Chugun

СОДЕРЖАНИЕ
I. Рабочая программа дисциплины ……………………………. 5
II. Тезисы лекций ………………………………………………. 13
III. Практические занятия ……………………………………… 35
IV. Лабораторные занятия ………………………………………
V. Задания на курсовое проектирование ………………………
VI. Тесты для самоконтроля ……………………………………
I. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
1. Цель и задачи курса «Физико-химия процессов получения
чугуна и железа»
Целью курса «Физико-химия процессов получения чугуна и железа» является приобретение и закрепление студентами необходимых знании о доменном производстве чугуна и способах внедоменного получения
железа. Развитие навыков использования законов физической химии для
управления процессами получения чугуна и железа.
Задачи курса: Студенты должны детально рассмотреть теорию и
технологию доменного процесса, а также процессы получения внедоменного железа. Изучить состав и свойства шихтовых материалов доменного
процесса и процессов получения внедоменного железа, а также состав и
свойства получаемых продуктов. Научиться использовать законы физической химии при анализе конкретных процессов, описывать протекающие
процессы уравнениями химических реакции. Изучить методики расчета
шихты и теплового баланса процессов получения чугуна и железа, состав получаемых продуктов.
2. Распределение времени по учебному плану
№
Вид занятий
п/п
1
Лекции
2
Лабораторные занятия
3
Практические занятия
4
Курсовой проект
5
Контрольная работа
6
Зачет
7
Экзамен
ИТОГО:
9 семестр
(час.)
32
16
16
+
64
Лимит времени на
СРС (час.)
14
10
12
36
3. Рекомендуемая литература
Основная:
1. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвистнев А.Н. и др. Металлургия чугуна. М.: Академкнига, 2004. 774 с.
2. Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. Киев: Вища школа, 1988. 350 с.
3. Доменное производство. Справочник под ред. Е.Ф. Вегмана.М.: Металлургия, 1989. 496 с.
4. Полтавец В.В. Доменное производство. М.: «Металлургия», 1981.
416с.
5. Попель С.И., Сотников А.И., Бороненков В.Н.Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1986. С 463.
6. Жеребин Б.Н. Практика ведения доменной печи. М.: Металлургия,
1980. 248 с.
7. Рамм А.Н. Современный доменный процесс. М.: Металлургия, 1980.
304 с.
8. Шишкин Ю.И., Лукин Г.П. Металлургические расчеты. Алматы: РИК
по УиМЛ, 2002. 114 с.
9. Тен С.Б. Методические указания к практическим занятиям по курсу
«Конструкция и проектирование доменных печей». Темиртау: ЛОТ
КарМетИ, 2000. 17 с.
10. Лукин Г.П. Лабораторный практикум по курсу «Теория и технология
доменного процесса» для студентов специальности 240140 – Металлургия
черных металлов. Темиртау: ЛОТ КГИУ, 2006. 98 с.
Дополнительная:
11. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия.
М.: Академкнига, 2002. 786 с.
12. Севрюков Н.Н., Кузьмин Б.А., Челищев Е.В. Общая металлургия. М.:
Металлургия, 1976. 568 с.
13. Тлеугабулов С.М. Теоретические основы получения металлов,
сплавов и перспективных материалов. Алматы: РИК по УиМЛ, 2001. 332 с.
14. Казачков Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов.
М.: Металлургия, 1988. 288 с.
15. Торговец А.К., Шишкин Ю.И., Артыкбаев О.А. Основы проектирования металлургических цехов. Алматы: Гылым, 2005. 465 с.
16. Симбинов Р.Д. Технологические расчеты металлургических процессов. Алматы: РИК по УиМЛ, 1993. 98 с.
4. Лекционные занятия
№
п/п
Краткое содержание лекции
1. Введение. Сплавы железа с углеродом.
Их характеристика и значение в
народном хозяйстве.
2. Сырые материалы доменного процесса.
Железные руды. Их химический и минералогический
состав. Процентное
содержание железа в рудах. Полезные
и вредные примеси железных руд. Основные месторождения
3. Марганцевые руды. Значение марганца в
черной металлургии на качество стали.
Их химический и минералогический состав. Процентное содержание марганца
в рудах. Основные месторождения.
4. Флюсы доменной плавки и требования к
ним. Флюсующая способность флюсов.
Качество флюсов. Основные и кислые
флюсы.
5. Топливо доменной плавки. Кокс и его
состав. Свойства кокса и требования к
нему. Заменители кокса и их химический состав.
6. Подготовка шихты к доменной плавки.
Производство
агломерата.
Физикохимические процессы при агломерации.
Офлюсованный и неофлюсованный агломерат. Качество агломерата.
7. Производство железорудных окатышей
Получение сырых окатышей и их обжиг. Физико-химические процессы при
обжиге. Химический состав окатышей.
Качество окатышей.
8. Доменный процесс. Горение кокса на
фурмах в горне доменной печи. Внутренняя и внешняя окислительные зоны.
Фокус горения. Изменение состава и
температуры газа в горне. Факторы влияющие на размеры окислительной зоны.
Кол-во
Литература
(час.)
Время на
СРС
(час.)
2
[3]-3-11
[4]-498-504
2
[1]-21-29
[3]-30-46
2
[1]-48-56
[2]-28-41
[3]-72-96
1
2
[1]-56-61
[3]-97-100
[7]-182-184
1
2
[1]-29-31
[1]-61-66
[3]-12-30
[3]-46-50
1
[1]-66-93
[3]-102-130
[4]-504-506
1
2
[1]-94-99
[3]-133-147
[4]-506-511
[5]-91-97
1
2
[2]-87-93
[3]-147-154
1
2
0,5
0,5
9. Восстановление железа в доменной печи. Восстановители в доменной печи.
Прямое и косвенное восстановление.
Восстановление железа из оксидов прямым и косвенным путем. Принцип
А.А.Байкова. Степень прямого и косвенного восстановления. Адсорбционно-автокаталитический механизм восстановления оксидов железа газами.
Теория Г.И. Чуфарова.
10. Восстановление марганца, кремния,
фосфора и других элементов в доменной
печи.
11. Образование чугуна и шлака в доменной
печи. Свойства шлака и их влияние на
качество чугуна. Состав и марки чугунов.
12. Поведение серы в доменной печи. Реакция десульфурации чугуна. Условия
удаления серы из металла.
13. Конструкция доменной печи и оборудование доменного цеха. Фундамент доменной печи. Футеровка лещади, горна,
заплечиков, распара, шахты, колошника.
Фурменные
приборы.
Загрузочные
устройства. Чугунная и шлаковая летки.
14. Очистка колошникового газа. Грубая,
полутонкая, тонкая очистка. Пределы
допустимой концентрации пыли в доменном газе.
15. Нагрев воздушного дутья. Воздухонагреватели доменной печи. Футеровка
воздухонагревателей. Принцип работы
воздухонагревателя. Воздушный и газовый режимы работы воздухонагревателей. Количество воздухонагревателей на
одну доменную печь.
16. Практика доменного производства. Ровный ход доменной печи. Интенсификация доменного процесса. Техникоэкономические показатели доменного
процесса.
Итого
[1]-100-104
[3]-154-160
1
[1]-138-140
[3]-160-163
1
2
[1]-107-117
[3]-163-183
1
2
[1]-73-79
0,5
2
[1]-177-179
0,5
2
[1]-179-184
1
2
[1]-184-187
1
[5]-69-73
1
2
2
2
32
14
5. Практические занятия
№
п/п
Тема занятия
1. Железные руды. Определение окисленности железных руд. Расход ЖРМ на
единицу чугуна.
2. Флюсы доменной плавки. Определение
флюсующей способности известняка.
Расход известняка на ошлакование пустой породы доменной шихты
3. Топливо доменной плавки. Элементарный и технический анализ кокса. Определение химического состава кокса.
4. Расчет доменной шихты при заданном
расходе кокса.
5. Расчет количества дутья, состава и количества колошникового газа.
6. Расчет материального баланса доменной
плавки.
7. Расчет теплового баланса доменной
плавки.
8. Расчет основных размеров профиля доменной печи.
Итого
Кол-во
Литература
(час.)
Время
на СРС
(час.)
2
8, с. 4 – 6
1,5
2
8, с. 6 – 9
1,5
2
8, с. 9 – 11
1,5
2
2
8, с. 31 – 34,
с. 36 – 40 .
8, с. 34 – 36,
с. 40 – 43.
1,5
1,5
2
8, с.43 – 44
1,5
2
8, с. 44 – 46
1,5
2
9, с. 3 – 11
1,5
16
-
12
6. Лабораторные занятия
№
п/п
Тема занятия
1. Определение сопротивления слоя шихтовых материалов в зависимости от
скорости движения газа.
2. Разложение известняка.
3. Определение температуры размягчения
и плавления железорудных материалов.
4. Определение реакционной способности
топлива.
5. Восстановление железа твердым углеродом.
6. Влияние кинетической энергии дутья на
размеры и очертания циркуляционной
зоны
Итого
2
10, с. 21–26
Время
на СРС
(час.)
1
2
2
10, с. 35–41
10, с. 53–56
1
1
4
10, с. 66–69
2
4
10, с. 76–82
3
2
10, с.89–93
2
16
-
10
Кол-во
Литература
(час.)
7. Форма контроля
Изучение курса заканчивается защитой курсового проекта.
Варианты заданий на курсовое проектирование представлены в таблице
4.9 [8, с. 47 – 48] и таблице [9, с. 17]. Сдача экзамена и зачета учебным планом дисциплины не предусмотрены.
Рабочая программа составлена в соответствии с учебным планом и
квалификационной характеристикой инженера-металлурга по специальности
240440 - «Физико-химические процессы в металлургии» (дневная форма
обучения).
II. ТЕЗИСЫ ЛЕКЦИЙ
Лекция 1. Общие сведения о железе, чугуне и стали
Чистое железо - вязкий и ковкий металл, плотность его 7,87 г/см3 при 20
°С, температура плавления 1535±5 °С, температура кипения 2450 °С. Скрытая
теплота плавления железа 272,3 кДж/кг. Железо обладает высокими теплопроводностью и электрической проводимостью.
При нагревании железа различают следующие аллотропические превращения: до
910 °С α-железо, оно ферромагнитно до 768 °С и теряет магнитность с повышением температуры (точка Кюри); в интервале 910-1400 °С γжелезо; > 1400 °С δ-железо.
Железо с углеродом образует различные железоуглеродистые сплавы.
Диаграмма состояния системы железо-углерод показана на рисунке 1.
Точка Е на диаграмме отвечает предельной растворимости углерода, равной 1,98 %, в у -железе.
Сплавы железа с углеродом, содержащие до 2 % С (обычно < 1,5 %), называют сталями; сплавы с большим содержанием углерода (> 2,5 %) называют чугунами. Сплавы, содержащие 2,0-2,5 % С, технического применения не имеют.
Содержание углерода в железе в значительной степени определяет свойства сплавов. Чугун тверд, хрупок и трудно поддается обработке. С увеличением содержания углерода повышаются твердость и прочность стали и одновременно понижается ее пластичность.
Помимо углерода, в чугуне и стали обычно присутствуют кремний,
марганец, случайные и попутные металлы - медь, свинец, олово, мышьяк и другие, а также вредные примеси - сера и фосфор, газы -кислород, водород, азот.
Сера сообщает металлу свойство красноломкости (непрочность при температурах красного каления). Фосфор делает металл хрупким при обычных и
пониженных температурах, но в некоторых марках чугуна (томасовский, литейный) и стали (автоматная) фосфор является необходимой составной частью.
Чугуны подразделяются по назначению на передельные и литейные. В
передельном чугуне обычно содержится, %: Si 0,76-1,25; Мn 0,8-1,75; Р 0,30
и S 0,07.
Стали разделяют по химическому составу на углеродистые и легированные (специальные). В состав углеродистой стали (спокойной или кипящей), помимо углерода, входят марганец, кремний (только спокойная сталь),
сера и фосфор; содержание остаточных, случайных и попутных элементов
(меди, мышьяка, свинца, олова и других) регламентируется техническими
условиями. Кремний и марганец являются раскислителями стали и одновременно легирующими элементами при содержании кремния > 0,8 % и марганца > 1,0 %.
В состав легированных сталей вводят один или несколько легирующих
элементов - хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, титан, алюминий и
др. По содержанию введенных элементов различают низко-(до 2,5 %),
средне- (2,5-10,0 %) и высоколегированные (> 10 %) стали.
По назначению стали разделяются на конструкционные (для изготовления деталей машин и элементов строительных конструкций), инструментальные и стали с особыми физическими свойствами (электротехнические, коррозионностойкие, жаропрочные и др.).
Диаграмма состояния системы железо — углерод
Рисунок 1.
Современная черная металлургия состоит из двух основных стадий или переделов - восстановления железной руды в доменной печи с получением чугуна
и рафинирования чугуна в сталеплавильных агрегатах различного типа с получением стали. Двухстадийная схема извлечения железа из руд "чугун сталь" является в настоящее время наиболее эффективной и экономичной.
Разрабатываются также процессы получения стали или железа непосредственно из руд.
Литература: [3] с. 3-11, [4] с. 498-504
Лекция 2. Сырые материалы доменного процесса. Железные руды.
Железные руды по химическому и минералогическому составам подразделяют обычно на четыре группы: бурый, красный, магнитный и шпатовый железняки. Бурый железняк представлен оксидом Fe203 • nН20 с различным количеством адсорбированной воды (гидратной воды). Основные месторождения - Керченское, Аятское, Бакальское, Алапаевское, Халиловское,
Зигазино-Комаровское, Лисаковское. Руды бедные порошковатые (25-50 %
Fe) с глинистой или кремнисто-глинистой пустой породой обычно загрязнены фосфором, серой, иногда мышьяком и требуют обогащения.
Красный железняк (гематит) содержит железо в виде безводного оксида Fe2O3, пустая порода обычно кремнистая с незначительным содержанием
серы и фосфора. Руды, как правило, богаты железом (45-65 % Fe); при содержании железа 35-37 % и кремнезема до 50 % они называются железистыми кварцитами, требуют глубокого обогащения и специальной подготовки к
плавке. Наиболее крупные месторождения находятся в Криворожском бассейне и Курской магнитной аномалии (КМА).
Магнитный железняк содержит магнетит Fe304 и пустую породу (кварц,
силикаты и карбонаты). Руды содержат 54-59 % Fe, относительно много серы
и фосфора, цинка и меди. Магнетиты со значительным содержанием ильменита носят название титаномагнетитов. Основные месторождения магнетита
сосредоточены в Тагило-Кушвинском, Серовском, Тельбесском, Качканарском, Сорбайском, Оленегорском, Коршуновском и других районах.
Шпатовый железняк (сидерит) представляет собой карбонат FeCO3 с песчано-глинистой пустой породой; содержание железа ~ 30- 40 %. Залежи сидерита находятся в Бакальском районе, другие месторождения сравнительно
маломощны.
Литература: [1] с. 21-29, [3] с. 30-46
Лекция 3. Марганцевые руды.
Марганцевые руды используют в основном при выплавке специальных
чугунов с содержанием марганца 10-80 %. Руды содержат 20-52 % Мn, >
0,15/0,20 % Р. Кремнисто-глиноземистая пустая порода руд обычно легко отмывается при обогащении.
В шихту доменных печей вводят железосодержащие отходы различных производств и оборотные продукты доменной плавки. К этим материалам относятся колошниковая пыль (40-55 % Fe и 3-15 % С), окалина (70 % Fe и 1-2 %
SiO2), основные мартеновские шлаки (12-20 % Fe и 7-10 % Мn), пиритные
огарки (40-55 % Fe и 1,5-2,2 % S), марганцовистые доменные шлаки (15-20 %
Мn), а также сварочный и бессемеровский шлак. В качестве металлодобавок
используют губчатое железо, чугунный и стальной лом (скрап), стружку и
другие материалы.
Литература: [1] с. 48-56, [2] с. 28-41, [3] с. 72-96
Лекция 4. Флюсы доменной плавки.
Флюсы в доменной плавке применяют для связывания оксидов пустой
породы руды и золы кокса с целью получения шлаков определенного химического состава и физических свойств, необходимых для выплавки заданной
марки чугуна. Флюс, как правило, вводят в шихту агломерационных машин.
В качестве флюса обычно используют известняк. К нему предъявляют
следующие требования: высокое содержание основных оксидов (>50-52 %
СаО), возможно меньшее содержание кремнезема и глинозема (в лучших
сортах < 1 %). Содержание серы и фосфора в известняках обычно незначительное. Известняк должен быть в кусках фракцией 25-80 мм. Все основные
металлургические районы страны имеют мощные запасы известняков - Еленовское, Каракубское и Балаклавское месторождения на юге, Барсуковское и
Студеновское в центре, Ага-повское на Урале.
Используют также в качестве флюса доломитизированный известняк,
содержащий > 35 % СаО и 10 % MgO.
Кислые флюсы применяют в исключительных случаях.
Литература: [1] с. 56-61, [3] с. 97-100, [7] с. 182-184
Лекция 5. Топливо доменной плавки. Кокс
Коксование - это пиролиз угля, осуществляемый путем его нагрева без
доступа воздуха до 900-1100 °С. При этом происходят сложные процессы
термического разложения угля, удаление воды, оксида углерода, сероводорода и углероводорода. В результате образуется твердый углеродистый спек кокс и газ, содержащий ценные химические продукты. Кокс в шихте доменных печей является восстановителем оксидов металлов и источником тепла
для процесса плавки. Практически весь чугун выплавляют в нашей стране с
использованием каменноугольного кокса.
Обычно кокс содержит 85-88 % С, выход летучих веществ 0,7-1,5 %,
зольность < 12 % (обычно 8-10 %). Содержание серы в лучших сортах кокса
составляет 0,5-0,7 % (Урал, Западная Сибирь), в донецком коксе - до 2,0 % S.
Влажность кокса обычно составляет 2-4 %. Теплота сгорания кокса изменяется в пределах 28,5- 30,9 МДж/кг.
Кокс должен обладать достаточной пористостью, обеспечивающей хорошую газопроницаемость шихты. Пористость кокса колеблется в пределах
49-55 %. Кокс должен быть однородным по фракционному составу (25-60
мм) и иметь высокую механическую прочность, чтобы при прохождении
шихты через доменную печь не образовалось много коксовой мелочи, препятствующей нормальному распределению газового потока. Сопротивление
