доменное производство

[blast-furnace ironmaking]) — производство чугуна восстановительной плавкой железных руд или окускованием железорудных концентратов в доменных печах. Доменное производство — подотрасль ЧМ. Доменное производство возникло в результате развития существовавшего несколько тысячелетий процесса получения кричного железа в сыродутных горнах непосредственно из железной руды с использованием в качестве топлива древесного угля. Постепенное увеличение высоты сыродутных горнов и мощности воздуходувных средств привело к появлению домниц (шахтных печей), в которых наряду с крицей получался в виде нежелательного продукта жидкий чугун, вытекавший из летки вместе со шлаком. Первые доменной печи в Европе появились в середине XIV в., в России — около 1630 г., вблизи Тулы и Каширы. На Урале первый чугун получен в 1701 г; а в середине XVIII в. благодаря развитию уральской металлургии Россия вышла на 1-е место в мире, которое удерживала до начала XIX в. В 1913 г. в России выплавлялось 4,2 млн. т чугуна и она занимала 5-е место в мире. В 1940 г. в СССР выплавлялось 15 млн. т чугуна (3-е место в мире), с 1947 г. по производству чугуна СССР занимал 2-е (после США), а в 1970 г. вышел на 1-е место в мире. Большую роль в развитии доменного производства в России и СССР сыграли русские металлурги М. А. Павлов, М. К. Курако, И. П. Бардин. Современное доменное производство характеризуется применением высокомеханизированных и автоматизированных агрегатов и передовой технологии.
Значительными этапами в развитии доменного производства были: применение каменно-угольного кокса вместо древесного угля (1735 г., А. Дерби); паровой воздуходувной машины (1766 г., И. И. Ползунов); нагретого дутья (1828 г., Дж. Нельсон); воздухонагревателя регенеративного типа с огнеупорной насадкой (1857 г., Э. Каупер); конусного засыпающего аппарата (1850 г., Парри) с вращающимся распределителем шихты (1907 г., Мак-Ки); офлюсованного агломерата (1936 — 1939 гг., металлургические заводы имени Ф. Э. Дзержинского и Магнитогорский металлургический комбинат); повышение давления газов в печи (предложил в 1871 г. Г. Бессемер, впервые реализовал в 1940 г. И. И. Коробов); вдувание газообразного и жидкого углеводородного топлива (в 1838 г. предложил Барнет, в 1957 г. реализовали технологию в промышленных масштабах 3. И. Некрасов и др.); бесконусного засыпного аппарата с вращающимся лотком (1972 г., фирма «Поль Вюрт»).
Исходными материалами (шихтой) в доменном производстве являются: железные и марганцевые руды, агломерат, окатыши, а также горючее и флюсы. Широкое применение в шихте доменных печей в России получил агломерат (ок. 70 %), который содержит 50-60 % Fe при основности СаО/SiO₂ = 1,1—1,5; расширяется применение офлюсованных окатышей. Основным горючим в совренных доменных печах служит кокс, который частично заменяют газообразным, жидким или твердым топливом, вдуваемым в горн доменной печи.
Основные виды чугуна, выплавляемого в доменных печах: передельный чугун для производства стали в сталеплавильных агрегатах; литейный, идущий для чугунных отливок; специальные чугуны. Побочные продукты доменного производства: доменный газ, который после очистки от пыли используют для нагрева дутья в воздухонагревателях, а также в заводских котельных установках, в коксохимических, агломерационных и некоторых других цехах; доменный шлак находит применение главным образом в промышленности строительных материалов; колошниковая пыль, выносимая из печи и улавливаемая системой газоочистки, содержащая 30 — 40 % Fe, возвращается в шихту доменных печей путем агломерации. Доменный цех завода с полным металлургическим циклом имеет, как правило, не менее 2 доменных печей с воздухонагревателями и систему газоочистки. На ряде металлургических заводов в состав доменного цеха входит рудный двор, где хранится основной запас железных руд. Доменный цех характеризуется непрерывность производства и большим количеством грузоперевозок. Современный доменный цех ежесуточно перерабатывает до 30 — 40 тыс. т железорудных материалов и 8 — 10 тыс. т кокса.
В России удельная производительность доменных печей характеризуется коэффициентом использования полезного объема (кипо), т. е. отношением полезного объема в м³ к суточной выплавке передельного чугуна, реже используют обратный показатель — суточная выплавка чугуна на 1 м³ полезного объема печи. В США, Японии, странах Западной Европы удельная производительность доменных печей характеризуется выплавкой чугуна на 1 м³ рабочего объема [т/(м³ • сут)] или на 1 м² площади сечения горна [т/(м²-сут)]. Продукты плавки выпускаются в чугуновозные и шлаковозные ковши через летки, расположенные в нижней части горна. В доменном цехе имеются также разливочные машины для разливки жидкого чугуна в чушки — слитки малого развеса (от 18 до 35 кг). Образующийся в печи доменный газ отводится через газоотводы, расположенные в куполе печи. Интенсификации и повышению эффективности доменного производства способствуют: повышение качества сырых материалов и кокса; давление газов в рабочем пространстве доменной печи; применение высоконагретого дутья, обогащения дутья кислородом совместно с вдуванием дополнительного твердого, жидкого или газообразного топлива; применением комплексной автоматизации доменной печи.
В 1997 г. в России выплавленно 37327 тыс. т чугуна (загрузка производственных мощностей около 64 %) при среднем КИПО=0,660.
Смотри также:
— Производство
— электросталеплавильное производство
— трубопрокатное производство
— сталеплавильное производство
— прокатное производство
— непрерывное производство
— метизное производство
— мартеновское производство
— литейное производство
— кузнечно-штамповочное производство
— конвертерное производство
— коксохимическое производство
— замкнутое производство
— труболитейное производство