Wielki piec: budowa i zasada działania. Wielki piec. Budowa, zasada działania i przeznaczenie Do czego przeznaczony jest wielki piec?

Nigdy nie nazwano naszych czasów: wiekiem atomu, przestrzeni, tworzyw sztucznych, elektroniki, kompozytów itp. itd. Tak naprawdę nasza epoka to wciąż żelazo – jego stopy nadal stanowią rdzeń technologii; reszta, choć bardzo potężna, to peryferie. Droga żelaza do konstrukcji, produktów i konstrukcji rozpoczyna się od wytopu żeliwa z rudy w wielkim piecu.

Notatka: Prawie nie ma na świecie bogatych rud żelaza bezpośrednio po wydobyciu nadających się do wytapiania. Obecne wielkie piece wykorzystują wzbogacony spiek i pelety. W dalszej części tekstu ruda oznacza właśnie taki surowiec dla hutnictwa żelaza.

Nowoczesny wielki piec (wielki piec) to imponująca konstrukcja o wysokości do 40 m, wadze do 35 000 ton i objętości roboczej do 5500 metrów sześciennych. m, produkując do 6000 ton żeliwa w jednym wytopie. Wielki piec zapewnia pracę szeregu instalacji i jednostek na obszarze kilkudziesięciu i setek hektarów. Cały obiekt wygląda imponująco nawet zatrzymany z wygaszonym wielkim piecem w pochmurny dzień, ale w działaniu jest po prostu urzekający. Ekscytującym widowiskiem jest także wypuszczenie żeliwa z wielkiego pieca, choć w nowoczesnych wielkich piecach nie przypomina to już obrazu z Piekła Dantego.

Podstawowa zasada

Zasada działania wielkiego pieca polega na ciągłości procesu metalurgicznego przez cały okres użytkowania pieca aż do kolejnego remontu, który przeprowadza się co 3-12 lat; całkowity okres użytkowania wielkiego pieca może przekroczyć 100 lat. Wielki piec szybowy: od góry wsad rudy z topnikiem wapiennym i koksem jest okresowo zanurzany porcjami (w wiadrach), a od dołu okresowo spuszczane jest także roztopione żeliwo, a roztopiony żużel jest odprowadzany, tj. kolumna surowców w szybie wielkiego pieca stopniowo osiada, zamieniając się w żeliwo i żużel, i gromadzi się na górze. Jednak droga hutnictwa żelaza do tego pozornie prostego schematu była długa i trudna.

Fabuła

Epoka żelaza ustąpiła miejsca epoce brązu, głównie ze względu na dostępność surowców. Surowe żelazo było znacznie gorsze od brązu pod każdym innym względem, łącznie z pracochłonnością i kosztami; tym ostatnim jednak w czasach niewoli mało kto się martwił. Jednak rudę darniową, czyli prawie czysty wodorotlenek żelaza, czyli wysokogatunkową rudę żelaza, można było w starożytności znaleźć wszędzie, w przeciwieństwie do złóż miedzi, a zwłaszcza cyny potrzebnych do uzyskania brązu.

Pierwsze żelazo z surowców mineralnych otrzymano, sądząc po danych archeologicznych, przez przypadek, gdy do huty miedzi załadowano niewłaściwą rudę. Podczas wykopalisk w starożytnych hutach w pobliżu pieców czasami można znaleźć najwyraźniej wyrzucone kawałki wytopu żelaza (patrz poniżej). Brak surowców zmusił nas do przyjrzenia się im bliżej, ale starożytni na ogół nie myśleli gorzej od nas.

Początkowo żelazo pozyskiwano z rudy tzw. metodą rozdmuchiwania sera w wielkim piecu (nie w wielkim piecu!). Redukcja Fe z tlenków nastąpiła pod wpływem węgla zawartego w paliwie (węgiel drzewny). Temperatura w wielkim piecu nie osiągnęła temperatury topnienia żelaza wynoszącej 1535 stopni Celsjusza, a w wyniku procesu redukcji w wielkim piecu powstała masa żelaza gąbczastego przesyconego węglem – kritsa. Aby wydobyć kritsę, trzeba było rozbić domnitsę, a następnie kritsę trzeba było zagęścić i dosłownie wybić z niej nadmiar węgla, kując długo, mocno i wytrwale ciężkim młotkiem. Z ówczesnego punktu widzenia zaletami procesu serowarskiego była możliwość wytworzenia kritsy w bardzo małym piecu oraz wysoka jakość żelaza kritsa: jest ono mocniejsze od żeliwa i mniej podatne na rdzewienie. Jak zdobyć żelazo metodą serową, zobacz film poniżej.

Wideo: wytapianie żelaza metodą dmuchania sera

Chiny jako pierwsze, znacznie wcześniej niż inne kraje, przeszły od niewolnictwa do feudalizmu. Niewolnicza siła robocza przestała być tam wykorzystywana w produkcji, a stosunki towarowo-pieniężne zaczęły się rozwijać nawet wtedy, gdy starożytny Rzym był mocno na Zachodzie. Proces produkcji sera od razu stał się nieopłacalny, ale powrotu do brązu już nie było, po prostu byłoby go za mało. Rolę topnika w ułatwianiu wytapiania metalu z rudy znano już w epoce brązu; do wytapiania żelaza wystarczyło jedynie zwiększyć ciśnienie, a Chińczycy metodą prób i błędów już w IV wieku. N. mi. nauczyli się budować wielkie piece z doładowanymi miechami napędzanymi kołem wodnym, po lewej stronie na ryc.

Według identycznego projektu w drugiej połowie XV wieku. Przybyli Niemcy, po prawej stronie na rysunku. Całkiem niezależnie: historycy śledzą ciągłą serię ulepszeń od wielkiego pieca, przez stukofen i blauofen, aż do wielkiego pieca. Najważniejszą rzeczą, jaką niemieccy hutnicy wnieśli do hutnictwa żelaza, było spalanie wysokiej jakości węgla w koks, co znacznie obniżyło koszt paliwa do wielkiego pieca.

Straszliwym wrogiem pierwotnego procesu wielkopiecowego był tzw. lukier, gdy w wyniku naruszenia reżimu podmuchowego lub braku węgla w wsadu w piecu usiadła „koza”, tj. ładunek spiekano w stałą masę. Aby usunąć kozę, trzeba było rozbić wielki piec. Ten historyczny przykład ma charakter ilustracyjny.

Właściciele fabryk na Uralu, Demidowowie, słynęli z okrucieństwa i nieludzkiego traktowania pracowników, zwłaszcza że było wśród nich wielu „niepołatanych”, zbiegłych chłopów pańszczyźnianych i dezerterów. Któregoś dnia „robotnicy” mieli już naprawdę dość i przedstawili urzędnikowi swoje żądania, które trzeba przyznać, były dość skromne. Zgodnie ze zwyczajem Demidow wysłał je dosłownie po rosyjsku. Wtedy robotnicy zagrozili: „No, sam tu przyjdź, bo inaczej wsadzimy kozę do piekarnika!” Urzędnik przeciągnął się, zbladł, wsiadł na konia i pogalopował. Nie minęła godzina (w czasach transportu konnego - natychmiast), namydlony „sam” pogalopował na namylonym koniu i natychmiast powiedział: „Bracia, co robicie? Co chcesz, abym zrobił?" Robotnicy ponawiali swoje żądania. Właściciel, mówiąc w przenośni, usiadł i powiedział „Koo!” i natychmiast nakazał urzędnikowi, aby wszystko zrobił dokładnie.

