ОБОРУДОВАНИЕ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Доменные цехи

Доменный цех представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных агрегатов, зданий, сооружений и транспортных систем. Цех включает несколько доменных печей с относящимся к каждой из них и расположенным вблизи них комплексом объектов (центральный узел), а также бункерную эстакаду (иногда отдельные для каждой печи эстакады с конвейерными колошниковыми подъемниками), систему транспортных путей, газопроводов и ряд общих для цеха или нескольких печей отделений — отделение разливки чугуна, склад холодного чугуна, воздуходувная станция доменного дутья, иногда станция подачи воздуха горения, отделение приготовления огнеупорных масс (глиномялка), депо ремонта чугуновозных ковшей и иногда отделение подготовки ковшей, участок или установки переработки жидкого шлака, электроподстанции, насосная и системы оборотного водоснабжения, центральная приточная станция, вытяжные станции литейного двора и бункерной эстакады, административно-бытовой корпус, ремонтные мастерские и др.

В состав центрального узла, кроме доменной печи с колошниковым устройством, входят литейный двор, воздухонагреватели с газовоздухопроводами, система газоочистки, скиповой подъемник с машинным зданием, здание управления печью, иногда установки припечной грануляции шлака и некоторые другие.

Для доменных цехов характерны большой объем и сложная система грузопотоков. Основными линиями грузопотоков являются: грузопотоки шихтовых материалов к бункерной эстакаде с агломерационных фабрик, фабрик окомкования, коксохимического цеха и ряда других источников снабжения за пределами завода; грузопотоки материалов от бункерной эстакады к колошниковому загрузочному устройству; грузопотоки уборки продуктов плавки — чугуна, шлака, колошниковой пыли; уборки коксовой мелочи; грузопо­токи материалов, используемых при ремонтах объектов цеха; трубопроводная подача к печам кислорода и природного газа и отвод колошникового газа. Устройство доменного цеха, характер размещения в нем основных объектов во многом определяются выбранной системой грузопотоков и транспорта, и изменение этих систем существенно сказывается на планировке цеха.

При разработке технологической части проекта доменного цеха решаются следующие основные задачи: выбор числа, полезного объема и устройства доменных печей и параметров технологического процесса; определение расхода основных материалов и расчет на основании этого пропускной способности транспортных систем; обоснование и выбор конструкции и параметров работы воздухонагревателей, воздуходувок, газоочисток и других обслуживающих печь агрегатов; выбор схем доставки в цех шихтовых мате­риалов, систем подачи материалов к колошниковому подъему и типа колош­никового подъема, схем уборки продуктов плавки и соответствующего оборудования; выбор планировки литейного двора и вспомогательных отделе­ний цеха — депо ремонта ковшей, разливочных машин, глиномялки и др.; разработка наиболее рациональных грузопотоков и транспортных систем; оптимальная компоновка объектов цеха и транспортных путей в соответствии с требованиями технологического процесса и с целью уменьшения занимаемой цехом площади, при этом должна быть обеспечена возможность ремонта агрегатов без нарушения бесперебойной работы соседних печей и возможность расширения цеха.

2.1 Проектные решения для доменных печей и условий их работы

Рекомендуемые материалы

Закладываемые в проект цеха решения по конструкции, объему и производительности доменных печей и технологии производства должны отвечать последним достижениям доменного процесса в соответствующей области.

Полезный объем печей. Для доменного, так же как и для других металлургических производств важным является использование основных производственных агрегатов повышенной мощности, поскольку это ведет к повышению производительности труда и улучшению других технико-экономических показателей производства. В соответствии с установленным типовым рядом в нашей стране строились и эксплуатируются доменные печи с полезным объемом 1033, 1386, 1513, 1719, 2000, 2300, 2700, 3000, 3200 и 5000—5500 м 3 ; с течением времени полезный объем вновь сооружаемых печей непрерывно возрастал. По расчетам Гипромеза, эффективность повышения объема доменных печей характеризуется следующими цифрами:

Полезный объем печи, м 3 3200 5000

Удельные капиталовложения, % 95,5 93,3

Производительность труда, % * 117,6 140,0

Себестоимость чугуна, % * . . 97,1 95,7

Расходы по переделу, % * 94,3 88,7

* За 100% приняты показатели для печи объемом 2000 м 3 .

Для вновь сооружаемых цехов рекомендуются печи с объемом 3200, 4200 и 5500 м 3 . При реконструкции существующих цехов и капитальных ремонтах печей рекомендуется замена существующих печей печами большего объема с уменьшением их общего числа в цехе.

Число печей в цехе. Потребное число доменных печей в цехе можно определить из соотношения п = П_ц/П, где П_ц и П — годовая производительность соответственно цеха и одной печи (т/год).

Годовую производительность цеха определяют на основании составляемого баланса металла по заводу. Исходной величиной для составления баланса является годовой объем производства проката — готовой продукции металлургического завода. Зная эту величину и расходные коэффициенты металла, на прокатных станах вначале определяют потребность прокатных цехов в стальных слитках. Далее по известной величине расхода чугуна на 1 т стальных слитков определяют потребность сталеплавильных цехов в жидком чугуне. К найденной величине добавляют количество товарного чугуна, которое завод должен отправлять на сторону, и потребность вспомогательных цехов завода в литейном чугуне, получая требуемую величину П_ц. Необходимо также учитывать потери чугуна в скрап в желобах, в чугуновозных ковшах и со шлаком, которые по нормативам составляют соответственно 0,15; 0,1 или 0,5%. Кроме того, чугун дополнительно теряется при разливке на разливочных машинах, эти потери по нормам составляют 0,5%.

