Особенности движения газов в доменной печи

Мощный газовый поток, образующийся перед фурмами, с большой скоростью (~10 м/с) движется к колошнику по межкусковым каналам шихты под действием разности дав­лений газа в горне и на колошнике Δ р.

Потери напора га­за, а следовательно, и пропорциональная им подъемная си­ла газового потокаF_т=Δ р·S (S — площадь поперечного сечения печи, через которое проходит газ) зависит как от параметров газа (скорости w₀, плотности, вязкости), так и от газодинамических свойств слоя шихты (эквивалентно­го диаметра кусков d_экв и пористости ε ). Скорость газового потока и плотность газа зависят не только от температуры, но и от давления газа:

w_г.п = ; (99)

(100)

где — объем газа при нормальных условиях, м/с; Т — температура, К; р — давление газа, Па.

Измерения на печи показывают, что перепад давления газа изменяется не пропорционально высоте печи — наи­больший удельный перепад давления (Па/м) наблюдается в верхней и нижней частях печи (рис. 49А). Высокое удельное газодинамическое сопротивление в нижней части (в зоне шлакообразования) объясняется уменьшением межкусковой пористости слоя ε в результате заполнения части пустот между кусками кокса расплавленным шлаком, а также зна­чительным увеличением действительной скорости газа и его вязкости в области высоких температур. Высокое удельное газодинамическое сопротивление в верхней части шахты связано, в первую очередь, с уменьшением эквивалентного диаметра кусков агломерата и окатышей вследствие их частичного разрушения при восстановлении (от больших внутренних напряжений, возникающих при перестройке кристаллической решетки в случае перехода одного оксида в
другой в ходе процесса восстановления).

Газовый поток в поперечном сечении доменной печи имеет неодинаковую скорость (скорость газа больше на том
участке, где ниже сопротивление слоя). С большей скоростью газ движется через вертикальные участки шихты, расположенные над окислительными зонами (через разрыхленный материал). Газодинамическое сопротивление кокса ниже, чем рудной части, поэтому через участки шихты, где находится преимущественно кокс,
газ движется с большей скоростью, чем через слой, состоящий из агломерата или окатышей. Газ проходит доменную печь (от горна до колошника) за 4—8 с.

Основное количество газа образуется в нижней части доменной печи в результате горения топлива. Выход горнового газа при использовании в качестве дутья воздуха составляет 1530-1550 м³/т чугуна. По мере движения от горна к колошнику количество газов увеличивается. Изменение количества и состава газа по высоте доменной печи приведено на рисунке 50.

 

Рисунок 49. Изменение давления газа по высоте доменной печи

 

Горновые газы нагреваются до температуры 1900-2000⁰С. Поднимаясь вверх они охлаждаются, нагревая шихту, до температуры 150-300⁰С. Температура материала в __ напротив, по мере продвижения к горну увеличивается от 25-30⁰С до 1500-1530⁰С. При этом изменение температуры газов и материалов имеют S-образный характер (см. рисунок 49Б).

 

Рисунок 50. Изменение количества и состава газа по высоте доменной печи: I, II — зона косвенного и прямого восстановления соответ­ственно

Контрольные вопросы:

1. Рассказать о возникновение и развитие доменного производства.

2. Дать понятие и объяснить процессы, протекающие в доменной печи

3. Объяснить из чего состоит шихта доменной плавки

4. Показать чугуны, выплавляемые в доменных печах

5. Объяснить особенности движения шихты в доменной печи

Лекция 6. Общая характеристика способов производства стали.Кислородно-конвертерный процесс. Конструкция конвертера. Изменение состава металла, шлака и газа по ходу процесса. Варианты конвертерного передела. Основы контроля и автоматизации конвертерного процесса. Производство легированных сталей.

План лекции:

1. Классификация стали

2. Разновидности конвертерных процессов

3. Устройство кислородных конвертеров с верхней продувкой

4. Плавка в конверторе с кислородной продувкой

5. Раскисление и легирование стали

6. Автоматизация и контроль конвертерной плавки

Классификация стали

Полученные тем или иным способом стали чрезвычайно разно­образны по своим свойствам и составу. Их классифицируют по способу производства, назначению, качеству, химичес­кому составу, характеру застывания в изложницах и строе­нию получающегося слитка.

Единой мировой системы классификации стали нет. Многие компании и фирмы пользуются своими системами классифика­ции стали.

По способу производства сталь может быть мартеновской, конвертерной, электросталью, электрошлакового переплава и полученной другими способами. Иногда требуется еще боль­шее уточнение, например " кислая мартеновская сталь" и т.п. Очень часто от способа производства зависят некото­рые особенности качества металла. Например, несмотря на одинаковый химический состав и одинаковую последующую термообработку, свойства основной и кислой мартеновской стали различны, и это учитывают и потребители этой стали, и сталеплавильщики.

По назначению можно выделить следующие основные группы сталей:

1. Конструкционная сталь, которую применяют при изго­товлении различных металлоконструкций (для строительства зданий, мостов, различных машин и т.п.). Конструкционные стали могут быть как простыми углеродистыми, так и леги­рованными (например, марганцовистая сталь, хромистая сталь). Легированная сталь несколько дороже углеродистой, но так как она обладает значительно лучшими механическими свойствами, то расход ее на изготовление тех или иных конструкций значительно ниже, чем углеродистой.

