Оператор доменной печи это

www.steel.org/AM/Template.cfm?Section=Articles3&TEMPLATE=/CM/ContentDisplay.cfm&CONTENT > HOW A BLAST FURNACE WORKS.
Автор Джон А. Риккетс (Ispat Inland, Inc.). Перевод с английского языка – Николаева А.К.

О РАБОТЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Задачей доменной печи является химическое восстановление и физическое превращение оксидов железа в жидкий расплав, называемый "горячим металлом". Доменная печь – это огромный стальной кожух, футерованный огнеупорным кирпичом, где железная руда, кокс и известняк подаются сверху, а подогретый воздух – снизу. Требуется 6 – 8 часов, чтобы сырые материалы опустились в нижнюю часть печи, где они в итоге превращаются в жидкий шлак и жидкое железо. Эти жидкие продукты выпускаются из печи с регулярными промежутками времени. Горячий воздух, который подается снизу печи, восходит вверх за 6 – 8 секунд, принимая участие в многочисленных химических реакциях. Единожды запущенная печь непрерывно работает от четырех до десяти лет только с короткими простоями на плановый ремонт.

Окислы железа могут поступать на рудный двор доменной печи в виде сырой руды, окатышей или агломерата. Сырая руда добывается из земли и сортируется по величине кусков от 0.5 до 1.5 дюймов. Содержание железа в руде, представленной гематитом (Fe2O3) или магнетитом (Fe3O4), от 50% до 70%. Такая богатая железом руда может подаваться непосредственно в печь без какой-либо дальнейшей обработки. Железная руда с более низким содержанием железа, должна обогащаться, чтобы увеличить содержание железа. Окатыши производят из такой более бедной железной руды. Эту руду измельчают в пудру так, чтобы материал, называемый пустой породой, мог быть исключен. Оставшаяся богатая на железо пудра, окатывается в шарики и обжигается в печи для упрочнения. Окатыши, которые содержат 60%- 65% железа, сортируются по величине. Агломерат производится из хорошей сырой руды, небольшого количества кокса, отсортированного по величине измельченного известняка и прочих железосодержащих отходов завода. Подготовленные материалы дозируются, чтобы получить требуемых химсостав , а затем смешиваются. Смешанные материалы укладываются на аглоленту , которая представляет собой стальной конвейер, где зажигается сжигаемым газом и оплавляется благодаря теплу сгорающего кокса, находящегося в кусках размером от 0.5 до 2.0 дюймов. Затем в доменной печи железная руда, окатыши и агломерат становятся жидким металлом, а из остающихся в них примесей, образуется жидкий шлак.

Кокс производится из смеси углей методом пиролиза. Уголь дробится накопил порошок, а затем отправляется в печь. Поскольку печь сильно нагревает уголь, из него удаляются летучие вещества, масла и смолы. Такой прокаленный уголь называется коксом, его удаляют из печи после 18 – 24 часов. Кокс охлаждается и дробится на куски от 1 до 4 дюймов. Кокс содержит 90 – 93% углерода, немного золы и серы, но, по сравнению с сырым углем, он очень прочен. Прочные куски кокса являются замечательным энергоносителем и обеспечивают газопроницаемость столба шихты в доменной печи, что требуется для расплавления и восстановления железной руды, окатышей и агломерата.

Наконец, такой материал для процесса получения железа, как известняк. Известняк добывается из земли с помощью взрывчатых веществ. Затем измельчается до размеров от 0.5 до 1.5 дюймов, чтобы обеспечить свободное прохождение дутья в доменной печи. Известняк может быть чистым, с высоким содержанием кальция, а также доломитизированным , содержащим магнезию или смесь двух видов известняка.

Известняк нужен для удаления серы и другие примесей. Оператор доменной печи может варьировать количеством подаваемых материалов для получения требуемого химсостава шлака, и создавать оптимальные свойства шлака, как, например, низкая температура плавления и высокая жидкоподвижность.