Производительность доменного цеха и печей определяют в расчете на передельный чугун. При выплавке чугунов специального состава производительность печи снижается, поэтому проводят ее пересчет на производительность при выплавке передельного чугуна с помощью пересчетных коэффициентов, учитывающих степень трудности выплавки различных видов чугуна. Величину этих пересчетных коэффициентов принимают для литейного чугуна 1,20; для ферромарганца 2,5; для феррофосфора 4,0. Таким образом, для доменной печи, выплавляющей передельный и специальные чугуны, годовая производительность по передельному чугуну составляет:

где П_пер, П_лпт, П_фм, П_фф — потребный годовой объем выплавки соответственно передельного и литейного чугуна, ферромарганца и феррофосфора (т).

Годовая производительность доменной печи П=n_сП_сут, где П_сут — среднесуточная производительность печи, т/сут; n_с — среднегодовое число рабочих суток печи за кампанию, сут/год.

Среднесуточную производительность доменной печи приближенно можно определить по формуле: П_сут=V/КИПО, где V — объем печи, м 3 ; КИПО — коэффициент использования полезного объема печи, м 3 сут/т. На хорошо работающих печах КИПО = 0,45-0,40 и иногда менее. Для проектировавшихся в последние годы печей большого объема, работающих на повышенном давлении и с применением природного газа и кислорода Гипромез принимал величину КИПО в пределах 0,370 — 0,385. Существует ряд более сложных методик расчета, позволяющих учесть конкретные параметры работы печи и более точно определить ее производительность в данных условиях.

Среднегодовое число рабочих суток печи

n_с = 365Тр/Ткамп,

где Т_Р — общее число рабочих суток за кампанию печи, сут; Ткамп — общее число календарных суток за кампанию печи, сут. Общее число рабочих суток за кампанию получают путем деления объема выплавки чугуна за кампанию (П_камп) на среднесуточную производительность печи, т. е. Т_р=П_кам/П_с Выплавляемое за кампанию печи количество чугуна П_капм=V*П₀,

где V — объем печи, м 3 ; П₀—норматив выплавки чугуна за кампанию, т/м 3 объема печи. Величины П₀ для печей различного объема в соответствии с нормами технологического проектирования приведены ниже:

П₀, т/м 3 объема печи

Общее число календарных суток за кампанию (Ткамп) представляет собой сумму рабочего времени печи (числа рабочих суток Тр) и времени, затрачиваемого на капитальные ремонты печи. Существующими нормами в течение кампании предусмотрены один капитальный ремонт 1-го разряда, два капитальных ремонта 2-го разряда и капитальные ремонты 3-го разряда, выполняемые один или два раза в год. Соответственно,

Ткамп = Тр + Т1 +2Т2+ (ТрТ3/365),

где Т1, Т2 и Т3 — длительность ремонтов соответственно 1, 2 и 3-го разрядов.

Данные о плановой длительности капитальных ремонтов для печей разного объема приведены ниже.

Капитальный ремонт 1-го разряда предусматривает смену футеровки печи с полным выпуском продуктов плавки и капитальный ремонт оборудования печи; зачастую проводят реконструкцию печи, т. е. полную замену печи, выполняемую методом надвижки. Капитальный ремонт 2-го разряда предусматривает полную или частичную смену футеровки шахты, смену засыпного аппарата и защитных сегментов колошника, холодильников шахты и заплечиков. При капитальном ремонте 3-го разряда заменяют засыпной аппарат и защитные сегменты колошника. Годовая производительность доменных печей объемом 3200 и 5000 м 3 составляет соответственно ~3 и 4,6 млн. т чугуна в год.

Длительность ремонта, сут

Доменные печи необходимо сооружать с учетом новейших достижений науки и техники в области их конструирования и эксплуатации. В частности, должны быть предусмотрены загрузочные устройства бесконусного типа; самонесущий кожух без мораторного кольца; совершенствование профиля на основании опыта эксплуатации печей за последние годы; совершенствование конструкции горна и лещади, в том числе комбинированная кладка лещади из углеродистых блоков и высокоглиноземистых огнеупоров и воздушное охлаждение основания лещади, применение новых, более совершенных конструкций холодильников и др.

При реконструкции доменных печей предусматривают увеличение числа чугунных леток и воздушных фурм, усовершенствование профиля печи и конструкции горна и лещади, усовершенствование системы охлаждения печи, установку бесконусного загрузочного устройства, замену воздуходувных машин на более мощные. Реконструируемые печи должны заменяться печами большего объема, что позволит уменьшить их число в цехе. Новые и реконструируемые печи оборудуют автоматизированными системами управления технологическим процессом, должна быть предусмотрена полная механизация работ на литейном дворе. Печи объемом 2000 м 3 и менее должны иметь по две чугунных летки, печь объемом 2700 м 3 — три, печи объемом 3200—5500 — четыре летки.

Технология доменного процесса должна предусматривать использование предварительно подготовленных шихтовых материалов — офлюсованных агломерата и окатышей и полный вывод из шихты сырых флюсов. Все нужные добавки (известняк, марганцевая руда и др.) должны вводиться в состав шихты при производстве агломерата и окатышей. Их изготовление предусматривается осуществлять из обогащенных железорудных концентратов с содержанием железа 63—67%, что должно обеспечить выход шлака не более 350 кг на 1 т чугуна.

Технология должна включать следующие методы интенсификации доменного процесса: вдувание природного газа (до150 м 3 на 1 т чугуна); обогащение дутья кислородом (до 30—35%); работу при избыточном давлении под колошником до 0,25 МПа; повышение температуры дутья до 1300—1400 0 С; вдувание в печь угольной пыли и мазута, а также горячих восстановительных газов. Режим работы печей предусматривает примерно следующее число выпусков чугуна за сутки: на печах, с одной леткой от 8 до 10, на печах с двумя летками 10—14,.на печах с тремя-четырьмя летками 15—24.

