SPRAWOZDANIE Z WICZENIA
W LABORATORIUM
ODLEWNICTWA
Temat : Wielki piec.
1. Konstrukcja wielkiego pieca.
Wielki piec jest typowym przedstawicielem pieców szybowych , tj. takich , w których komora pieca jest ustawiona pionowo. Wsad w niej obsuwa si stale w dó , bdc w przeciw prdzie ogrzewanym przez gazy spalinowe ulatujce do góry.
Nowoczesne piece w najwikszej rednicy ma ponad 12 m. Najwyszy punkt pieca osiga okoo 60 m.
Przecitny nowoczesny piec redniej wielkoci i wydajnoci - okoo 1000 t surówki odlewniczej na dob zuywa okoo 2500 t rud elaza , 400 t topników oraz spala okoo 760 t koksu.
ciany wielkiego pieca s wymurowane z cegie szamotowych. Do wymurowania garu uywa si bloków wglowych wypalanych przy temperaturze 1300° ÷ 1400°C.
ciany pieca s intensywnie chodzone od zewntrz. Tysic tonowy wielki piec potrzebuje do chodzenia okoo 1400 m3 wody na dob.
Wokó wielkiego pieca umieszczony jest przewód gorcego dmuchu , doprowadzajc poprzez dysze podgrzane powietrze do wntrza pieca. Dysza wprowadzona jest do wntrza pieca na gboko okoo 200 ÷ 250 mm. Wskutek spalania koksu w strumieniu doprowadzonego powietrza temperatura dochodzi do 1800°C. Powietrze doprowadzone przez dysz jest podgrzane do temperatury okoo 600° ÷ 700°C. Aby dysze nie ulegay szybkiemu zniszczeniu chodzimy je wod. Liczba dysz w nowoczesnych piecach wynosi od 12 ÷ 20.
Dmuch o cinieniu 2,2 atm. dostarczaj sprarki odrodkowe tzw. turbodmuchawy. Na poziomie okoo 1,1 m poniej dysz znajduj si w garze otwory do spustu ula. Na samym dole znajduje si otwór spustowy dla surówki. Do adowania wielkich pieców wprowadzony zosta wycig pochyy. Jest to pochyo ustawiony most o konstrukcji stalowej , w górze podparty stalowym supem. Po mocie tym jed na przemian dwa wagoniki(skipy). Skip zjeda do jamy zaadowczej , w celu napenienia go wsadem.
Dla pieca 1000 ÷ 1300 m3 skip ma 6 ÷ 8 m3 objtoci.
PRZEKRÓJ PRZEZ WIELKI PIEC
1. gardziel ,2. szyb ,3. przestron ,4. spadki ,5. gar ,6. skip , 7.zamknicie gardzieli ,8. otwór spustowy ula ,9. otwór spustowy surówki
2.Proces wielkopiecowy.
Powietrze wdmuchiwane przez dysz napotyka w piecu na koks i powoduje spalenie zawartego w nim wgla. Pokazuje nam to nastpujce równanie:
C + O2 = CO2 , H = -97000 cal (406119 J)
H-warto cieplna reakcji podana dla temperatury 298 K
(-)-ciepo które zostao wydzielone
W bezporednim ssiedztwie dysz tlen jest w nadmiarze. W miar przenikania spalin w gb garu i w gór pieca , po zuyciu caej iloci tlenu , znajdujcy si w nadmiarze rozarzony koks odziaywuje na CO2 wg. równania:
CO2 + C ! 2CO , H = -38450 cal (160982 J)
W odlegoci okoo 1 m od wylotu dysz znika wolny tlen , dalej zanika CO2.
Powstajcy gaz zawiera 63% N2 i 37% CO. Wznoszc si ku górze i zdajc ku gardzieli zmienia swój skad chemiczny i obnia temperatur , która u wylotu gardzieli wynosi okoo 250°C.
Materiay zaadowane do pieca schodz ku doowi w przeciw prdzie gazów. Trac one najpierw wod , która ulatnia si przy 100° ÷ 200°C. Przy temperaturze 380° ÷ 400°C rozkada si wglan elaza.
Dolomit i kamie wapienny uyte jako topniki rozkadaj si przy wyszej temperaturze(730° ÷ 895°C) i pochaniaj przy tym due iloci ciepa. Obszar w którym odbywa si odtlenianie rud tlenkiem wgla , ograniczony jest stref temperatury okoo 850°C.
W miar jak wsad przybywa do tej czci , gdzie panuje temperatura powyej 900°C , powstajcy w reakcjach CO2 reaguje z wglem wg. reakcji:
CO2 + C = 2CO
Wynik czny tych reakcji sprowadza si do równania , w którym czynnikiem redukujcym jest czysty wgiel.