кокса раздавливанию должно быть ~ 14,7 МПа, а барабанная проба (выход
фракции > 40 мм) для кокса всех марок должна составлять > 80 %.
Угольная шихта для коксования представляет собой смесь углей различных марок: коксующихся (К, Ж, КЖ) и тощих присадочных. Подготовка
углей к коксованию заключается в обогащении, дроблении (до фракции 3
мм) и тщательном смешении угольной шихты.
Кокс получают в коксовых печах, представляющих собой узкие камеры
шириной 0,5, длиной ~ 15 и высотой ~5м. Полезная вместимость камеры ~ 30
м3, а масса загружаемой шихты 22 т. Коксовые печи собраны в батареи по 5070 печей производительностью - 1500 т/сут.
Шихту загружают в камеру сверху. Угольная шихта нагревается равномерно через стенки камеры до 1000-1100 °С, операция коксования длится 14-
16 ч. Затем коксовый пирог выталкивается из камеры и тушится водой или
инертными газами (сухое тушение).
Выделяющиеся в результате пиролиза угля химические продукты отсасываются в газосборник и по газопроводу направляются в химическое отделение цеха, где из газа выделяют бензол, фенолы, нафталин, каменноугольную смолу и пек, сульфат аммония и другие ценные продукты. Очищенный
коксовый газ содержит 55-60 % Н2 и 20-25 % СН4 и используется в металлургических печах в качестве топлива (теплота сгорания 17,5-18,5 мДж/м3).
Из 1 т угольной шихты получают ~ 750 кг кокса, 300 - 350 м3 коксового
газа и ~ 20 кг смолы.
Уменьшение запасов, рост дефицита коксующихся углей и повышение
требований к качеству кокса приводят к необходимости использования в
коксовых шихтах неспекающихся и слабоспекающихся углей. С этой целью
используют следующие методы.
Повышение глубины обогащения слабоспекающихся компонентов
шихты (уголь марок Г и ОС) улучшает их спекаемость, что позволяет экономить коксующиеся угли. Получение формованного кокса путем брикетирования коксовых шихт с повышенным содержанием слабоспекающихся углей
(до 40 %) без ухудшения качества кокса нашло широкое распространение за
рубежом (Польша, Франция, Германия и др.).
В нашей стране разработаны методы непрерывного коксования (процесс
Л.М. Сапожникова) неспекающихся и слабоспекающихся углей, термическая
подготовка шихты к коксованию (нагрев шихты до 150-250 °С), уплотнение
коксовой шихты и термобрикетирование.
Литература: [1] с.29-31, 61-66, [3] с. 12-30, [3] с.46-50
Лекция 6. Подготовка шихты к доменной плавке.
Подготовка руды к плавке заключается в дроблении, тонком ее измельчении, обогащении и окусковании посредством агломерации или окомкования.
Измельчение руды - это подготовительная операция перед ее обогащением и окускованием. Богатые железом пылеватые руды непосредственно
поступают на агломерацию.
Практика подтверждает необходимость глубокого обогащения и тщательной подготовки железных руд перед плавкой. С повышением содержания
железа в рудном сырье увеличивается производительность доменных печей и
улучшаются технико-экономические показатели процесса.
Агломерация - наиболее распространенный способ окускования концентрата, колошниковой пыли и других мелких железорудных материалов.
Перед спеканием концентрат, рудную мелочь, пыль и известняк (15-20
%) тщательно перемешивают с определенным количеством коксика (4-6 %) и
оборотной мелочи (20-30 %) и увлажняют. Шихту подают равномерно на колосниковую решетку спекательной агломерационной машины (рис. 2) с таким расчетом, чтобы высота слоя шихты составляла 250-400 мм, а затем в
зажигательном горне горелкой, работающей на газовом или жидком топливе,
нагревают верхний слой шихты и зажигают его при 750-850c. Под колосниковой решеткой расположены камеры, находящиеся под разрежением ~ 7+10
кПа. Сюда просасывается воздух сверху вниз через весь слой шихты. Горение, начавшееся в верхнем слое, постепенно распространяется вниз к колосниковой решетке. В слое горения развивается температура ~ 1300/1500 °С и
в результате частичного восстановления оксидов Fe203 и Fe304 при спекании в
присутствии кремнезема и оксида кальция образуются легкоплавкие соединения - фаялит, силикаты и ферриты кальция, оливины и др.
Жидкая фаза, содержащая эти соединения, скрепляет при затвердевании частицы шихты в пористые монолитные спеки - агломерат.
В процессе спекания рудного материала происходят практически полное удаление серы при разложении пирита (FeS2→ FeS + S2) и затем окисление сульфида железа кислородом воздуха. При агломерации выгорает 90-98
сульфидной и 70-80 % сульфатной (гипс, барит) серы.
В настоящее время получают, как правило, офлюсованный агломерат, в
котором повышается восстановимость оксидов железа. Применение этого
материала улучшает процесс шлакообразования в доменной печи и повышает
восстановительную способность газа и, как следствие, приводит к сокращению расхода кокса до 10 %.
Схема процесса спекания на агломерационной машине ленточного типа
1 — спекательный тележки - паллеты; 2 — укладчик постели; 3 - челноковый
питатель ленты шихтой; 4 — газовый зажигательный горн; 5 — постель; 6 —
зона сырой шихты; 7 — зона сушки и подогрева шихты; 8 — зона горения
твердого топлива; 9 — зона готового агломерата; 10 — разгрузочный конец
машины; - вакуум-камеры; 12 - ведущая звездочка привода ленты; 13 —
сборный газопровод
Рисунок 2.
Производительность агломерационной машины определяется площадью спекания и составляет 1,3-1,5 т/(м2 ·ч), т.е. для машины с площадью
спекания 50 м2, производительность равна 1600-1800 т/сут. Продолжитель-
ность цикла спекания ~ 15-20 мин. Сооружаются типовые машины с площадью спекания 50- 600 м2 .
Технологическая схема процесса агломерации предусматривает усреднение, дозировку и смешение шихты, спекание, охлаждение и сортировку агломерата.
Горячий агломерат охлаждается на грохоте и в специальном вращающемся или ленточном охладителе.
Для определения механической прочности агломерата его подвергают испытанию в барабане. Барабанная проба должна содержать < 25 % фр. < 5 мм.
Литература: [1] с.66-93, [3] с.102-130, [4] с.504-506.
Лекция 7. Производство железорудных окатышей
Окатыши находят все большее применение в практике доменного процесса в связи с возрастающим производством тонкоизмельченных богатых
концентратов, плохо поддающихся агломерации. Обычно используют офлюсованные окатыши (CaO/SiO2 = 1,2-1,5) диаметром 12-16 мм, подвергнутые с
целью упрочнения окислительному обжигу при 1200-1300 °С.
Механическая прочность обожженных офлюсованных окатышей превосходит прочность агломерата; выход фракции 0-5 мм после разделки барабанной пробы окатышей составляет 7-8 %; сопротивление раздавливанию на
один окатыш достигает 1,5-3,0 кН/окатыш.
Применение калиброванных и прочных окатышей улучшает газодинамические свойства доменной шихты, что позволяет повысить производительность доменных печей и улучшить технико-экономические показатели
производства.
Литература: [1] с.94-99, [3] с.133-147, [4] с.506-511, [5] с.91-97.
Лекция 8. Доменный процесс. Горение кокса на фурмах в горне
доменной печи.
Доменная плавка - это совокупность химических, физических, теплообменных и механических процессов, в результате одновременного протекания которых из загружаемых в доменную печь исходных материалов (агломерата или рудных окатышей, кокса и флюса) получают продукты плавки
(чугун, шлак и колошниковые газы). В процессе плавки шихтовые материалы
перемещаются в печи сверху вниз, а образующиеся при горении кокса у
фурм газы - снизу вверх. Скапливающиеся в горне печи чугун и шлак периодически или непрерывно выпускаются.
Наиболее важными в доменной печи являются реакции горения топлива, восстановления оксидов железа, кремния, марганца и фосфора, процессы
науглероживания металла твердым углеродом кокса и превращение его в чугун, а также процессы шлакообразования и реакции, протекающие в системе
шлак- металл.
Тепло от горения кокса у фурм должно компенсировать общее теплопотребление восстановительного процесса, происходящего в доменной печи,
включая стадии нагрева и сушки шихты, газификации топлива и плавления
руды.
Горение кокса происходит возле фурм за счет кислорода вдуваемого
воздуха, нагретого до 1000-1200 °С. Непосредственно у фурм создается
окислительная атмосфера, так как углерод кокса сгорает здесь преимущественно по реакции С + 02 = СО2 + 395 кДж.
По мере продвижения газов к оси печи и уменьшения содержания в них
кислорода углекислый газ реагирует с кусками раскаленного кокса по реакции, протекающей с поглощением тепла: С + С02= 2СО -172кДж.
Таким образом, на уровне фурм к центру печи возрастает содержание
СО в газе до 40 % и снижается температура с 1700-1900 у фурм до 1450-1600
°С на расстоянии 1,5- 2,0 м от фурм.
Окислительная зона в печи простирается от фурм примерно на 1,2 —
1,4 м к вертикальной оси и на 0,6-1,0 м вверх от горизонта фурм; здесь достигается максимальная температура.
При воздушном дутье в горне образуется восстановительный газ . следующего состава, %: СО 34; N2 65,3 и Н2 < 1 %. Газ распространяется к оси
печи и вверх, взаимодействуя с различными шихтовыми материалами как
восстановитель и теплоноситель процесса. Колошниковый газ, покидающий
доменную печь, имеет следующий состав, %: С02 12-17; (СО + С02) 40-42;
СН4 0,1-0,2; Н2 0,9-2,0 и N2 55-58; теплота сгорания газа ~ 3,8+4,2 МДж/м3.
Давление дутья у фурм зависит от объема печи, газопроницаемости
шихты и составляет ~ 280/400 кПа.
Современные доменные печи работают на искусственно повышенном
до 200-240 кПа давлении газа на колошнике, что способствует более равномерному распределению газов по сечению печи, улучшает проникновение
его в куски рудной шихты и позволяет увеличить расход дутья без опасения
возрастания выноса пыли. Это приводит к более ровной работе печи, лучшему использованию восстановительной энергии газа и увеличению ее производительности на 10 % и более; расход кокса снижается на 3—7 %.
Применение природного газа СН4 или предварительно прошедшего стадию
конверсии (СН4 → СО + Н2) позволяет сократить расход дорогого и дефицитного кокса, улучшить условия теплообмена в фурменной зоне, снизить
содержание серы в чугуне и увеличить производительность доменных печей
за счет улучшения условий восстановления оксида железа водородом. Использование природного газа для доменной плавки находит все более широкое применение. Необходимо учитывать, что кокс занимает значительный
объем доменной печи и большая его часть должна сохраняться кусковой и
прочной до нижних горизонтов печи для сохранения газопроницаемости
столба материалов. В связи с этим кокс может быть лишь частично заменен
другим топливом — газообразным, жидким или пылевидным.
Литература: [2] с.87-93, [3] с.147-154
Лекция 9. Восстановление железа в доменной печи.
Восстановление высшего оксида Fe203 при температурах 570 °С проходит ряд промежуточных стадий: Fe203 → Fe3O4 → FeO → Fe.
Восстановление оксида металла элементом-восстановителем или его
низшим оксидом, например С или СО, термодинамически возможно, если
химическое сродство к кислороду у С и СО больше, чем у данного металла.
Мерой прочности оксида является величина равновесного парциального давления кислорода при данных температуре и давлении.
Диаграмма равновесия железа, его оксидов и углерода с газовой фазой,
состоящей из СО и СО2
Рисунок 3.
Если, например РMeO > РCO, то восстановление оксида металла будет
иметь место. При равенстве этих величин устанавливается равновесие соответствующих систем.
Восстановление оксидов железа моноксидом углерода (косвенное) протекает по следующим реакциям:
3Fe2O3 + СО = 2Fe3O4 + С02 + 63,2 кДж;
Fe304 + СО = 3FeO + С02 - 23,5 кДж;
FeO + СО = Fe + С02 + 13,2 кДж.
Кривые, отвечающие равновесию этих реакций, т.е. определенному
(при данной температуре) отношению концентраций СО/СО 2 в газовой фазе,
приведены на рис. 3.
Каждое поле диаграммы, ограниченное равновесными линиями, определяет температуру и состав газа, при которых устойчива та или иная твердая
фаза — Fe3O4, FeO или Fe. Чем богаче газовая фаза моноксидом углерода,
тем больше удалена система оксид — газ от равновесия при данных условиях
и тем успешнее осуществляется восстановление оксидов железа.
Доменный газ на всех горизонтах печи оказывается обогащенным оксидом углерода по сравнению с газом, находящимся в равновесии с оксидами
железа. Это объясняется сравнительно большой скоростью движения газа и
диффузионным характером восстановления кусковых рудных материалов,
благодаря чему газ покидает печь с недоиспользованным (при данных температурах) моноксидом углерода.
Основная масса оксидов железа рудных материалов восстанавливается
в доменной печи в зонах нижнего горизонта шахты, распара и заплечиков
(рис. 4). При высоких температурах в этих зонах (> 900-1000 °С) и при наличии в шихте кусков кокса получают развитие реакции прямого восстановления оксидов железа твердым углеродом.
Распределение основных химических процессов по высоте доменной печи
1 - колошник; 2 - шахта; 3 - распар; 4 — заплечики; 5 — фурмы для дутья; 6 –
шлаковая летка; 7 - шлак; 8 - чугун; 9 - чугунная летка
Рисунок 4.
Этот процесс протекает через газовую фазу и характеризуется одновременно происходящими двумя частными реакциями:
FeO + СО = Fe + С02 + 13,2 кДж
+
С + С02 = 2СО - 172 кДж
FeO + С = Fe + СО - 158,8 кДж.
Суммарный процесс прямого восстановления с получением металлического железа возможен только при условиях, существующих в заштрихованной области (см. рис. 3). При высоких температурах скорость реакции
регенерации СО выше, чем скорость расхода моноксида углерода на реакции
косвенного восстановления, поэтому с повышением температуры получает
развитие процесс прямого восстановления.
При выплавке передельного чугуна ~ 20/30 % Fe восстанавливается
прямым путем. Кремнезем и низший оксид марганца восстанавливаются
твердым углеродом, т.е. прямым путем, только при высоких температурах.
Каждый кусок руды (агломерата, окатыша) восстанавливается с малой
скоростью в начальный период из-за трудности формирования на поверхности куска новой фазы в результате кристаллохимического превращения FemOn → Fe. Затем наступает период интенсивного восстановления, сопровождающегося ростом поверхности раздела твердых фаз оксид — металл внутри
куска руды. В заключительном периоде восстановления возникает усредненный фронт реакции с относительно малой удельной поверхностью; подвод к ней восстановителя и отвод продуктов реакции с поверхности затрудняются. В результате скорость процесса восстановления постепенно снижается.
В общем случае скорость и степень восстановления окускованных железных руд зависят от скорости подвода газа-восстановителя и отвода продуктов из зоны реакции, т.е. от размера кусков, их пористости, температуры
процесса.
При повышении давления газа улучшаются условия его адсорбции на
поверхности кусков руды и проникновения в поры. Однако увеличение давления газа сверх 0,4-0,5 МПа приводит к пассивированию (переводу в пассивное состояние) реакционной поверхности газ - твердое тело вследствие
накопления здесь газообразных продуктов, что в итоге снижает скорость восстановления руды. Увеличение скорости газового потока способствует, при
прочих равных условиях, ускорению восстановления.
Литература: [1] с.100-104, [3] с.154-160.
Лекция 10. Восстановление марганца, кремния, фосфора и других
элементов в доменной печи.
Высшие оксиды марганца (МпО2, Мп203 и Мпэ04) восстанавливаются
моноксидом углерода до низшего оксида очень легко, процесс сопровождается значительным выделением тепла: MnmOn + СО → МnО + С02 + Q.
В зоне высоких температур протекает суммарный процесс прямого восстановления низшего оксида марганца с затратами тепла вдвое большими,
чем на 1 моль железа: МnО + С = Мn + СО - 288,2 кДж.
Этот процесс термодинамически возможен при температурах > 1410°С
и давлении 0,1 МПа. Для облегчения восстановления марганца при выплавке
марганцовистых чугунов необходимо повышать температуру процесса
(нагрев дутья), увеличивать расход топлива, а также работать на основных
шлаках, так как восстановление марганца из силикатов затруднено.
Кремнезем является еще более прочным оксидом, чем моноксид марганца, поэтому восстановление кремния твердым углеродом возможно при
давлении 0,1 МПа только при температурах > 1550 °С по реакции:
SiO2 + 2С =Si + 2С0 - 646 кДж.
Восстановлению кремнезема способствуют высокие температуры и
наличие кислых шлаков.
Восстановление трудновосстановимых оксидов MnO, SiO2 и других в
условиях доменного процесса облегчается тем, что продукты восстановления
(марганец и кремний) растворяются в железе. В этих условиях константа
равновесия реакции МnО + С = [Мn] + СО выражается уравнением: КMn =
p'CO  Mn , где pCO - равновесное парциальное давление моноксида углерода; QMn
- активность марганца.
Так как  Mn < 1,.то из соотношения pCO = p'CO  Mn следует, что pCO > pCO
т.е. восстановление марганца в этих условиях будет иметь место при относительно большем равновесном парциальном давлении моноксида углерода,