2. Топочная и котельная сталь — низкоуглеродистая сталь, применяемая для изготовления паровых котлов и то­пок. Эта сталь должна иметь хорошие пластические свойства в холодном состоянии, хорошо свариваться, не должна иметь склонности к старению.

3. Сталь для железнодорожного транспорта — рельсовая сталь, осевая сталь, сталь для бандажей железнодорожных колес. Это среднеуглеродистая сталь, к ней предъявляются высокие требования при механических испытаниях, например, на усталость, при проверке сплошности структуры металла.

4. Подшипниковая сталь служит материалом для изготов­ления шариковых и роликовых подшипников. К этой стали, содержащей около 1 % С и 1, 5 % Сr, предъявляют очень вы­сокие требования по содержанию неметаллических включений.

5. Инструментальная сталь применяется для изготовления различных инструментов, резцов, валков прокатных станов, деталей кузнечного и штамповочного оборудования. Она со­держит обычно значительное количество углерода (иногда до 2%), а также в ряде марок— значительное количество ле­гирующих элементов: хрома, вольфрама, молибдена и других.

Кроме указанных, имеется еще ряд групп сталей, назна­чение которых видно из самого их названия: рессорно-пружинные, электротехнические, трансформаторные, динам-ные, нержавеющие, орудийные, снарядные, броневые, трубные стали и другие.

По качеству стали обычно делят на следующие группы: сталь обыкновенного качества, качественную и высокока­чественную. Различия между этими группами заключаются в допускаемом содержании вредных примесей (в первую очередь серы и фосфора), а также в особых требованиях по содержа­нию неметаллических включений. Например, в сталях обыкно­венного качества содержание серы и фосфора не должно пре­вышать 0, 040—0, 060, в качественных сталях — не более 0, 030—0, 040, в высококачественных — не более 0, 020— 0, 030 % (в некоторых случаях содержание серы и фосфора допускается в очень низких пределах: 0, 010 и даже 0, 005 %).

По химическому составу различают стали: углеродистые (в том числе низко-, средне-, высокоуглеродистые), низко­легированные, легированные (в том числе хромистые, мар­ганцовистые, хромоникелевые и т.п.).

Установлены единые условные обозначения химического состава стали:

 

Элемент... С MnSi СrNiMoWVAlTi

Обозначение УГ СХН МВФЮТ

 

В обозначении марок стали по стандарту цифры с левой стороны букв обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента (для инструментальных сталей — в де­сятых долях процента). Буквы справа от цифр, выражающих среднее процентное содержание углерода, обозначают нали­чие соответствующего элемента в стали. Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание соответствую­щих элементов, если оно выше 1 %.

Буква А в конце обозначения марки указывает на то, что сталь является высококачественной. Например, марка 12Х2Н4А означает, что это высококачественная сталь, со­держащая около 0, 12% С, 2% Сr и 4%Ni. Обозначение марки стали ЗОХГС свидетельствует о том, что в этой стали около 0, 30 % С и около 1 % хрома, марганца и кремния.

Марки углеродистой стали обыкновенного качества обоз­начают следующим образом: СтО, Ст1, Ст2 и т.д. Обозначе­ниями качественных углеродистых сталей служат: 10, 20, 45 и т.д. Цифры соответствуют среднему содержанию углерода в сотых долях процента. Углеродистые инструментальные стали маркируют буквой У(У7, У10, У12 и т.п.). Цифры после буквы У указывают на содержание углерода в десятых долях процента.

По характеру застывания стали в изложницах различают спокойные, кипящие и полуспокойные стали. Поведение ме­талла при кристаллизации в изложнице зависит от степени раскисленности: чем полнее раскислена сталь, тем спокой­нее кристаллизуется слиток.

Так, например, в результате обильного газовыделения кипящая сталь при кристаллизации в изложнице кипит (отсю­да название стали). Наоборот, спокойная сталь кристалли­зуется без видимых эффектов, спокойно.

Каждый из перечисленных видов классификации стали ха­рактеризует свойства металла, его надежность в работе, стоимость, возможность получения в определенных количест­вах и другие параметры. Все это учитывают потребители ме­талла.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. CEМEЙНOE КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ, ЕГО ОСОБЕННОСТИ
2. I. ОСОБЕННОСТИ ДЕЛОВОГО И ЛИЧНОСТНОГО ОБЩЕНИЯ В СОВМЕСТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
3. I. Особенности постановки цели труда.
4. I. Особенности учета в строительстве
5. II. Особенности технологии баз и банков данных.
6. II. Перепишите следующие предложения и переведите их, обращая внимание на особенности перевода на русский язык определений, выраженных именем существительным (см. образец выполнения 2).
7. XIX. Особенности приёма и обучения иностранных граждан и лиц без гражданства в ОО ВПО «ГИИЯ»
8. Абсолютная монархия в России (признаки, особенности, идеалогия, условия возникновения, реформы Петра первого)
9. АДМИНИСТРАТИВНЫЙ НАДЗОР: ПОНЯТИЕ, ОСОБЕННОСТИ, МЕТОДЫ, СУБЪЕКТЫ, ПОЛНОМОЧИЯ.
10. Аллах — Творец всякой вещи. Он — Попечитель и Хранитель всякой вещи.
11. Амантадин улучшает движения из-за его антихолинергического эффекта
12. Анализ движения денежных средств