Все сырые материалы складируются на рудном дворе и подаются на эстокаду перед подачей в печь. Эти материалы загружаются сверху, проходят через многочисленные химические и физические реакции, пока не опустятся вниз.

Железная руда, окатыши и агломератвосстанавливаются . Это означает, что кислород в железных окислах исключается серией химических реакций. Эти реакции происходят как указано ниже:

Начинается с 850° F

Начинается в 1100° F

3) FeO + CO = CO2 + Fe
или
FeO + C = CO + Fe

Начинается в 1300° F

В то же время, когда окислы железа проходят через эти реакции, они также начинают размягчаться, а затем плавиться и просачиваются в виде жидкого железа через кокс в горн печи.

Кокс спускается к уровню горна печи, где в печь вводится подогретый воздух или горячее дутье. Кокс зажигается этим горячим потоком и непосредственно реагирует, генерируя тепло как указано ниже:

Имеет место и реакция высокотемпературного восстановления углекислоты в угарный газ как указано ниже:

Продукт этой реакции, угарный газ, необходим, чтобы восстановить железную руду, как указано выше.

Известняк опускается в печи, сохраняя твердость, пока не вступит в реакцию, как указано ниже:

Эта реакция требует затрат энергии и начинается при температуре около 1600°F. CaO , образующийся в результате этой реакции, необходим для того, чтобы удалить серу из металла, что необходимо перед тем, как чугун станет сталью. Реакция десульфурации приведена ниже:

FeS + CaO + C = CaS + FeO + CO

CaS становится компонентом шлака. Шлак также формируется из разных остаточных компонентов: кремнезема (SiO2), глинозема (Al2O3), магнезии ( MgO ) или кальцита( CaO ), которые вносятся с железной рудой, окатышами, агломератом или коксом. Жидкий шлак затем также присачивается через слой кокса к дну печи, где находится сверху жидкого чугуна, так как плотность шлака меньше.

Другой продукт процесса получения чугуна, помимо расплавленного железу и шлака, – это горячие запыленные газы. Эти газы выходят из верхней части печи и направляются на очистку, где из газа улавливается пыль и газ охлаждается. Доменный газ имеет высокую теплоту сгорания и может использоваться как топливо в воздухонагревателях, которые используется для подогрева дутья, вводимого в печь. Любой газ, не сгоревший в печах, отправляется в паровой котел и используется для выработки пара, который вращает турбину.

В общем, доменная печь – это реактор, где твердые тела опускается, а газы восходят. В этом реакторе протекают многочисленные химические и физические реакции, в результате которых образуется желаемый конечный продукт, который является жидким чугуном. Типичный химсостав жидкого чугуна следующий:

Есть также рудные дворы, которые могут также быть доками, где разгружаются корабли и баржи. Сырые материалы, складируемые на рудном дворе, – это необогащенная руда, различные виды окатышей, агломерат, известняк и возможно кокс. Эти материалы перегружаются на бункерную эстокаду мостовым перегружателем. Материалы могут также поставляться на бункерную эстокаду в вагонах или перегружаться из рудного двора в самоходные тележки, называемые "рудными транспортерами". Руда, окатыши, агломерат, кокс и известняк загружены в отдельные бункера хранения. Различные материалы взвешиваются согласно плану подачи, разработанному, для получения желаемой марки чугуна и химсостава шлака. Материалы взвешиваются в подбункерном помещении с помощью вагон-весов , которые доставляют шихту к скиповому подъемнику, который по наклонным рельсам направляется к загрузочному устройству печи. Некоторые современные доменные печи работают не со скипами, а с автоматизированными конвейерными подъемниками, которые протянуты от эстокады до колошника.

