Домна пешіндегі шикірам мен газ озалысы

азіргі заманы домна пештерінде онда материалды болу затыы 4 - 6 саат, ал газдар - шамамен 3 - 12 секунд. Балытуды жоары крсеткіштері газдарды пеш имасы бойымен жасы таралуы кезінде алынуы ммкін.

Тек осы жадайда газдар максималь дрежеде материалдара физикалы жылу бере алады жне оларды тотысыздану абілеті толыымен олданылуы ммкін. Белгілі боландай, пеш имасы бойымен газ аыныны таралымы газ тетін шикірам дігегіні арсыласуына туелді болады.

Газдарды рашан аумата шикіраммен аз арсыласа озалатынын ескере отырып, оны жктеу рдісінде пеш имасы бойымен агломератты кокса араанда газткізгіштігі аз екенін есепке ала агломерат пен коксты белгілі бір атынаста тарата отырып, реттеуге болады. Егер мны жасамайтын болса, онда газдарды негізгі блігі шикіраммен аз арсыласа отырып озалады да, пештен жоары температурада шыып кетеді, яни жылу энергиясын толы олданбайды жне тотысыздану абілеті толытай орындалмайды. Мнымен оса газды шикіраммен жоары арсыласуы туындаан кезде газ аз енетін болады, сондытан шикірам аз ыздырылып, нашар тотысызданады, бл пешті тмегі жаынан осымша энергия кзін, яни кокс шыынын арттыруды талап етеді.

Жктеу кезінде е алдымен келесіні есепке алады: рлеу пешке абыралардан келеді, тегіс абыраларды газбен арсыласуы шикірам клеміне араанда тмен болады, осыан байланысты газдар абырада озалуа мтылады. Сондытан, абыраларда газткізгіш агломераттан аз алыдыты болуы, ал центрінде кокс алыдыынан алыыра болуы абылданан, бл газ аыныны центрге арай таралуына ммкіндік береді. Пеш бойымен де материалдар бірегей орналасуы керек.

Екі конусты сеппелі аппараты бар пештерде шикірамды пешке жекелей бліктеп енгізеді. Жктеу бірнеше скипті райды (кбінесе трт, ал кейде ш, трт, алты) жне кенді бліктен (негізінен агломераттан) жне шикірамды есептеудегі атынаспен алынатын кокстан трады. Жктеу біріккен, блшекті жне ажыратылан болуы ммкін, біріншісінде оан енетін барлы агломерат пен кокс скиптері кіші конусті айналдырмай жіберу арылы лкен конуса жинаталады, одан кейін пешке бір лкен конусты жібере отырып, жктелінеді (оны белгілеу мысалы: ААКt); екіншісінде агломератты лкен конусты бір рет тсіру арылы жктейді, ал коксты - екінші ретте (ААtККt) жне шіншісінде беріліс екі абылдаышпен жзеге асады, біра райсысында кокс та, агломерат та болады (ААК, ККАt). Берілген белгілеулерде t белгісі лкен конусты жіберілуін, А - агломерат скипін, К - кокс скипін білдіреді. (Берілісті жинау реті мен колошник бойымен берілістерді таралуы сеппелі аппаратты суреттеуде жоарыда келтірілген).

Мойынды имасы бойымен агломерат пен коксты таралымын басару шін келесілер олданылады: лкен конустаы агломерат пен кокс скиптері жинаыны реттілігін згерту, блек жне ажыратылан берілістерді олдану, беріліс массасын згерту, мойындытаы сеппе дегейін сатылы згерту, пешке берілісті жктеу кезінде лкен конусты толы емес тсіру, мойынды абыраларында озалмалы плиталарды ондыру.