2.2 Планировка доменных цехов

Для проектов первых отечественных доменных цехов, характерно применение печей с небольшим полезным объемом (600—930 м 3 ) и блочная планировка цеха, при которой затруднено обслуживание печей и трудно обеспечить уборку чугуна и шлака при значительном объеме производства (подробнее см. ниже). В последующем планировка доменных цехов и организация в, них грузопотоков совершенствовались и претерпели, особенно в последние годы, заметные изменения. К числу решений, наиболее существенно повлиявших на планировку, число и тип входящих в состав цеха объектов и транспортных систем, можно отнести:

· увеличение рабочего объема печей (до 5500 м 3 ) и соответственно их производительности;

· применение предварительно подготовленного сырья, что существенно изменило, в частности, схему подачи материалов к бункерной эстакаде;

· применение конвейерной системы подачи материалов на колошник;

· применение конвейерной подачи материалов к колошниковому подъему;

· увеличение числа чугунных леток, отказ от выпуска шлака через шлаковые летки на больших печах;

· устройство круглых литейных дворов, что обеспечило высокий уровень механизации работ на них;

· применение бесковшовой уборки шлака (припечной грануляции).

Существующие доменные цехи характеризуются многообразием отдельных проектных решений. Помимо различий в устройстве, производительности и числе доменных печей, цехи различаются устройством литейного двора и организацией выпуска чугуна в чугуновозные ковши и шлака в шлаковозные; системами подачи материалов на колошник (скипами или конвейером); системами подачи материалов к колошниковому подъему (вагон-весами, конвейерами, через центральные бункера); устройством и расположением бункерных эстакад; системой шлакоуборки (ковшевая и бесковшевая) и др. В целом можно выделить три разновидности планировки доменных цехов:

1. с блочным расположением печей;

2. с островным расположением печей и скиповым подъемом материалов на колошник;

3. с островным расположением печей и конвейерной подачей материалов на колошник.

Цехи первого и второго типов часто имеют в своем составе значительное число печей (до 6—8); большая часть грузопотоков в них обеспечивается железнодорожным транспортом. Характерной особенностью этих цехов является наличие основного направления внутрицеховых грузопотоков, вдоль которого располагают в ряд печи, бункерную эстакаду и транспортные рельсовые пути. В развитой сети железнодорожных путей выделяют «постановочные» и «ходовые» пути. Первые служат для установки на них подвижного состава для приема грузов (на пример, жидких чугуна и шлака) или их разгрузки, вторые — для передвижения подвижного состава к месту назначения.

Цехи с блочным расположением печей. Цех подобного типа имеет ряд расположенных в одну линию доменных печей, оборудованных скиповым колошниковым подъемом; общую, расположенную рядом с печами вдоль их фронта бункерную эстакаду; находящийся рядом с бункерной эстакадой рудный двор; ряд идущих вдоль линии печей железнодорожных путей для уборки чугуна, шлака и колошниковой пыли. Характерная особенность цеха — то, что печи попарно объединены в блоки, причем две входящие в блок соседние печи имеют один общий литейный двор. Первые строившиеся цехи с блочным расположением печей имели совмещенный грузопоток чугуна, шлака и пыли, т. е. все железнодорожные пути для уборки продуктов плавки располагались с одной стороны от печей, что предопределяло низкую пропускную способность путей. Такую планировку имеет доменный цех Липецкого металлургического завода «Свободный сокол».

Позднее в связи с увеличением объема строившихся печей и их производительности, а также с целью повышения пропускной способности уборочных путей железнодорожные пути для уборки чугуна стали располагать по одну сторону от печей и литейных дворов, а пути для уборки шлака — по другую. Одна из разновидностей планировки подобного цеха с блочным расположением печей показана на рис. 2.1, а. Две соседние печи 1 одного блока имеют общий литейный двор 15, обслуживаемый одним мостовым краном. Воздухонагреватели 2 двух соседних печей смежных блоков также расположены общей группой на одной площадке, что позволяет иметь для них общую дымовую трубу 3 и общий дымовой боров. Над бункерной эстакадой с рудными 6 и коксовыми 7 бункерами и рудным двором перемещается кран-перегружатель 4.

Со стороны бункерной эстакады и скипового подъемника 5 от печей проложены пути 11 для уборки шлака и путь 12 для уборки коксовой мелочи. С противоположной от печей стороны находятся пути 16 для уборки чугуна и колошниковой пыли, причем от ходовых путей 16 отходят тупиковые постановочные пути для уборки чугуна 9, уборки пыли — 10 и хозяйственный путь 13. Пылеуловители 8 расположены над тупиковыми путями для уборки пыли; путь 14— проездной.

Заезды с чугуновозных путей на шлаковозные и наоборот возможны только с торцов цеха. Основное достоинство планировки с блочным расположением печей – компактность цеха.

Недостатками подобной планировки являются:

1. невысокая пропускная способность путей уборки чугуна и шлака, связанная с необходимостью сложного маневрирования составами, поскольку невозможен переезд с чугуновозных путей на шлаковые, и с тем, что при тупиковых путях имеется встречное движение составов.

2. общий литейный двор затрудняет выполнение горновых работ, по условиям техники безопасности при выпуске чугуна с одной печи нельзя работать на второй смежной половине литейного двора.

3. затруднен ремонт печей, особенно в период выпусков чугуна на работающей печи.

Однако блочная планировка доменного цеха обеспечивала наименьшее расстояние между печами (50-60 м), меньшую протяженность всех коммуникаций, что имело большое значение для строившихся новых заводов в 30 е -40 е годы прошлого века в СССР.

Со второй половины сооружают цехи только с островным расположением печей.

Цехи с островным расположением печей, оборудованных скиповыми колошниковыми подъемами. Цехи подобного, типа составляют большую часть доменных цехов отечественных металлургических заводов. План одной из разновидностей подобных доменных цехов показан на рис. 2.1, б.