На колошнике печи материалы удерживаются, пока не наберется «подача», состоящая из нескольких видов железосодержащей шихты, кокса и флюса (известняка). Точный график загрузки печи разрабатывается операторами, чтобы старательно контролировать газопроницаемость и химические реакции внутри печи. Материалы загружаются в доменную печь через два «конуса», которые попеременно опускаются, и распределяют материалы равномерно по периферии горловины печи. Некоторые современные печи не имеют конусов, но вместо этого имеют 2 или 3 пневмозатвора , которые перераспределяют шихту на вращающийся конус, позволяющий изменить динамические углы откоса материалов, что дает возможность более точно размещать материалы внутри печи.

Читайте также:  Лобзик электрический фиолент отзывы

Также в верхней части доменной печи есть 4 газгольдера, куда поступает горячий грязный газ, выходящий из колошника печи. Каждые два газгольдера объединяются в 1 газовод . Два газовода затем соединяются в нисходящий газопровод. В верхней части подъема газгольдеров есть клапаны, которые в экстренном случае могут выпустить газ и защитить верх печи от внезапных скачков давления газа. Газ спускается по нисходящему газопроводу к пылеуловителю, где наиболее крупные частицы пыли оседают, накапливаются и выгружаются в вагоны. Затем газ проходит через скруббер Вентури , который улавливает более мелкие частицы. Окончательно газ охлаждается в охладителе. Брызги воды уменьшают температуру горячего, но чистого газа. Некоторые современные печи оборудованы объединенными скруббером Вентури и охладителем. Очищенный и охлажденный газ готов для сжигания.

Чистый газопровод направляет горячее дутье от воздухонагревателей в печь. Это обычно 3 или 4 цилиндрических корпуса, расположенных в линию недалеко от доменной печи. Газ сгорает в нижней части воздухонагревателя, тепло поднимается и нагревает огнеупорную насадку внутри воздухонагревателя. Продукты сгорания газа после прохождения воздухонагревателя и разогрева кладки насадки, выбрасываются через высокую трубу.

Большие объемы воздуха, от 80,000 ft 3 / min до 230,000 ft 3 / min , генерируются турбовентилятором и поступают через холодный воздухопровод к воздухонагревателям. Этот холодный поток воздуха затем входит внутрь воздухонагревателя, насадка которого заранее нагрета и тепло, аккумулированное в огнеупорном кирпиче, передается холодному потоку и нагревает его. Температура горячего дутья может быть от 1600°F до 2300°F в зависимости от проекта и состояния печи. Этот нагретый воздух затем выходит из воздухонагревателя в трубопровод горячего дутья и направляется в печь. Имеется также и клапан-смеситель, смешивающий холодный воздух и горячее дутье для того, чтобы контролировать температуру дутья и удерживать ее постоянной. Дутье поступает в трубу, расположенную вокруг нижней части доменной печи и называемую "колбаса". Из трубы, горячий поток направляется в печь через насадки, называемые фурмами. Фурмы равномерно размещены по периферии печи. Их может быть от 14 штук на малой печи и до 40 на большой. Фурмы изготавливаются из меди и охлаждаются водой, так как температура непосредственно перед ними может достигать 3600°F – 4200°F. Масло, смола, природный газ, пылеугольное топливо и кислород могут также вводиться в печь через фурмы для того, чтобы совместно с коксом высвободить дополнительную энергию, которая необходима для повышения производительности. Расплавленный металл и капли шлака проходят мимо фурм по мере их поступления в горн печи, который расположен непосредственно ниже уровня фурм.

