная лётка; 11 - шлаковая лётка

Шихта подаётся на колошник печи скипами, реже ленточными конвейерами. Скипы разгружаются в печь через приёмную воронку и засыпной аппарат, установленный на колошнике. Воздух (дутьё) от воздуходувных машин подаётся в печь через воздухонагреватели (в которых нагревается до 1000-1200°С) и фурменные приборы, установленные по окружности горна. Через фурмы вводится также дополнительное топливо (природный газ, мазут или угольная пыль).

Продукты плавки выпускаются в чугуновозные и шлаковые ковши через лётки, расположенные в нижней части горна.

Рисунок 2 - Работа доменной печи

Расстояние между осью чугунной лётки и нижней кромкой большого загрузочного конуса в опущенном состоянии называется полезной высотой доменной печи, а соответствующий объём - полезным объёмом доменной печи. Мощные доменные печи в СССР имеют полезный объём 2000-3000 м3 и являются одними из крупнейших в мире. Директивы по 9-му пятилетнему плану предусматривают строительство доменных печей объёмом 5000 м3.

2. Горение у фурм

У фурм доменной печи возникают очаги горения, называемые окислительными зонами, в которых вихревое движение газов приводит к циркуляции кусков кокса. Горение кокса развивается на поверхности контакта твёрдой и газообразной фаз. При этом кислород соединяется с углеродом в сложные комплексы СхОу, которые затем распадаются. В упрощённом виде суммарный процесс горения углерода твёрдого топлива у фурм сводится к экзотермической реакции 2C + O2 = 2CO. При вдувании природного газа или мазута, в которых главной составляющей являются углеводороды (например, метан), протекает реакция с выделением CO и H2; при этом поглощается значительная часть тепла, выделяемого при сжигании С, а следовательно, понижается температура горения у фурм. Во избежание этого необходимо повышать температуру дутья и обогащать его кислородом. Положительное влияние вдувания углеводородных топлив - в повышении концентрации водорода в газе и улучшении благодаря этому его восстановительной способности.

Основные химические процессы в доменной печи

Горение топлива и восстановление Fe, Si, Mn и др. элементов. Часть кокса расходуется на процессы восстановления, но основное количество опускается в горн и сгорает вместе с вдуваемым топливом у фурм. Газы с t 1600-2300°С, содержащие 35-45% CO, 1-12% H2 и 45-65% N2, поднимаясь по печи, нагревают опускающуюся шихту, при этом CO и H2 частично окисляются до CO2 и H2 O. Газы, выходящие из печи, имеют t 150-300°С.

Горение у фурм. У фурм доменной печи возникают очаги горения, называемые окислительными зонами, в которых вихревое движение газов приводит к циркуляции кусков кокса. Горение кокса развивается на поверхности контакта твёрдой и газообразной фаз. При этом кислород соединяется с углеродом в сложные комплексы СхОу, которые затем распадаются. В упрощённом виде суммарный процесс горения углерода твёрдого топлива у фурм сводится к экзотермической реакции 2C + O2 = 2CO. При вдувании природного газа или мазута, в которых главной составляющей являются углеводороды (например, метан), протекает реакция с выделением CO и H2; при этом поглощается значительная часть тепла, выделяемого при сжигании С, а следовательно, понижается температура горения у фурм. Во избежание этого необходимо повышать температуру дутья и обогащать его кислородом. Положительное влияние вдувания углеводородных топлив - в повышении концентрации водорода в газе и улучшении благодаря этому его восстановительной способности.

Восстановление железа и др. элементов. В доменной печи Cu, As, Р, подобно Fe, восстанавливаясь, почти полностью переходят в чугун. Полностью восстанавливается и Zn, который затем возгоняется, переходит в газы и отлагается в порах кладки, вызывая её разрушение. Те элементы, которые образуют более прочные соединения с кислородом, чем Fe, восстанавливаются частично или совсем не восстанавливаются: V восстанавливается на 75-90%, Mn на 40-75%, Si и Ti в небольших количествах, Al, Mg и Ca не восстанавливаются.

Восстановление поступающих в доменную печь окислов Fe2O3 и Fe3O4 происходит путём последовательного отщепления кислорода по реакциям:

3Fe 2O3 + CO (H2) = 2Fe3O4 + CO2 (H2 O),

Fe3O4 + CO (H2) = 3FeO + CO2 (H2 O).

Закись железа FeO восстанавливается до Fe газами (косвенное восстановление) и углеродом (прямое восстановление).

FeO + CO (H2) = Fe + CO2 (H2 O),

FeO + C = Fe + CO.