Для подобных цехов характерно (см. рис. 2.1, б) расположение доменных печей 1 в линию и наличие раздельных потоков уборки чугуна и шлака, причем поток уборки чугуна расположен с одной стороны от линии печей, а поток уборки шлака — с другой. Ряд железнодорожных путей, проложенных со стороны бункерной эстакады и скиповых подъемников 11, служит для уборки шлака (пути 9) и коксовой мелочи (путь 17); ряд продольных путей с противоположной от печей стороны — для уборки чугуна (пути 10) и колошниковой пыли (путь 6). Характерной особенностью островной планировки является то, что комплекс каждой доменной печи, в который входят печь, литейный двор, блок воздухонагревателей и постановочные пути для чугуна и шлака, расположен под небольшим углом (12—13°) к продольной оси цеха. Благодаря такому расположению появляется возможность иметь для каждой печи индивидуальные постановочные пути вдоль литейных дворов для чугуновозов и шлаковозов (пути 8 и 16) и переезды с одной стороны на другую и обратно между соседними печами. Это обеспечивает значительно более высокую пропускную способность уборочных железнодорожных путей, существенное улучшение маневренности железнодорожных составов, позволяет устанавливать под выпуск большее число ковшей.

Для уборки чугуна (транспортировки чугуновозных ковшей в сталеплавильный цех или на разливочную машину) обычно прокладывают два уборочных (ходовых) пути 10, с которых имеются съезды на два постановочных пути 8, располагаемых вдоль литейного двора 4 каждой печи; для уборки шлака ковшами к грануляционным установкам или на шлаковый отвал предусматривают два уборочных ходовых пути 9 со съездами на два у каждого литейного двора постановочных пути 16 для шлаковых ковшей. С ходовых путей 5 к каждому литейному двору отходит также тупиковый хозяйственный путь 14; путь 7 является проездным.

Рис. 2.1 Планировка доменных цехов с блочным расположением печей (а) и островным (б)

Цехи подобного типа имеют расположенную вдоль фронта печей общую бункерную эстакаду (с рудными 12 и коксовыми 13 бункерами), к которой во многих строившихся ранее цехах примыкает рудный двор, обслуживаемый кранами-перегружателями 15. Общей особенностью является расположение газоотводящих трубопроводов с противоположной от колошникового скипового подъемника стороны. Соответственно газоочистные аппараты располагают с противоположной от бункерной эстакады и колошникового подъема стороны доменных печей и под сухим пылеуловителем 5 грубой очистки газа прокладывают железнодорожный путь 6 для уборки пыли.

Блок воздухонагревателей (расположенные на одном фундаменте в линию воздухонагреватели 2 и дымовая труба 3) обычно располагают у печи вдоль постановочных путей для уборки чугуна и шлака с противоположной от литейного двора стороны. При двойном литейном дворе воздухонагреватели располагают вдоль уборочных путей за одним из литейных дворов или рядом с ним.

Склад холодного чугуна располагают на свободной площадке вблизи разливочных машин. Депо ремонта чугуновозных ковшей сооружают в одном из торцов доменного цеха. При островной планировке по сравнению с блочной расстояние между печами и соответственно площадь, занимаемая цехом, возрастают. Расстояние между печами при их объеме от 1000 до 1300 м 3 составляет не менее 100 м; для печей объемом более 1300 м 3 — не менее 110 м; при объеме печей 2000—3200 м 3 — от 123 до 165 м.

Цехи с островным расположением печей и конвейерным колошниковым, подъемом — это современные цехи с высокопроизводительными печами большого объема. Их характерная особенность — малое число доменных печей в связи с большой производительностью каждой из них. При годовой производительности печей объемом 3200 и 5000 м 3 соответственно около 3 и 4,6 млн. т чугуна обычный для современного металлургического завода объем выплавки чугуна достигается при установке в цехе двух-трех доменных печей.

Планировка этих цехов существенно отличается от относительно схожей планировки рассмотренных выше и строившихся ранее двух разновидностей доменных цехов со скиповым подъемом шихты на колошник и не является пока окончательно сложившейся. В связи с применением конвейерного колошникового подъема, имеющего большую длину, бункерная эстакада расположена вдали от печей. Рекомендуемая для новых цехов бесковшовая уборка шлака позволяет упростить систему грузопотоков и иметь менее развитую сеть железнодорожных, путей. Благодаря отсутствию у печей бункерной эстакады, меньшему числу печей в цехе и меньшему числу рельсовых путей появляется возможность применять различные варианты расположения объектов цеха.

Один из проектных вариантов планировки подобного цеха с ковшовой уборкой шлака показан на рис. 2.2: Две доменные печи 3а и 3б оборудованы круглым литейным двором 4. Имеется общая для двух печей бункерная эстакада 1, расположенная под углом по отношению к конвейерам колошниковых подъемов 2а и 2б. Материалы из бункерной эстакады выдаются на ленты колошниковых подъемов с помощью конвейеров 1а и 1б. Для уборки чугуна под литейным двором с одной его стороны расположены тупиковые пути 6а и с противоположной — 6б; уборку шлака также осуществляют с двух сторон литейного двора по тупиковым путям 7а и 7б. Тупиковые постановочные пути связаны с двумя рядами ходовых путей 8. Блок 5 воздухонагревателей расположен между рядами постановочных путей.

Рис. 2.2 План доменного цеха с конвейерным колошниковым подъемом и ковшевой уборкой шлака

Еще одна разновидность планировки доменного цеха с островным расположением печей, конвейерным колошниковым подъемом и бесковшовой уборкой шлака показана на рис. 2.3 Две доменные печи оборудованы круглыми литейными дворами 13. С двух противоположных сторон каждого литейного двора проложено по два сквозных пути 2 и 14 для уборки чугуна, имеющих выезды на ходовые пути 11 и 23. Имеются также железнодорожные пути 16 для уборки колошниковой пыли, проложенные под сухими пылеуловителями 18. Вблизи от пылеуловителей размещены газоочистные устройства 17. Под литейным двором проложен тупиковый хозяйственный путь 21 и имеется эстакада 15 для автовъезда на площадку литейного двора. Эти транспортные пути служат для подвоза вспомогательных материалов и оборудования.