Нижняя половина печи с «колбасой», фурмами и оборудованием для выпуска чугуна и шлака находится непосредственно под укрытием рабочей площадки и называется литейным двором. Выпуск чугуна и шлака из горна осуществляется через летки, которые плотно закупорены. Отверстия в глинистых пробках проделывают с помощью специальных машин. После открытия леток чугун и шлак стекают в глубокую канаву под названием «желоб». Желоб заканчивается перпендикулярно расположенным скиммером . Металл через скиммер поступает в чугуновозные ковши, расположенные на железнодорожной платформе. После того, как стек чугун, начинает стекать более легкий шлак. Скиммер наклоняется и шлак вытекает в шлаковозные чаши, также расположенные на железнодорожной платформе. Когда продукты плавки выпущены из печи, подается сигнал к « забитию » летки. Барабан специальной машины, который был заранее наполнен огнеупорной глиной, приводится в действие. Отверстие плотно закрывают. После выпуска чугун направляется в сталеплавильные цеха для выплавки стали , а шлак направляется в отвал. Рабочая площадка подготавливается к следующему выпуску чугуна, который может происходить через определенные промежутки времени (от 45 минут до нескольких часов). Важно следить за тем, чтобы уровень чугуна в горне был всегда ниже уровня фурм, иначе может произойти прогар медных фурм и сильное повреждение печи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Доменная печь – это первая ступень в производстве стали. Первые доменные печи, появившиеся в 14-ом столетии, производили одну тонну чугуна в день. Оборудование доменных печей непрерывно совершенствуется. В настоящее время человек может получать 13000 тонн чугуна в день. Однако даже если совершенствуется оборудование и повышается производительность, процессы, протекающие внутри печи, все те же. Доменные печи будут существовать еще долго, они способны эффективно производить жидкий металл, составляя конкурунцию прочим способам получения железа.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Данная статья была подготовлена Джоном Риккетсом ( Ispat Inland , Inc ). Перевод Николаевой А.К.

Современная цивилизация неразрывно связана с развитием техники производства, невозможной без совершенствования орудий труда и материалов, используемых для их изготовления.

Среди всех материалов природного происхождения или созданных человеком, самое значимое место занимают черные металлы – сплав железа и углерода с присутствием других элементов.

Сплавы, в составе которых часть углерода составляет 2 – 5%, относятся к чугунам, при наличии углерода менее 2% сплав относится к сталям. Для плавки металлов используется специальная технология доменного производства.

Азбука производства

Доменная плавка – это процесс производства чугуна из железной руды, перерабатываемой в доменных печах или, как их еще называют, домнах.

Основными материалами, необходимыми в процессе такого производства, являются:

  • топливо, в виде получаемого из каменного угля кокса;
  • железная руда, являющаяся непосредственным сырьем для производства;
  • флюс – специальные добавки из известняка, песка, а также других материалов.

В доменные печи железная руда попадает в виде сплавленных между собой кусков мелкой породы – агломератов или окатышей, в виде рудных комков. Исходное сырье загружают в колошник доменной печи послойно, чередуя со слоями кокса и с послойным добавлением флюса.

[advice]Примите к сведению: флюс необходим для того, чтобы заставить всплыть пустую породу и различные примеси, которые называются шлаком.[/advice]

Всплывший на поверхности раскаленного чугуна шлак, сливается до того, как металл застынет. Загружаемый для плавки чугуна материал из железной руды, кокса и флюса, называют шихтой.

Доменная печь, имеющая в профиль сходство с башней с широким основанием, внутри выкладывается огнеупорным материалом – шамотом.

Устройство доменной печи. (Для увеличения нажмите)

Основными элементами конструкции являются:

Распар — это самая широкая часть доменной печи. В нем плавится пустая порода руды и флюса, в результате чего из них получается шлак. Для предотвращения воздействия высоких температур на кладку и кожух печи, применяются холодильные установки с циркулирующей водой.

Доменная шахта строится в форме расширяющего внизу конуса – такое устройство домны позволяет шихте свободно опускаться во время процесса плавки. Образование чугуна, который в процессе плавки спускается в горн, происходит в распаре и заплечиках. Для удержания находящейся в распаре и шахте твердой шихты, заплечики имеют форму конуса, с расширением к верху.

Как работает

В домну шихта засыпается через колошник непрерывными порциями.