Reszt tlenu z rudy redukuje bezporednio wgiel , a ponadto redukuje równie krzem , mangan i fosfor. S to pierwiastki wchodzce w skad surówki. Czsto elazo topi si powyej 1500°C. Dziki temu , e surówka jest stopem elaza z wglem(3,0 ÷ 4,5%) , a oprócz tego zawiera jeszcze fosfor , krzem i mangan , temperatura topnienia surówki obnia si do okoo 1150°C. Umoliwia to przegrzanie i swobodny wypyw z pieca surówki zbierajcej si w garze przy temperaturze 1350 ÷ 1400°C. Najnisza , dowiadczalnie stwierdzona temperatura , przy której moe powsta w wielkim piecu elazo metaliczne wynosi 720°C.
Ze skay pynnej , topników i popiou koksu powstaje uel , którego gównymi skadnikami s: SiO2 , CaO , Al2O3 , MgO.
Wielki piec pracuje bez przerwy , dopóki zuycie obmurza nie zmusza do przeprowadzenia remontu(okoo 5 lat). Przerwy ruchu dla dokonania drobnych napraw normalnie nie przekraczaj kilku dni w roku , dlatego te obliczenia produkcji przyjmuje si 360 dni normalnego ruchu rocznie.
3.Produkty wielkiego pieca.
Gównym produktem wielkiego pieca s surówki przeróbcze i odlewnicze. Oprócz surówki w wielkich piecach produkowane s elazostopy. Wielki piec daje oprócz tego produkty uboczne: gaz i uel. Iloci gazu s due -
- 4000 Nm3 / ton koksu.
Skad chemiczny gazu wielkopiecowego: 10 ÷ 16% CO2 ; 25 ÷ 30% CO ; 0,5 ÷ 4% H2 ; 0,5 ÷ 3% CH4 ; 52 ÷ 60% N2. Nieczyszczony gaz zawiera wiksze lub mniejsze iloci pyu(10 ÷ 30% g/m3) oraz wilgoci(okoo 100 g/m3). Cz gazu spala si w nagrzewnicach dmuchu(20 ÷ 25% caej iloci) , cz suy do wytwarzania dmuchu - napdzanie dmuchaw(okoo 15%). Pozostaj jeszcze do znaczne iloci gazu , które mog by zuyte do wytwarzania pary , ogrzewania pieców w innych dziaach huty itp. uel wielkopiecowy , którego ilo wynosi w naszych warunkach rednio 900 kg/t surówki , naleycie wykorzystywany stanowi powana pozycj w kosztach produkcji huty.
uel wielkopiecowy ma skad chemiczny podobny do skadu chemicznego cementu portlandzkiego(40 ÷ 45% CaO , 3 ÷ 8% MgO , 8 ÷ 16% Al2O3 , 1% Fe ,
1% Mn , 1% S) i moe suy jako surowiec do jego produkcji. uel szybko chodzony nabywa hydraulicznych wasnoci , umoliwiajcych uycie go po granulowaniu do wyrobu zapraw i cegy ulowej. uel wolno chodzony w duych bryach ,po okruszeniu stosuje si jako tucze do budowy nawierzchni drogowych i kolejowych. Z pewnych gatunków ula otrzymuje si wen ulow , suc jako materia izolacyjny.
SKAD CHEMICZNY NIEKTÓRYCH WIELKOPIECOWYCH
SURÓWEK ODLEWNICZYCH WG. PN-67/H-83002
ZNAK |
WYRÓNIK |
|
SKAD |
CHEMICZNY |
% |
|
|
Si |
Mn |
P |
S |
|
11 |
3,26 |
max 0.50 |
jednakowy dla |
|
LH |
12 |
3,75 |
0,51÷1,00 |
wszystkich |
|
lub |
21 |
2,76 |
max 0,50 |
odmian |
max 0,03 |
LP |
22 |
3,25 |
0,51÷1,00 |
zaley od |
|
lub |
31 |
2,26 |
max 0,50 |
gatunku |
|
LN |
32 |
2,75 |
0,51÷1,00 |
LH max 0,10 |
max 0,04 |
lub |
41 |
1,76 |
max 0,50 |
LP 0,11÷0,20 |
|
LP |
42 |
2,25 |
0,51÷1,00 |
LN 0,21÷0,35 |
|
lub |
51 |
1,25 |
max 0,50 |
LF 0,36÷0,70 |
|
LFW |
52 |
1,75 |
0,51÷1,00 |
LFW 0,71÷1,20 |
max 0,05 |