Блок воздухонагревателей 5 с дымовой трубой 8 размещен вдоль чугуновозных уборочных путей с наружной их стороны. Рядом расположена станция 6 подачи воздуха в камеры горения воздухонагревателей и здание 4 управления печью. Между чугуновозными путями 2 и 14 размещены здания фильтров 9. Для каждого литейного двора предусмотрены вытяжная станция и газоочистка, расположенные в зданиях 7. Имеется общая для двух печей газотурбинная расширительная станция (ГТРС) 12.

Информация в лекции «Газовые анестетики» поможет Вам.

Доменная печь оборудована двумя установками 3 припечной грануляции, расположенными с двух противоположных сторон от печи снаружи чугуновозных путей. Сжатый воздух для грануляционных установок 3 подают от воздуходувных станций 22. Гранулированный шлак от припечных установок транспортируют на склад 27 по конвейерным галереям.

Каждая печь имеет отдельную бункерную эстакаду 28, из; которой материалы выдаются на конвейерный колошниковый подъем 25. Шихтовые материалы (агломерат, кокс, добавки) на обе эстакады доставляют по общему конвейерному тракту 30 через перегрузочную станцию 29. Для каждой бункерной эстакады предусмотрено здание 24 управления шихтоподачей со станцией приточной вентиляции и блок 31 вытяжной вентиляции системы шихтоподачи с газоочисткой.

По путям 11 и 11а жидкий чугун транспортируют в конвертерный цех; с путей 23 — к разливочным машинам 2б. За ходовыми путями 11 расположены сооружения 10 оборотного водоснабжения доменных печей; между путями 11 и 23 размещены административно-бытовые здания 19 и депо 20 ремонта чугуновозных ковшей.

Следует отметить, что косоугольная планировка (расположение постановочных путей для чугуновозов и конвейеров шихтоподачи на колошник под углом 45° к ходовым путям) обеспечивает малую ширину зоны доменного цеха. Кроме того, компактности планировки и минимальной протяженности конвейерных галерей доставки основных технологических грузов, способствует принятая схема шихтоподачи по общему конвейерному тракту 30.

Планировку подобного типа можно считать приемлемой для вновь сооружаемых цехов. При этом в зависимости от условий генплана завода может изменяться взаимное расположение печей и бункерных эстакад, ходовых путей и других объектов цеха. Можно отметить общую особенность цехов с печами большого объема и бесковшовой уборкой шлака — наличие четырех уборочных путей для чугуна, располагаемых по два с обеих сторон литейного двора, причем все эти пути могут быть тупиковыми.

Расположение цеха на заводской площадке. При работе доменного цеха в атмосферу выделяется заметное количество пыли и вредных газов. Чтобы уменьшить загрязнение воздуха над другими цехами, доменный цех располагают на заводе с подветренной стороны. При размещении цеха необходимо обеспечить наиболее удобное сочетание внутрицеховых грузопотоков с общезаводскими транспортными потоками. Обычно цех располагают так, чтобы основное направление внутрицеховых железнодорожных путей соответствовало основному направлению общезаводских путей.

ОБОРУДОВАНИЕ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Доменный цех — один из важнейших структур металлургического производства. Здесь производят чугун, из которого выплавляют сталь.

Для того, чтобы получить исходный материал (шихту) используют железную руду, агломерат, окатыши и добавки, которые содержат железо, а также известняк и доломиты.

Весь технологический процесс других цехов в значительной мере зависит от того, какого сорта и марки чугун был выпущен в доменном цехе.

Оборудование доменного производства тесно взаимосвязано между собой и включает следующие единицы:

1. Печи.
2. Отсек приемных резервуаров.
3. Система загрузки исходного сырья.
4. Литейный двор.
5. Воздухонагреватели.
6. Система газоочистки.
7. Отсек разлива чугуна.
8. Склад холодного чугуна.
9. Система гранулирования шлака.
10. Отделения изготовления огнеупорных смесей и ремонта чугуновозных ковшей.

ПЛАНЫ ДОМЕННЫХ ЦЕХОВ

Самое важное, что нужно учитывать при планировании – удобное расположение оборудование доменного производства, чтобы обеспечить бесперебойный процесс работы.

Выделяют 3 вида планировки:

1. Блочное размещение доменных печей. Доменный цех получается компактным, но при этом обслуживание чугунных и шлаковых леток становится затруднительным в общем литейном дворе.
2. Островной метод расстановки. Доменные печи располагают в линию, а блок воздухонагревателей, литейный двор и пути чугуновозов и шлаковозов для каждой печи – под углом к этой линии.
3. Конвейерная система загрузки печей. Литейный двор имеет форму круга. Пути для чугуновозов и шлаковозов располагаются по обе стороны, а блоки воздухонагревателей – под углом относительно линии печей.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ.

Рисунок 1. Схема доменной печи.

1 – колошник; 2 – шахта; 3 – распар; 4 – заплечики; 5 – горн; 6 – фурмы для вдувания воздуха; 7 – чугунная летка для выхода жидкого чугуна; 8 – шлаковая летка для выпуска шлака; 9 – загрузочная площадка; 10 – колокол для загрузки сырых материалов в доменную печь; 11 – отверстие для вывода колошниковых газов.

По наклонному пути шихту для плавки доставляют наверх и засыпают в печь через систему подачи.

Чтобы процесс горения кокса был интенсивным требуется большое количество воздуха. Его подогревают в специальных воздухонагревателях до 600 – 800 0 С и подают через щели в нижней части печи под давлением.