Читайте также:  Выбраковка стропов из стальных канатов

Для обеспечения непрерывности работы, возле домны устанавливается склад для окатышей (агломерата), флюса и кокса – бункер, предназначенный для составления шихты.

Поставки сырья в бункеры, как и подача шихты к засыпным устройствам на колошник, производится по непрерывной схеме с использованием транспортеров.

Опускаясь под своей массой, шихта попадает в среднюю часть печи, где под воздействием горячих газов, образующихся в результате сгорания кокса, железорудный материал нагревается, а оставшиеся газы выходят через колошник.

В горне, который находится внизу печи, располагаются аппараты для подачи под давлением горячих воздушных потоков – фурмы. В фурмах имеются окошки с термостойкими стеклами, позволяющие производить визуальный контроль процесса.

[warning]Обратите внимание: для защиты от воздействия высоких температур устройства охлаждаются водой по имеющимся внутри каналам.[/warning]

Сгорающий в горне кокс дает необходимую для плавления руды температуру, превышающую +2000 гр.

В процессе горения происходит соединение кокса и кислорода с образованием углекислого газа.

Воздействие высокой температуры на углекислый газ превращает последний в отнимающий у руды оксид углерода и восстанавливает железо. Процесс образования чугуна происходит после прохождения железа сквозь слои раскаленного кокса. В результате такого процесса, железо насыщается углеродом.

После того как чугун в горне накопился, жидкий металл выпускается через находящиеся внизу отверстия – летки. В первую очередь через верхнюю летку выпускается шлак, а затем, через нижнюю летку – чугун. По специальным каналам чугун сливается в размещенные на железнодорожных платформах ковши и транспортируется на дальнейшую обработку.

Литейный чугун, который в дальнейшем будет использован для производства отливок, попадает в разливочный аппарат и, застывая, превращается в бруски – чушки.

Для производства стали используется чугун, который называется переделочным – он составляет до 80% производства.

Переделочный чугун транспортируется в сталелитейный цех с конверторами, мартеновскими или электрическими печами. В современных, огромного размера домнах для поддержания процессов горения используется не только потоки горячего воздуха, но и чистый кислород, применяемый вместе с природным газом.

Такая технология позволяет расходовать меньшее количество кокса, но является технологически более сложной. Поэтому для контроля процесса производства, выбора оптимальных режимов плавки используются компьютеры, способные вести одновременный анализ работы всех систем.

Смотрите познавательное видео, в котором описываются принцип работы и нюансы функционирования доменной печи:

Рис.6 Устройство доменной печи

Доменная печь имеет сталь­ной кожух, выложенный внутри огне­упорным шамотным кирпичом. Рабочее пространство печи включает колошник 6, шахту 5, распар 4, заплечики 3, горн 1, лещадь 15. В верхней части колошни­ка находится засыпной аппарат 8, через который в печь загружают шихту (оф­люсованный агломерат и окатыши). Шихту взвешивают, подают в вагонет­ки 9 подъемника, которые передвигают­ся по мосту 12 к засыпному аппарату 8 и, опрокидываясь, высыпают шихту в приемную воронку 7 распределителя шихты. При опускании малого конуса 10 засыпного аппарата шихта попадает в чашу 11, а при опускании большого конуса 13 – в доменную печь, что пред­отвращает выход газов из доменной печи в атмосферу. Для равномерного распределения шихты в доменной печи малый конус и приемная воронка после очередной загрузки поворачиваются на угол, кратный 60°.

При работе печи шихтовые матери­алы, проплавляясь, опускаются, а через загрузочное устройство в печь подают­ся новые порции шихты в таком ко­личестве, чтобы весь полезный объем печи был заполнен. Полезный объем печи – это объем, занимаемый шихтой от лещади до нижней кромки большого конуса засыпного аппарата при его опускании. Современные доменные пе­чи имеют полезный объем 2000-5000 м 3 . Полезная высота доменной печи достигает 35 м.