Высшие окислы марганца MnO2, Mn2O3 и Mn3O4 восстанавливаются газами с выделением тепла. В дальнейшем MnO восстанавливается до Mn только углеродом с затратой тепла примерно в 2 раза большей, чем при восстановлении Fe. Si также восстанавливается только С при высоких температурах по эндотермической реакции:

SiO 2 + 2C + Fe = FeSi + 2CO.

Степень восстановления Si и Mn зависит в основном от расхода кокса; на каждый процент повышения содержания Si в чугуне расход кокса увеличивается на 5-7%, что увеличивает количество горячих газов в печи, вызывая перегрев шахты. Обогащение дутья кислородом, обеспечивая высокий нагрев горна, уменьшает количество образующихся газов, а следовательно, и температуру в шахте печи.

Сера в доменном процессе. S вносится в доменную печь в основном коксом и переходит в газы в виде паров (SO2, H2 S и др.), но большая часть остаётся в шихте (в виде FeS и CaS); при этом FeS растворяется в чугуне. Для удаления S из чугуна необходимо перевести её в соединения, нерастворимые в чугуне, например в CaS:

FeS + CaO = CaS + FeO.

Это достигается образованием в доменной печи жидкоподвижных шлаков с повышенным содержанием СаО. Восстановительная среда благоприятно влияет на этот процесс, т.к. снижает содержание FeO в шлаке. Степень обессеривания достаточно высока, и только в некоторых случаях чугун дополнительно обессеривается вне доменной печи различными реагентами.

Образование чугуна и шлака

Восстановленное в доменной печи Fe частично науглероживается в твёрдом, а затем в жидком состояниях. Содержание C в чугуне зависит от температуры чугуна и его состава. Шлак состоит из невосстановившихся окислов SiO2, AI2O3 и СаО (90-95%), MgO (2-10%), FeO (0,1-0,4%), MnO (0,3-3%), а также 1,5-2,5% S (главным 9 или (СаО + MgO)/SiO. Основность CaO/SiO для разных условий плавки колеблется в пределах 0,95-1,35%. При выплавке чугуна на коксе с повышенным содержанием S (донецкий кокс) работают на шлаках с верхним пределом основности и стремятся обеспечить содержание MgO в шлаке 6-8% и более, улучшая его жидкоподвижность.

Работа доменной печи

Начинается с её задувки. При этом горн и заплечики загружаются коксом, а шахта - так называемой задувочной шихтой. В полностью загруженную печь подаётся нагретое дутьё (уменьшенное количество),кокс воспламеняется, и начинается опускание материалов. Первый выпуск чугуна и шлака производитсячерез12-24 ч, после чего количество дутья и рудная нагрузка (отношение массы руды к массе кокса в подаче) постепенно увеличиваются, и через несколько дней после задувки доменная печь достигает нормальной производительности.

Непрерывная работа (кампания) доменной печи от задувки до выдувки (остановки на капитальный ремонт) продолжается5-6,авнекоторыхслучаях 8-10 лет и более, в течение которых печь 1-2 раза останавливается на так называемый средний ремонт для замены изношенной кладки шахты. Выплавка чугуна на мощных печах за однукампаниюдостигает5-8 млн. т чугуна и более.

Управление работой (ходом) доменной печи заключается в регулировании (в соответствии с качеством сырых материалов и видом выплавляемого чугуна) состава шихты, количества, температуры и влажности дутья, а также величины подачи или последовательности загрузки отдельных компонентов шихты и уровня засыпи. Ход доменной печи контролируется измерительными приборами, регистрирующими основные параметры загрузки, дутья, колошникового газа, температуру кладки печи на разных горизонтах.

Получили распространение плавка с вдуванием дополнительных видов топлива, обогащением дутья кислородом и работа с повышенным давлением колошниковых газов. При повышении давления на колошнике уменьшается перепад давлений между низом и верхом доменной печи; это обуславливает более ровный сход шихты, улучшает восстановительную работу газов, уменьшает вынос пыли.

Доменная печь характеризуется высокой степенью автоматизации. На современной доменной печи автоматически осуществляются все операции шихтоподачи: набор компонентов шихты с отсевом мелочи, взвешивание, транспортировка на колошник и загрузка в печь по заданной программе. Автоматически поддерживаются оптимальный уровень засыпи и распределение шихтовых материалов на колошнике, давление колошникового газа, расход воды на охлаждение, температура и влажность дутья, а также содержание в нём кислорода и расход природного газа. Автоматизировано переключение воздухонагревателей и управление режимом их нагрева. Автоматические анализаторы обеспечивают непрерывную регистрацию состава колошникового газа и дутья. Внедряются системы автоматического регулирования подачи дутья и природного газа как по общему расходу, так и по отдельным фурмам.