что при постоянно общем давлении газов равнозначно снижению температуры восстановления оксида МnО (низший оксид марганца становится более
"легковосстановимым"). Действительно, в пробах железа извлеченных из
нижних горизонтов шахты доменной печи (t = 1000 °С), всегда содержится
марганец.
Образование растворов с железом облегчает также восстановление
кремния, хрома и ряда других металлов.
Менее прочные оксиды никеля, кобальта и меди практически полностью восстанавливаются в условиях доменной печи и эти металлы переходят в чугун.
При наличии кислых или низкоосновных и маложелезистых шлаков содержащийся в руде фосфор полностью восстанавливается.
Литература: [1] с. 138-140, [3] с.160-163
Лекция 11. Образование чугуна и шлака в доменной печи.
Процесс восстановления оксидов железа сопровождается науглероживанием образующегося губчатого железа моноксидом углерода по реакциям:
2СО = [С] + С02; 3Fe + 2CO = Fe3C + CO2.
Оксид углерода проникает в поры железной губки и разлагается при
понижении температуры с выделением сажистого углерода, который поглощается V-Fe. Науглероженное железо плавится на уровне распара и заплечников и каплями стекает по кускам кокса, дополнительно растворяя углерод.
Карбидообразующие элементы (хром, марганец, др.) повышают содержание углерода в чугуне, а кремний, фосфор и сера, образующие соединения
с железом, наоборот, снижают.
Офлюсование оксидов пустой породы руды имеет место уже в нижней
части доменной печи и продолжается вплоть до горна, где формирование
шлака, располагающегося слоем над чугуном, заканчивается.
Развитие процесса шлакообразования способствует растворению в первичных шлаках некоторого количества оксидов железа и марганца. Образующийся легкоплавкий первичный шлак содержит до 20 % FeO.
Стекая вниз по кускам кокса, он обедняется оксидами железа и марганца в результате их восстановления и постепенно обогащается оксидом
кальция, что повышает его основность.
При использовании более богатого железом рудного сырья процесс
формирования шлака наступает на более низких горизонтах доменной печи и
при относительно более высокой температуре. Это улучшает газодинамиче-
ские условия процесса плавки, обеспечивая ровный ход печи и увеличивая ее
производительность.
Химический состав и физическое состояние образующихся шлаков
позволяют регулировать температуру в горне печи. Чрезмерно легкоплавкая
пустая порода, плавясь при относительно низкой температуре в шахте печи,
приходит в горн с малым запасом тепла и понижает температуру горна.
Наоборот, расплавы тугоплавких пустых пород поступают в горн с большим
количеством тепла и поэтому температура горна повышается. Густой и вязкий шлак, кроме того, налипает на поверхность футеровки, образуя настыли,
что нарушает нормальный сход шихты и удаление шлака из печи.
Процесс шлакообразования, состав и консистенция образующихся
шлаков оказывают решающее влияние на состав выплавляемого чугуна,
обеспечивая развитие реакций между металлом и шлаком в горне в необходимом направлении.
Доменный шлак состоит в основном из 30-40 % SiO2; 10-20 % А1203 и 40-50
% СаО. Иногда доменный шлак содержит до 10-15 % MgO, повышающего
жидкоподвижность основных шлаков. Вязкость доменных шлаков с основностью CaO/SiO2 = 1,0^1,2 при 1500 °С составляет 0,2-0,5 Па • с и зависит от
концентрации оксидов кальция и магния, кремнезема и глинозема.
Литература: [1] с.107-117, [3] с.163-183.
Лекция 12. Десульфурация чугуна.
Одним из наиболее важных процессов, происходящих между металлом
и шлаком в горне, является десульфурация чугуна. В условиях доменной печи сера практически не удаляется с газами (удаляется < 10 %). В связи с этим
для получения малосернистого чугуна поступающую с шихтой серу в возможно большом количестве переводят в шлак.
Наибольшее количество серы вносится в доменную печь коксом, при
сгорании которого образуется сернистый ангидрид S02, восстанавливаемый
затем углеродом. Газообразная сера поглощается оксидами шлака, флюса и
частично губчатым железом.
Окончательное удаление серы из чугуна происходит во время падения
капель металла в слое шлака и на поверхности раздела шлак-металл в горне.
В присутствии твердого углерода суммарная реакция десульфурации чугуна
имеет вид: [FeS] + (СаО) + С = (CaS) + Fеж + + СО - Q.
Удалению серы из чугуна благоприятствуют: повышение основности
шлака, понижение содержания в шлаке моноксидов железа и марганца и высокая температура, так как суммарная реакция десульфурации шлаком в присутствии твердого углерода эндотермична. Повышение температуры, кроме
того, увеличивает текучесть основных шлаков и, следовательно, улучшает
кинетические условия удаления серы.
Коэффициент распределения серы между чугуном и шлаком (S)/[S]
обычно изменяется в пределах 20-40; для высокоосновных шлаков 60-80.
Применение природного газа в доменном процессе взамен части кокса
позволяет снизить содержание серы в чугуне.
В доменной печи выплавляют, кроме передельного и литейного, специальные чугуны (фосфористый) и ферросплавы - ферромарганец (70-75 %
Мп), ферросилиций (9-13 % Si) и зеркальный чугун (15-25 % Мп). В последнее вреця выплавка ферросплавов в доменных печах начинает сокращаться.
Литература: [1] с.-73-79.
Лекция 13. Конструкция печи и оборудование доменного цеха
Разрез доменного цеха показан на рисунке 5.
Агломерат или окатыши, а также флюс с рудного двора поступают в
бункерное отделение, где дозируются по заданной программе с коксом и по
наклонному подъемнику подаются раздельно скипами на колошник доменной печи. Отсюда шихта через специальное загрузочное устройство поступает, в печь.
Колошниковые газы проходят сложную систему очистки и используются для нагрева насадок воздухонагревателей доменной печи и как энергетическое топливо в смежных цехах металлургического завода.
Чугун и шлак выпускают в специальные ковши, установленные на железнодорожных платформах, и вывозят из цеха. Чугун поступает либо в миксерное отделение степлавильного цеха, либо на разливочную машину.
В металлургической практике строят доменные печи только большого
полезного объема (2000- 5500 м3).
Собственно доменная печь - это печь шахтного типа, состоящая из
фундамента, горна, заплечников, распара, шахты, колошникового устройства
и засыпного аппарата (рис. 6). Печь армирована стальным водоохлаждаемым
кожухом и футерована внутри шамотным, высокоглиноземистым кирпичом
или графитовыми блоками.
Шихтовые материалы подают на колошник большинства доменных печей при помощи двух скипов (см. рис. 5), либо при помощи транспортера
(см. рис. 6) на сверхмощных печах.
Горн печи (рис. 7) включает лещадь и металлоприемник, где скапливаются чугун и шлак, фурменную зону, где расположено 18-20 фурм для вдувания в печь нагретого воздуха или комбинированного дутья.
Выпуск чугуна и шлака производят через летки, представляющие собой
каналы, расположенные в кирпичной кладке, соответственно на расстоянии
0,5 и 1,4—1,9 м от уровня лещади. В промежутках между выпусками летки
закрывают.
Нагретый воздух подается по воздухопроводу горячего дутья, переходящему в кольцевой футерованный воздухопровод 4. Затем по футерованным
рукавам 3 и 5, через чугунное сопло 6 и фурму 12 воздух попадает в печь. У
больших печей диаметр фурм равен 175—200 мм. Фурмы вставлены в бронзовые холодильники 11, а последние — в чугунную амбразуру 7.
Отличительными особенностями конструкции заплечников являются
тонкая (в один кирпич) футеровка 14 и интенсивное охлаждение кожуха плитовыми холодильниками 13, В этих условиях в печи образуется шлаковый
гарнисаж - огнеупорный слой, защищающий футеровку от воздействия жидких продуктов плавки.
Кожух шахты печи на 2/3 высоты также охлаждается холодильниками.
Вес кладки шахты, кожуха и колошниковых устройств воспринимается
опорным кольцом 2, которое поддерживается колоннами.
Разрез доменного цеха:
2 — рудный кран; 2 - вагон; 3 - бункерная эстакада; 4 - бункер для кокса; 5 —
бункер для руды и флюса; 6 — скип; 7 - скиповая яма; 8 - доменная печь; 9 газоотвод; 10, 11 — первый и второй пылеуловители
Рисунок 5.
Колошниковое устройство включает механизмы засыпного аппарата и
газоотводы с системой клапанов.
Засыпной аппарат печей вместимостью до 3000 м3 обычно состоит из
малого 3 и большого 4 конусов; последний укреплен на штанге 6, проходящей внутри полой штанги 7 малого конуса. Чаши большого и малого конусов
плотно прижимаются к кольцам приемных воронок (рис. 8, а).
Приемная воронка 5 поворачивается вместе с малым конусом на определенный угол после загрузки каждой порции шихты скипами 1, чем достигается равномерное распределение материалов по окружности бункера и газового затвора 8, Большой и малый конусы открываются попеременно, причем большой конус открывается только для подачи порции распределенной
шихты (колоши). Этим достигается герметизация печи газовым затвором и
гарантируется отвод колошникового газа только через специальные газоотводы 9.
На сверхмощных доменных печах, оборудованных конвейерной системой подачи шихты на колошник, используют загрузочные устройства различной конструкции, разработанные институтами ВНИИметмаш, Укргипромез и зарубежными фирмами. Одно из таких устройств бесконусного типа
приведено на рис. 8, б.
Передвигающаяся приемная воронка 5 обеспечивает попеременную загрузку бункеров 11, из которых через систему клапанов 12 и затворов 13
шихта поступает на вращающийся желоб 14. Желоб может поворачиваться
вокруг горизонтальной оси и менять угол наклона лотка, что дает преимущества в оптимальном распределении шихты и улучшает техникоэкономические показатели.
Доменные печи потребляют 5000-7000 т и более шихтовых материалов
в сутки, что требует механизации подачи материалов и выдвигает особые
требования надежности работы подъемно-транспортного оборудования.
Доменная печь объемом 5000 м3
1 - транспортер; 2 — бункера с затворами; 3 — распределитель шихты; 4 колонна; 5 — фурма для подачи комбинированного дутья; б — шахта; 7 —
заплечики; 8 — горн; 9 — лещадь; 10 — фундамент.
Рисунок 6.
Горн, заплечики и распар доменной печи
I - кладка шахты; 2 - опорное кольцо; 3, 5 — воздушные рукава; 4 — кольцевой воздухопровод; 6 - сопло фурмы; 7 - амбразура; 8 - кладка горна; 9 —
фундамент; 10 - лещадь; 11 — бронзовый холодильник; 12 - фурма; 13 - холодильники; 14, 15 - кладка распара и заплечиков
Рисунок 7.
Колошниковое устройство с подачей шихты скипами (а) и транспортером (б)
1 - скип; 2 - транспортер; 3, 4 — малый и большой конусы; 5 - приемная воронка; 6, 7 -штанги большого и малого конусов; 8 - газовый затвор; 9 — газоотводы; 10 - газовый клапан; 11 - бункер; 12 - клапан; 13 - шихтовый затвор;
14 - вращающийся желоб
Рисунок 8.
На рудном дворе производят разгрузку, штабелирование и усреднение
шихтовых материалов портальным грейферным краном. Усреднение рудных
материалов обеспечивает постоянный состав шихты, что создает необходимые условия для ровного протекания технологического процесса плавки при
максимальной производительности доменной печи.
С рудного двора материалы поступают на аглофабрику и затем в бункера, расположенные параллельно фронту доменных печей. Бункера вмещают запасы агломерата на 48-60 ч работы печей. Вместимость бункеров для
кокса рассчитана на 8-12 ч работы печей.
Литература: [1] с. 177-179.
Лекция 14. Очистка колошникового газа.
Вынос пыли с колошниковым газом составляет 30—50 кг/т чугуна, что
требует его очистки перед дальнейшим использованием. Обычно для этого
применяют следующие способы очистки: механический, электрический и
фильтрование.
Механический сухой способ очистки газа основан на действии сил тяжести и инерции частиц пыли, что обеспечивает выпадение их из потока газа
при скачкообразном уменьшении его скорости. Грубая очистка колошникового газа осуществляется в двух последовательно расположенных сухих пылеуловителях, где оседает ~ 80 % пыли. Затем газ поступает в скруббер мокрой полутонкой очистки, после которого 1 м3 газа содержит < 0,5 г пыли.
Тонкая очистка газа производится в мокрых динамических дезинтеграторах
или электрофильтрах, в которых содержание пыли может быть снижено до
0,01 г/м3 и ниже.
Литература: [1] с. 179-184
Лекция 15. Нагрев воздушного дутья. Воздухонагреватели доменной печи.
Нагрев воздуха до 1050—1300 °С производится в регенеративных воздухонагревателях, представляющих собой цилиндрическое сооружение высотой 30-50 и диаметром 8-10 м. Внутреннее пространство воздухонагревателя делится на две части — камеру горения и насадочное пространство, футерованное огнеупорным кирпичом. Воздухонагреватель футеруется шамотным и высокоглиноземистым кирпичом.
В камере горения производится сжигание очищенного колошникового
(доменного) газа в воздухе. Продукты сгорания поднимаются вверх, меняют
в подкупольном пространстве направление и опускаются вниз через насадку.
В высокотемпературном нагревателе температура купола достигает 1400 °С.
Воздух для нагрева подается в подсадочное пространство; пройдя регенеративную насадку, он нагревается и затем поступает в доменную печь.
Размеры и число воздухонагревателей (обычно три-четыре) зависят от
вместимости доменной печи. Производительность мощных воздуходувок составляет 4500—7000 м3/мин.
Литература: [1] с. 184-187.
Лекция 16. Практика доменного производства.
Интенсивный ход доменного процесса зависит от качества и условий
равномерной загрузки материалов и соответствующего теплового состояния
доменной печи.
Наблюдение и регулировка хода доменной печи осуществляются по
показаниям приборов, регистрирующих параметры дутьевого режима и колошникового газа (температуру, давление, расход), давление газа и температуру кладки на нескольких горизонтах печи, уровень засыпки шихты, вынос
пыли и др.
Каждые 1,5-2,0 ч производят чистку пылеуловителей; чугун выпускают
обычно через каждые 4 ч, а на сверхмощных печах непрерывно.
Показания приборов используют для ручного или автоматического регулирования состава и скорости подачи шихты и дутьевого режима с целью
сохранения нормального хода плавки.
Внедрение научных методов управления ходом доменного процесса
позволило устранить расстройства работы печей - похолоднение, обрывы и
подвисание шихты, образование настылей и т.д.
Разработаны схемы комплексной автоматизации на основе непрерывного контроля качества и количества загружаемых материалов и продуктов
плавки, а также показателей теплового баланса. Сложнейшие зависимости
оптимальных технологических параметров процесса учитываются уравнениями, решение которых выполняют ЭВМ. Почти все трудоемкие операции
процесса механизированы.
Основными технико-экономическими показателями доменного процесса являются суточная производительность доменной печи и удельный расход
кокса.
Для оценки производительности доменных печей обычно применяют
коэффициент использования полезного объема (КИПО), представляющий
частное от деления полезного объема печи на ее суточную производительность, м3/(т • сут).
КИПО большинства доменных печей колеблется в пределах 0,50-0,70
3
м /(т • сут), а на некоторых печах (Череповецкий металлургический комбинат) достигает 0,46 м3/(т • сут) и ниже.
Удельный расход кокса на современных печах составляет 0,45-0,55
кг/кг передельного чугуна. Изменение технологических условий процесса
может обеспечить следующую экономию дефицитного кокса, %:
Имеются возможности дальнейшего улучшения технико-экономических показателей доменного процесса. Применение повышенного давления
и обогащение дутья кислородом (до 23-25 %), использование природного газа и другие технологические приемы ведения процесса способствуют увеличению производительности доменных печей, снижению расхода кокса и
улучшению качества чугуна.
В зависимости от условий работы доменных печей, качества огнеупоров и
совершенства конструкции длительность кампании печи изменяется в пределах 10-15 лет.
Литература: [5] с.69-73.
III. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
IV. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ СЛОЯ ШИХТОВЫХ
МАТЕРИАЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ
ГАЗА
Цель работы: Целью работы является определение суммарного коэффициента сопротивления слоя в зависимости от скорости движения потока для
двух различающихся по гранулометрическому составу материалов.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Сопротивление слоя движению газового потока играет определяющую
роль в шахтных печах противоточного процесса. Доменная печь является
наиболее производительным агрегатом шахтного типа. Однако достижение
максимальной производительности часто сдерживается газодинамическими
условиями течения процесса. Расход дутья (газа) лимитируется той величиной перепада давления газа, при котором хотя бы в отдельных зонах уравновешивается вес слоя шихты и прекращается опускание его вниз. Эта ситуация приводит к так называемому «подстою» или «подвешиванию» шихты —
при котором нарушается режим доменного процесса.
Сопротивление слоя движению газового потока оценивается уравнением:


Р     2    4 / 2 g  d 
(1.1)
где:  - удельный вес газа, кг/м3;
 - характерная скорость движения газового потока, м/сек;
d - характерный диаметр струек газового потока, м;
 - коэффициент сопротивления, являющийся функцией числа Рейнольдса, равного
Re =

 d

или
Re =
   d
g
(1.2)
где:  - коэффициент кинематической вязкости, м2/сек;
 - коэффициент динамической вязкости, кг*сек/м2.
Характерная скорость движения газа может быть выражена относительно
пустого сечения (  ), сечения приведенных каналов в слое (  СЛ), Тогда, соотношение этих скоростей выражается в виде:
0 


(1.3)
Характерный диаметр струек газового потока также может быть выражен диаметром пустой емкости, приведенным диаметром канала и
средним диаметром частиц в слое.
Приведенный диаметр канала может быть определен по формуле:
d 4

S
,
(1.4)
где: S — поверхность кусков слоя, м2/м3.
Значение S вычисляется по формуле:
S = К (а d  )
(1.5)
где: а — объемная доля фракции размером d  ;
К — коэффициент формы, представляющей собой поверхность куска с объемом и поперечными размерами, равными 1.
Коэффициент формы для шихтовых материалов по Стефановичу.
Кокс
Руда
Агломерат
Известняк
6
7,7
7,8
7,65
Таблица 1.1
Значения коэффициента кинематической вязкости для некоторых газов,
 106 , м2/сек
Темпра,
о
С
Воздух
Азот
Водород СО
СО2
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
13,3
23,0
34,8
48,2
63,0
79,3
96,8
115
135
155
13,3
22,5
33,6
46,4
60,9
76,9
94,3
113
133
154
93,0
157
233
323
432
534
656
785
924
1070
7,09
12,6
19,2
23,7
36,7
47,2
58,3
71,4
85,3
100
13,0
22,6
33,9
47,0
61,8
78,0
96,0
115
135
157
Н2О
19,4
30,6
44,3
60,5
78,8
99,8
122
147
174
СН4
14,5
25,1
38,2
53,5
71,0
90,8
113
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Установка состоит из двух цилиндров разного диаметра 1 и 2 (рис.1.1).
Нижний цилиндр меньшего диаметра соединен с цилиндрической коробкой 3
для подачи воздуха посредством сетки 4.
Нижняя цилиндрическая коробка имеет патрубок 5 для подачи воздуха,
расход которого измеряется прибором 6. В цилиндры загружается испытуемый шихтовый материал. Различие сечения цилиндров позволяет одновременно изменять скорости движения газа и слое в широких пределах и получить характеристики турбулентного (в нижнем узком цилиндре) и ламинарного движения (в верхнем цилиндре). Общий и верхний перепад давления
газа измеряется соответственно манометрами 7, 8.
Рис.1.1. схема лабораторной установки:
1, 2 цилиндры; З - цилиндрическая коробка для подачи воздуха;
4 - сетка; 5 — патрубок для подачи воздуха; б — расходомер; 7, 8 - манометры
ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Материалы для испытания в необходимом количестве задаются с определенным гранулометрическим составом.
2. В соответствии с описанием в предыдущей работе определить порозность
заданных материалов.
3. Загрузить материал в цилиндр. Если в составе материала имеется фракция
размером ниже 2 мм, то на сетку подложить небольшой слой материала (1 —
1,5 см) размером фракции выше 2 мм. Определить высоту столба материала в
большом цилиндре — Н. Высота малого цилиндра h =100 мм.
4. Дать воздух в нижнюю коробку. Постепенно повышая расход воздуха с
нуля, записывать значения перепадов давления при каждом расходе дутья.
Расход воздуха повышать до достижения предельного перепада давления (по
манометру 8). Одновременно по мере повышения расхода дутья наблюдать за
состоянием поверхности засыпи. В случае появления кипения слоя, его моментально фиксировать в журнале при соответствующем расходе дутья.
5. Прекратить подачу воздуха в установку. Высыпать содержимое цилиндра.
Повторить подачу воздуха в пустую установку, фиксируя значения общего
перепада давления при соответствующих расходах. Затем значения перепада
давления в пустой емкости отнять от перепадов со слоем при соответствующих расходах воздуха.
Результаты измерения занести в таблицу 1.2.
Таблица 1.2
Расход
дутья,
нм3/час
Определяемые величины
5-7 мм
Пустой цилиндр
2-5 мм
Р

Р

Р
Re

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Примечание: числитель для верхнего цилиндра
знаменатель для нижнего цилиндра
Коэффициент сопротивления  выражается зависимостью:

с
Re n
(1.6)
где: С — постоянная величина и изменяется от 0 до 1; причем n = 1 — соответствует ламинарному режиму, а n = 0 — турбулентному.
Коэффициент сопротивления можно выразить другой величиной, удобной
для расчета. Например, величиной:


Re
(1.7)
где:  - величина, изменяющаяся параллельно с числом Рейнольдса. Тогда
уравнение (1.1) можно записать в виде:
Р 
   2    2Н
Re g  d
(1.8)
Приведя уравнение к единице высоты (1м) запишем:
P 
2   2  
Re g  d
(1.9)
Подставляя значение числа Рейнольдса из (1.2) после преобразования получим:
P 
2     
gd2
(1.10)
В уравнении (1.10) неизвестная величина представляет собой суммарный коэффициент сопротивления слоя.
 
gd2
P
2   
(1.11)
ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
1. По формуле (1.5) определить значения для заданных материалов.
2. По формуле (1.4) определить значение диаметра приведенного канала, м.
З. Определить средний приведенный размер частиц по формуле (1.12)
1
d ср 
(1.12)
a
 