Шикірам таралымын осы дістерді олдана отырып реттеуде сеппелі материалдарды енгізуді келесі белгілі задылытарын есепке алады:

- лкен конустан келіп тсетін материалдар мойындыта жота бойымен тік орналасады;

- жота абыраларда орналасанда бір, ал абыралардан алынанда екі сырымаа (скат) ие болады;

- шикірам лаан орында кп млшерде нта материал жинаталады, ал ірі кесектер айтарлытай шамада жотаны табанында жиналады, сондытан да жота аумаында шикірамны газткізгіштігі тмен болады. Осы кезде нтаты негізгі блігі агломерат болып есептеледі;

- жотаны орналасуына мойындытаы сеппе дегейіне туелді болады, сеппені дегейі H₁- ден H₃- ке тмендегенде жота мойынды абыраларына жаындайды;

- жотаны орналасуы лкен конус пен мойынды абырасы арасындаы саылауа да туелді болады, саылау кіші боланда жота абырада, ал лкен боланда абырадан тыс орналасады;

- шынайы еіс (естественный откос) брышы еркін орналастыру кезінде жоарыдан лап келе жатан кокста агломератпен салыстыранда кіші болады, сондытан лкен конус себу кезінде пеш абырасында агломератты алы абаты, ал ортасында коксты алы абаты пайда болады;

Сурет 5.1 - Домна пеші:

1 - мойындыты ораныс сегменттері; 2 - лкен конус; 3 - абылдау воронкасы; 4 - кіші конус; 5 - шикірам таратыш; 6 - лкен конус воронкасы;

7 - клбеу кпір; 8 - скип; 9 - ауа фурмасы; 10 - шойын аынзегі; 11 - ож аынзегі

- осындай еіс брыштарыны айырмашылыына орай беріліс массасын азайту пеш ортасында агломерат абаты алыдыыны кемуіне алып келеді жне аума ортасында агломератсыз жасы газткізгіштікті алыптастыруа ммкіндік береді;

- лкен конусты толы емес тсіру материал жоталарыны мойынды абыраларына арай орналасуына жне нтаты кп млшеріні периферияа тсуіне ммкіндік туызады;

- беріліс лкен конустан жргізілгенде оны тмегі блігі абырада жанады, бл кезде центрге берілісті соы блігі тсірілетін жота тзіледі, яни пеш центріне негізінен лкен конуса соынан жктелген скип материалдары тсіп отырады. Сйкесінше, ААКК агломератпен беріліс кезінде пеш центріне кп млшерде кокс, ал кері баытта KKAAt берілген кезде кп млшерде агломерат беріледі.

Жктеу ретін кері ауыстыру мойынды имасы бойымен материалды таратуда кшті рекетті болып есептеледі жне те ажетті амал ретінде олданылады, материалдарды таралуына KAKAt, AKKAt типті аралы реттіліктегі жктеу трлері жатады.

Жалпы пеш имасы бойымен материал таралымын екі конусты аппарат кмегімен реттеу крделі жне здіксіз жргізілуі керек. Соы жылдары кейбір пештерде мойынды абыраларына горизонталь жазытыпен орналастыруа жне оларды клбеу брыштарын згертуге ммкіндік беретін озалмалы плиталар орнатылан. Плитаа тсетін шикірам кесектері крінеді жне плита алпын згерте отырып, шикірам мойындыты берілген аумаына баыттауа болады.

Конуссыз жктелетін рылылы пештерде шикірамды пешке кезекпен ашылып отыратын екі шлюзды бункерлер арылы енгізеді, ал бункерлерге оны белгілі бір аралыта агломерат пен кокс лестері салынан клбеу ленталы конвейерлермен жеткізіледі. Бір бункерге кокс немесе агломерат блігі лентадан келіп тседі, бункерден блікті оны жктеу кезінде (60 - 140с) вертикаль ось бойымен ондаан айналым жасайтын клбеу айналмалы науа бойымен пеш мойындыына енгізеді.

Жктеуді бл дісін сипаттау шін кбінесе «беріліс» термині емес, жктеу циклі ымы олданылады. Жктеу циклі - бл айталанып белгілі бір ретпен орналастырылып отыратын шикірам материалдарыны лестеріні жиынтыы. лестерді максималь масссасы себу рылысыны шлюзді бункер (50 - 80м³) клемімен аныталады. Циклдаы лестер саны 5 - 7 - ден 14 - ке дейін згеруі ммкін.

Айналмалы науаны олдану мен оны клбеу брышын шлюзді бункерден материалды р лесін жктеген сайын згертіп отыру материалды мойынды бойымен ке ауымда таралып отыруына жне агломерат пен кокс абаттарыны алыдыын оларды біртекті орналастырылып, газ аыныны тиімді олданылу дегейіне ол жеткізе отырып реттеуге ммкіндік береді.