В верхней части горна находятся фурменные устройства 14, через кото­рые в печь поступает нагретый воздух, необходимый для горения топлива. Воздух нагревают для уменьшения по­терь теплоты и снижения расхода кок­са. Воздух поступает в доменную печь из воздухонагревателя, внутри которо­го имеются камера сгорания и насадка. Насадка выложена из огнеупорных кир­пичей, так что между ними образуются вертикальные каналы. В камеру сгора­ния к горелке подается очищенный от пыли доменный газ, который сгорает и образует горячие газы.

Газы, проходя через насадку, нагре­вают ее и удаляются через дымовую трубу. Затем подача газа к горелке прекращается, и через насадку пропускается воздух, подаваемый турбовоздуходувной машиной. Воздух, проходя через насадку, нагревается до температуры 1000-1200° С и поступает к фурменному устройству 14, а оттуда через фурмы 2 – в рабочее пространство. Доменная печь имеет несколько воздухе нагревателей: в то время как в одни насадках нагревается, в других насадках отдает теплоту холодному воздуху, нагревая его. После охлаждения насадки воздухом нагреватели переключаются

В результате сплавления оксидов Аl2Оз, CaO, MgO, пустой породы руды, флюсов и золы топлива образуется шлак. Шлак стекает в горн и скап­ливается на поверхности жидкого чу­гуна благодаря меньшей плотности.

Чугун выпускают из печи каждые 3-4 ч, а шлак – через 1-1,5 ч. Чугун выпускают через чугунную летку 16 – отверстие в кладке, рас­положенное несколько выше лещади, а шлак – через шлаковую летку 17. Чугунную летку открывают бурильной машиной, после выпуска чугуна ее закрывают огнеупорной массой. Чугун и шлак сливают в чугуновозные ковши и шлаковозные чаши. Чугун транспор­тируют в кислородно-конвертерные или мартеновские цехи для передела в сталь. Чугун, не используемый в жид­ком виде, разливают в изложницы разливочной машины, где он затверде­вает в виде чушек-слитков массой 45 кг.

Процесс выплаки стали

Основными материалами для про­изводства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Со­держание углерода и примесей в стали значительно ниже, чем в чугуне (табл.).

Состав чугуна и стали, %

Материал С Si Mn Р S
Чугун Сталь 2,14-6,67 ≤2,14 ≤3 ≤0,37 ≤5 ≤0,8 ≤0,5 ≤0,07 ≤0,5 ≤0,07

Поэтому сущностью любого метал­лургического передела чугуна в сталь является снижение содержания углерода и примесей путем их избирательного окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки.

Примеси отличаются по своим фи­зико-химическим свойствам, поэтому для удаления каждой из них в плавиль­ном агрегате создают определенные условия, используя основные законы физической химии.

Про­цессы выплавки стали осуществляют в несколько этапов.

Первый этап – расплавление шихты и нагрев ванны жидкого металла. На этом этапе температура металла не­высока; интенсивно происходят окис­ление железа, образование оксида же­леза и окисление примесей Si, P, Mn. Наиболее важная задача этого процесса – удаление фосфора (одной из вредных примесей в стали). Для этого необходимо про­ведение плавки в основной печи, в ко­торой можно использовать основной шлак, содержащий СаО. Выделяющий­ся фосфорный ангидрид образует с оксидом железа нестойкое соединение (FеO)32О5. Оксид кальция СаО—более сильное основание, чем оксид железа, поэтому при невысоких температурах связывает ангидрид Р2О5, переводя его в шлак:

Реакция образования фосфорного ан­гидрида протекает с выделением тепло­ты, поэтому для удаления фосфора из металла необходимы невысокие тем­пературы ванны металла и шлака. По мере удаления фосфора из металла в шлак содержание фосфора в шлаке возрастает. В соответствии с законом распределения удаление фос­фора из металла замедляется. Поэтому для более полного удаления фосфора из металла с его зеркала убирают шлак, содержащий фосфор, и наводят новый со свежими добавками СаО.