d
4. Для каждого фиксированного значения расхода дутья определить на двух
цилиндрах параллельно:
А. Скорость движения газа.
1. На пустое сечение по выражению:   Vg F
2. В слое по формуле (4.3)
СЛ   
Б. Число Рейнольдса с использованием  и СЛ для 3-х диаметров пустой
емкости, приведенного канала и среднего диаметра частиц.
В. Для соответствующих скоростей и диаметров вычислить значения суммарного коэффициента  .
5. Полученные значения чисел Рейнольдса и суммарного коэффициента сопротивления занести в таблицу.
6. Выводы о значениях коэффициента сопротивления.
ВОПРОСЫ ДОПУСКА
1. Понять назначение отдельных узлов установки.
2. Порядок подключения установки в работу.
3. Порядок выполнения опыта.
4. Методика обработки полученных результатов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Зависимость числа Рейнольдса от размеров частиц и характеристики
газа.
2. Что представляет собой коэффициент сопротивления?
3. Чем характеризуется газопроницаемость слоя?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
РАЗЛОЖЕНИЕ ИЗВЕСТНЯКА
Цель работы: Наблюдение за ходом твердофазного превращения известняка,
умение организовывать и определять обжиг для получения из вестника различной степени обогащения окисью кальция.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Многие составляющие доменной шихты содержат углекислые соли, как
СаСО3 , СаМg(СОз)2, МnСО3 FеСО3
При нагревании углекислые соли разлагаются с выделением окисла металла
и углекислоты, что в общем виде можно представить в виде уравнения:
МеСО = МеО + СО2 - Q ,
где: Ме — Са, Мg, Мn, МеО - СаО, МgO, МnО, FeO;
Q — теплота разложения, ккал.
Разложение углекислых солей сопровождается поглощением значительного количества тепла. Наиболее важное значение среди углекислых солей
встречающихся в шихте доменных печей, имеет углекислый кальций, применяемый в виде известняка почти во всех случаях практики в качестве флюса,
а также применяется доломитизированный известняк СаМg(CO3)2. Под действием нагрева известняк разлагается по реакции:
СаСО3 = СаО+ СO2 - 42520 ккал (178,02 МДж).
Аналогично разлаются и другие углекислые соли, поглощая при этом
СаМg(СОз)2 = 303,962 МДж; МnСО3 — 118,463 МДж; МgСО3 — 110.80
МДж; FeCO3 – 103,980 МДж. При нагреве всех этих руд происходит разложение карбонатов с поглощением тепла. Температура разложения карбонатов в атмосфере углекислоты при давлении 1 ат (0,098 кг/м2) равна: СаСО3
900-920 оС; МgСО3 — 640-660 °С; СаМg(СОз)2 735-905°С; FeCO3 520550°С. Таким образом, для каждого карбоната характерна своя температура
разложения. Протекание реакции разложения карбонатов определяется:
1. Упругостью диссоциации карбонатов при данной температуре.
2. Температурой.
3. Парциальным давлением СО2.
4. Общим давлением газов в реакционном пространстве.
Константа равновесия реакции СаСО3 = СаО + СО2 — в которой СаСО3 и
СаО существуют в виде чистых кристаллических фаз и не образуют друг с
другом твердых растворов, определяется одним равновесным парциальным
давлением углекислого газа, называемым упругостью диссоциации карбоната
и возрастающим с повышением температуры:
1
КР 
; РСО2 = f (t ) .
РСО
2
Каждый из карбонатов имеет свою упругость диссоциации, присущую ему в
силу химической природы. Величина же упругости диссоциации карбоната
характеризует его прочность, чем она ниже при данной температуре, тем
карбонат прочнее (рис.2.1). С повышением температуры, повышается упругость диссоциации карбоната, что приводит к понижению его прочности.
Влияние содержание углекислоты в газовой фазе измеряемого парциальным
давлением рСО2 , проявляется при сопоставлении ее с упругостью диссо циации карбонатов.
Известно, что реакции протекают в направлении равновесия. Поэтому существует три возможных случая:
1. РСО2 > рСО2 - идет разложение углекислой соли;
2. РСО2 < рСО2 - происходит образование карбоната;
3. РСО2 = рСО2 - устанавливается неподвижное равновесие.
Рассмотрим с учетом общих термодинамических зависимостей условия
для разложения углекислых солей. Начнем с разложения карбоната кальция,
как наиболее прочного и имеющего наибольшее значение для доменной
плавки.
Разложение известняка начинается на том горизонте доменной печи, на котором упругость диссоциации известняка, иначе говоря, равновесное давление углекислого газа в системе:
СаСО3 = СаО + СО2
превысит парциальное давление углекислого газа в окружающей известняк
атмосфере. Как видно из рис.2.1, разложение известняка в доменной печи
может начинаться не раньше, чем температура достигнет 700-800 °С, что с
ответствует пересечению кривых упругости диссоциации известняка и парциального давления углекислого газа в доменной печи. На рис.2.1 представлены изменения парциального давления углекислого газа и общего давления
газов в печи (Р). При t = 900 °С наступает так называемое химическое кипение, т.е. внутреннее давление газов в куске известняка превышает давление
реакционном пространстве. Известно, что разложение и химическое кипение
начинается при более низкой температуре.
Рис.2.1 не дает полного объяснения о скорости известняка на разной высоте доменной печи. Он только позволяет определить температуры начала реакции при определенных существующих условиях. Например,. колошниковый газ содержит 14-18% СО2, температура его 300 — 400°С.
По мере опускания карбоната кальция в печь, содержание СО2 непрерывно
падает, а температура растет. При температуре 600 °С, соответствующей
началу разложения в газе содержится около 10% СО2 а давление газа 1,8 —
2,3 ат при работе на повышенном давлении под колошником. При температуре выше 950-1000 °С в результате интенсивного протекания реакции СО2 +
С = 2СО углекислота в газовой фазе доменной печи исчезает. Поэтому парциальное давление газа СО2 равно нулю (линия 3).
Разложение СаСО3 в печи становится возможным в области правее точек
пересечения линий упругости диссоциации (2) и парциального давления (3).
Однако, при температуре, отвечающей точке А и при повышении этой температуры разложение происходит медленно. Поэтому для правильного суждения о ходе разложения известняка в доменной печи важно знать скорость
его разложения при различных температурах. На рис. 2.2 представлены данные, характеризующие скорость разложения кубика еленовского извест няка,
размером 20х20х20 мм при различных температурах.
Между тем, температура, при которой протекает разложение основной
массы известняка имеет существенное значение.
Подача сырого известняка в доменную печь повышает общий расход углерода кокса, уменьшает долю углерода, сгорающего у фурм, уменьшает долю
СО2 в колошниковом газе. Сказанное вытекает из следующих соображений:
СаСО3 = СаО + СО2 - 42520 ккал
СО2 + С = 2СО — 89600 ккал
Скорость разложения известняка в доменной печи сильно зависит от крупности. Чем меньше известняк, тем он быстрее разлагается в низкотемпературных горизонтах. На рис.2.2 показано влияние размера куска известняка на
скорость его разложения.
Разложение известняка идет последовательно, с поверхности вглубь куска.
Удаление СО2 с наружных слоев идет сначала легче, а по мере увеличения
слоя разложившегося известняка, удаление СО2 затруднено.
Экспериментально установлено, что в одинаковых условиях толщина покровного слоя извести, образующейся на поверхности разлагаемого куска
одинакова для кусков различной величины. Для нахождения степени разложения можно пользоваться формулой:
  Д  2  3 
S  1  
   100 %
  Д  
где S — степень разложения, %;
Д— диаметр куска;
 - толщина покровного слоя известняка.
Таким образом, с увеличение размера куска степень разложения куска за
одно и тоже время уменьшается.
Рис.2.1 Изменение упругости диссоциации карбоната кальция в зависимости
от температуры.
Рис.2.2. Зависимость степени разложения известняка
от температуры и крупности кусков.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Схема применяемой в данной работе установки изображена на рис.2.3.
Установка состоит из следующих основных частей:
1. Трубчатая эл. печь типа ЛАТО-600
2. Технические весы ВЛК-500
3. Трансформатор РНО
4. Термопара ХА
5. Гальванометр
6. Образец с корзинкой
7. Спираль
Над вертикально расположенной трубчатой печью 1 (рис.2.3) установлены
технические весы 2. Образец закреплен к техническим весам посредством
нихромовой проволочки (цепочки) и корзиночки. Удаление углекислого газа
из печи осуществляется за счет естественной тяги, которая создается в рабочем пространстве печи.
ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Перед началом опыта необходимо включить трубчатую печь в сеть через
РНО и добиться установления определенной фиксированной температуры
(температура дается преподавателем). Пока нагревается печь на технических
весах необходимо взвесить заданное количество известняка и поместить в
корзиночку и определить вес навески с корзинкой. Вес корзинки определяется отдельно. Вес корзинки с навеской за вычетом веса корзинки дает вес испытуемого образца известняка. Как только температура печи достигает заданной, образец с корзинкой опускают в печь и замечают время начала опыта.
Потеря веса образца известняка определяется через каждые 5 минут при
помощи технических весов. Опыт продолжают до постоянного веса. По достижении постоянного веса образца его извлекают из печи. По усмотрению
преподавателя опыт можно повторить, но уже с другой крупностью для данной температуры. Полученные данные занести в таблицу. 2.1.
Таблица 2.1
Рис.7.3. Схема лабораторной установки:
1-трубчатая электропечь типа ЛАТО-600; 2-технические весы ВЛК-500;
3-трансформатор РНО; 4- термопара ХА, 5-гальвонометр; 6 образец с корзинкой.
Вычертить график разложения известняка.
Выводы о зависимости степени разложения известняка от температуры.
ВОПРОСЫ ДОПУСКА
1. Описание установки
2. Порядок проведения опыта
3. Зависимость реакции разложения известняка от температуры давлени и
размера частиц
4. Что такое стадия химического кипения процесса?
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Условия необходимые для разложения СаСО3?
2. Начертить график зависимости парциального давления СО2 для реакции
разложения известняка. Определить по диаграмме начало разложения.
3. Почему невыгодно запаздывание разложения известняка и перенос этой
реакции в зону высоких температур?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАЗМЯГЧЕНИЯ И ПЛАВЛЕНИЯ
ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Цель работы: Установление температуры начала и конца размягчения данного железорудного материала, умение применять этот факт для организации
процесса в доменной печи.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
При нагреве руда и агломерат начинают постепенно размягчаться и при
достижении определенных температур размягчившееся вещество переходит
в текучее подвижное состояние. Процесс размягчения может при температурах 1100 – 1200 °С, иногда при 700 - 800°С. При размягчении неизбежно
оплавляется хотя бы незначительный участок куска руды, что вызывает
ослабление внутренних сил сцепления, делает возможной деформацию куска,
усадку слоя мелких материалов, резкое снижение пористости. В зависимости
от количества расплавляющихся частиц, интенсивности этого процесса во
времени и изменения температур размягчение может быть меньшим или
большим.
Для изучения поведения сырых материалов в процессе восстановления и
шлакообразования, представляют интерес такие характеристики, как температура начала размягчения материала и температурный интервал, в котором
происходит переход материала из твердого в жидкое состояние.
По результатам изменения свободного объема и газопроницаемости процесса размягчения ЖРМ установлено [1], что критическая точка процесса
наблюдается при достижении усадки в 4%, от первоначальной высоты слоя.
При дальнейшей усадки материал переходит в плотное, газонепроницаемое
состояние и тем способствует замедлению процессов восстановления оксидов железа.
Чем шире интервал размягчения (т.е. температурный интервал между
началом размягчения руды и полным расплавлением шлака), большую часть
печи по высоте занимает пластическая, вязкая, непроницаемая для газов
масса, заполняющая пустоты между куском кокса. Это затрудняет движение
газов вверх и ухудшает их распределение по сечению печи. Поэтому желательно иметь возможно более узкий интервал размягчения. В связи с этим
характеристика используемых в доменной печи материалов с точки зрения их
размягчения и плавления, в сочетании со знанием других ее свойств даст
возможность заранее предугадать, объяснять и изменять в нужную сторону
развитие таких процессов, как например, восстановление, первичное шлакообразование.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Принципиальная схема устройства для изучения процесса размягчения
изображена на рис. 3.1. Установка состоит из вертикальной трубчатой печи 1
с нихромовым электрообогревателем 9. Исследуемый материал 7 в тигле 8
помещен в электропечи на подставке из огнеупорного материала 10. На поверхности исследуемой пробы установлен стержень, на который передается
нагрузка, контргрузом З в 2 кг/см2. Ход процесса размягчения характеризуется вертикальным перемещением стержня при подъеме температуры с помощью индикатора часового типа 2. Нагрев пробы ведется со скоростью 8-10
град/мин с помощью трансформатора РНО-250. Температура фиксируется
термопарой 5 с помощью потенциометра 4.
Рис. 3.1. Схема лабораторной установки:
1- вертикальная трубчатая печь; 2 - часовой механизм индикаторного типа;
З - контргруз; 4 - потенциометр; 5 - термопара; 6 - трансформатор;
7-проба; 8 - тигель.
ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
1. Исследуемый материал крупностью 2 — З мм засыпать в тигель слоем
толщиной 12 мм.
2. Опустить тигель в печь на огнеупорную подставку и на поверхность пробы
установить стержень с грузом и индикатором.
З. Включить печь в электрическую сеть и вести нагрев пробы со скоростью 810 град/мин.
4.Фиксировать глубину погружения стержня по показанию индикатора при
соответствующих температурах.
Результаты эксперимента занести в таблицу 3.1
Таблица 3.1
Результаты опытов изобразить в виде кривых координатах: усадка - температура (рис.3.2).
Температурой начала размягчения считается та, при которой стержень
начинает погружаться на испытуемый материал. При определении температуры начала размягчения следует учитывать, что в процессе нагрева образца
пробы имеет место ее рост за счет термического расширения. Это явление
обычно приводит к тому, что при подходе к температурам начала размягчения стрелка отклоняется от нулевого деления (за нулевое принимается положение стрелки, при установке стержня на пробу). Отклонение обычно отмечается в сторону роста. За температуру конца размягчения следует принимать такую температуру, при которой достигается 40% усадки пробы. За
температуру перехода в жидкоподвижное состояние условно принимают такую температуру, при которой усадка пробы составляет 100%.
Выводы о значениях температуры начала и конца размягчения железорудного материала, значения каждой из них и интервал между ними.
ВОПРОСЫ ДОПУСКА
1. Описание установки.
2. Ход выполнения работы.
З. От каких факторов зависит температура начала размягчения материала?
4. Каково влияние содержание FеО, SiО2 и СаО на температуру размягчения?
5. Какие легкоплавкие минералы образуются перед размягчением материала?
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В каких интервалах температур происходит размягчение исследуемых агломератов и окатышей? (дать объяснение)
2. Каково влияние повышения или понижения начала температуры размягчения материала на ход доменной печи?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ТОПЛИВА
Цель работы: Практическое знакомство с методикой определения величины
реакционной способности топлива. Сравнение величины реакционной способности различных видов топлива.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Реакционной способности топлива называется его способность взаимодействовать при высоких температурах с углекислым газом по реакции:
С+СО2 =2СО
Лучшим методом для определения величины реакционной способности
при различных температурах является пропуск углекислого газа через слой
топлива, имеющего определенную температуру и помещенного в трубчатую
электрическую печь с последующим анализом полученных продуктов горения углерода топлива в углекислом газе на СО и СО2. Численно реакционная
способность равна отношению количества прореагировавшего СО2 ко всему
пропущенному через слой топлива или отношению:
R
0,5  CO
 100 %
CO2  0,5  CO
где СО и СО2 — объемное содержание соответственно СО и СО2 в отходящих газах (0,5 СО — содержание прореагировавшего СО2).
Кокс, опускаясь в доменной печи, при различных температурах взаимодействует с углекислым газом, образующимся в результате восстановления
железа и других компонентов чугуна, по реакции:
СО2 + С=2СО - 37710
Перед фурмами углерод кокса сжигается горячим дутьем по реакциям:
С + О2 = СО2 + 97650 кал
СО2 +С = 2СО —37710 кал
Реакционная способность кокса определяется скоростью взаимодействия углекислого раза, пропускаемого через слой кокса при определенных условиях
(обычно при 950°С).
Таким образом, реакционная способность кокса при температурах 900-1100
°С представляет интерес в связи с тем, что она оказывает влияние на количество углерода, окисляемого в шахте доменной печи окислами железа. Различие же реакционной способности у разных сортов кокса при температурах
1400 -1500 °С должно оказывать влияние на скорость горения кокса перед
фурмами. На скорость взаимодействия углерода кокса с углекислым газом
оказывает существенное влияние и размеры кусков кокса. При сильном
дроблении реакционная способность различных видов кокса выравнивается.
На R влияет также следующие факторы: свойства исходного угля, состав
золы, температура и продолжительность коксования.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Схема установки для изучения реакционной способности кокса изображена на рис.4.1. Углекислый газ из баллона 1 проходит для измерения количества его через реометр 2. С определенной заданной скоростью через пробку 3, углекислый газ поступает в реакционную трубку 4, установленную в
трубчатой печи 5. В середине кварцевой трубки на нихромовой сеточке 6
расположена навеска испытуемого кокса 7. В середине слоя кокса помещена
термопара 8, соединенная с потенциометром. Через трубку 10, установленную на пробке 11 газообразные продукты горения уводятся из печи. Периодически отбираются пробы газа и анализируются на содержание углекислого
газа и окиси углерода в газоанализаторе 12.
Рис.4.1. Схема установки для изучения реакционной способности кокса
ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Для опыта берется навеска кокса 10 г и помещается в трубчатую электрическую печь на сеточку из тонкой проводки. После предварительной
продувки печи в течение 10 минут потоком углекислого газа 20-30 л/час,
нагревают ее до заданной температуры. Затем через слой нагретого кокса пропускается один литр углекислоте газа в течение 10 минут. Для избежания выбрасывания пробки при нагревании, необходимо дать возможность
выхода избытка газа из внутреннего пространства печи в атмосферу через
каждые З минуты отбирать газ в газоанализатор и анализировать на содержа-
ние углекислого газа. Окись углерода определяется по разности. Продолжительность опытов при высоких температурах определяется временем полного
или почти полного сгорания пробы кокса в углекислом газе. Об окончании
опытов можно судить по быстрому возрастанию процентного содержания
углекислого газа в газообразных продуктах горения до 100%, которое вызывается отсутствием взаимодействия между углекислым газом и коксом. При
более низких температурах (800 — 1000°С) опыт продолжается до достижения постоянного содержания углекислого газа в газообразных продуктах
реакции. По окончанию опыта печь выключается, прекращается ток углекислого газа и вынимается кварцевая трубка из печи. При этом остатки пробы
вынимаются из трубки. Величина реакционной способности топлива при
данной температуре вычисляется по формуле:
0,5  CO  100
, %
CO2  0,5  CO
где СО2 - процентное содержание СО2 в отходящих газах.
СО = (100 – СО2) — % содержание СО в отходящих газах.
Далее аналогичным образом определяется величина реакционной способности данного топлива при температуре 800 и 900 °С. После окончания исследования одного вида топлива остаток его удаляется из печи. В печь загружается навеска другого топлива и опыт продолжается в той же последовательности.
1. Построить график зависимости величины реакционной способности температуры. Кривые этой зависимости для обоих видов топлива помещаются
на одном графике.
2. Анализ полученных результатов с точки зрения зависимости реакционной
способности одного вида топлива от температуры, а также сравнение величины реакционной способности различных видов топлива.
3. Теоретическое объяснение полученных результатов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое реакционная способность топлива и как она определяется?
2. От каких факторов зависит реакционная способность топлива?
3. В какой части доменной печи протекает реакция газификации углерод кокса?
4. Каково значение этой реакции на тепловое состояние доменной печи?
ВОПРОСЫ ДОПУСКА
1. Порядок проведения работы?
2. При какой температуре начинается реакция газификации углерода двуокисью углерода?
3. Как изменяется равновесие реакции с повышением давления газа?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА ТВЕРДЫМ УГЛЕРОДОМ
Цель работы: Привитие навыков экспериментального исследования, пояснение возможности протекания реакции восстановления железа углеродом при
температурах ниже 800 °С и выше 1000°С образованием СО и СО2.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Восстановление железа твердым углеродом в условиях доменной печи протекает теоретически при температурах выше 850°С. Это связано с тем, что
при температурах выше 850°С термодинамически равновесие реакции
СО2 + С = 2СО
(5.1)
необратимо смещается вправо и считается невозможным существование СО2
как продукта реакции восстановления железа из окислов окисью углерод Однако отборы проб газа из горизонтов доменной печи с температурой 9501100 °С по данным экспериментальных работ показывают, что в реальных
условиях параллельно протекают и реакции непрямого восстановления, типа
FеО + СО = Fемет + СО2
(5.2)
Очевидно, что в высокотемпературной печи существование СО2 как продукта
реакции зависит от соотношения скоростей реакции (5.1) и (5.2). Когда скорость реакции (5.2) превышает скорость первой реакции, происходит накопление СО2 в данной зоне и, наоборот, с увеличением скорости первой реакции выше второй наблюдается исчезновение СО2 в газовой фазе.. Скорость
восстановления железа может быть повышена в результате уменьшения размеров частиц рудного материала, увеличения в нем доли высших слов железа. Такие ситуации могут возникать в доменной печи в связи с повышением
содержания мелочи в шихте. Но, результат от этого изменения может быть и
положительный и отрицательный. Положительный результат связан с увеличением степени непрямого восстановления (повышение СО2 зоне высоких
температур) и может быть достигнут в целом печи при условии, если указанное увеличение содержания мелочи в шихте не вызовет существенных
ухудшений газопроницаемости шихты, приводящее к снижению расхода
дутья и производительности печи.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В основу методики положена возможность протекания восстановления
твердым углеродом через стадию газовой реакции. В начале реакция твердым углеродом происходит на контактных поверхностях частиц рудного
материала и кокса, образующиеся продукты в виде двуокиси углерода:
2 Fe2O3 + C = 4 FeO + CO2
(5.3)
Взаимодействуют с углеродом кокса по реакции (5.1). Образующаяся
окись углерода снова взаимодействует с окислами железа по реакции (5.2).
Таким образом, одновременно происходит образование СО2 и СО. Их соотношение зависит от относительных развитии реакции (5.2), (5.1). Для
обеспечения протекания этих реакции в условиях доменной печи составляем шихту из подготовленных рудных материалов и кокса. В качестве подготовленного рудного материала принимаем агломерат фракции 5 - 1 мм
или 5 -3 мм. Агломерат весом 18-20 г смешиваем с коксиком фракции 5-8
мм.
Количество кокса в смеси определяем, исходя из рудной нагрузки Р Н =
4, т.е. в пределах 4,5 - 5 г. Смесь помещаем в реакционную трубку и вместе
с ней устанавливаем в печь, нагретую до 800-850 °С. После этого в течение
5-8 мин. догреваем печь до 950 – 1000 °С, при этом по условиям термодинамики должна протекать реакция только с образованием СО. Отбирая
пробы газа из реакционной трубки, производим анализ газа на содержание
СО2 и СО. Результаты анализа по содержанию этих газов дают оценку о
соотношениях реакции (5.1), (5.2), (5.3).
Устройство лабораторной установки показано на рис. 5.1., где:
1. Нагревательная печь
2. Реакционная трубка
3. Образец в трубочке
4. Пористые пробки
5. Резиновые пробки
6. Шланг для подвода инертного газа
7. Газгольдер
8. Тройник для переключения газа
9. Аппарат ВТИ-2 для анализа газа.
10. Шланг для подвода газа к газгольдеру
11. Шланг для подвода газа к аппарату
12. Баллон с инертным газом
13. Реометр для измерения расхода газа
Взвесить агломерат заданной фракции в количестве 18-20 г и кокс кокс
задалной фракции в количестве 4,5-5 г. Агломерат и коксик тщательно перемешивать и полученный образец материала поместить в трубочку 3, прикрывая одним (нижний) конец пальцем. После этого свободный конец закрыть пористой пробкой 4 из огнеупора. Опрокинув трубочку, закрыть
второй конец такой же огнеупорной трубкой. Трубочку с образцом материала поместить в реакционную трубку 2, отодвигая в заранее намеченную устойчивую температурную зону.
Рис.15.1 Схема установки для исследования восстановление железа твердым
углеродом
Закрыть концы реакционной трубки резиновыми пробками 5, соединенными посредством трубок и шлангов 6 и 11 соответственно с баллоном инертного газа 12 и газгольдером 7, аппаратом ВТИ-2 через тройник 8. Печь 1
должна быть нагрета до температуры 800 - 850°С. Краники аппарата ВТИ-2
установить для продувки. Открыть баллон. Осторожно открыть краник редуктора, на реометре 13 установить расход инертного газа в течении 1 мин.
Переключить газ в газгольдер. Поднять температуру печи до 950-1000 °С.
Фиксировать в рабочем журнале время начала отсчета накопления газа в газгольдере и через каждые пять минут записывать объем газа в газгольдере по
уровню жидкости. По мере выделения газа отобрать пробы в аппарат для
анализа не менее 3-х раз в начале, в середине и к концу опыта.
Произвести анализ на содержание СО2 и СО. Результаты опытов занести в
таблицу 5.1. Опыты продолжать до прекращения выделения газа. Произвести
анализ газа из газгольдера.
Таблица 5.1.
Результаты опытов
ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Объем выделившегося газа состоит из объема газа в газгольдере плюс объемы отобранных в аппарат проб, те.
VГ =VГГ + V1 + V2 +V3, л
(5.4)
где: V1, V2 , V3 — объем проб газа, набранных в аппарат;
VГГ - объем газа в газгольдере к концу опыта, л.
Поскольку в аппарат набирают пробы объемом по 100 мл, суммарный объем
проб будет равен произведению числа опытов на 100 или на 0,1 для перевода
в единицу литра. По анализу газа определяем количество СО2 и СО.
(5.5)
VCO  V ГГ  CO2  V1  CO2  V2  CO2  V3  CO2 ,л
(5.6)
VCO  V ГГ  CO  V1  CO  V2  CO  V3  CO ,л
где: СО2 , CO2/ , CO2//, CO2/// и СО, CO/, CO//, CO/// - содержание этих газов
в соответствующих объемах газов.
Определяем количество газифицируемого кислорода шихты с образованием СО2.
32
ОCO2 
 VCO2 , г
(5.7)
22,4
с образованием СО:
2
2
32
 VCO , г
(5.8)
22,4
Количество всего газифицированного кислорода шихты:
ОГШ  ОСО  ОСО , л
(5.9)
Весь газифицированный кислород отнесем к кислороду окислов железа.
Количество всего кислорода определяем по формуле:
ОCO 
2
1
3