Домна пешіндегі шикірамны газткізгіштігі мен шикірам жне газ арасындаы жылу алмасу мен химиялы рдістер алай жасы тетіндігі жнінде белгілі бір млімдеме жасау шін температура мен има бойындаы газ рамы жніндегі мліметтерді білген жн. Газдардаы СО₂ млшеріні жоары болуы мен тмен температура пештегі химиялы жне жылу алмасу рдістеріні толыандылыын крсетеді. Пешті арынды жне немді жмысы шін перифериядаы СО₂ млшері мен пеш осьі бойындаы млшер біршама тмен, ал абырадан 1 - 2м ашытыта жоары болуы сынылады.

Жаа пештерде температураны баылау мен пеш имасы бойымен газдарды жинаталуын адаалау шін аптама мен футеревка арылы енгізілетін шикірам дегейінде жне шикірам клемінде оны дегейінен 1,5 - тен 7 - 12м - ге дейінгі тмен араашытыта перифериядан пеш центріне арай периодты трде алмасып отыратын зондтар олданылады. Барлы пештерде мойындытаы сеппе дегейін баылайды, пеш кмбезіндегі саылау арылы ткізілген тігінен орналасатын штангалар - екі зонд кмегімен баылау жалпыа бірдей абылданан. Жмыс кезінде зондты тмегі аыры шикіраммен бірге біртіндеп тсе отырып, шикірам бетінде орналасады, зондтар шикірам дегейіні згерісін бейнелейтін баылау - лшеу рылыларымен байланысан, лкен конустан шикірамды енгізген кезде зондтарды ктереді. азірде шикірам дегейін сеппе бетіне инфраызыл, микротолынды жне баса да барлаушыларды енгізу кмегімен беттеспей лшеу дістері оланылыса енгізіліп келе жатыр.

1864 жылы Пьер Мартен пеште е алаш болат балытуды жргізді. Ол з рылымында жне толытай асыр бойы лемде болатты кп млшері мартендік пештерде балытылан. ндірісті бл дісі зіні мбебаптылыымен байланысты – оларды алынуы болатты р маркасын даярлау шін сйы пен атты металды кез келген атынасында р трлі шойын типтерін олдана отырып жне брыы баылау мен талдау кезінде ммкін болады. Ал азіргі тада мартендік пештерден лем металлургтарыны барлыы бас тартты, тек ТМД елдерінде мартендік ндіріс лесі шамамен 30% - ды райды (лем бойынша бл 3%), ТМД елдерінде мартендік пештер олданыстан жайлап шыарылуда, оны ішінде, Ресейде 2010 жылы мартендік болаттар лесі 10% - дан аспайды деп ктілуде.

Сурет 5.2 - Мартен рылысы

Мартендік пеш (5.2 - ші сурет) шаылдырыш рылы болып саналады. Пеш кешені келесідей негізгі элементтерден трады: жмыс кеістігі (1), басы (2), тік каналдары (3), ож шыарыштар (4), регенераторлар (5), борова, алынатын клапандар, оша - утилизатор (6), газ тазалаыш (7), бу быры (8), желдеткіш (9). Пешті жмыс кеістігі алдыы жне арты абыралармен шектелеген, жоарыдан – енгізбемен, тменнен – оттыпен, тігінен – басшалармен. Алдыы абырада шихтаны жктеу мен шойынды юа арналан білікті терезелер (10) орналасан, арты блігіні тменіде – болат шыару саылаулары орналасан (11). Пеш футеревкасын р трлі етіп жасайды: арматуралы – шамоттан, оларды жне болат корпус арасында - жылу ошаулаыш абат, жмысшы абат болады – балыту сипатына арай - динас немесе магнезиттен жасалады, ал жмысшы абат бетінде сйкес балыма болады (м немесе магнезитті нта). Мартендік діспен болат ндіру негізгі пештерде жзеге асан болатын. Пеш енгізбесін жылуа тзімді магнезит хромитті немесе динансты кірпіштен жасайды. Басшалар арылы отын мен ауа беріледі. Ванна стімен газ озалысыны баытын периодты згерте отырып, жану німдерін жояды. Жмысшы кеістігі басшадан тік каналдар арылы жне ож шыарыштар регенератормен жаланан. Регенераторлар мартендік пештерді негізгі міндетті элементі болып саналады, онсыз ажетті температураа ол жеткізу жне балыан трдегі болат алу ммкін емес. ож шыарыштар ірі шадарды шктіре отырып, шыарылатын газдарды бірніші ретті тазалауа арналан. Регенераторлардан со бу газдары бу бырына тседі, немесе ауаа жіберілмес брын газды тазалаудан теді. Ттін быры газды байланыс атыысын амтамасыз ететін ауырлыа абілетті болу керек. Сондытан ірі мартендерді ттін быры 100м болады.