Новые доменные печи оснащаются системами централизованного контроля и управления, которые обеспечивают усреднение показателей приборов и подсчёт комплексных показателей работы печи. Ведутся работы по комплексной автоматизации Д.п., в том числе управления тепловым режимом доменной печи с помощью ЭВМ.

Показатели работы доменной печи зависят главным образом от качества сырых материалов и степени подготовки их к плавке. Основные показатели: суточная производительность доменной печи в т и расход кокса на 1 т чугуна. Производительность доменных печей иногда характеризуется коэффициентом использования полезного объёма (кипо), т.е. отношением полезного объёма в м3 к суточной выплавке передельного чугуна в т. Производительность доменной печи объёмом 3000 м3 - 7000 т чугуна в сутки. В 1970 средний кипо составил 0,597 (в некоторых случаях 0,43-0,45). Расход кокса на единицу выплавляемого чугуна имеет большое экономическое значение вследствие высокой стоимости кокса. Применение дополнительного топлива позволяет уменьшить расход кокса на 8-20% и снизить благодаря этому себестоимость чугуна. При выплавке передельного чугуна из хорошо подготовленной богатой железом шихты расход кокса 550-600 кг/т, а на некоторых заводах - не более 450-500 кг/т.

Совершенствование Д.п. направлено на улучшение подготовки сырых материалов к плавке, увеличение мощности (объёма) доменных печей, внедрение прогрессивной технологии, автоматического управления ходом доменной печи.

Исходными материалами шихтой в доменной печи являются: железная руда, марганцевая руда, агломерат, окатыши, а также горючее и флюсы. Широкое применение в шихте доменных печей СССР получил офлюсованный агломерат (свыше 90%), который содержит 50-60% Fe при основности 1,1-1,3; расширяется применение офлюсованных окатышей. Важнейшие свойства железосодержащих шихтовых материалов, определяющие технико-экономические показатели доменной плавки: содержание железа, состав пустой породы, количество вредных примесей, а также гранулометрический состав, прочность и восстановимость. Основным горючим в Д. п. служит каменноугольный кокс. Получает распространение плавка с заменой части кокса газообразным, жидким или твёрдым топливом, вдуваемым в горн доменной печи. В качестве флюсов используется известняк, иногда доломит.

3. Доменный цех

Системное применение современных микропроцессорных комплексов и управляющих вычислительных машин для автоматизации технологических процессов и автоматизированных систем управления производством в доменном цехе началось с создания АСУТП доменной печи № 5, введенной в эксплуатацию вместе с пуском доменной печи в марте 1986 года.

Развитие современной автоматизации в доменном цехе включает следующие основные этапы:

1990-1992 г. - Создание АСУТП ДП-1 с применением локальной вычислительной сети на базе оптической линии связи, соединившей ДП-1, ДП-5, здание АБК доменного цеха с сервером, расположенном в вычислительном центре, и установкой ПЭВМ-рабочих станций вычислительной сети на рабочих местах газовщика и мастера ДП-1, диспетчера и начальника доменного цеха.

1992 г. Разработка и внедрение автоматизированной системы ввода информации о химсоставе сырья и жидких продуктов, плавки из объединенной аглодоменной экспресс-лаборатории в вычислительную сеть доменного цеха.

1993 г. Разработка и ввод в эксплуатацию «Информационной системы о производстве чугуна по доменному цеху» на базе локальной вычислительной сети, охватывающей АСУТП ДП-5, АСУТП ДП-1, АРМ диспетчерской службы, АРМ экономиста и АРМ начальника доменного цеха, с функциями оперативного представления управленческому персоналу текущих, расчетных и обобщенных показателей производства чугуна по доменным печам и по цеху в целом за истекшие и текущие сутки, месяц и год в документах «Суточный рапорт», «Технический отчет», «Анализ себестоимости» на базе автоматизированного сбора информации о процессе выплавки чугуна на доменных печах, ведения машинной базы данных по всем его показателям за длительный период и ее обработки на ЭВМ.

1994 г. Разработка и ввод в эксплуатацию «Автоматизированной системы взвешивания жидкого чугуна в чугуновозных ковшах», предназначенной для автоматического измерения веса жидкого чугуна, поступающего в чугуновозных ковшах с доменных печей на станцию взвешивания, и далее направляемого потребителям, формирования и выдачи документов о получении чугуна потребителями, автоматической передачи информации о весе чугуна в АСУ ТП ДП-1, АСУ ТП ДП-5 и информационную систему о работе доменного цеха.