О Ш  0,01 Fe  Fe МЕТ   FeO   q Ш , г
9
7

(5.10)
где: Fe, Feмет FeO содержание общего, металлического и закиси железа в агломерате, %;
qш — вес пробы агломерата, г.
Определяем степень восстановленного железа
 ВОСТ
 ОБЩ
В 
(5.11)
Степень непрямого восстановления
ri 
 CO2
 ВОСТ
Степень прямого восстановления
rd 
 CO
 ВОСТ
(5.12)
(5.13)
Используя формулы и подставляя величины, соответствующие времени
отбора проб газа, по такой же методике определить степени восстановления
железа по трем пробам.
Полученные результаты занести в таблицу 5.2
Таблица 5.2
Показатели процесса восстановления твердым углеродом
Определить скорость образования СО по отношению к скорости образования
СО по выражению:
(5.14)
 r  (OCO  OCO ) / OCO
2
Вычертить диаграммы зависимости  r , и ri от  В по образцу рис.5.2. Сделать выводы, как изменяется значение  r с повышением степени восстановления и о чем это говорит.
Степень восстановления,  В
Рис.5.2. Зависимость степени непрямого восстановления ( ri ) и относительной
скорости образования СО2 от степени восстановления агломерата при восстановлении твердым углеродом
ВОПРОСЫ ДОПУСКА
1. Порядок подготовки шихты и ввода в реакционную трубку.
2. Порядок подключения и нагрева электрической печи.
3. Порядок продувки аргоном рабочего пространства реакционной трубки.
4. Порядок отбора проб газа и выпуска отработанного газа в атмосферу.
5. Порядок проведения анализа газа.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. На чем основано положение о том, что при температуре более 850°С
должно идти восстановление, при избытке углерода, только с образованием
СО?
2. Чем объясняется совместное существование СО и СО2 при температурах
900°С и более?
3. Как влияет соотношение степеней прямого и непрямого восстановления
на расход энергии на процесс?
4. Что такое газифицируемый кислород шихты?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
ВЛИЯНИЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ДУТЬЯ НА РАЗМЕРЫ И
ОЧЕРТАНИЯ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ЗОНЫ
Цель работы: Умение определять кинетическую энергию дутья, наблюдение
ее действия для организации циркуляционной зоны перед фурмами, влияния
последней на организацию схода шихты в доменной печи.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Во время работы доменной печи против каждой фурмы происходит горение кокса. По данным киносъемки зона горения кокса представляет .собой
углубление в массе кокса длиной примерно 1— 1,2 м, несколько вытянутое
вверх. Что касается физико- механического характера процесса, то по современным представлениям при нормальном ходе доменных печей горение происходит не в плотном слое кусков кокса, а в разрыхленной (под воздействием
мощной струи горячего воздуха) зоне и прилегающих к ней участках, где
куски кокса, совершая циркуляционное движение, как бы плавают. На место
сгоревшего в циркуляционной зоне кокса поступают новые порции его из
вышележащих слоев, вызывая таким образом движение всего столба шихтовых материалов. Практика показывает, что важен не только объем фурменного очага, но и его конфигурация, именно размеры по направлению от периферии к оси и по направлению от одной фурмы к другой, или глубина и
ширина. Эти размеры определяют характер опускания плавильных материалов и распределение температур и газов в нижней части печи. При про чих
равных металлургических характеристиках кокса объем фурменного очага
зависит от температуры его давления дутья и от количества дутья и следовательно определяются кинетической энергией его Е.
Нормальная работа доменной печи возможна лишь при определенной величине Е. Недостаточная величина Е приводит к малой глубине фурменного
очага. Чрезмерная величина Е вызывает уменьшение ширины фурменного
очага. Потребная величина Е определяется многими факторами работы доменных печей, из которых основными являются диаметр горна Д г, температура дутья tД , давление дутья ДД.
Возрастание Дг, ДД, tД должно сопровождаться увеличением Е. Поэтому в
каждом отдельном случае требуется поддерживать некоторую оптимальную
кинетическую энергию. Существенные отклонения как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения приводят к изменению режима горения,
размеров зоны циркуляции.
РАСЧЕТ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Е
Сравнивая величины Е для ряда доменных печей, работающих с хорошими
показателями в одинаковых условиях и имеющих различные диаметры горна
З.И. Некрасов установил следующую закономерность (рис. 6.1):
Рис.6.1. Потребная кинетическая энергия для печей с разными
диаметрами горна.
Кривая рис.6.1 выражается уравнением:
Е = 86,5 Д2 – 313Д + 1160
(6.1)
где: Е— кинетическая энергия, кг*м /сек
Дг- диаметр горна, м.
Кинетическая энергия истечения дутья в каждом конкретном случае рассчитывается по формуле:
Е
т   t2
2g
кг*м /сек
(6.2)
где: m - массовое количество дутья на одну фурму, кг / сек;
t - действительная скорость истечения дутья из фурмы при заданных
температурах и давлении, м / сек.
При заданном расходе воздуха Qд м3/мин., числе фурм n, диаметре фурм
dФ расход воздуха через одну фурму составит:
Qд
3600  n
м3/ мин
или
m
Qд  
кг/сек
3600  n
(6.3)
 - плотность воздуха. Тогда приведенная (при 0 °С и атмосферном давле-
нии) скорость истечения дутья из фурм будет:
О 
Qд
3600  n  S
(6.4)
где: S- площадь сечения фурмы, м2.
S
 d2
(6.5)
4
Скорость истечения дутья из фурмы при заданной температуре и абсолютном давлении определится:
t 
Qд (t д  273)
3600  n  S  Д Д  273
м/сек
(6.6)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Установка представляет собой (рис. 6.2) плоскую прозрачную модель доменной печи, состоящую из шахты 1, засыпного аппарата с контргрузом 2. Роль
горна и металлоприемника выполняет бункер З, герметически соединенный с
фурменной зоной. Давление дутья измерительной диафрагмой 6 и самопишущим автоматическим потенциометром 7.
1. Ознакомиться с устройством и элементами плоской модели доменной печи.
2. Вырезы на дне модели закрыть задвижками.
З. Модель доменной печи загрузить материалом с помощью засыпного аппарата.
4. Дать воздух через одну фурму. Постепенно повышая расход воздуха с нуля, записывать значения давления дутья ДД при каждом расходе воздуха. Одновременно по мере повышения расхода дутья снимать длину 1 и высоту h,
конфигурацию циркуляционной зоны путем визуального наблюдения и с замерами линейкой.
5. Прекратить подачу воздуха в установку.
6. Повторить подачу воздуха в установку через фурму другого сечения при
прежних параметрах расхода дутья зафиксировать контур циркуляционной
зоны.
7. Сравнить конфигурацию циркуляционной зоны при различных диаметрах
фурм.
ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Результаты измерений занести в таблицу 6.1.
Рис 6.2. Схема газоснабжения плоской модели доменной печи для изучения
влияния кинетической энергии дутья на размеры зоны циркуляции кокса:
1 — плоская прозрачная модель доменной печи; 2 контргруз; З дно: 4— манометр; 5 — воздух: 6 — диафрагма; 7 - расходомер
Таблица 6.1
№
1
2
3
4
5
6
7
8
Расход Давление Кол-во
дутья, Дутья,
фурм,
3
м /час ат,
n
h
м
l
м
d
м
m
Кг/с
О
t
м/с
м/с
E
Кг*м/с
1. Запись результатов опыта по приведенному выше образцу.
2. Построить график зависимости   f (Qд ).
3. Схематически изобразить зону циркуляции перед фурмой на основе визуальных данных по замерам глубины зоны.
4. Выводы.
В выводах на основании полученных величин Е и размеров фурменного
очага дать теоретическое пояснение полученных результатов. Полученные
данные сравнить с практическими данными.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Зависимости кинетической энергии от расхода, температуры и давления
дутья.
2. Как влияет кинетическая энергия на характер горения кокса у фурм?
3. Каково влияние диаметра фурм на развитие кинетической энергии при постоянном расходе дутья?
ВОПРОСЫ ДОПУСКА
1. Что собой представляет плоская модель доменной печи? Показать и
назвать основные узлы и рассказать, что в них происходит.
2. Порядок проведения опыта.
З. Как определяется скорость истечения дутья и кинетическая энергия при
заданном диаметре фурмы?
V. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Тематика, содержание и цель курсового проекта
Характер Объем Наличие
работы
(стр.) метод.
(расчетная,
указаний,
эксперименруководтальная)
ства
Тема: Расчет шихты, материального и теплоРасчетная 20-25 8 с.31-51
вого балансов, профиля доменной печи.
ма- 9 с.3-11,
Цель: Углубить и закрепить знания студентов
ши17
по изучаемому курсу; получить навык самоностоятельной работы с литературой, активного
писмышления в конкретных условиях.
ных
Студент должен понимать суть расчетов, вылиделять отправные положения и по инженерстов
ному творчески подходить к решению вопросов связанных с физико-химическими процессами получения чугуна и проектированием
доменной печи.
Содержание: Введение. 1.Описание основных
физико-химических процессов протекающих
в доменной печи. 2.Определение расхода материалов на 1 т. чугуна заданного состава, количество и состав чугуна и шлака. 3.Расчет
расхода дутья, количество и состав колошникового газа. 4.Расчет материального и теплового балансов плавки. 5.Расчет профиля доменной печи.
Количество графического материала – 2 штампа формата А1
Перечень графического материала:
1. Вертикальный разрез доменной печи.
2. Литейный двор.
3. Двухконусный загрузочный аппарат.
4. Бесконусное загрузочное устройство.
5. Скип.
6. Чугунная летка.
7. Шлаковая летка.
8. Главный желоб
9. Плитовый холодильник.
10. Ребристый холодильник.
11. Воздухонагреватель с встроенной камерой горения.
12. Воздухонагреватель с выносной камерой горения.
13. Фурменный прибор.
14. Чугуновозный ковш.
15. Шлаковозный ковш.
Задания на курсовое проектирование (25 вариантов) представлены в учебно-методическом пособие [8, с. 47 – 48 (табл. 4.9); 9, с. 17 (табл.)] и выписываются ведущим преподавателем, утверждаются заведующим кафедрой.
VI. ТЕСТЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
(в электронном виде)
!!Titul030!06
Приготовьтесь отвечать на вопросы
!!
!!001!5!030!!
Одним из условий улучшения восстановления Si в д. п. является:
1. снижение расхода кокса
2. максимальный нагрев дутья
3. снижение температуры дутья;
4. использование известняка в шихте;
5. использование офлюсованного агломерата.
!!
!!002!5!030!!
Марганец в доменной печи:
1. восстанавливается полностью;
2. частично;
3. не восстанавливается;
4. удаляется;
5. окисляется;
!!
!!003!5!030!!
Фосфор в доменной печи
1. восстанавливается полностью;
2. частично;
3. не восстанавливается;
4. удаляется;
5. окисляется;
!!
!!004!5!030!!
Доменный шлак состоит из компонентов ( окислов)
1. Zn, PbO, BaSO4 CaSO4;
2. Fe2SiO4, CaO, SiO2, FeO;
3. MgO,Al2O3, PbO,Cu2O;
4. MnO, Ca2SiO4, MgO, Al2O3;
5. Fe2O3*H2O, FeS2, Mn3O4,CO2;
!!
!!005!5!030!!
На свойства доменных шлаков влияют добавки в шихту:
1. MgO, SiO2, Al2O3, CaO;
2. FeO, MnO, FeMn, FeSi;
3. CaF2, Fe2SiO4,CaCO3;
4. FeCO3, MnO2, Fe2O3, Fe3O4;
5. Cu2O, MgCO3, Fe3Si, Fe2P.
!!
!!006!5!030!!
Факторы, определяющие увеличение размеров и окислительных зон в горне
д.п.:
1. температура дутья;
2. обогащение дутья кислородом;
3. количество горячего дутья;
4. давление горячего дутья;
5. повышенная реакционная способность горючего.
!!
!!007!5!030!!
В современных условиях плавки ход доменной печи подвержен частым колебаниям. Эти колебания вызываются:
1. течением процессов восстановления;
2. шлакообразования;
3. равномерным омыванием шихты газовым потоком;
4. оптимальным нагревом печи;
5. изменением химического и грансостава сырых материалов.
!!
!!008!5!030!!
Для суждения о ходе печи нужна информация:
1. о составе горного газа
2. о величине зазора между кромкой конуса и стенкой колошника
3. о массе подачи
4. о количестве, давлении и влажности дутья
5. о давлении, температуры и составе колошникового газа
!!
!!009!5!030!!
О нарушение плавного схода (обрывы шихты) прежде всего информирует:
1. температура дутья
2. влажность дутья
3. расход дутья и природного газа
4. давление колошникового газа
5. прочерчивается на ленте манометра «пика»
!!
!!010!5!030!!
Величина рудной нагрузки зависит:
1- от постоянства химсостава шихты;
2- от основности шлака;
3- от богатства агломерата или руды;
4- от качества кокса;
5- от температуры дутья.
!!
!!011!5!030!!
Одним из условий улучшения восстановления S в д.п. являются:
1 –использование известняка в шихте;
2- использование офлюсованного агломерата;