Читайте также:  Расположение встроенных светильников на кухне

Второй этап – «кипение» металличес­кой ванны – начинается по мере ее прогрева до более высоких, чем на первом этапе, температур. При повыше­нии температуры металла более интенсивно протекает реакция окис­ления углерода, происходящая с погло­щением теплоты.

Образующийся в металле оксид же­леза реагирует с углеродом, а пузырьки оксида углерода СО выделяются из жидкого металла, вы­зывая «кипение» ванны. При «кипении» уменьшается содержание углерода в ме­талле до требуемого, выравнивается температура по объему ванны, частич­но удаляются неметаллические включе­ния, прилипающие к всплывающим пу­зырькам СО, а также газы, проника­ющие в пузырьки СО. Все это способствует повышению качества металла. Поэтому этап «кипения» ванны явля­ется основным в процессе выплавки стали.

В этот же период создаются условия для удаления серы из металла. Сера в стали находится в виде сульфида [FeS], который растворяется также в основном шлаке (FeS). Чем выше температура, тем большее количество FeS растворяется в шлаке, т. е. больше серы переходит из металла в шлак. Сульфид железа, растворенный в шла­ке, взаимодействует с оксидом кальция, также растворенным в шлаке: (FeS)+(CaO)=(CaS)+(FeO)

Эта же реакция протекает на границе металл-шлак между сульфидом же­леза в стали [FeS] и (СаО) в шлаке: [FeS] + (СаО) = (CaS) + (FeO)

Образующееся соединение (CaS) рас­творимо в шлаке, но не растворяется в железе, поэтому сера удаляется в шлак.

Третий этап (завершающий) – раскисление стали заключается в восстанов­лении оксида железа, растворенного в жидком металле. При плавке повыше­ние содержания кислорода в металле необходимо для окисления примесей, но в готовой стали кислород – вредная примесь, так как понижает механичес­кие свойства стали, особенно при высо­ких температурах. Сталь раскисляют двумя способами: осаждающим и диф­фузионным.

Осаждающее раскисление осуществ­ляют введением в жидкую сталь рас­творимых раскислителей (ферромарган­ца, ферросилиция, алюминия), содер­жащих элементы Mn, Si, A1 и др., которые в данных условиях обладают большим сродством к кислороду, чем железо. В результате раскисления вос­станавливается железо и образуются оксиды MnO, SiO2, Аl2О3 и другие, которые имеют меньшую плотность, чем сталь, и удаляются в шлак. Однако часть их может остаться в стали, что понижает ее свойства.

Диффузионное раскисление осущест­вляют раскислением шлака. Ферромар­ганец, ферросилиций и другие раскислители в мелкоразмельченном виде за­гружают на поверхность шлака. Раскислители, восстанавливая оксид желе­за, уменьшают его содержание в шлаке. В соответствии с законом распределе­ния оксид железа, растворенный в ста­ли, начнет переходить в шлак. Об­разующиеся при таком способе раскисления оксиды остаются в шлаке, а восстановленное железо переходит в сталь, что уменьшает содержание в ней неметаллических включений и по­вышает ее качество.

В зависимости от степени раскисленности выплавляют спокойные, ки­пящие и полуспокойные стали.

Спокойная сталь получается при пол­ном раскислении в печи и ковше.

Кипящая сталь раскислена в печи неполностью. Ее раскисление продол­жается в изложнице при затвердевании слитка благодаря взаимодействию FeO и углерода, содержащихся в металле. Образующийся при реакции FeO+C=Fe+CO оксид углерода выделяется из стали, способствуя удале­нию из стали азота и водорода. Газы выделяются в виде пузырьков, вызывая ее «кипение». Кипящая сталь не содер­жит неметаллических включений -про­дуктов раскисления, поэтому обладает хорошей пластичностью.