Получившийся чугун опускается вниз и выходит через чугунные летки. После этого чугун переправляют в специальных ковшах в сталеплавильный цех для дальнейшей переработки.

Жидкий шлак, который образуется в процессе выплавки над чугуном удаляют из доменной печи через шлаковую летку и используют в качестве материала для строительной сферы или в шлаковый отвал.

Доменная печь работает без перерыва. Снаружи она покрыта стальной оболочкой (кожухом), а с внутренней выложена специальной кладкой из высокопрочного кирпича, которая должна выдерживать высокие температуры и сопротивляться износу, вызванным постоянным трением.

ОБОРУДОВАНИЕ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА. ДОМЕННЫЕ КОЛОШНИКОВЫЕ ПОДЪЕМНИКИ

Этот вид оборудования доменного производства подает шихту в доменную печь. Они должны быть надежными и иметь высокую производительность.

Существует 2 основных способа подачи шихтовых материалов:

1. Скиповый.

Рисунок 2. Схема скипового подъемника.

1 – скип; 2 – камера; 4 – клапан-щит; 5 – стационарный шарнир; 6, 7, 9 – рычаг; 8 — противовес; 10 – направляющий элемент; 12 – стационарный шарнир; 13 – упор.

Материал подают скипами из ямы бункерной эстакады. Каждый скиповый подъемник вмещает до 20 м 3 шихты, а скиповая лебедка может поднять до 39 т.

2. Конвейерный.

Рисунок 3. Схема конвейерного подъемника.

1 – барабан, который разгружает шихту в приемную воронку; 2 – приемная воронка; 3 – отклоняющий барабан; 4 – лента; 5, 6 – вращающиеся барабаны; 7 – приводная станция; 8 – хвостовой барабан; 9 – натяжная тележка; 10, 11, 12 – система блоков; 13 – лебедка; 14 – натяжная станция; 15 – канат.

Шихту загружают из распределительных бункеров на ленту, которая постоянно движется и перемещает груз на колошник доменной печи.

Этот способ имеет ряд преимуществ:

• проще обслуживать и ремонтировать машины, механизмы и агрегаты;
• нагрузки на несущие конструкции становятся меньше;
• стоимость строительства ниже, чем при использовании скипового метода;
• увеличивается производительная площадь вокруг доменной печи;
• доменную печь и систему загрузки шихты можно построить отдельно;
• период эксплуатации больше.

Конвейерная лента движется со скоростью 2 м/с. Производительность достигает 30 000 + т/сутки.

ОБОРУДОВАНИЕ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА. ЛИТЕЙНЫЙ ДВОР

Литейным двором называют строение с площадкой, которая примыкает к доменной печи и находится ниже леток. На площадке размещены желоба. По ним чугун и шлак перемещаются из печи для плавки чугуна в ковши чугуновозов и шлаковозов, либо к машинам для грануляции.

На площадке литейного двора находятся машины для обслуживания шлаковых и чугунных леток, желобов, фурменных приборов, а также пульты управления, запасы песка, глины и огнеупорных смесей.

Здание литейного двора выполнено в форме несущего металлического каркаса, который стоит на фундаменте и обшит железобетонными плитами. В крыше здания находится аэроционный фонарь.

План литейного двора исчисляется количеством леток и желобов, их расположением, типом, числом, а также местом локации мостовых кранов.

Бывают литейные дворы, где оборудование расположено в виде прямоугольника — чугунные летки расположены с одной или с двух сторон; и литейные дворы круглой формы.

Рисунок 4. Схемы литейных дворов.

а – одностороннее или двустороннее расположение литейных леток; б – литейный двор круглой формы.

Оборудование доменного производства также включает в себя машины и механизмы литейного двора:

Механизмы для вскрытия чугунной летки. Их располагают на площадке, которая примыкает к горну доменной печи. Прямое назначение этого механизма – делать отверстия в леточной массе для того, чтобы чугун выходил наружу. По типу движения их разделяют на вращательные, ударные и ударно-вращательные.

Для уборки и переработки жидких продуктов доменной плавки также предусмотрено оборудование доменного производства – специальные машины и устройства:

• Чугуновозы. Чугуновозы перемещают жидкий чугун от доменной печи в сталеплавильный цех и в место разлива чугуна в чушки. По форме выделяют 3 разновидности чугуновозных ковшей: конические, грушевидные и сигарообразные. Конический вмещает 60 – 80 т, а грушевидный 100 – 140 т, отчего последний пользуется большей популярностью в металлургических цехах.

Рисунок 5. Чугуновоз.

• Шлаковозы. Шлаковозы перевозят жидкий шлак к агрегату грануляции или шлаковому отвалу.

Рисунок 6. Шлаковоз.

• Разливочная машина конвейерного типа. Предназначена для разливки жидкого чугуна.

Рисунок 7. Разливочная машина конвейерного типа.

• Агрегат грануляции чугуна. Жидкий чугун выливается из ковша и орошается струями воды, преобразовываясь таким образом в гранулы.

Рисунок 8. Схема механизма для гранулирования чугуна.

1 – ковш; 2 – наклонный разводной желоб; 3 – брызгалы; 4 – воронкообразный резервуар для гранул; 5 – наклонные конвейеры; 6 – место погрузки в железнодорожные вагоны.

• Устройство для грануляции шлака. Шлак перерабатывают сухой, полусухой и мокрой грануляцией.

Рисунок 9. Схема установки мокрой грануляции.

1 – камера; 2 – бункер-отстойник; 3 – поток воды гранулятора; 4 – желоб; 5 – эрлифт; 6 – напорный бак; 7 – труба для отвода пара; 8 – обезвоживатель карусельного типа; 9 – бункер сушки; 10 – водосборник отфильтрованной воды; 11 – конвейер для транспортировки шлака; 12 – труба подачи воздуха; 13 – эрлифт; 14 – колодец.