Aż do XIX wieku Wielkie piece były w rzeczywistości surowcem: wdmuchiwano do nich nieogrzewane i nie wzbogacone w tlen powietrze atmosferyczne. W 1829 r. Anglik J.B. Neilson, próbując podgrzać wdmuchiwane powietrze do zaledwie 150 stopni (wcześniej opatentował swój podgrzewacz powietrza w 1828 r.), spowodował natychmiastowe zmniejszenie zużycia drogiego koksu o 36%. W 1857 roku również Anglik E. A. Cowper wynalazł regeneracyjne nagrzewnice powietrza, nazwane później na jego cześć Cowpers. W cowperach powietrze nagrzewało się do 1100-1200 stopni w wyniku dopalania gazów wielkopiecowych. Zużycie koksu spadło kolejne 1,3-1,4 razy i co również bardzo ważne, wielki piec z miedzią okazał się niepodatny na zabrudzenie: gdy pojawiły się oznaki zabrudzeń, co zdarzało się niezwykle rzadko przy bardzo poważnych naruszeniach procesu technicznego, zawsze był czas na nadmuchanie pieca. Ponadto u krowy, na skutek częściowego rozkładu pary wodnej, powietrze wlotowe zostało wzbogacone w tlen do 23-24% w porównaniu do 21% w atmosferze. Wraz z wprowadzeniem wielkiego pieca Cowpera procesy zachodzące w wielkim piecu z punktu widzenia termochemii osiągnęły perfekcję.

Gaz wielkopiecowy natychmiast stał się cennym surowcem wtórnym; Wtedy jeszcze nie myślano o ekologii. Aby go nie marnować, wkrótce wielki piec uzupełniono o aparaturę wielkopiecową (patrz niżej), która umożliwiła załadunek wsadu i koksu bez uwalniania gazów wielkopiecowych do atmosfery. Na tym w zasadzie zakończyła się ewolucja wielkiego pieca; jego dalszy rozwój podążał drogą istotnych, choć częściowych ulepszeń, poprawy wskaźników techniczno-ekonomicznych, a następnie środowiskowych.

Proces domeny

Ogólny schemat wielkiego pieca z instalacjami obsługowymi pokazano na ryc. Plac odlewniczy jest częścią małych wielkich pieców produkujących głównie surówkę odlewniczą. Duże wielkie piece wytwarzają ponad 80% surówki konwertorowej, którą żelazne ciężarówki natychmiast przewożą z miejsca odlewania do konwertorów, martenowskich lub elektrycznych hut w celu przetworzenia na stal. Żeliwo odlewnicze wlewa się do form ziemnych, zwykle we wlewki – wlewki – które wysyłane są do producentów wyrobów metalowych, gdzie są przetapiane w celu odlania na produkty i części w żeliwiakach. Tradycyjnie żeliwo i żużel odprowadzane są osobnymi otworami - otworami spustowymi, ale nowe wielkie piece są coraz częściej wyposażane we wspólny otwór spustowy, podzielony na żeliwo i żużel za pomocą żaroodpornej płyty.

Notatka: wlewki surowego żelaza bez nadmiaru węgla, otrzymywane z żeliwa i przeznaczone do przerobu na wysokiej jakości stal konstrukcyjną lub specjalną (stopnie od drugiego do czwartego) nazywane są płytami. W metalurgii profesjonalna terminologia jest opracowywana nie mniej szczegółowo i precyzyjnie niż w gospodarce morskiej.

Obecnie wydaje się, że w wielkich piecach nie ma już zapasów węgla i koksu. Nowoczesny wielki piec zasilany jest importowanym koksem. Gaz koksowniczy jest śmiertelnie trującym zabójcą środowiska, ale jest też cennym surowcem chemicznym, który należy zużyć natychmiast, jeszcze gorący. Dlatego też produkcja koksu od dawna jest wydzielona w odrębną branżę, a koks dostarczany jest hutnikom transportem. Co, nawiasem mówiąc, gwarantuje stabilność jego jakości.

Jak działa wielki piec?

Niezbędnym warunkiem pomyślnej pracy wielkiego pieca jest nadmiar węgla w nim podczas całego procesu wielkopiecowego. Schemat termochemiczny (zaznaczony na czerwono) oraz techniczno-ekonomiczny procesu wielkopiecowego można znaleźć na ryc. Wytapianie żelaza w wielkim piecu odbywa się w następujący sposób. sposób. Nowy wielki piec lub odbudowany po remoncie III kategorii (patrz niżej) jest napełniany materiałami i zapalany gazem; podgrzej także jeden z miedziaków (patrz poniżej). Następnie zaczynają wypuszczać powietrze. Natychmiast intensyfikuje się spalanie koksu, podnosząc temperaturę w wielkim piecu, a rozkład topnika rozpoczyna się wraz z wydzieleniem dwutlenku węgla. Jego nadmiar w atmosferze pieca przy wystarczającej ilości wdmuchiwanego powietrza nie pozwala na całkowite spalenie koksu, a tlenek węgla - tlenek węgla - tworzy się w dużych ilościach. W tym przypadku nie jest to trucizna, ale energetyczny środek redukujący, łapczywie odbierający tlen tlenkom żelaza tworzącym rudę. Redukcja żelaza za pomocą gazowego tlenku zamiast mniej aktywnego stałego wolnego węgla to podstawowa różnica między wielkim piecem a wielkim piecem.

W miarę spalania koksu i rozkładu topnika kolumna materiałów w wielkim piecu osiada. Ogólnie rzecz biorąc, wielki piec składa się z dwóch ściętych stożków utworzonych przez podstawy, patrz poniżej. Górny, wysoki, to szyb wielkiego pieca, w którym żelazo z różnych tlenków i wodorotlenków jest redukowane do tlenku żelaza FeO. Najszersza część wielkiego pieca (miejsce, w którym spotykają się podstawy stożków) nazywa się raspar (raspar, raspar - błędnie). W parze osiadanie wsadu ulega spowolnieniu, a żelazo ulega redukcji z FeO do czystego Fe, które uwalnia się kroplami i wpływa do wielkiego pieca. Ruda wydaje się parować, pocić się roztopionym żelazem, stąd nazwa.

Notatka: Czas potrzebny każdej partii wsadu w wielkim piecu na podróż ze szczytu szybu do stopu w kuźni wynosi od 3 do 20 lub więcej dni, w zależności od wielkości wielkiego pieca.

Temperatura w wielkim piecu w kolumnie załadowczej wzrasta od 200-250 stopni pod gardzielą do 1850-2000 stopni w parze. Spływające w dół żelazo zredukowane styka się z wolnym węglem i w takich temperaturach zostaje nim silnie nasycone. Zawartość węgla w żeliwie przekracza 1,7%, ale z żeliwa nie można go wybić. Dlatego żeliwo otrzymane z wielkiego pieca jest natychmiast odbierane jako ciecz do pierwszego przetworzenia na zwykłą stal konstrukcyjną lub płyty, aby nie marnować pieniędzy i zasobów na jego przetapianie, a wielki piec z reguły (duży i dodatkowy -wyłącznie duże wielkie piece), działa w ramach zakładu metalurgicznego.

Projekt wielkiego pieca

Projekt wielkiego pieca jako konstrukcji pokazano na ryc.:

Cały wielki piec jest zmontowany w stalowej obudowie o grubości ścianki 40 mm. Dno (pod) pieca cylindrycznego zamurowano w żaroodpornym pniu wielkiego pieca (podstawa, głowica, góra fundamentu podziemnego). Wykładzina paleniska osiąga grubość 1,3-1,8 m i jest niejednorodna: strefa osiowa kołnierza wyłożona jest cegłą wysokoglinową, która słabo przewodzi ciepło, a boki wyłożone są materiałami grafitowymi, które mają dość wysoką przewodność cieplna. Jest to konieczne, ponieważ termochemia wytopu w piecu nie „uspokoiła się” i uwalnia się tam nadmiar ciepła w celu zabezpieczenia przed stratami wynikającymi z chłodzenia. Jeśli nie zostanie przesunięty na bok, na żaroodporny pień, konstrukcja wielkiego pieca będzie wymagała kolejnej naprawy na wyższym poziomie (patrz poniżej).

Wysuwająca się ku górze część wielkiego pieca – ramiona – wyłożona jest już grafitowanymi blokami o grubości ok. 800mm; Wyściółka szamotowa szybu ma tę samą grubość. Szamot, podobnie jak wyściółka paleniska z ramionami, nie jest zwilżany przez stopiony żużel, ale ma skład chemiczny bliższy temu drugiemu. Oznacza to, że podczas pracy wielki piec jest minimalnie porośnięty sadzą i lepiej utrzymuje profil wewnętrzny, co upraszcza i zmniejsza koszty regularnych napraw.