Полуспокойная сталь имеет проме­жуточную раскисленность между спо­койной и кипящей. Частично она раскисляется в печи и в ковше, а частично в изложнице благодаря взаимодейст­вию оксида железа и углерода, содер­жащихся в стали.

Легирование стали осуществляют введением ферросплавов или чистых металлов в необходимом количестве в расплав. Легирующие элементы, срод­ство к кислороду которых меньше, чем у железа (Ni, Co, Мо, Си), при плавке и разливке практически не окисляются, и поэтому их вводят в печь в любое время плавки (обычно вместе с оста­льной шихтой). Легирующие элементы, у которых сродство к кислороду боль­ше, чем у железа (Si, Mn, A1,Cr,V, Ti и др.), вводят в металл после раскисления или одновременно с ним в конце плавки, а иногда непосредст­венно в ковш.

Основной способ выплавки стали из чугуна – кислородно-конверторныйспособ. Это выплавка стали из жидкого чугуна в конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом через водоохлаждаемую фурму. Этим способом производится порядка 40% выплавляемой стали в стране.

Кислородный конвертер – это сосуд грушевидной формы из стального листа, футерованный основным кир­пичом. Вместимость конвертера 130-350 т жидкого чугуна. В процессе ра­боты конвертер может поворачиваться на цапфах вокруг горизонтальной оси на 360° для заливки скрапа, заливки чугуна, слива стали и шлака.

Шихтовыми материалами кислород­но-конвертерного процесса являются жидкий передельный чугун, стальной лом (не более 30%), известь для наведения шлака, железная руда, а также боксит (Аl2О3), плавиковый шпат (CaF2), которые при­меняют для разжижения шлака.

Перед плавкой конвертер наклоняют, через горловину с помощью завалоч­ных машин загружают скрап, заливают чугун при тем­пературе 1250-1400° С. После этого конвертер поворачивают в вертикальное рабочее положение, внутрь его вводят водоохлаждаемую фурму и через нее подают кислород под давлением 0,9-1,4 МПа и расход 4 м 3 /мин. Одновременно с началом продувки в конвертер загружают известь, боксит, железную руду. Струи кислорода про­никают в металл, вызывают его цир­куляцию в конвертере и перемешивание со шлаком. Благодаря интенсивному окислению примесей чугуна при вза­имодействии с кислородом в зоне под фурмой развивается температура до 2400° С.

В зоне контакта кислородной струи с чугуном в первую очередь окисляется железо, так как его концентрация во много раз выше, чем примесей. Об­разующийся оксид железа растворяется в шлаке и металле, обогащая металл кислородом. Кислород, растворенный в металле, окисляет кремний, марганец, углерод в металле, и содержание их понижается. При этом происходит ра­зогрев ванны металла теплотой, вы­деляющейся при окислении примесей, поддержание его в жидком состоянии.

Mn + O2 ® MnO2 шлак

Подачу кислорода заканчивают, ког­да содержание углерода в металле соответствует заданному. После этого конвертер поворачивают и выпускают сталь в ковш.

При выпуске стали из конвертера ее раскисляют в ковше осаждающим ме­тодом ферромарганцем, ферросилицием и алюминием; затем из конвертера сливают шлак.

Рис.7 Последовательность технологических операций при выплавке стали в кислородных конвертерах

В кислородных конвертерах выплав­ляют конструкционные стали с различ­ным содержанием углерода, кипящие и спокойные.

В кислородных конвертерах трудно выплавлять стали, содержащие легко-окисляющиеся легирующие элементы, поэтому в них выплавляют низколе­гируемые (до 2-3% легирующих элементов) стали. Легирующие элементы водят в ковш, расплавив их в электропечи, или твердые ферросплавы вво­дят в ковш перед выпуском в него стали. Плавка в конвертерах вмести­мостью 130-300 т заканчивается через 25-30 мин. Кислородно-конвертерный процесс более производительный, чем плавка стали в мартеновских печах.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).