Рисунок 10. Схема установки сухой грануляции.

1 – шлаковый ковш; 2 – промежуточный ковш; 3 – воздушный раструб и поддон; 4 – устройство для сбора шлаковаты; 5 – отбойная плита; 6 – плоские воздухопроводы; 7 – воздушный сепаратор; 8 – батарейный циклон; 9 – отсасывающий вентилятор; 10 и 12 – электродвигатели вентиляторов; 11 – вентилятор, который подает воздух на грануляцию; 13 и 15 – желоба для выброса шлака и его остатков; 14 – эрлифт; 15 – участок, где перерабатывают остатки шлака из промежуточного ковша; 16 – бункер; 17 – пульт управления; 18 – компрессорная; 19 – помещение для электрооборудования; 20 – градирня; 21 – водяной насос.

ОБОРУДОВАНИЕ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ПОДАЧИ ДУТЬЯ В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ И ОЧИСТКИ ОТ ПЫЛИ

В процессе работы печей важно, чтобы топливо горело постоянно. Для этого необходим непрерывный и равномерный приток раскаленного воздуха, прогретого до 1000 – 1400 0 С и подаваемого под давлением 0,2 – 0,5 МПа.

Воздух нагревают воздухонагреватели. Это агрегаты периодического действия регенеративного типа с внутренней или наружной камерой горения. Воздух в них нагревается от тепла, которое образуется в процессе сгорания газообразного топлива.

Рисунок 11. Воздухонагреватель с наружной камерой горения.

1 – насадочная камера; 2 – насадка; 3 – купол; 4 – камера горения.

Холодный воздух сюда нагоняют воздуходувными машинами. После нагрева горячее дутье подают по воздуховоду через фурменные приборы. Их еще называют воздушными фурмами.

Газовые горелки подают воздух и газ в камеру горения, смешивают там газы и проталкивают продукты сгорания через насадку воздухонагревателя.

Дроссельный клапан для газа и воздуха нужен для того, чтобы регулировать расход газа, который поступает в газовую горелку воздухонагревателя.

Перепускные клапаны тарельчатого типа применяют для того, чтобы снижать давление в воздухонагревателе перед тем как переключить с режима «нагрев» на режим «дутье» и обратно.

Дымовые клапаны тарельчатого типа отключают воздухонагреватель доменной печи от дымохода.

ОЧИСТКА ДОМЕННОГО ГАЗА

Доменный газ широко используют в виде горючего в разных аппаратах металлургического производства. Перед этим его тщательно очищают от пыли. Для этого применяют пылеуловители.

Для грубой очистки применяют аппараты в виде закрытых вертикальных резервуаров с коническими торцами, которые отделаны с внутренней стороны огнеупорным материалом.

Для полутонкой очистки используют скрубберы и трубы-распылители, которые функционируют по принципу улавливания пыли при смачивании ее водой.

Рисунок 12. Скруббер.

Для тонкой очистки газа применяют электрофильтры.

Атмосферные клапаны удаляют газ из печи и пылеуловителя в атмосферу.

Отсекающий клапан отделяет пылеуловитель от доменной печи.

Задвижки отключают агрегат газоочистки от общей газовой сети.

Сухую колошниковую пыль, охлажденную в пылеуловителе, удаляют при помощи транспортирующего конвейера, который одновременно увлажняет ее.

У компании ООО ЛипецкТехноЛит есть собственный цех литья, где мы применяем современные технологии в области изготовления стали, оборудования для металлообрабатывающей промышленности и запасных частей к нему.

У нас вы можете приобрести готовые дробеметные установки или заказать изготовление нестандартного оборудования по чертежам. Если нет чертежей – наши специалисты проведут исследование и предоставят присоединительные размеры перед изготовлением.

Доменная печь

Доменная печь после многочисленных преобразований и модернизаций на современном этапе представляет собой конструкцию для получения чугуна как основного ингредиента сталелитейной промышленности.

Устройство доменной печи позволяет вести непрерывную плавку до капитального ремонта, который проводится с периодичностью один раз в 3-12 лет. Остановка процесса приводит к образованию сплошной массы из-за спекания компонентов (закозления). Для ее извлечения необходима частичная разборка агрегата.

Рабочий объем современной доменной печи достигает 5500 м3 при высоте 40 м. Она способна выдать около 6000 т чугуна за одну плавку. А специальное оборудование, обслуживающее системы, расположенные вокруг, занимает несколько десятков гектар земли.

Доменная печь используется для производства литейного чугуна, который в дальнейшем проходит плавку для получения различных марок чугунов или отправляется на восстановление для получения конструкционных сталей.

Современная доменная печь Средневековая доменная печь

Большая потребность в металле совпала по времени с этапом электрификации и механизации производства. В связи с этим успехи черной металлургии связаны с началом использования электроприводов, электрических систем автоматического управления на всех этапах производственного процесса.

Устройство доменной печи

На заре черной металлургии плавку болотной руды проводили в домнице – это мини домна, воздух в которую поступал от мехов. А обогащение железа углеродом происходило от древесного угля. Объемы выплавляемого металла таким способом были невелики и отличались периодичностью.

Конструкция доменной печи

Строение доменной печи напоминает шахту. Ее диаметр в три раза меньше высоты. Монтаж высотной конструкции осуществляется на бетонном фундаменте толщиной 4 м. Необходимость в таком массивном фундаменте возникает из-за массы домны, которая более 30 000 т.

На фундаментной плите закрепляются колонны и цельный (монолитный) цилиндр, которые изготавливаются и термостойкого бетона. Внутреннее пространство конструкции обложено огнеупорными материалами, а верхняя часть шамотом. В районе заплечников, где температура достигает 2000°С — графитированными материалами, а под ванной с чугуном — футеровка из глинозема. Также на фундаменте монтируется печной горн.