Piec i odsadzki pracują w najcięższych warunkach, nadmierne obciążenia są dla nich niebezpieczne, dlatego wał wielkiego pieca opiera się swoimi ramionami (pierścieniowym przedłużeniem) na mocnym stalowym pierścieniu – maratorze – wspartym na stalowych kolumnach, zamurowanych w pniu. W ten sposób ciężary paleniska wraz z ramionami i wałem przenoszone są oddzielnie na podstawę wielkiego pieca. Gorące powietrze z miedzi wdmuchiwane jest do wielkiego pieca z pierścieniowego kolektora rurowego z izolacją termiczną poprzez specjalne urządzenia - dysze, patrz poniżej. W wielkim piecu znajduje się od 4 do 36 dysz (w wielkich piecach olbrzymich na 8 000-10 000 ton wsadu i 5-6 tysięcy ton żeliwa dziennie).

Napraw szeregi

O obecnym stanie wielkiego pieca decyduje skład chemiczny żeliwa i żużla. Jeżeli zawartość zanieczyszczeń osiągnie granicę, zalecana jest naprawa wielkiego pieca pierwszej kategorii. Z kuźni uwalnia się stopiony materiał, blokuje miedziaki (patrz poniżej), a wielki piec pozostawia pod niskim ciśnieniem, a temperatura wewnątrz kuźni wynosi 600-800 stopni. Naprawy poziomu 1 obejmują kontrolę wizualną, kontrolę mechaniczną, pomiary profilu pieca i pobieranie próbek wykładziny do analizy chemicznej. Dawno, dawno temu, wielki piec był kontrolowany przy słabym oddechu przez ludzi w specjalnych kombinezonach ochronnych z niezależnymi aparatami oddechowymi, teraz odbywa się to zdalnie. Po naprawie 1. kategorii wielki piec można ponownie uruchomić bez zapłonu.

Efektem naprawy I kategorii najczęściej (o ile nie pominięto złej rudy, topnika i/lub wadliwego koksu) jest naprawa II kategorii, podczas której korygowana jest okładzina. Jego częściowe lub całkowite ponowne ułożenie, wyprostowanie lub wymiana górnego aparatu odbywa się w kolejności naprawy 3. kategorii. Z reguły zbiega się to z techniczną przebudową przedsiębiorstwa, ponieważ wymaga całkowitego zatrzymania, ochłodzenia piekarnika, a następnie ponownego uruchomienia, zapalenia i ponownego uruchomienia.

Systemy i sprzęt

Konstrukcja nowoczesnego wielkiego pieca obejmuje dziesiątki układów pomocniczych sterowanych przez potężne komputery. Dzisiejsi hutnicy nadal noszą kaski i okulary przeciwsłoneczne, ale siedzą w klimatyzowanych kabinach przy konsolach z wyświetlaczami. Jednakże zasady działania podstawowych układów i urządzeń zapewniających pracę wielkiego pieca pozostają takie same.

Cowpersy

Nagrzewnica powietrza Cowper (patrz rysunek) jest urządzeniem cyklicznym. Najpierw dysza regeneratora, wykonana z żaroodpornego i żaroodpornego materiału, jest podgrzewana przez płonące gazy wielkopiecowe. Gdy temperatura dyszy osiągnie ok. Przy temperaturze 1200 stopni miedziak przechodzi w tryb dmuchowy: powietrze z zewnątrz jest przez niego wtłaczane w przeciwprądzie do wielkiego pieca. Dysza ostygła do 800-900 stopni - miedziak zostaje ponownie włączony, ale już rozgrzany.

Ponieważ wielki piec musi być przedmuchany w sposób ciągły, musi być co najmniej 2 krowy, ale co najmniej 3 z nich są budowane, z rezerwą na wypadek i naprawy. W przypadku dużych, bardzo dużych i gigantycznych wielkich pieców budowane są baterie miedziane składające się z 4-6 sekcji.

Najlepszy aparat

Jest to najbardziej krytyczna część wielkiego pieca, szczególnie w świetle aktualnych wymagań środowiskowych. Budowę wielkiego pieca wielkiego pieca pokazano na ryc. po prawej; składa się z 3 skoordynowanych zaworów gazowych. Jego cykl pracy wygląda następująco:

stan początkowy – górny stożek jest uniesiony, blokując wyjście do atmosfery. Okna w dnie leja obrotowego znajdują się na poziomej przegrodzie i są zasłonięte. Dolny stożek jest obniżony, umożliwiając ucieczkę gazów wielkopiecowych do odciągu dymu, a następnie do cyklonu;
kontener (patrz poniżej) przewraca się i zrzuca komin z materiałami do leja odbiorczego;
obrotowy lejek z okienkami w dnie obraca się i przekazuje ładunek na mały stożek;
obrotowy lejek powraca do stanu pierwotnego (okna są zamknięte przegrodą);
unosi się duży stożek, odcinając gazy wielkopiecowe;
mały stożek obniża się, umożliwiając przejście ładunku do przestrzeni międzystożkowej;
unosi się mały stożek, dodatkowo blokując wyjście do atmosfery;
duży stożek opada do swojego pierwotnego stanu, uwalniając wsad do szybu wielkiego pieca.

W ten sposób materiały w szybie pieca ułożone są warstwami, wypukłymi u dołu i wklęsłymi u góry. Jest to absolutnie konieczne do normalnej pracy wielkiego pieca, dlatego dolny (duży) zawór jest zawsze odwrotnie stożkowy. Górne mogą mieć inną konstrukcję.

Pominąć

Przejdź, z angielskiego. - chochla, łyżka, rozwarte usta. Kolosha (z francuskiego) – garść, chochla, chochla. Swoją drogą, to stąd pochodzą kalosze. Wielkie piece są dostarczane głównie z podnośnikami materiałów kontenerowych. Szyb wielkopiecowy (po prawej na rysunku) pobiera wiadro materiału z szybu szybowego, jest podnoszony za pomocą specjalnego mechanizmu po pochyłej estakadzie (po lewej na rysunku), przewraca się do aparatury wielkopiecowej i wraca z powrotem z powrotem.

Dysze i otwory spustowe

Po lewej stronie rysunku pokazano budowę dyszy wielkiego pieca, pośrodku żeliwny otwór spustowy, a po prawej otwór spustowy żużla:

Dysza dyszowa skierowana jest w samo serce procesu wielkiego pieca; dzięki niemu wygodnie jest wizualnie kontrolować jego postęp, w tym celu na kanale powietrznym dyszy zainstalowany jest wizjer ze szkłem żaroodpornym. Ciśnienie powietrza na wylocie dyszy wynosi 2-2,5 ati (2,1-2,625 MPa powyżej ciśnienia atmosferycznego) Po uwolnieniu stopu otwory spustowe uszczelnia się bryłą żaroodpornej gliny. Wcześniej strzelano do nich plastikową kulą glinianą ze specjalnej armaty przeznaczonej do tego celu. Obecnie otwory spustowe uszczelnia się zdalnie sterowanym pistoletem elektrycznym (nazwa nawiązuje do tradycji), który zbliża się do otworu spustowego. To znacznie zmniejszyło liczbę wypadków, ryzyko obrażeń i przyjazność dla środowiska procesu wielkopiecowego.

A własnymi rękami?

Hutnictwo żelaza to bardzo dochodowy biznes. Czy wiesz, że „wzrost” z niego jest kilkukrotnie większy niż z wydobycia złota? Czy uważasz, że zostało mało ropy i gazu? Nie, przy obecnym tempie zużycia i całkowitym lekceważeniu środowiska, wytrzymają kolejne 120-150 lat. Ale zostało już tylko około 30 lat rudy żelaza, czy da się zatem rozpocząć produkcję metalurgiczną na własnym podwórku?

Towar nastawiony na zysk - w żadnym wypadku. Po pierwsze zapomnij o uprawnieniach. Metalurgia żelaza jest prawdopodobnie głównym zagrożeniem dla środowiska. Indywidualni przedsiębiorcy i osoby fizyczne nie mają na to licencji nigdzie, w żaden sposób ani na jakiekolwiek łapówki, a kary za naruszenia są surowe.