3- применение природного газа;
4- использование сырой руды;
5-использование сварочного шлака.
!!
!!012!5!030!!
При заданных высоте слоя и свойствах газа сопротивление слоя твердых материалов движушемеся сквозь них газов определяется:
1-объемом дутья;
2- температурой дутья;
3-размером кусков и скоростью газа;
4-качеством дутья;
5-составом газа.
!!
!!013!5!030!!
Какие факторы влияют на кристаллизационную способность шлака:
1-состав первичного шлака;
2- состав промежуточного шлака;
3- состав конечного шлака;
4- какие силикаты преобладают в шкале;
5-какие фосфаты преобладают в шкале.
!!
!!014!5!030!!
Какие показатели определяют границу окислительной зоны:
1-содержание азота в горновом газе;
2- содержание окиси углерода в горновом газе;
3- содержание двуокиси углерода в горновом газе;
4-содержание кислорода в горновом газе;
5-содержание водорода в горном газе
!!
!!015!5!030!!
На рис. кривая 3 соответствует равновесному составу газовой фазы для реакции.
1-3Fe2O3+ H2=2Fe3O4+H20;
2- Fe3O4+H2=3FeO+H2O;
3- FeO+H2=Fe+H2O;
4- Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O;
5- Fe2O3+H2=2FeO+H2O
!!
!!016!5!030!!
Футеровка стен горна доменной печи выполняется из:
1-высокоглинозеленистого кирпича;
2-магнезистового;
3-доломитоаого;
4-углеродистых блоков;
5-бетонных блоков.
!!
!!017!5!030!!
Чугунные и шлаковыее летки доменной печи расположены:
1-в распаре;
2-в заплечиках;
3-в подошве;
4-в горне;
5-в шахтной печи.
!!
!!018!5!030!!
Шахта доменной печи выкладывается из
1-шахмотног кирпича;
2-магнетового кирпича;
3-доломитового кирпича;
4-углеродистых блоков;
5-бетонных блоков.
!!
!!019!5!030!!
Нагрев печи определяется из:
1-по содержанию кремния в чугуне;
2-по содержанию СаО в шкале ;
3-основностью шлака;
4-по содержанию Ag2O2 в шкале;
5-по содержанию углерода в чугуне.
!!
!!020!5!030!!
В современных условиях доменной плавки ход печи подвержен частным колебаниям. Эти колебания вызываются:
1-течением процессов восстановления;
2-шлакообразования;
3-оптимальнным нагревом печи;
4- изменением химсостава серых материалов;
5-науглероживанием железа.
!!
!!021!5!030!!
Какие химические реагенты, позволяют осуществить внедоменнную десульфурацию чугуна
1- колошниковая пыль;
2-сварочный шлак;
3-известняк;
4-известь;
5-мартеновский шлак.
!!
!!022!5!030!!
(Требования) Условия, необходимые для восстановления марганца:
1- повышенное содержание глинозема в шлаке;
2-повышенное содержание кремнезема в шлаке;
3-применение углеводсодержащих добавок к дутью;
4-обогощения дутья кислородом;
5-увлажение дутья
!!
!!023!5!030!!
Доменный процесс характеризуется следующими особенностями, существенно отличающими его от других металлургических процессов
1. доменная печь работает периодически
2. в доменной печи протекают процессы окислительного характера
3. в доменной печи происходит перекрестный противоток нагреваемых
материалов и горячих газов
4. в доменной печи осуществляется встречный противоток
5. получающиеся чугун и шлак непрерывно выпускаются из печи.
!!
!!024!5!030!!
Каково влияние величины зазора между кромкой большого конуса и стенкой
колошника на расположение “гребня” в печи:
1. при малой величине зазора “гребень” отодвигается от стенки
2. при малой величине зазора “гребень” находится у стенки колошника
3. при малой величине зазора “гребень” не образуется у стенки колошника
4. при большом зазоре “гребень” находится у стенки колошника
5. при большом зазоре “гребень” не образуе
!!
!!025!5!030!!
Какой шлак называется устойчивым:
1. с повышением содержания CaSO4, BaSO4
2. с повышением содержания FeO, MnO
3. с повышением содержания FeO, MgO
4. с повышением содержания Al2O3, SiO2
5. c основностью 1,3-1,4
!!
!!026!5!030!!
Коррекция рудной нагрузки может осуществляться:
1. подачей холостой подачи
2. изменением системы загрузки
3. составом чугуна и шлака
4. изменением массы кокса
5. изменением массы агломерата или руды в подаче
!!
!!027!5!030!!
Регулирование хода печи изменением режима загрузки сводится:
1. к снижению количества дутья
2. к снижению давления дутья
3. к изменению величины подачи
4. уровня засыпи
5. порядка опускания материалов в печь
!!
!!028!5!030!!
Условия необходимые для восстановления большого количества Mn при выплавке ферромарганца в доменных печах:
1. применение углеводородсодержащих добавок
2. увлажнение дутья
3. увеличение давления на колошнике
4. обогащение дутья кислородом
5. применение прямой подачи
!!
!!029!5!030!!
Требования, предъявляемые к клеточным массам:
1. обладать высокой механической прочностью
2. не должна давать усадку при высыхании
3. обладать достаточной износостойкостью
4. обладать высокой огнеупорностью
5. содержать высокое содержание FeO
!!
!!030!5!030!!
Требования, предъявляемые к доменным шлакам:
1. повышенное содержание FeO
2. повышенное содержание MnO
3. невысокая вязкость
4. низкое содержание CaO
5. высокое содержание CaO
!!
!!031!5!030!!
Какой шлак называется неустойчивым:
1. с повышенным содержанием Al2O3 и SiO2
2. c повышенным содержанием CaO и MgO
3. c пониженным содержанием FeO и MnO
4. с пониженным содержанием CaO и MgO
5. с основностью 0,9-1,0
!!
!!032!5!030!!
С какими материалами и в каком виде сера попадает в д. п.
1. коксом в виде CaSO4
2. доломитом в виде BaSO4
3. известняком в виде MgS
4. рудой в виде FeS2
5. окатышами в виде FeSO4
%СО2
%СО
!!
!!033!5!030!!
Как и чем контролируется распределение газового потока в печи:
1. диаграммой распределения CO по радиусу колошника
2. диаграммой распределения H2O по радиусу колошника
3. диаграммой распределения CO2 по радиусу колошника
4. диаграммой распределения H2 по радиусу колошника
5. диаграммой распределения N2 по радиусу колошника
!!
!!034!5!030!!
На рис. Приведены равновесные кривые восстановления углерода. Какая из
реакций соответствует кривой равновесного состава № 3
1. Fe3O4+H2=3FeO+H2O
2. 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2
3. Fe2O3+CO=2FeO+CO2
4. FeO+CO=Fe+CO2
5. Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O
t, С
!!
!!035!5!030!!
Что является мерой прочности оксидов:
1. изменение энтропии
2. изменение свободной энергии
3. изменение температуры
4. изменение изобарно-изотермического потенциала
5. изменение теплоемкости
!!
!!036!5!030!!
Добавками каких компонентов можно снизить вязкость шлака:
1. MnO, CuO
2. SiO2, TiO2
3. PbO, BaO
4. CaO, Cr2O3
5. MgO, CaF2
!!
!!037!5!030!!
Какие изменения происходят в горне доменной печи при повышении содержания кислорода в дутье:
1. увеличивается зона горения
2. уменьшается зона горения
0
3. окислительная зона остается постоянной
4. увеличивается зона циркуляции кокса
5. зона горения не меняется
!!
!!038!5!030!!
Время движения газов от горизонта фурм до колошника доменной печи:
1. 12-14 мин.
2. 5-8 часов
3. 2-10 сек.
4. 15-16 час.
5. более 24 час.
!!
!!039!5!030!!
Какой из приведенных изменений составов газа по радиусу колошника характерен канальному распределению газового потока в доменной печи
%СО2
1)
24
20
16
12
8
4
0
0
1
2
3
tк
%СО2
2)
24
20
16
12
8
4
0
0
1
2
3
tк
%СО2
3)
24
20
16
12
8
4
0
0
1
2
3
tк
%СО2
4)
24
20
16
12
8
4
0
0
1
2
3
tк
%СО2
5)
24
20
16
12
8
4
0
0
1
2
3
tк
!!
!!040!5!030!!
Время движения материалов от уровня засыпи до горизонта фурм:
1. 12-14 мин.
2. 5-8 час.
3. 2-10 сек.
4. 15-16 час.
5. более 24 час.
!!
!!041!5!030!!
В основе движения материалов в доменной печи лежат силы:
1. инерции
2. центробежные
3. тяжести
4. межмолекулярные
5. капилярные
!!
!!042!5!030!!
Какая подача называется прямой:
1. РКРК↓
2. КРРК↓
3. РРКК↓
4. ККРР↓
5. РККР↓
!!
!!043!5!030!!
Какой из приведенных агломератов при их совместной загрузке в доменную
печь будет преимущественно сосредотачиваться на вершине:
1. фр. 15-20 мм.
2. фр. 10-12 мм.
3. фр. 40-50 мм.
4. фр. 5-7 мм.
5. фр. 25-30 мм.
!!
!!044!5!030!!
Какая из приведенных реакций является реакцией косвенного восстановления:
1. FeO+C=Fe+CO
2. FeO=Fe+0,5O2
3. Fe+0,5O2=FeO
4. FeO+CO=Fe+CO2
5. FeCO3=FeO+CO2
!!
!!045!5!030!!
Как правильно выражается прочность оксида через энергию Гиббса
1. G0  T ln K
2. G0  RT ln K
3. G0  RT / ln K
4. G0  R ln K
5. G0  RT ln K / T
!!
!!046!5!030!!
При какой температуре начинает проявляться преимущество водорода как
восстановителя перед оксидом углерода:
1. < 7500 C
2. < 8100 C
3. > 8100 C
4. >10000 C
5. > 20000 C
!!
!!047!5!030!!
Как влияет прямая подача на газопроницаемость столба шихты в доменной
печи:
1. понижает в периферийной зоне
2. резко не изменяет газопроницаемость по сечению печи
3. разгружает промежуточную(между периферийной и осевой ) зону
4. повышает в периферийной зоне
5. загружает осевую зону
!!
!!048!5!030!!
Угол откоса какого материала больше:
1. агломерат фр. 8-10мм.
2. кокс фр. 25-30мм.
3. агломерат фр.40-50мм.
4. кокс фр. 30-40мм.
5. угол относа агломерата и кокса равны
!!
!!049!5!030!!
Степень восстановления железа в доменной печи:
1. 40-60%
2. 20-30%
3. 99-99,8%
4. 2-8%
5. не восстанавливается
!!
!!050!5!030!!
Как выражаются термодинамические условия и направление протекания химической реакции через изменение энергии Гиббса
1. G0  H 0  TS
2. G0  H 0  TS 0
3. G 0  H 0   CpdT
4. G0  H 0  S 0
5. G 0  H 0T   CpdS
!!
!!051!5!030!!
При ровном ходе доменной печи столб материалов по сечению печи опускается…
1) с одинаковой скоростью;
2) у стен с большой скоростью, чем у оси;
3) у оси с большой скоростью, чем у стен;
4) больше в серединной части;
5) по периферии и у оси больше, чем в серединной части.
!!
!!052!5!030!!
Какая подача называется расщепленной?
1) РР↓КК↓;
2) КРРК↓;
3) ККРР↓
4) КР↓КР↓;
5) РКРК↓
!!
!!053!5!030!!
Какой из приведенных агломератов при их современной загрузке в доменную
печь будет преимущественно скатываться к подножию гребня?
1) фр. 10 – 12 мм;
2) фр. 40 – 50 мм;
3) фр. 25 – 30 мм;
4) фр. 5 – 7 мм;
5) менее 1 мм.
!!
!!054!5!030!!
Как влияет повышение уровня засыпи материалов на газопроницаемость
столба шихты в доменной печи?
1) не влияет;
2) повышает у стен;
3) повышает в центре печи;
4) ухудшает у стен;
5) ухудшает по всему диаметру колошника.
!!
!!055!5!030!!
Принцип Байкова А.А. о ступенчатости восстановления оксидов железа при
t>5700С выражается схемой…
1) Fe3O4 → Fe2O3 → FeO → Fe
2) Fe3O4 → Fe2O3 → Fe
3) Fe2O3 → Fe2O3 → Fe
4) Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe
5) FeO2 → Fe2O3 → Fe3O4→ Fe
!!
!!056!5!030!!
Направление протекания химической реакции выражается изменением величины…
1) энтальпии;
2) энергии Гиббса;
3) энергии активации;
4) энтропии;
5) энергии Гельм-Гольца.
!!
!!057!5!030!!
Степень прямого восстановления железа в доменной печи
1) 0,1 – 0,2;
2) 0,35 – 0,45;
3) 0,6 – 0,7;
4) 0,8 – 0,85;
5) 0,9 – 1,0.
!!
!!058!5!030!!
При ведении доменной плавки кремний начинает восстанавливаться пр температуре:
1) 750 0С;
2) 1000 0С;
3) 810 0С;
4) 570 0С;
5) 1400 0С.
!!
!!059!5!030!!
Степень восстановления марганца при выплавке передельных марок чугуна в
доменной печи…
1) 25 – 30 %;
2) 50 – 70 %;
3) 90-99,9%
4) 5 – 10 %;
5) не восстанавливается
!!
!!060!5!030!!
Абсорбционно-автокаталитический механизм восстановления оксидов железа состоит из стадий:
1) абсорбция газа – восстановителя (Bг) на реакционной поверхности
оксида (МеОтв) – диффузия Вг в глубь МеО;
2) диссоциация МеОТВ – диффузия Ог к поверхности образца – химическая реакция между Вг и Ог – диффузия газообразного продукта реакции;
3) диффузия Вг к поверхности МеОтв – адсорбция Вг – химическая реакция между В и Ме с образованием новой твердой фазы – десорбция и
диффузия газообразного продукта реакции;
4) адсорбция Вг на реакционной поверхности – диффузия МеОтв к реакционной поверхности – химическое взаимодействие МеО с В с образованием Ме и ВО – десорбция ВО – диффузия Метв;
5) диффузия Вг к поверхности МеОтв – диссоциация МеОтв на Метв и Ог –
адсорбция Ог на Вг – химическая реакция между В и О –диффузия газообразного продукта реакции.
!!
!!061!5!030!!
При t=800 0С газовая смесь содержит 80 % СО2, 20 % СО. В каком направлении будет протекать реакция косвенного восстановления гематита 3Fe2О3 +
СО = 2Fe3О4 + СО2:
1) прямая реакция;
2) равновесие;
3) обратная реакция;
4) компоненты в реакцию не вступают;
5) нет правильных ответов.
!!
!!062!5!030!!
При каком значении величины критерия Ростовцева С.Т. (S= K  / Д  *r)
процесс восстановления оксидов железа будет находится в диффузионной
области.
1) 0,05;
2) 0,2;
3) 1,0
4) 5;
5) 50
!!
!!063!5!030!!
По какой формуле определяется степень использования восстановительной способности газа в доменной печи
1)