1995 г. Разработка и ввод в эксплуатацию «Системы автоматизированного контроля за оборотом и состоянием чугуновозных ковшей», предназначенной для контроля времени нахождения и полноты слива чугуновозных ковшей в цехах потребителях, контроля среднего веса чугуна в ковшах, состояния ковшей по максимальному и минимальному весу тары, стойкости футеровки ковшей по количеству наливов за кампанию каждого ковша, среднего оборота ковшей за определенный период.

1995 г. Модернизация АСУТП ДП-5 с применением программируемых контроллеров типа Simatic S5, промышленных ПЭВМ, объединенных в индустриальную вычислительную сеть. В АСУТП применены современные программные средства для визуализации технологического процесса, архивирования данных и протоколирования аварийных ситуаций, позволившие уменьшить количество регистрирующих приборов КИП. Высокая надежность средств вычислительной техники и программируемых контроллеров повысила отказоустойчивость АСУТП в целом и позволила уменьшить численность обслуживающего персонала на 12 человек. Качественное и надежное функционирование АСУТП обеспечивает стабильную работу доменной печи и способствует достижению высоких показателей работы ДП-5 по производительности и по удельному расходу топлива на тонну выплавленного чугуна, позволяет устойчиво поддерживать их на достигнутом уровне, а также обеспечивает контроль за безопасным состоянием параметров технологического процесса и оборудования доменной печи.

1996 - 1997 г. Разработка и внедрение комплекса автоматизированных рабочих мест для мастеров и газовщиков доменных печей №2, №3, мастера разливочных машин и мастера аглодоменного участка ОТК на базе 2-ой очереди локальной вычислительной сети доменного цеха.

В составе внедренного проекта реализованы следующие функции:

- Автоматизированная передача данных о химсоставе шихтовых материалов и жидких продуктов плавки, весе жидкого чугуна на выпусках доменных печей на рабочие места газовщиков доменных и мастера аглодоменного участка ОТК.

- Автоматизированная передача информации об основных показателях работы доменных печей с рабочих мест газовщиков доменных печей в информационную систему о работе доменного цеха.

- Автоматизированное производство на ПЭВМ газовщиков сложных инженерных расчетов для управления доменной плавкой:

* расчет шихты;

* расчет теоретической температуры горения;

* расчет скорости истечения дутья из воздушных фурм;

* расчет невязок по выходу чугуна.

- Формирование систематизированных данных о выплавке чугуна на доменных печах и его поступлении на разливочные машины с указанием химического состава чугуна на выпусках из доменных печей.

- Учет произведенного и отгруженного чугуна со склада холодного чугуна.

- Производство текущих расчетов баланса чугуна.

Автоматизированная подготовка и выпуск документов о качестве сырья, топлива, жидкого и чушкового чугуна за отчетные периоды времени.

1997 г. Разработка и внедрение автоматизированной системы централизованного контроля за весовым дозированием исходных компонентов при приготовлении огнеупорных масс в ОЗОМ доменного цех с передачей данных на сервер локальной вычислительной сети доменного цеха в реальном времени и обеспечения доступа к ним с рабочих станций газовщиков доменных печей.

1998 г. Разработка и внедрение автоматизированной системы ввода информации о физико-механических свойствах железорудного сырья из аглодоменного участка ОТК в вычислительную сеть доменного цеха и агломерационного производства.

1997-1999 г.г. Разработка и внедрение комплекса локальных систем автоматизации на доменных печах в составе:

- Автоматизированная система контроля температуры брони и перепадов температуры охлаждающей воды на холодильниках ДП-2.

- Автоматизированная система анализа работы чугунных леток на ДП1-3, ДП-5.

- Автоматизированная система контроля выгрузки шихтовых материалов на колошник доменной печи №5.

- Автоматизированная система контроля работы пушек и учета расхода ленточной массы при закрытии чугунных леток на ДП-2, ДП-3, ДП-5.

- Информационная автоматизированная система контроля и диагностики параметров технологического процесса ДП-3.

- Система автоматического дозирования кокса с учетом его влажности и автоматическим учетом расхода на ДП-2,3.

- Автоматизированная система прогноза зольности кокса, подаваемого из КХП на ДП1-3 и ДП5 доменного цеха.

- Автоматизированная система диагностики и контроля разгара горна и лещади ДП-5.

- Автоматизированная система диагностики и контроля разгара горна и лещади ДП1-3.

1999-2000 г.г. Разработка и внедрение автоматизированных систем для контроля качества продукции доменного цеха в составе:

- Автоматизированная система анализа качества продукции доменного цеха, поставляемой в сталеплавильные цехи по стандарту предприятия.