Po drugie, surowce. Na świecie istnieją tylko 2 złoża bogatej rudy, które można natychmiast załadować do wielkiego pieca: w Australii i Brazylii. Przemysłowe zasoby rud bagiennych wyczerpały się już w starożytności, a ich odtworzenie zajmuje wiele tysięcy lat. Spiek i pellet nie są i nie będą powszechnie sprzedawane.

Ogólnie rzecz biorąc, prywatna hutnictwo żelaza jest obecnie absolutnie nierealne dla rynku. Spróbuj lepiej drukować na drukarce 3D. To obiecujący biznes; z biegiem czasu druk 3D, jeśli nie zastąpi całkowicie metalurgii, z pewnością wyprze ją do małych nisz, w których nie da się obejść bez metalu. Dla środowiska będzie to równoznaczne z co najmniej 7-9-krotnym zmniejszeniem zużycia paliw węglowodorowych.

Wielki piec to konstrukcja, przez którą prowadzona jest produkcja takich wyrobów jak żeliwo, żużel, gaz i pył wielkopiecowy. Za główny sukces produkcji wielkopiecowej uważa się fakt, że we właściwym czasie zaczęła się rozwijać elektryfikacja, mechanizacja i automatyzacja, co znacząco wpłynęło na ten obszar działalności. Inaczej mówiąc, przyczyniło się to do udoskonalenia i stworzenia nowego, kompletnego układu mechanizmów, napędów elektrycznych i automatyki elektrycznej w układzie górnego załadunku, a także w ciągłym przenośnikowym procesie podawania wsadu.

Na czym polega produkcja wielkopiecowa

Konstrukcja wielkiego pieca składa się z urządzeń, za pomocą których oczyszczane są gazy z pomieszczeń podbunkrowych, potrzebne do oczyszczania hydraulicznego. Posiada również maszyny odlewnicze i produkty do przerobu żużla.

Jeśli wymagana jest naprawa elementów wielkiego pieca, do naprawy używa się wyłącznie materiałów ogniotrwałych:

Podgrzewacz powietrza;
Kanał powietrzny;
Rynny;
Kadzie żeliwne.

W celu intensyfikacji topienia można zastosować wysokoobrotowy palnik tlenowo-paliwowy lub palnik plazmowy. Dodatkowo wewnątrz wielkich pieców znajduje się zautomatyzowana instalacja, dzięki której możliwe jest zdalne sterowanie wagą wagową, a także przeprowadzanie hydroodpylania pomieszczenia pod bunkrem, przykrywania kadzi i zsypów, przez które przepływa metal.

W produkcji wielkopiecowej wykorzystuje się gaz ziemny, dmuch nawilżony o stałej wilgotności oraz dmuch wzbogacony tlenem.

Najszersza część wielkiego pieca

Konstrukcja wielkiego pieca składa się z wielu elementów i pomieszczeń, które opisano powyżej.

Obejmują one:

Teren pod bunkrem;
Wiadra;
Wózki;
Ścieżki itp.

W wielkim piecu znajduje się najszersza część, nazywana parą, która jest najpotężniejszym miejscem w konstrukcji, a górna część nazywana jest górą. Konstrukcja kuźni ma również dno, zwane półką, do ułożenia którego początkowo konieczne jest przygotowanie masywnego fundamentu żelbetowego. Jego celem jest przeprowadzenie takiego procesu, jak akumulacja żeliwa i żużla. Gdy tylko się zgromadzą, są przesyłane specjalnymi rynnami przez wgłębienie otworu spustowego do wiader.

Projekt wielkiego pieca

Głównymi elementami wielkiego pieca są góra, wał, komora parowa, ramiona i palenisko.

Więcej szczegółów na temat każdego z nich:

Część górna, czyli inaczej górna część pieca, która wyposażona jest w wyloty gazu przeznaczone do usuwania gazu górnego, gdzie proces załadunku odbywa się za pomocą jednostek załadowczych.
Umieszczony pod blatem wał w kształcie ściętego stożka, który rozszerza się w kierunku dolnej części, upraszczając tym samym proces odbioru surowców z wnęki zwieńczenia, a sam wał przeznaczony jest do przygotowania surowców z tlenku rudy i do redukcji żelaza.
Raspar, o którym wspomniano wcześniej.
Odstępy w kształcie ściętego stożka, rozszerzające się ku górze, mają za zadanie dokończyć proces tworzenia się żużla, a także pozostawić w nim niewielką ilość topnika i paliwa stałego.
Piec, w którym spalane jest dostarczane paliwo, jest również niezbędny do gromadzenia żeliwa i żużla, które początkowo występują w postaci płynnej.

Do spalenia paliwa potrzebne jest powietrze, którego temperatura jest najwyższa, jaka może panować w danej produkcji. Schemat zasilania jest bardzo prosty, ponieważ jest pobierany z ulicy przez wloty powietrza, a następnie trafia do nagrzewnicy powietrza przez kanał pierścieniowy przez dyszę.

Schemat wielkiego pieca

Zasada działania wielkiego pieca zostanie opisana poniżej, ale możesz przeczytać o urządzeniach i mechanizmach pomocniczych, dzięki którym można zapewnić wysokiej jakości wytapianie żeliwa. Aby zapewnić prawidłowe zaopatrzenie w paliwo, stosuje się specjalne urządzenia, dzięki którym surowce bezbłędnie wprowadzane są do komory pieca. Wielki piec wymaga ciągłej konserwacji, aby mieć pewność, że żużel i surówka będą produkowane bez wad, a zatem produkcja i koszty nie ucierpią. W tym celu znajduje się specjalna placownia odlewnicza, na której zainstalowana jest suwnica.

Do ogrzania powietrza w piecu stosuje się specjalne nagrzewnice powietrza, z których każda jest regularnie sprawdzana i diagnozowana pod kątem usterek.

Ponadto istnieje specjalny system nawilżający gorące powietrze wpadające do piekarnika. Jest to wymagane w procesie produkcyjnym. Instalacja wyposażona jest także w specjalne maszyny nadmuchowe, które pozwalają na sprężenie powietrza potrzebnego do spalenia paliwa. Ciśnienie w jamie gardzieli w nowoczesnym piecu może osiągnąć 25 MPa. Istnieją instalacje typu oczyszczacze gazu, które służą do oczyszczania gazu wielkopiecowego.

Produkcja wielkopiecowa jest uważana za poszukiwaną już teraz od jej powstania w Rosji i na całym świecie, ponieważ nadal stosuje się walcowane wyroby metalowe, za pomocą których prowadzona jest budowa różnych konstrukcji.

Paliwo do wielkiego pieca

Piec do produkcji żeliwa pracuje na surowcach takich jak koks, który powstaje w specjalnych piecach koksowniczych, w których wytapia się żeliwo. Koks produkowany jest ze specjalnego węgla koksującego. Z reguły w dużym zakładzie metalurgicznym koks produkowany jest w specjalnych warsztatach koksochemicznych, w których średnio znajduje się 50-70 pieców lub komór koksowniczych. Wszystkie są połączone w jedną komorę.

Cały proces jest w pełni zautomatyzowany, a jego istota polega na tym, że do komory komory ładuje się kompozycję rozdrobnionego węgla koksującego i niekoksującego i podgrzewa bez dostępu powietrza do temperatury 1000 o C.

Komora ogrzewana jest od zewnątrz. Aby temperatura wewnątrz komory pieca utrzymywała się na poziomie 1000 o C, w przestrzeni pomiędzy komorami musi być utrzymana temperatura 1400 o C. Bateria koksownicza ogrzewana jest gazem, który miesza się z ogrzanym powietrze. Podczas koksowania, a także podczas podgrzewania węgla do temperatury 100 o C, rozpoczyna się powolne odparowywanie wilgoci, a następnie po podgrzaniu węgla do temperatury 350 o C następuje jego suszenie i usuwanie smoły.

Gdy temperatura wzrośnie do 450 o C, cząstki węgla koksującego zaczynają mięknąć, a cząstki otrzymane tą metodą zaczynają otaczać niekoksujące części węgla, tworząc ciągłą masę, a następnie pojedynczy stop. Aby uzyskać prawidłową i wysokiej jakości kompozycję, wymagana jest pełna zgodność ze wszystkimi etapami. Gdy ciepło masy osiągnie 480-650 o C, masa zaczyna wydzielać organiczne gazowe produkty suchej destylacji węgla.