2)  
СO2   2
CO  H 2  CO2  H 2O
СO  
CO2  H 2O
СO2  CO   2  H 2
3)  
CO2  H 2O
СO  
4)  
CO  H 2  2CO2  2 H 2O
СO  CO2
5)  
H 2  H 2O
!!
!!064!5!030!!
Содержание углерода в передельном чугуне
1) 3,5-4,0%
2) 2,0-3,0%
3) 4-4,5%
4) 0,1-2,0%
5) 6-6,5%
!!
!!065!5!030!!
Науглероживание железа при t>10000С в основном происходит за счет
протекания реакций
1) 3Fe+2CO=Fe3C+CO2
2) 3Fe2O3+2CO=2Fe3C+5,5O2
3) 3Fe+C=Fe3C
4) Fe3O4+C=Fe3C+2O2
5) нет правильного ответа
!!
!!066!5!030!!
Температура чугуна на выпуске из доменной печи
1) 1000-12000С
2) 1450-15000С
3) 1600-16500С
4) 1800-20000С
5) свыше 20000С
!!
!!067!5!030!!
Первичные доменные шлаки характеризуются
1) высоким содержанием CaO и MgO
2) низким содержанием MnO и SiO2
3) высоким содержанием FeO и MnO
4) высоким содержанием MgO и Al2O3
5) низким содержанием CaO и FeO
!!
!!068!5!030!!
Какие шлаки называются доменные
1) изменяющие вязкость в широком интервале температур
2) изменение температуры не влияет на вязкость
3) резко изменяющие вязкость при незначительном изменении температур
4) при изменении температуры вязкость меняется ступенчато
5) правильного ответа нет
!!
!!069!5!030!!
Какой из приведенных компонентов находясь в доменном шлаке в количестве 6-10% благоприятно влияет на жидкоподвижность шлака
1) CaO
2) MgO
3) SiO2
4) Al2O3
5) Cr2O3
!!
!!070!5!030!!
Условия для десульфурации чугуна
1) высокая основность, высокая окисленность, низкая температура
2) низкая основность, высокая окисленность, высокая температура
3) низкая основность, низкая окисленность, высокая температура
4) высокая основность, низкаяокисленность, высокая температура
5) низкая основность, высокая окисленность, низкая температура
!!
!!071!5!030!!
При выплавке передельных марок чугуна уносится с колошниковым газом
серы
1) 90-98%
2) 60-70%
3) 25-30%
4) 5-10%
5) не уносится
!!
!!072!5!030!!
Температура в зоне горения кокса на фурмах доменной печи
1) 200-3000С
2) 750-8500С
3) 1000-12500С
4) 1400-16000С
5) 1900-20000С
!!
!!073!5!030!!
Доменная печь работает на сухом воздушном дутье обогащенном кислородом до 30%. При горении кокса на фурмах образуется газ содержащий.
1) 34,7% СО2; 65,3%N2
2) 27,7% СО; 6,9%CO2; 65,4% N2
3) 36% СО2; 9%CO; 55% N2
4) 46,2% СО; 53,8% N2
5) 35% СО; 65%CO2
!!
!!074!5!030!!
Обогащение дутья кислородом интенсифицирует доменный процесс за счет
1) увеличение количество сжигаемого в единицу времени кокса
2) снижения расхода углерода – теплоносителя
3) улучшение использования тепловой и восстановительной способности газа в печи
4) увеличения доли участия водорода в восстановительных процессах
5) увеличения объема окислительной зоны
!!
!!075!5!030!!
При высоких температурах (t>10000C) реальный доменный газ содержит
практически 100% СО, чем это объясняется
1) достижением равновесия реакций косвенного восстановления
железа
2) высокой скоростью реакции Белла-Будуара
3) ролью водорода, как более сильного восстановителя, чем СО
при высоких температурах
4) полным горением углерода кокса на фурмах доменной печи
5) Переход процессов восстановления и разложения из кинетической в диффузионную область
!!
!!076!5!030!!
В адсобционно-автокаталитической теории взаимодействие восстановителя с
кислородом оксида протекает
1) в газовой фазе
2) на границе раздела газ – твердое вещество
3) на границе раздела двух твердых фаз
4) на границе газ-газ
5) нет правильного ответа
!!
!!077!5!030!!
Как влияет повышение температуры на изменение величины константы скорости химической реакции (К) и коэффициент диффузии (Д)
1) К и Д возрастают в одинаковой степени
2) К возрастает интенсивнее, чем Д
3) К возрастает, Д снижается
4) Д возрастает в большей степени, чем К
5) Д возрастает, К снижается
!!
!!078!5!030!!
Доменная шихта содержит Feобщ=48%, Feмет=0% при расходе 1,95 т/т чугуна.
В горне доменной печи прямым путем было восстановлено 0,42 т/т чугуна
FeO. Степень прямого восстановления по Павлову М.А. составляла
1) 0,45
2) 0,3
3) 0,60
4) 0,35
5) 0,5
!!
!!079!5!030!!
Наличие каких примесей увеличивают концентрацию углерода в чугуне
1) Si, P
2) Mn, Cr
3) Al, S
4) Cu, Mg
5) Pb, Zn
!!
!!080!5!030!!
При t< 10000C науглероживание железа в основном протекает
1) через газовую фазу
2) непосредственный контакт твердых фаз
3) через жидкую фазу
4) контакт чугун – шлак
5) железо при t<10000 с не науглероживается
!!
!!081!5!030!!
В каком из выплавляемых в доменной печи сплавов содержание углерода
больше
1) ферромарганец
2) ферросилиций
3) зеркальный чугун
4) передельный чугун
5) литейный чугун
!!
!!082!5!030!!
Температура образования первичного подвижного шлака в доменной печи
1) 550-7000С
2) 110-12000С
3) 1300-13500С
4) 1400-16000С
5) 1800-20000С
!!
!!083!5!030!!
В каких пределах находится соотношения для доменного шлака
CaO/SiO2
SiO2/Al2O3
MgO
1)
0,9-1,2
2-4,5
6-8
2)
3,0-3,5
1-1,1
5-8
3)
2,0-2,5
0,8-1,2
109-15
4)
1,5-2,0
0,6-0,8
1,5-3,0
5)
0,5-0,7
2-2,5
3-5
!!
!!084!5!030!!
Содержание Fe в конечном шлаке
1) 8-12%
2) 0,3-0,7%
3) 20-30%
4) 3-5%
5) 45-50%
!!
!!085!5!030!!
Коэффициент распределения серы между шлаком и чугуном в доменной
печи (равновесный)
1) 2-4
2) 8-12
3) 50-60
4) 100-150
5) 200-300
!!
!!086!5!030!!
Размеры и форма окислительной зоны в горне доменной печи существенно
влияют на
1) количества тнепла выделяющиеся в зоне горения
2) количество и сотав фурменного газа
3) распределение газов и скорость движения материалов по
сечению печи
4) удельный выход шлака
5) расход материалов на единицу чугуна
!!
!!087!5!030!!
Повышение давления газов в рабочем пространстве печи интенсифицирует
доменный процесс за счет
1) увеличения концентрации восстановительного газа в горновом
газе
2) снижения расхода углерода – теплоносителя
3) возможности увеличения количества дутья подаваемого в печь
4) снижении выхода шлака на единицу чугуна
5) интенсификации процесса горения кокса
!!
!!088!5!030!!
Доменная шихта содержит Feобщ = 45%, FeO = 9,5%, Feмет = 0% при расходе
2,08 т/т чугуна. Косвенным путем было газифицировано 0,23 т/т чугуна связанного в оксиды железа кислорода. Степень косвенного восстановления по
Раму АН составило
1) 0,6
2) 0,45
3) 0,55
4) 0,7
5) 0,35
!!
!!089!5!030!!
Марганец из MnО в доменной печи восстанавливается
1) исключительно косвенным путем
2) косвенным и прямым путем
3) только прямым путем
4) не восстанавливается
5) нет правильного ответа
!!
!!090!5!030!!
Кремний в доменной печи восстанавливается
1) исключительно косвенным путем
2) косвенным и прямым путем
3) только прямым путем
4) не восстанавливается
5) нет правильного ответа
!!
!!091!5!030!!
Для какой реакции константа равновесия определяется соотношением
равновесной газовой фазе
1) FeO+C=Fe+CO
2) CO2+C=2CO
СО2
СО
в
3) FeO=Fe+0,5O2
4) CO+0,5O2=CO2
5) FeO+CO=Fe+CO2
!!
!!092!5!030!!
Какой из приведенных сплавов соответствует передельному чугуну,%
[Si]
9-13
1,5-2,0
3,2-3,6
0,5-0,9
0,3-0,35
[Mn]
0,6-0,8
15-25
0,3-0,5
0,6-1,2
0,3-0,6
[P]
0,05-0,1
0,05-0,1
0,1-0,12
0,1-0,15
0,02-0,03
1)
2)
3)
4)
5)
!!
!!093!5!030!!
Температура шлака на выпуске из доменной печи
1) 700-9000С
2) 1100-13000С
3) 1500-15500С
4) 1600-17000С
5) 1800-20000С
!!
!!094!5!030!!
Нормальная вязкость доменных шлаков, Пуаз (П)
1) 0,2-0,5П
2) 15-20П
3) 40-50П
4) 25-30П
5) 3-8П
!!
!!095!5!030!!
Температура чугуна на выпуске из доменной печи
1) 520-6800С
2) 960-10200С
3) 1230-13800С
4) 1420-14800С
5) 1230-13800С
!!
!!096!5!030!!
Реакция десульфурации чугуна
1) FeS+10Fe2O3=7Fe3O4+SO2
2) Fe+S=FeS
3) FeS+CaO+C=CaS+CO+Fe
4) 2FeS+SiO2=SiS2+2FeO
5) FeO+S+CO=FeS+CO2
[S]
0,02-0,03
0,02-0,03
0,02-0,05
0,02-0,05
0,02-0,03
[C]
1,5-2,0
5-5,5
3,5-4,0
4,0-4,5
0,3-0,5
!!
!!097!5!030!!
При выплавке передельных марок чугуна в шлак переходит серы
1) 100%
2) 40-50%
3) 85-90%
4) 5-10%
5) не переходит
!!
!!098!5!030!!
Вдувание природного газа (мазута) интенсифицирует доменный процесс за
счет
1) увеличения количества сжигаемого в единицу времени кокса
2) снижение расхода углерода – теплоносителя
3) улучшения использования тепловой и восстановительной
способности газа в печи
4) ускорения процесса горения кокса на фурмах
5) увеличения доли косвенного восстановления
!!
!!099!5!030!!
Профиль доменной печи состоит (в последовательности расположения частей по высоте снизу в вверх)
1) горн, распар, шахта, купол
2) лещадь, заплечики, шахта, распар, колошник
3) горн, лещадь, заплечики, шахта, колошник
4) шахта, горн, заплечики, колошник, купол
5) горн, заплечики, распар, шахта, колошник
!!
!!100!5!030!!
Коэффициент использования полезного объема доменной печи определяется
по формуле
 VGJK
t
VGJK
2) КИПО =
t
V
3) КИПО = GJK
П
t
4) КИПО =
Vпол
V t
5) КИПО = GJK
П
1) КИПО =
!!
!!Diap01/001-100!!
!!???
001-2 002-2 003-1 004-4 005-3 006-3 007-5 008-5 009-5 010-3 011-4 012-3 0134 014-3 015-2 016-1 017-4 018-1 019-1 020-4 021-4 022-4 023-4 024-2 0254 026-5 027-5 028-4 029-1 030-3 031-2 032-4 033-3 034-4 035-4 036-5 0372 038-3 039-3 040-2 041-3 042-3 043-4 044-4 045-2 046-3 047-1 048-1 0493 050-1 051-2 052-4 053-2 054-2 055-4 056-2 057-2 058-5 059-2 060-3 0611 062-5 063-1 064-3 065-3 066-2 067-3 068-1 069-2 070-4 071-4 072-5 0734 074-1 075-2 076-3 077-2 078-4 079-2 080-1 081-1 082-2 083-1 084-2 0854 086-3 087-3 088-1 089-3 090-3 091-5 092-4 093-3 094-5 095-4 096-3 0973 098-5 099-5 100-3
???!!