Нижняя часть доменной печи, где температура максимальна, оборудуется холодильниками с водяным охлаждением.Для удержания собранной огнеупорной конструкции, с внешней стороны доменная печь заключена в металлическую рубашку толщиной 40 мм.

Процесс восстановления железа происходит из руды в среде известнякового флюса при высокой температуре. Температура плавления достигается горением кокса. Для поддержания горения необходим воздух, поэтому в домне установлены 4 — 36 фурм или леток.

Большой внутренний объем нуждается в больших объемах воздуха, которые подают турбинные нагнетатели. Чтобы не снижать температурный, режим воздух перед подачей подогревается.

Схематически доменная печь выглядит следующим образом.

Схема расположения оборудования для доменного производства

Состав конструкции производства литья:

1. шихта (руда и известняк);
2. коксовый уголь;
3. загрузочный подъемник;
4. колошник, предотвращающий попадание газов из домны в атмосферу;
5. слой загруженного кокса;
6. шихтовый слой;
7. воздушные нагнетатели;
8. отводимый шлак;
9. литьевой чугун;
10. емкость для приема шлака;
11. приемный ковш для расплава;
12. установка типа Циклон, очищающая от пыли доменный газ;
13. кауперы, регенераторы газов;
14. дымоотводящая труба;
15. воздухоподвод в кауперы;
16. угольный порошок;
17. печь для спекания кокса;
18. емкость для хранения кокса;
19. отведение колошникового газа высокой температуры.

Доменная печь обслуживается вспомогательными системами.

Колошник – это затвор домны. От его исправной работы зависит экологическая обстановка вокруг производства.

1. воронка приемная;
2. воронка маленького конуса, вращающаяся;
3. конус маленький;
4. межконусное пространство;
5. конус большой;
6. скип.

Принцип работы колошника следующий:

• Большой конус опущен, а малый поднят. Окошки во вращающейся воронке перекрыты.
• Скип осуществляет загрузку шихты.
• Поворачиваясь, воронка открывает окна, и шихта осыпается на малый конус 3. затем возвращается на место.
• Конус поднимается, тем самым препятствует выходу доменных газов.
• Конус опускается для передачи шихты в межконусное пространство, затем поднимается на исходную позицию.
• Конус опускается, а вместе с ним шихта загружается в доменную шахту.

Такая дозированная подача обеспечивает послойное распределение материалов.

Скип – черпак, при помощи которого осуществляется загрузка. Она выполняются по конвейерной технологии. Воздушные нагнетатели – летки и фурмы осуществляют подачу воздуха в доменную шахту под давлением 2-2,5 МПа.

Фурма и чугунная летка

Кауперы служат для нагревания подаваемого воздуха. В регенераторах он подогревается доменными газами, снижая тем самым энергетическую нагрузку на агрегат. Воздух нагревается до 1200°С и подается в шахту. При снижении температуры до 850°С подача прекращается, возобновляется цикл нагрева. Для бесперебойной подачи горячего воздуха устанавливается несколько регенераторов.

Принцип работы домны

Для получения чугуна необходимы следующие ингредиенты: шихта (руда, флюс, кокс), высокая температура, постоянная подача воздуха для обеспечения непрерывного горения.

Термохимические реакции

Восстановление железа из окислов путем ступенчатой химической реакции:

Получение необходимого количества углекислого и угарного газа обеспечивает горение кокса:

Для отделения железа от примесей используется известняковый флюс. Химические реакции, образующие шлак:

Принцип работы доменной печи таков. После загрузки доменную печь начинают разжигать газом. По мере повышения температуры подключается каупер и начинается продувка воздухом. Кокс – топливо для доменной печи – начинает интенсивнее гореть, и температура в шахте значительно увеличивается. При разложении флюса образуется большое количество углекислого газа. Угарный газ в химических реакциях выступает восстановителем.

Схема производства чугуна

После сгорания кокса и разложения флюса столб шихты опускается, сверху добавляется очередная порция. Снизу в самой широкой части шахты происходит полное восстановление железа при температурах 1850°С — 2000°С. Затем оно стекает в горн. Здесь происходит обогащение железа углеродом.

Температура в доменной печи изменяется в сторону увеличения по мере опускания шихты. Процесс восстановления протекает при 280 °С, а плавка происходит после 1500 °С.

Разлив расплава происходит в два этапа. На первом через летки сливается шлак. На втором через чугунные летки сливается чугун. Больше 80% выплавляемого чугуна идет на производство стали. Из остального чугуна отливают в опоках болванки.

Работает доменная печь непрерывно. От загрузки шихты до получения сплава проходит 3-20 дней — все зависит от объема печи.

Обслуживание и ремонт доменной печи

Любому оборудованию, работающему в круглосуточном режиме, требуется постоянное обслуживание. Регламенты закладываются в технический паспорт оборудования. Несоблюдение графика технического обслуживания влечет за собой сокращение срока эксплуатации.

Работы по техническому обслуживанию доменных печей делятся на периодические и капитальные ремонты. Периодические работы проводятся без остановки рабочего процесса.

Капитальный же ремонт по объему выполняемых работ делится на три разряда. Во время первого разряда производится осмотр всего оборудования, при этом из шахты извлекаются расплавы. Во время второго разряда производится ремонт футеровки, замена вышедших из строя элементов оборудования. При третьем разряде производится полная замена агрегата. Обычно такой ремонт совмещают с модернизацией или реконструкцией домны.

Источник https://studizba.com/lectures/inzhenerija/proektirovanie-domennyh-cehov/38818-domennye-cehi.html

Источник https://drobemet48.ru/oborudovanie-domennogo-proizvodstva/

Источник https://sterbrust.tech/spravochnik/litejjnoe-proizvodstvo/domennaya-pech.html