Gdy tylko uwolniony gaz spęcznia stałą masę węgla, zaczyna ją stopniowo opuszczać, po czym pozostaje węgiel gąbczasty oraz duża liczba małych porów i pęknięć, czyli półkoks. Gdy temperatura osiągnie 650-1000 o C, staje się koksem o srebrzysto-jasnoszarej barwie.

Przy prawidłowym wykorzystaniu produkcji z 1 tony węgla można uzyskać aż 750 koksu, a także 300 m 3 gazu koksowniczego i prawie 35 kg smoły węglowej. W tym 12 kg benzenu i 3 kg amoniaku. Węgiel jest doskonałym źródłem ciepła, które wykorzystuje się w domach prywatnych do ogrzewania.

Jak działa wielki piec?

Z czego składa się wielki piec, jest całkiem jasne, ale trzeba dokładnie zrozumieć, jak on działa.

Technologia pracy:

Konstrukcja pieca jest wykonana w taki sposób, że wsad wchodzi do wnęki misy poprzez urządzenie napełniające przypominające wyglądem mały stożek, które znajduje się u góry.
Następnie zasób przemieszcza się z miski do wnęki dużego stożka, a następnie ładunek jest wysyłany do pieca. Dzięki temu systemowi gaz z wielkiego pieca nie przedostaje się do atmosfery wokół elektrowni.
Gdy tylko mały stożek i jego lejek zostaną załadowane, aby otrzymać surowce, należy obrócić konstrukcję pod kątem 60 stopni, co jest wymagane do możliwie równomiernego rozłożenia ładunku.
Następnie pracuje piec hutniczy, a szyb przechodzi proces przetapiania i opuszczania, w wyniku którego powstaje miejsce na nową porcję surowca.
Szczególnie ważne jest zapewnienie stałego wypełnienia użytecznej objętości.
W nowoczesnych wielkich piecach objętość użyteczna może wynosić 2000 - 50 000 m2, a wysokość sięga około 35 m, czyli znacznie więcej niż średnica.

Projekt takiego planu został przemyślany nie bez powodu, ponieważ zasada działania wymaga ciągłego przepływu materiału i gazu względem siebie, dzięki czemu prowadzona jest kompetentna produkcja bez wad. Konstrukcja paleniska i boku wykonana jest z bloków ceglanych zawierających tlenek glinu. Można również zastosować bloki węglowe, umieszczone w stalowych osłonach i chłodzone wodą dostarczaną poprzez instalację wodno-kanalizacyjną z lodówki wykonanej specjalnie dla wielkiego pieca. Ten rodzaj profilu do pracy to nie Minecraft, trzeba tu zachować ostrożność. To, czy użyjesz dużego piekarnika, czy mini piekarnika, zależy od Ciebie. Ale ten, kto to wymyślił, przemyślał wszystko w najdrobniejszych szczegółach, trzeba zadbać o to, aby dysza była w dobrym stanie. (1 głos)

Od dawna stworzono wiele różnych modów do gry Minecraft, które wprowadziły do gry nowe elementy rozgrywki i rzemiosła. Mało prawdopodobne, aby ktokolwiek zakwestionował stwierdzenie, że jednym z najpopularniejszych modów do Minecrafta jest Industrial Craft 2.

Jednym z głównych elementów moda Industrial Craft 2 jest wielki piec. Bez tego przedmiotu nie da się poczynić poważnych postępów w rozwoju własnych technologii w grze oraz pozyskać nowych i ulepszonych przedmiotów: zbroi, narzędzi, sztabek.

Dlatego wielu graczy jest zainteresowanych tym, jak stworzyć wielki piec w Industrial Craft 2.

Rzemiosło

Aby stworzyć wielki piec, będziesz potrzebować sześciu żelaznych płyt rozmieszczonych na obwodzie, jednego korpusu mechanizmu umieszczonego dokładnie pośrodku i jednej rurki cieplnej, którą należy umieścić bezpośrednio pod mechanizmem.

Teraz wiesz, jak stworzyć wielki piec w Industrial Craft 2. Pozostaje tylko nauczyć się z niego korzystać.

Wielki piec Industrial Craft 2. Jak używać?

Aby rozpocząć korzystanie z wielkiego pieca w tym modzie, należy go poprawnie zainstalować w generatorze ciepła.

Generatory ciepła występują w następujących typach:

półprzewodnikowy (działa na dowolnym paliwie łatwopalnym, czy to lawie, węglu, płonących kijach itp.);
ciecz (mechanizm ten działa na dowolnym ciekłym paliwie palnym);
elektryczne (zasilane energią elektryczną z dowolnego magazynu energii);
radioizotop (ten mechanizm działa na specjalnych drogich peletkach).

Przekazywanie ciepła z każdego generatora odbywa się poprzez pomarańczowy kwadrat po jednej stronie mechanizmu, dlatego też wielki piec musi być umieszczony tak, aby jego „odbiornik” stykał się z mocą cieplną generatora ciepła.

Można to zrobić w następujący sposób: najpierw musisz zainstalować generator ciepła i umieścić obok niego wielki piec. Po wykonaniu tych kroków należy podnieść dowolny klucz francuski (kluczowy lub elektryczny), przytrzymać „Shift” (klawisz służący do przysiadu) i kliknąć prawym przyciskiem myszy (prawy przycisk myszy) na wielkim piecu, aby obrócić go w przeciwnym kierunku, czyli bezpośrednio w stronę generatora.

Aby mieć pewność, że wszystko działa poprawnie, należy załadować paliwo do generatora, a następnie umieścić dźwignię lub inny przedmiot aktywujący na wielkim piecu (również za pomocą „Shift”).

Następnie należy przejść do interfejsu piekarnika i sprawdzić, czy wskaźnik nagrzewania (czerwony pasek) się zapełnia. Jeśli wszystko zostanie wykonane poprawnie, piekarnik powinien zacząć się nagrzewać.

Teraz, aby utwardzić żelazo w tym piecu, należy umieścić w nim same wlewki tego metalu i umieścić kapsułki ze sprężonym powietrzem jako elementem pomocniczym. Można je wykonać w bardzo prosty sposób za pomocą kompresora, do którego wystarczy umieścić pustą kapsułkę tak, aby napełniła się sprężonym powietrzem. Naturalnie sprężarkę należy najpierw podłączyć do źródła energii.

Przyspieszenie pracy

Sam mod IC2 ma na celu automatyzację i przyspieszenie produkcji dowolnych zasobów. Dlatego wielu graczy jest zainteresowanych tym, czy jest to możliwe, a jeśli tak, to jak przyspieszyć wielki piec Industrial Craft 2.

To prawda, że odpowiedź na to pytanie będzie raczej smutna. Niestety nie da się tego zrobić w żaden sposób. Można jedynie przyspieszyć proces nagrzewania, ale szybkości utwardzania nie można zmienić.

W tym artykule omówię najważniejszy element współczesnej produkcji żelazostopów i żeliwa, czyli wielki piec. Jest to główne wyposażenie wielkiego pieca, dlatego myślę, że każdy jest zainteresowany poznaniem elementów wielkiego pieca i zasadą działania.

Jako surowiec wykorzystuje się rudę żelaza, a głównym produktem produkcji wielkopiecowej jest żeliwo, które znalazło zastosowanie w różnych dziedzinach działalności: produkcji samochodów, produkcji wyrobów sanitarnych, żeliwnych naczyń kuchennych itp.

Współczesna cywilizacja jest nierozerwalnie związana z rozwojem technologii produkcji, co jest niemożliwe bez udoskonalania narzędzi i materiałów używanych do ich wytwarzania.

Spośród wszystkich materiałów pochodzenia naturalnego lub wytworzonych przez człowieka najważniejsze miejsce zajmują metale żelazne – stop żelaza i węgla z obecnością innych pierwiastków.

Stopy zawierające 2–5% węgla klasyfikuje się jako żeliwo, a stopy zawierające mniej niż 2% węgla klasyfikuje się jako stal. Do topienia metali stosuje się specjalną technologię wielkiego pieca.

Wytapianie wielkopiecowe to proces wytwarzania żeliwa z rudy żelaza przetwarzanej w wielkich piecach lub, jak się je nazywa, wielkich piecach.