- Автоматизированная система анализа качества чугуна, поставляемого в сталеплавильные цехи, по доменным печам и бригадам, для расчета изменения дохода по трансфертным ценам.

2000-2001 гг. Внедрение мероприятий программ ТОП, КПЭ и технологической отчетности и КАП-ЭКС.

- Система автоматического регулирования хода большого конуса на доменных печах №2 и №3.

- Система автоматического контроля тепловых нагрузок на холодильники контура чугунных леток ДП-5.

- Система автоматического дозирования смолы при производстве безводных ленточных масс в ОЗОМ.

- Автоматизированная система контроля и диагностики состояния огнеупорной кладки, кожуха и охлаждения доменной печи № 1.

2000-2001 г.г. Перевод программного обеспечения автоматизированных систем доменного цеха на платформу "клиент-сервер".

Современный доменный цех состоит из комплекса отдельных агрегатов, предназначенных для подготовки и подачи шихты и дутья в доменные печи, выплавки и уборки продуктов плавки. Кроме доменных печей, в состав цеха входят склады сырых материалов, устройства для подачи шихты к доменным печам, воздухонагреватели, средства для уборки чугуна и шлака, система газоочистки. Доменный цех обслуживают кислородная и воздуходувная станции, представляющие собой самостоятельные подразделения. В некоторых цехах находится до 10 больших доменных печей и, естественно, что цехи должны располагать совершенным энергетическим и механическим хозяйством, обеспечивающим непрерывное снабжение всех печей коксом, агломератом и дутьем, а также уборку огромных масс чугуна, шлака и газа. В настоящем курсе рассмотрены лишь основные участки доменного цеха. Поступающую шихту разгружают вагоноопрокидывателем в траншею. Из траншеи материалы забираются грейфером рудоперегружателя и укладываются послойно в штабеля. Из штабелей руду можно забирать грейфером и выгружать в вагоны для отправки на агломерационную фабрику или же в саморазгружающийся вагон, который передвигается по бункерной эстакаде и выгружает руду в бункера. Агломерат поступает на бункерную эстакаду с агломерационной фабрики по ленточным транспортерам или же в металлических саморазгружающихся вагонах.

Доменный цех (рисунок 3) завода с полным металлургическим циклом имеет, как правило, не менее 3 доменных печей с воздухонагревателями и системой газоочистки. Запас шихты (кокса на 6-12 ч, агломерата или руды, а также флюсов на 1-2 суток работы печей) хранится в бункерах эстакады (общей для всех доменных печей). На многих металлургических заводах в состав доменного цеха входит так называемый рудный двор, где хранится основной запас железных руд, укладываемых в штабеля рудными перегружателями. Формирование штабеля и забор из него материалов производятся с учётом усреднения руд. В доменном цехе имеются также машины для разливки чугуна.

доменный печь чугун шлак

Рисунок 3 - Современный доменный цех: 1 - доменная печь; 2 - чугунная лётка; 3 - чугуновозы; 4 - газоотводы; 5 - литейные дворы; 6 -воздухонагреватели; 7 - дымовая труба; 8 - воздухопроводы холодного и горячего дутья; 9 - пункт управления; 10 - пылеуловитель; 11 -аппараты тонкой газоочистки; 12 - скиповой подъёмник; 13 - бункерная эстакада; 14 - газопроводы грязного и чистого газа; 15 - лифт; 16 - агломерационная фабрика

Заключение

Переход от одноступенчатого (сыродутного) процесса к двухступенчатому (доменному и кричному) позволил в несколько раз поднять производительность труда. Возросший спрос на металл был удовлетворен. Но вскоре металлургия встретилась с затруднениями другого рода. Выплавка железа требовала огромного количества топлива. За несколько веков в Европе было срублено множество деревьев и уничтожены тысячи гектаров леса. В некоторых государствах были приняты законы, запрещавшие бесконтрольную рубку леса. Особенно остро этот вопрос стоял в Англии. Из-за нехватки древесного угля англичане принуждены были большую часть необходимого им железа ввозить из-за границы. В 1619 году Додлей впервые применил в плавке каменный уголь. Однако широкому применению каменного угля препятствовало присутствие в нем серы, мешающей хорошей выделке железа. Очищать каменный уголь от серы научились только в 1735 году, когда Дерби нашел способ поглощать серу с помощью негашеной извести при термической обработке угля в закрытых тиглях. Так был получен новый восстановитель - кокс.

Список использованной литературы

1. В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, A.M. Якушев Общая металлургия. - М.: Академкнига, 2002 - 768 с.

Размещено на Allbest.ru