Жоары фосфорлы шойындарды деу шін цилиндрлік тмегі блікке ие жне тігінен ажыратылатын айналмалы мартендік пештер олданылан болатын, бл ожды білікті терезелер арылы кпретті айналдыруа ммкіндік береді. Мндай пештер ймалы цехтарда олданылады, мнда сйы болатты жиі аз лестермен беріп отыру керек болады.

Орташа мартендерді сыйымдылыы 125 - 300т, ал лкен жктілерде 900т болады. Мартендік балытуды ерекшелігі оны металл ваннасына жылу мен оттегіні ож абаты арылы жоарыдан берілуінде. Сондытан, рдісті керекті жылдамдыына ие болу шін пеш ваннаны аз тередігінде (~ 1м) балыан металды лкен бетке (0,5м²/ т) ие болады.

Пеш жмысыны аидасы келесіге негізделген: шихтаны жктегеннен кейін басшалардан отын (мазут, табии газ) регенераторда ~ 1200°С - а дейін ыздырылан ауа желдеткіштен беріледі, бл жалын температурасын туызады - 1900°С. Тиімді жылу берілісі шін жалын ваннамен жанасуы жне оны бетімен туі керек. Жалын жылуы ваннадан шамамен 85% сулеленумен, ал 15% - конвекциямен беріледі. Шыан газ пештен басша арылы пешті зге аяында 1500°С температурамен беріліп, жылуды негізгі блігі арсы регенератордаы оттзімді енгізбе арылы беріледі. Регенератор «рлеу арылы» суыан со жне «газ арылы» ыздырылан со клапандарды ашады, мны нтижесінде газ аыныны баыты арама-арсы згереді.

Мартендік рдісте ваннаны зындыы мен тередігі бойынша температуралы біртексіздік пайда болады, бл кезде ож температурасырашан металл темперасынан жоары болады. Температураны айшыталуына кміртегі ышылдананда тзілетін СО кпіршіктеріні есебінен ваннаны «айнауы» ммкіндік береді. Оттегі кзі болып рленетін ауа, жану німдері (СО₂, Н₂О),сонымен атар осымша енгізілетін атты тотытырыштар табылады. Керекті рам мен металл тепмературасы орнааннан кейін легирлеуші мен ышылсыздандырыштар осу арыл айнауды тотатады.

Мартендік балытуды жалпы затыы 6 сааттан астам, жылуды олданылу коэффициенті 50% - дан аз емес.

Шихтаны рамына байланысты мартендік рдіс екі трлі болады: кенді-скрап жне рдіс-скрабы. Ке таралан скрап-кенді рдіс кезінде шихтадаы сйы шойын лесі 60%-ды райды (скраптаы лесі небрі 30%), бл атты тотытырыштарды - кен, агломерат, шекемтастарды жоары млшерін - шамамен 10%, сонымен атар флюстерді жоары шынын ажет етеді. Скрап - рдісте шихта негізін болат сынытары райды, жне тек металды ана балыту керек болады. Бл рдісті ышыл футеревкада жзеге асыруа ммкіндік береді, ол газды жне бейметалды оспалары бойынша таза болат алуа ммкіндік береді. Ваннаны «айнауы» шін шихтаа арнайы карбюризаторлар - кміртек рамды оспалар осады (атты шойын, кокс жне т.б.).

Соында айта кетерлік жай, жасы делген технологиялы рдіске ие болуына арамастан мартендік рдіс барлы жаынан конвертерлі жне электрлі болат балыту ндірістерінен артта алып отыр. Сондытан, мартендік пештер жне балыту технологиялары пудлингті рдістер секілді металлургия саласыны тарих беттеріне жаыныра.