Głównymi materiałami potrzebnymi w procesie takiej produkcji są:

paliwo w postaci koksu otrzymywanego z węgla;
ruda żelaza, która jest bezpośrednim surowcem do produkcji;
topnik – specjalne dodatki na bazie wapienia, piasku i innych materiałów.

Wielki piec to urządzenie do produkcji żeliwa poprzez ograniczenie wytapiania rud żelaza lub koncentratów.

Głównym wyposażeniem wielkiego pieca jest wielki piec – okrągły piec szybowy wyłożony kamieniem ogniotrwałym.

Aby chronić obudowę pieca przed ciepłem, stosuje się urządzenia chłodnicze. Obudowa pieca i urządzenie pieca instalowane są na fundamencie i wsparte na kolumnach.

Materiał wyjściowy do wytapiania nazywa się wsadem i składa się z rudy żelaza, rudy manganu, spieku i peletek. Wsad podawany jest na górę pieca za pomocą skipów lub przenośnika taśmowego. Skipy rozładowywane są do pieca poprzez lej odbiorczy. Powietrze dostarczane jest poprzez nagrzewnice powietrzne, produkt wytopu wychodzi przez otwory spustowe do kadzi znajdujących się w dolnej części.

Nowoczesne wielkie piece wyposażone są w scentralizowany system sterowania i monitorowania, który zapewnia rejestrację wskaźników przyrządowych i kompleksowych wskaźników pracy wielkiego pieca - zużycia koksu na 1 tonę surówki oraz dziennej wydajności wielkiego pieca w tonach.

Stosowane jest dodatkowe paliwo, co zmniejsza zużycie koksu i koszt żeliwa. Udoskonalenie konstrukcji wielkiego pieca ma na celu zwiększenie jego mocy (objętości), poprawę przygotowania surowców i wprowadzenie nowych postępowych technologii o wysokiej wydajności.

Surówkę wytapia się w wielkich piecach, które są piecami szybowymi. Istotą procesu produkcji żeliwa w wielkich piecach jest redukcja tlenków żelaza zawartych w rudzie za pomocą gazowych (CO, H2) i stałych (C) reduktorów powstających podczas spalania paliwa w piecu.

Proces wytapiania w wielkim piecu jest ciągły. Materiały źródłowe (spiek, pellet, koks) ładowane są do pieca od góry, a do dolnej części dostarczane jest ogrzane powietrze oraz paliwo gazowe, ciekłe lub sproszkowane.

Gazy powstałe w wyniku spalania paliwa przechodzą przez kolumnę ładunkową i przekazują jej energię cieplną. Opadający ładunek jest podgrzewany, redukowany, a następnie topiony.

Większość koksu spala się w dolnej połowie pieca, stanowiąc źródło ciepła, a część koksu jest zużywana na redukcję i nawęglanie żelaza.

Wielki piec to potężna i wysoce wydajna jednostka, która zużywa ogromną ilość materiałów. Nowoczesny wielki piec zużywa dziennie około 20 000 ton wsadu i produkuje około 12 000 ton surówki.

Elementy wielkiego pieca

Wielki piec to jednostka pracująca w trybie ciągłym, składająca się z następujących stref:

Gorący wybuch.
Strefa topienia (ramiona i palenisko).
Strefa redukcji FeO (para).
Strefa redukcji Fe2O3 (kopalnia).
Strefa podgrzewania (ognisko).
Załadunek rud żelaza, wapienia i koksu.
Gaz wybuchowy.
Kolumna materiałów rudy żelaza, wapienia i koksu.
Uwolnienie żużla.
Produkcja ciekłego żeliwa.
Odbiór gazów odlotowych.

Wewnętrzny zarys przekroju pionowego wielkiego pieca nazywany jest profilem pieca.

Przestrzeń robocza pieca obejmuje:

ognisko;
kopalnia;
para;
ramiona;
klakson

Kołosznik.

Górna (wąska) część pieca nazywana jest górną. Na górze znajduje się aparat załadowczy do załadunku wsadu (rudy, paliwa, topników) oraz rury wylotowe gazu, przez które usuwane są z wielkiego pieca gazy zwane wielkim piecem lub gazy górne. Część pieca znajdująca się pomiędzy górą a parą nazywa się szybem.

Część pieca, zwrócona ku górze ściętym stożkiem i podtrzymująca wsad w parze wraz z wsadem i wierzchołkiem, nazywana jest ramionami. W tej części pieca następuje dość gwałtowne zmniejszenie objętości ładowanego materiału na skutek wypalania koksu i tworzenia się ciekłych produktów wytapiania.

Wał stanowi większą część całkowitej wysokości i objętości pieca. Profil wału w postaci ściętego stożka rozszerzającego się ku dołowi zapewnia równomierne opuszczanie i spulchnianie materiałów wsadowych.

Znaczna wysokość szybu pozwala na termiczną i chemiczną obróbkę materiałów poprzez unoszenie się gorących gazów.

Jest to środkowa cylindryczna część przestrzeni roboczej pieca, posiadająca największą średnicę. Parowanie powoduje dodatkowe zwiększenie objętości pieca i eliminuje możliwe opóźnienia w dostawie materiałów wsadowych.

Ramiona.

Jest to część profilu pieca znajdująca się poniżej komory parowej i ma kształt ściętego stożka, którego szeroka podstawa skierowana jest w stronę komory parowej. Odwrotne zwężenie występów odpowiada zmniejszeniu objętości stopionych materiałów podczas tworzenia się żeliwa i żużla.

Dolna część pieca, która ma kształt cylindra, w którym gromadzą się produkty wytopu - ciekłe żelazo i żużel, nazywana jest kuźnią. Piec posiada otwory promieniowo rozmieszczone w równych odległościach od siebie (10-16 w zależności od wielkości wielkiego pieca).

Do tych otworów wkładane są dwuścienne rury z czerwonej miedzi, brązu lub aluminium. Otwory te nazywane są dyszami.

Gorące powietrze ogrzane w nagrzewnicach powietrza (cooperach) wdmuchuje się przez dysze za pomocą wentylatora lub dmuchaw. Dysze chłodzone są wodą krążącą w przestrzeni pomiędzy ściankami rur.

Dodatkowe elementy wielkiego pieca

W procesie pracy wymagane są urządzenia i mechanizmy pomocnicze, aby zapewnić wysokiej jakości topienie żeliwa. Niezbędne są urządzenia do podnoszenia i załadunku surowców do pieca.

Wielki piec wymaga ciągłej konserwacji, zwłaszcza przy produkcji żużla i żeliwa. W tym celu odlewnie wyposaża się w suwnice.

Ogrzewanie powietrza do pracy pieca, wysoką temperaturę topnienia przy mniejszej ilości powietrza zapewniają nagrzewnice powietrza. Na przykład do pieca o pojemności użytkowej 2000 m3 taki sprzęt musi dostarczać 3800 m3 powietrza na minutę, którego temperatura wynosi 1200 stopni.

Para powstająca w wyniku wlotu powietrza do nagrzewnicy musi być stale wilgotna. Wartość tego wskaźnika regulowana jest za pomocą układu automatycznego.

Sprężone powietrze niezbędne do spalania paliwa dostaje się do paleniska za pomocą dmuchaw. Jego ciśnienie na górze nowoczesnych pieców sięga 25 MPa. Gaz wielkopiecowy oczyszcza się za pomocą oczyszczacza gazu.

Cel wielkiego pieca i zasada działania

Produkcja surówki w wielkim piecu jest ważną gałęzią przemysłu żelaza i stali.

Praca ta wymaga nie tylko konieczności użycia specjalnego sprzętu, ale także starannego przestrzegania określonych technologii.

Wytapianie odbywa się w wielkim piecu ze skał odpadowych i rudy.

Substancją rudy może być ruda czerwona, brązowa, drzewcowa, magnetyczna ruda żelaza lub rudy manganu.

Redukcja żelaza jest jednym z głównych etapów produkcji żeliwa.

W wyniku tego procesu żelazo staje się twarde. Następnie zanurza się go w parze, co sprzyja rozpuszczaniu węgla w żelazie. W ten sposób powstaje żeliwo. To właśnie w gorącej części pieca samo żeliwo zaczyna się topić, powoli spływając do dolnej części.

