7/19/2016 Читать 7 мин

"Как закаляется сталь". Производство чугуна

Экскурсия по кухне Метинвеста постепенно подходит к концу. Осталось сделать одну остановку. Приглашаем всех на производство чугуна – тут и горячо, и масштабно.  Несколько месяцев «Как Закаляется Сталь» занималась подготовкой продуктов для главного блюда металлургического комбината. Мы добывали уголь и перерабатывали его в кокс, доставали из недр земли руду и изготавливали из нее агломерат. Узнали, что такое флюсы и для чего используется известняк. 

Сегодня все эти ингредиенты мы опустим в огромный котел – доменную печь и станем варить чугун.  В обычной обстановке на обычной кухне хозяйки носят фартуки и прячут волосы. У нас точно так же – металлурги обязательно надевают защитные костюмы, каски и очки.  Главное на кухне – это печь. На металлургических комбинатах тоже печь – только доменная. Если сравнить с классической кухонной утварью, то в нашем случае совместили печку и кастрюлю, и получилась своеобразная мультиварка или автоклав. 

 Доменная печь или домна – это огромная печь шахтного типа. Она достигает 35 м в высоту и 2 000 - 5 000 м3 полезного объема. Особенность печи не только в ее размере и объеме, но и в том, что она непрерывно работает с момента пуска до капитального ремонта. В #ИсторииМетинвеста мы рассказывали о страшном слове «козел». Это совсем не ругательство, а аварийная остановка домны. Если посмотреть на эту громадину со стороны, можно увидеть два усеченных конуса, сложенных широкими основаниями. Между ними находится цилиндрическая часть, называемая распаром.  Температура в домне достигает 2 500 ͦС. Для того, чтобы не расплавилось все вокруг, а сама печь могла функционировать, домна одета в стальной кожух, выложенный изнутри огнеупорным шамотным кирпичом. Верхняя часть доменной печи называется колошником. Его ширина около 8 м. 

Сюда загружается шихта: железосодержащие компоненты (агломерат, окатыши), кокс и флюсы. Размер, качество и количество каждого отдельного ингредиента влияет на итоговый продукт. Если куски большего размера, чем необходимо, их пропускают через грохоты. Затем порциями отправляют в доменную печь. Чтобы доставить ингредиенты на высоту 30 м, используются скиповый подъемник или конвейеры. Ингредиенты поступают постоянно и засыпаются слоями. Для герметичности подачи и равномерного распределения шихты используется засыпной аппарат. От загрузки продуктов до получения готового  блюда походит около шести часов. Из колошника ингредиенты опускаются в шахту. Самая широкая цилиндрическая часть внутри домны – это распар. Самая нижняя часть домны – горн. Это сердце домны. Именно здесь собираются чугун и шлак. Чтобы домна «готовила», нужна очень высокая температура. Главный продукт горения – кокс. Чтобы он воспламенился, используется горячее дутье. 

Для этого в верхней части горна располагаются специальные приспособления для вдувания газа – фурмы с двойными стенками. В них вставлены водоохлаждаемые трубы. По ним и подается нагретый до 1050-1300˚С воздух. Процесс нагревания происходит в каупере – воздухонагревателе. Нагреватель лишь ненамного уступает в размерах самой доменной печи. Он представляет собой вертикальный цилиндрический стальной кожух с внутренней «шахматной» насадкой из огнеупорного кирпича. Очищенный газ из доменной печи подводится к кауперу и сжигается в камере горения. Продукты горения поднимаются вверх и нагревают кирпичную насадку. Когда достигается необходимая температура, обогрев прекращается, и каупер переводится в режим дутья для подачи тепла к фурмам. У каждой домны обычно три-четыре каупера. Два нагреваются, а остальные – подают горячее дутье.  Потоки переключаются так, что заданная температура поддерживается непрерывно. 

От горячего воздуха вблизи фурм кокс начинает гореть. Продукты сгорания поднимаются вверх и нагревают шихту. Под воздействием температуры она размягчается и опускается вниз. Вследствие химической реакции железо восстанавливается и обогащается углеродом. Оно расплавляется и каплями стекает в горн, образуя чугун. В современных доменных печах на 1 т выплавляемого чугуна образуется 1250—1800 м3 газа, отводимого из печи через колошник. Этот газ используют как топливо для воздухонагревателей доменных печей, коксовых печей, нагревательных колодцев и печей прокатных станов, котельных установок и гаражей размораживания грузов в зимний период. Как крупу перед дальнейшим приготовлением промывают и очищают от сора, доменный газ необходимо очистить от пыли. Ее количество зависит от качества подготовки сырья к плавке, прочности кокса и работы печи. 

В негативных условиях количество пыли может достигать до 100г/м3. В хороших условиях – 30-35 г/м3. Для нормального функционирования горелок доменный газ очищают, чтобы содержание пыли не превышало 5мг/м3.  Для каждой доменной печи сооружают индивидуальную систему газоочистки из нескольких последовательно установленных аппаратов.  Пыль классифицируют на грубую, полутонкую и тонкую. Доменный газ можно очистить сухим и мокрым способом. Сначала проводится грубая очистка сухим способом. Затем – полутонкую. Газ обильно увлажняется, смоченные частицы пыли удаляются в виде шлама. Последняя стадия – тонкая чистка наэлектризованием частиц.  Конечный продукт доменной плавки – это чугун и шлак. Половником такую вкуснятину не нальешь :) Для выпускания продуктов плавки из домны есть отверстия – летки. Их количество может быть разным. Благодаря тому, что плотность шлака меньше, чем у чугуна, они никогда не смешиваются. Чугун и шлак выпускают циклично через определенный промежуток времени. Постоянно отверстие для выпуска продуктов плавки не может быть открытым, поэтому его закрывают огнеупорной массой. 

Забивка массы, а также бурение отверстия для выпуска, делают специальные машины. Чугун и шлак выливают в специальные ковши. Для их транспортировки применяют чугуновозы с открытым грушевидным ковшом или ковши миксерного типа. Дно домны называется лещадь. Она стоит на железобетонном фундаменте. Ну вот и все, чугун готов! Но он бывает разным. В зависимости от назначения, чугуны разделяют на типы: передельный (для дальнейшего передела в сталь), литейный (для отливки изделий), доменные ферросплавы (используются в сталеплавильным производстве). Литейный чугун подается на ленточный конвейер из двух параллельных бесконечных цепей. К ним прикреплены чугунные изложницы – мульды. Это специальные формы, в которые расплавленный чугун выливается из ковша. Будущие слитки (чушки) обрызгиваются водой для охлаждения. Цепи непрерывно двигаются. Слитки застывают, опрокидываются и по желобу попадают на железнодорожную платформу или в вагонетку. Масса одной чушки от 12 до 18 кг. А полученный из доменной печи шлак не пропадает! Его применяют в строительстве железобетонных сооружений и дорог.  Передельный чугун отправляется дальше. Как из него получается сталь.  Об этом читайте в нашем следующем выпуске!