3.2 Общая схема доменного процесса

В доменной печи происходит непрерывное поступление шихтовых материалов, распределенных засыпным аппаратом на колошнике и непрерывное движение восстановительных газов от фурменных очагов через столб шихты к колошнику. Результатом взаимодействия этих потоков является накопление чугуна и шлака в нижней части доменной печи и постоянный отток отработавших восстановительных газов в верхней части печи. Шихтовые материалы во время пребывания в доменной печи претерпевают значительные физико – химические изменения, препятствующие прохождению сквозь их слои потока восстановительных газов. Правильное распределение материалов на колошнике минимизирует это плохое явление и дает возможность поддерживать оптимальную, для конкретных условий газопроницаемость столба шихтовых материалов и влиять на организацию газовых потоков в печи.

Сутью работы доменной печи является восстановление железа и “полезных” элементов из химических соединений, в которых они существуют в природных условиях. Основными восстановителями в доменном процессе являются углерод (С), монооксид углерода(СО) и водород(Н₂). Реакция восстановления окислов железа непосредственно углеродом кокса называется прямым восстановлением. Косвенное восстановление – восстановление газообразными восстановителями (СО и Н₂). Железо на 70 -80% восстанавливается в шахте (сухой зоне) газообразными восстановителями, а завершается процесс восстановления при температуре выше 1000 С при взаимодействии расплава с углеродом кокса в заплечиках и горне. Реакции прямого восстановления идут со значительным потреблением тепла, необходимо стремиться к минимизации их протекания.Образование чугуна и шлака

Плавление шихтовых материалов происходит в определенном интервале температур. В распаре, при температуре выше 1000С, материал находится в пластично – вязком состоянии и здесь начинается образование жидкого шлака из пустой породы шихты. В стекающем вниз шлаке под действием возрастающих температур (1100 – 1500)С постепенно расплавляется вся пустая порода, а после сгорания кокса и его зола. Свежевосстановленное железо заметно науглероживается в твердом состоянии, что понижает его температуру плавления. Науглероженное железо содержащее около 4% углерода и до 4% примесей (Si, Mn, S, P и др.) плавится при температуре 1130 -1150С и стекает виде капель чугуна в горн. Окончательный состав чугуна и шлака формируется после взаимодействия жидких продуктов плавки с раскаленным коксом в заплечиках и горне, а так же при фильтрации капель чугуна через слой шлака в нижней части горна – металлоприемнике. В заплечиках и горне углеродом кокса и чугуна восстанавливается основная доля трудновосстановимых элементов, входящих в состав чугуна (Si, Mn, V), из их оксидов, растворенных в шлаке. В горне чугун и шлак из – за различия в плотностях разделяются на несмешивающиеся слои. Чугун располагается на лещади, а шлак над ним, что предохраняет чугун от возможного окисления дутьем.