Zasada działania wielkiego pieca zależy od rodzaju tego nieporęcznego urządzenia.

Są piece koksownicze i węglowe.

Ci pierwsi pracują na koksie, drudzy odpowiednio na węglu drzewnym.

Piec szybowy przeznaczony jest do pracy ciągłej. Kształt tego sprzętu to dwa stożki, złożone szerokimi bokami u podstawy. Pomiędzy tymi stożkami znajduje się część pieca o cylindrycznym kształcie – para.

Zasada działania wielkiego pieca wyraża się w kilku operacjach fizycznych i chemicznych. Obecność tych operacji zależy od obszaru temperatur samego pieca i ładunku materiału.

Ogólnie można wyróżnić następujące procesy:

proces rozkładu wapienia, w wyniku którego powstaje bezwodnik węglowy i tlenek wapnia;
renowacja żelaza i innych pierwiastków;
nawęglanie żelaza;
wytapianie metali;
powstawanie i topienie żużla;
spalanie paliwa i inne.

Nagrzewnica wielkopiecowa to urządzenie, w którym następuje wstępne podgrzanie powietrza. Powietrze to jest następnie wprowadzane do pieca.

Wczesne urządzenia do wytopu żeliwa nie posiadały takiego elementu jak nagrzewnica powietrza. Rozwój urządzenia pozwolił znacząco obniżyć koszty paliwa.

Zasada działania wielkiego pieca opiera się na złożonych procesach fizycznych i chemicznych.

Wyróżnia się następujące operacje:

Spalanie paliwa;
odzysk żelaza;
rozkład wapienia na tlenek wapnia i bezwodnik węgla;
nasycanie żelaza węglem;
wytapianie metali;
topienie żużla itp.

W najogólniejszym sensie wytapianie wielkopiecowe polega na produkcji surówki z surowców rudy żelaza.

Głównymi materiałami, z którymi można wytapiać żeliwo, są:

paliwo - koks;
ruda żelaza jest surowcem, z którego wytapia się żeliwo;
topnik – specjalne dodatki na bazie piasku, wapienia i niektórych innych materiałów.

Wsad trafia do pieca w postaci małych stopionych kawałków – peletów lub aglomeratów. Substancją rudy może być ruda manganu lub różne odmiany rudy żelaza. Surowce wsypuje się do pieca warstwami, na przemian z warstwami topnika i koksu.

Żużel wypływa na powierzchnię gorącego żeliwa. Zanieczyszczenia są usuwane zanim ciekły metal stwardnieje.

Dostawy surowców, podobnie jak praca pieca, muszą być ciągłe. Ciągłość procesu zapewniają specjalne przenośniki. Dostając się do pieca poprzez opisane elementy, wsad przechodzi szereg procesów technologicznych.

Spalanie koksu daje wymaganą temperaturę, która nie powinna spaść poniżej 2000 stopni. Spalanie sprzyja połączeniu tlenu i węgla. Jednocześnie powstaje dwutlenek węgla. Pod wpływem wysokiej temperatury ten ostatni zamienia się w tlenek węgla. Dzięki temu żelazo zostaje przywrócone.

Żeliwo staje się żeliwem po przejściu żelaza przez stopiony koks. Aby wynik był możliwy, żelazo musi być nasycone węglem. Do żeliwa zalicza się stopy zawierające 2-5% węgla.

Po zgromadzeniu się gotowego metalu w kuźni jest on uwalniany przez otwory spustowe. Żużel jest najpierw uwalniany przez górny otwór, a następnie żeliwo przez dolny otwór. Ten ostatni jest odprowadzany kanałami do wiader i wysyłany do dalszej obróbki.

Produkty wielkopiecowe

Produktami wytapiania w wielkim piecu są:

żeliwo;
żużel;
gaz wielkopiecowy (na górze).

Żeliwo

Surówka jest głównym produktem produkcji wielkopiecowej, a żużel i gaz wielkopiecowy są produktami ubocznymi.

Żeliwo wytapiane w wielkich piecach, w zależności od sposobu dalszego wykorzystania, dzieli się na trzy grupy:

materiały konwersyjne stosowane do przerobu na stal;
odlewnie przeznaczone do produkcji odlewów żeliwnych w budowie maszyn;
specjalne (żelazostopy) stosowane do odtleniania stali w hutnictwie.

Żeliwo jest wieloskładnikowym stopem żelaza z węglem, manganem, krzemem, fosforem i siarką.

Żeliwo zawiera także śladowe ilości wodoru, azotu i tlenu. Żeliwo stopowe może zawierać chrom, nikiel, wanad, wolfram i tytan, których ilość zależy od składu wytapianych rud.

Surówka przeznaczona jest do przerobu na stal.

Takie żeliwo charakteryzuje się tym, że zawarty w nim węgiel (2,2-4%) jest w stanie związanym chemicznie.

Powierzchnia pęknięcia żeliwa jest biała.

W zależności od składu i sposobu przetwarzania wyróżnia się:

żeliwo martenowskie zawierające fosfor od 0,15 do 0,30% i siarkę do 0,07%;
Bessemer, zawierający fosfor 0,07% i siarkę do 0,069%;
Tomasowskiego, zawierający fosfor 1,6% i siarkę do 0,08%.

Surówkę dzieli się na trzy typy:

Koks konwersyjny (gatunki M1, M2, M3, B1, B2).
Koks konwersyjny fosforowy (MF1, MF2, MF3).
Wysokiej jakości koks pigmentowy (PVK1, PVK2, PVK3).

Po wyjściu z wielkiego pieca żeliwo wlewa się do tłoków i wysyła na zimno do zakładów budowy maszyn, gdzie w specjalnych żeliwiakach jest ponownie przetapiane w celu odlania części maszyn.

Żeliwo koksownicze odlewnicze wytapiane jest w siedmiu gatunkach: LK1-LK7.

Każdy gatunek podzielony jest na trzy grupy ze względu na zawartość manganu, pięć klas ze względu na zawartość fosforu i pięć kategorii ze względu na zawartość siarki.

Żeliwa fosforowe.

Szczególną grupę stanowią żeliwa fosforowe zawierające do 2% P, w zależności od zawartości fosforu stosuje się różne technologie przeróbki tego żeliwa na stal.

Odlewnie żeliwa.

Żeliwo tego typu przeznaczone jest do produkcji wyrobów odlewniczych w hutach żelaza. Cechą charakterystyczną tych żeliw jest duża zawartość krzemu (2,75 - 3,75% Si), a w niektórych przypadkach także fosforu. Wyjaśnia to fakt, że pierwiastki te zapewniają roztopionym żeliwie dużą mobilność płynu lub zdolność dobrego wypełnienia formy odlewniczej.

Żeliwo odlewnicze po przetopieniu w zakładach budowy maszyn wykorzystuje się do produkcji odlewów kształtowych.

Żeliwo odlewnicze stosowane jest do produkcji wyrobów odlewniczych:

Rury;
grzejniki;
armatura wodna;
stanina;
Bloki;
przekładnie itp.

Takie żeliwo ma szary kolor po pęknięciu. W nim część węgla jest w stanie wolnym, w postaci grafitu. Żeliwo szare zawiera zwykle 1,25-4,25% krzemu, 2,5-4% węgla, 0,5-1,3% manganu, 0,1-1,2% fosforu i niewielką ilość siarki.

Mangan nadaje żeliwie twardość i kruchość.

Natomiast krzem zmniejsza twardość żeliwa, dzięki czemu odlewy z takiego żeliwa są łatwe w obróbce.

Fosfor sprawia, że żeliwo jest topliwe i dobrze wypełnia cienkie przekroje form.

Odlewy z żeliwa zawierającego dużą ilość fosforu są dobrze odporne na ścieranie, ale jednocześnie charakteryzują się zwiększoną kruchością.

Siarka nadaje żeliwie gęstą temperaturę topnienia i zmniejsza jego właściwości mechaniczne.

Żeliwa specjalne (żelazostopy).

Są to stopy żelaza o dużej zawartości krzemu, manganu i innych pierwiastków, stosowane jako odtleniacze lub dodatki w hutnictwie stali i odlewniach żelaza.

Obejmują one:

żelazomangan (70 – 75% Mn i do 2% Si);
żelazokrzem (9 – 13% Si i do 3% Mn);
żeliwo lustrzane (10 – 15% Mn i do 2% Si).

W ostatnich latach wytapianie żelazostopów w wielkich piecach uległo zmniejszeniu ze względu na nieekonomiczny charakter przetwarzania. Bardziej opłacalne jest wytapianie żelazostopów w piecach elektrycznych.

Żużel

Żużel jest produktem ubocznym, bardzo tanim materiałem budowlanym wysokiej jakości, używanym do produkcji cementu, betonu, cegieł i gruntowania dróg.

Ilość żużla powstającego podczas wytapiania jest bardzo duża (około 60% masy wytapianego żeliwa).

Żużle mają charakter zasadowy lub kwaśny.

Żużel kwaśny ma wysoką wytrzymałość. Jeśli przedmuchuje się go w postaci płynnej za pomocą pary lub powietrza, otrzymuje się wełnę żużlową, która jest dobrym izolatorem.

Wielki piec (gaz górny)

Jest to gaz opuszczający piec przez jego górną część – górę.

Składa się z CO, H2, CO2, CH4 i N2. Po oczyszczeniu zawartego w nim pyłu gaz wykorzystywany jest jako paliwo do podgrzewania powietrza wdmuchiwanego do wielkiego pieca do ogrzewania kotłów i innych celów.

Ponieważ gaz zawiera do 30% CO, jest to paliwo wykorzystywane po odpyleniu. Ilość gazu wielkopiecowego jest 2,5 razy większa wagowo niż ilość żeliwa. Ciepło spalania wynosi 3600-3900 kJ/m3.

Kiedy wielki piec pracuje na łączonym dmuchu na gazie ziemnym, zawartość wodoru w gazie górnym wzrasta do 6-8, a czasem nawet do 12%, natomiast ciepło spalania wzrasta do 4200 kJ/m3.

Około 30-35% gazu wielkopiecowego wykorzystuje się w piecu wielkopiecowym do ogrzewania dysz nagrzewnic powietrza. Pozostała część gazu wykorzystywana jest w walcowniach, ciepłowniach i elektrociepłowniach.

Proces produkcji żeliwa odbywa się w wielkich piecach.

Wsad stanowią surowce wielkopiecowe, pobrane w wymaganych proporcjach.

Podstawowym produktem otrzymywanym z surowców jest żeliwo. Produkcja żeliwa opiera się na ekstrakcji żelaza z rud za pomocą różnych reakcji redoks. Następnie żeliwo wykorzystywane jest jako surowiec do produkcji stali.

10. Produkcja ciekłego żeliwa
11. Odbiór gazów odlotowych

Wielki piec, wielki piec- duży hutniczy, pionowo ustawiony piec szybowy do topienia żeliwa i żelazostopów z surowców rudy żelaza. Najważniejszą cechą procesu wielkopiecowego jest jego ciągłość przez cały cykl pieca (od budowy pieca do jego remontu) oraz przeciwprąd wznoszących się gazów z dyszy, w którym kolumna materiałów stale opada i narasta od góry wraz z nowymi porcjami opłaty.

Pierwsze wielkie piece pojawiły się w Europie w połowie XIV wieku, w Rosji – w okolicach miasta.

Etymologia

Słowo „wielki piec” pochodzi od starosłowiańskiego „dmenie” – podmuch. W innych językach: angielski. wielki piec- piec nadmuchowy, niemiecki. Hochofen- wysoki piec, ks. haut Fourneau- wysoki piec.

Należy pamiętać, że istnieje zasadnicza różnica w znaczeniu słów „wielki piec” i „wielki piec”: w wielkim piecu otrzymywano (w postaci kawałków lub kritu) kawałki zredukowanego surowego żelaza (z słowo „surowy”, czyli nieogrzewany wielkopiecowy) żelazo, a w wielkim piecu - płynne żeliwo.

Opis i procesy

Wielki piec jest urządzeniem szybowym pracującym w trybie ciągłym. Załadunek wsadu odbywa się od góry poprzez standardowe urządzenie załadowcze będące jednocześnie uszczelnieniem gazowym wielkiego pieca. W wielkim piecu odzyskuje się bogatą rudę żelaza (na obecnym etapie zasoby bogatej rudy żelaza utrzymują się jedynie w Australii i Brazylii), spiek lub pelety. Czasami jako surowiec rudy wykorzystuje się brykiety.

Wielki piec składa się z pięciu elementów konstrukcyjnych: część górna cylindryczna – górna, niezbędna do załadunku i sprawnego rozprowadzenia wsadu w piecu; największa na wysokość rozszerzająca się część stożkowa - wał, w którym zachodzą procesy ogrzewania materiałów i redukcji żelaza z tlenków; najszerszą częścią cylindryczną jest zgrzyt, w którym zachodzą procesy mięknienia i topienia zredukowanego żelaza; zwężająca się część stożkowa - ramiona, w których powstaje gaz redukujący - tlenek węgla; część cylindryczna - palenisko, które służy do gromadzenia ciekłych produktów procesu wielkopiecowego - żeliwa i żużla.

W górnej części paleniska znajdują się dysze - otwory doprowadzające podmuch nagrzany do wysokiej temperatury - sprężone powietrze wzbogacone tlenem i paliwem węglowodorowym.

Na poziomie dyszy rozwija się temperatura około 2000 °C. W miarę wspinania się w górę temperatura spada, a na szczytach osiąga 270°C. W ten sposób w piecu na różnych wysokościach ustalane są różne temperatury, dzięki czemu zachodzą różne procesy chemiczne przejścia rudy w metal.

Źródła

Wyjaśniający słownik metalurgiczny. Podstawowe warunki / wyd. V. I. Kumanina. - M.: Rus. lang., 1989. - 446 s. - ISBN 5-200-00797-6.
Efimenko G. G., Gimmelfarb A. A., Levchenko V. E. Metalurgia żeliwa. - Kijów: Szkoła Wyszcze, 1988. - 352 s.
Fersman A. E. Ciekawa geochemia. - M.: Detgiz, 1954. - 486 s.
Ramm A. N. Nowoczesny proces wielkopiecowy. - Moskwa.: Metalurgia, 1980. - 303 s.
Tovarovsky I.G. Wytapianie w wielkim piecu. Wydanie 2. - Dniepropietrowsk: „Progi”, 2009. - 768 s.
Andronow V.N. Ekstrakcja metali żelaznych z surowców naturalnych i technogennych. Proces domeny. - Donieck: Nord-Press, 2009.-377 s. - ISBN 978-966-380-329-6.
G.N. Elansky, B.V. Linczewski, A.A. Kalmieniew Podstawy produkcji i obróbki metali. Moskwa 2005

Fundacja Wikimedia. 2010.

Informix
Roubo, Franciszek Aleksiejewicz

Zobacz, co „wielki piec” znajduje się w innych słownikach:

WIELKI PIEC- WIELKI PIEC, piec do topienia cylindrycznego. Służy do wytapiania rud metali, głównie żelaza i miedzi. Rudę miesza się z koksem i topnikiem (w wytopie stali jest to wapień). Do dolnej części pieca podłączony jest rurociąg ciepłej wody... ... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

WIELKI PIEC- (wielki piec) piec szybowy do wytopu żeliwa. Materiały wyjściowe (wsad) spiek rudy żelaza, pelety, koks, topniki podawane są na górę. Od dołu (przez dysze) wprowadzane jest ogrzane powietrze, paliwo ciekłe, gazowe lub sproszkowane. W wielkim piecu... ... Wielki słownik encyklopedyczny

WIELKI PIEC- (wielki piec) piec szybowy do wytapiania żeliwa z rudy żelaza... Wielka encyklopedia politechniczna

wielki piec- — PL wielki piec Wysoki, cylindryczny piec do wytapiania, służący do redukcji rudy żelaza do surówki; podmuch powietrza wdmuchiwany przez paliwo stałe zwiększa szybkość spalania. (Źródło: MGH)… … Przewodnik tłumacza technicznego