Pentru ce este un furnal? Proiectarea furnalului, principiul de funcționare și dispozitivul. Furnal Ce se topește în furnal

Civilizația modernă este indisolubil legată de dezvoltarea tehnologiei de producție, ceea ce este imposibil fără îmbunătățirea instrumentelor și materialelor utilizate pentru fabricarea lor.

Dintre toate materialele de origine naturală sau create de om, locul cel mai semnificativ este ocupat de metalele feroase - un aliaj de fier și carbon cu prezența altor elemente.

Aliajele care conțin 2–5% carbon sunt clasificate ca fontă cele care conțin mai puțin de 2% carbon sunt clasificate ca oțel. Pentru topirea metalelor se folosește o tehnologie specială de furnal.

ABC-ul producției

Topirea este procesul de producere a fontei din minereu de fier prelucrat în furnalele sau, după cum mai sunt numite, furnalele.

Principalele materiale necesare în procesul de producție sunt:

combustibil sub formă de cocs obținut din cărbune;
minereu de fier, care este materia primă directă pentru producție;
flux – aditivi speciali din calcar, nisip și alte materiale.

Minereul de fier intră în furnale sub formă de bucăți de rocă mică topite între ele - aglomerate sau pelete, sub formă de bulgări de minereu. Materiile prime sunt încărcate în stratul superior al furnalului, alternând cu straturi de cocs și cu adăugarea strat cu strat de flux.

Vă rugăm să rețineți: fluxul este necesar pentru ca roca sterilă și diverse impurități, numite zgură, să plutească.

Zgura care plutește pe suprafața fontei fierbinți este drenată înainte ca metalul să se întărească. Materialul încărcat pentru topirea fontei, constând din minereu de fier, cocs și flux, se numește sarcină.

Furnalul, care în profil seamănă cu un turn cu o bază largă, este căptușit în interior cu material ignifug - argilă.

Principalele elemente de design sunt:

umerii;
aburi;
focar;
mina
corn

Camera de abur este cea mai largă parte a furnalului. Topește minereul și fluxul de gangă, rezultând zgură. Pentru a preveni impactul temperaturilor ridicate asupra zidăriei și a carcasei cuptorului, se folosesc unități frigorifice cu apă în circulație.

Axul furnalului este construit sub forma unui con care se extinde în partea de jos - acest design al furnalului permite încărcăturii să cadă liber în timpul procesului de topire.

Formarea fontei, care coboară în cuptor în timpul procesului de topire, are loc în abur și umeri. Pentru a menține sarcina solidă în abur și ax, umerii au forma unui con, cu o expansiune spre vârf.

Cum funcționează

Sarcina este turnată în furnal prin cuptor în porțiuni continue.

Pentru a asigura continuitatea lucrărilor, în apropierea furnalului este instalat un depozit de peleți (sinterizare), flux și cocs - un buncăr destinat pregătirii încărcăturii.

Aprovizionarea cu materii prime a buncărelor, precum și alimentarea cu încărcare a dispozitivelor de umplere din partea superioară, se realizează în mod continuu folosind benzi transportoare.

Scufundandu-se sub masa sa, sarcina intră în partea de mijloc a cuptorului, unde, sub influența gazelor fierbinți rezultate din arderea cocsului, materialul de minereu de fier este încălzit, iar gazele rămase ies prin vârf.

În cuptorul, care se află în partea inferioară a cuptorului, există dispozitive pentru furnizarea fluxurilor de aer cald sub presiune - tuyere. Tuyerele au ferestre cu sticlă termorezistentă, permițând controlul vizual al procesului. Vă rugăm să rețineți:

Pentru a proteja împotriva temperaturilor ridicate, dispozitivele sunt răcite cu apă prin canalele disponibile în interior.

Cocsul ars în forjă produce temperatura necesară pentru topirea minereului, depășind +2000 de grade.

În timpul procesului de ardere, cocsul și oxigenul se combină pentru a forma dioxid de carbon. Efectul temperaturii ridicate asupra dioxidului de carbon îl transformă pe acesta din urmă în monoxid de carbon, care îndepărtează minereul și reduce fierul. Procesul de formare a fontei are loc după ce fierul trece prin straturi de cocs fierbinte.

Ca rezultat al acestui proces, fierul este saturat cu carbon.

După ce fonta s-a acumulat în cuptor, metalul lichid este eliberat prin găurile situate dedesubt - găuri. În primul rând, zgura este eliberată prin orificiul de robinet superior, iar apoi fonta este eliberată prin orificiul de robinet inferior. Prin canale speciale, fonta este turnată în oaluri așezate pe peroanele de cale ferată și transportată pentru prelucrare ulterioară.

Fonta de turnătorie, care va fi folosită ulterior pentru producția de piese turnate, intră în mașina de turnare și, atunci când se solidifică, se transformă în bare - lingouri.

Fonta de transformare este transportată la o turnătorie de oțel cu convertoare, cuptoare cu focar deschis sau cuptoare electrice. În furnalele moderne, imense, nu numai fluxurile de aer cald sunt folosite pentru a susține procesele de ardere, ci și oxigenul pur, folosit împreună cu gazul natural.

Această tehnologie vă permite să consumați mai puțin cocs, dar este mai complexă din punct de vedere tehnologic. Prin urmare, pentru a controla procesul de producție și a selecta moduri optime de topire, sunt utilizate calculatoare care sunt capabile să analizeze simultan funcționarea tuturor sistemelor.

Urmăriți un videoclip educațional care descrie principiul de funcționare și nuanțele unui furnal:

Procesul de producere a fontei din minereuri de fier se numește furnal.

Sursa materiale:

Minereuri de fier (minereuri de fier magnetice, roșii, brune și spate + minereuri complexe de fier pentru a îmbunătăți proprietățile fontei)

Combustibil - cocs - combustibil + încălzirea spațiului cuptorului la temperatura necesară; asigură reducerea oxizilor de fier. Este posibilă înlocuirea parțială a cocsului cu gaz sau păcură

Fluxuri - calcar CaCO 3 sau calcar dolomitizat care contine CaCO 3 Şi MgCO 3 , deoarece zgura trebuie să conțină oxizi bazici ( CaC, MgO), care sunt necesare pentru a îndepărta sulful din metal. Conțin o cantitate minimă de impurități nocive.

Pregătirea fontei într-un furnal constă în reducerea fierului din oxizi de minereu de fier. Pentru a separa impuritățile conținute de minereu și de cocs (un produs al prelucrării cărbunelui), acestea trebuie să fie topite, dar punctul lor de topire este mult mai mare decât cel al fontei Este coborât prin introducerea de fluxuri (fluxuri), cel mai adesea calcar.

Încărcată de sus într-un furnal, sarcina care conține minereu de fier, cocs și fluxuri se mișcă treptat în jos și intră în zonele de încălzire din ce în ce mai mare. În partea inferioară a furnalului (furnalul), temperatura crește la 1.600 °C. Fonta lichidă și zgura curg aici. Zgura mai ușoară se acumulează deasupra fontei. Periodic, zgura și fonta sunt eliberate și trimise pentru prelucrare ulterioară.

Aerul încălzit la 700...800°C suflat într-un furnal asigură arderea cocsului cu formarea de monoxid de carbon (CO), care elimină oxigenul din oxizii de fier. La o temperatură de aproximativ 1.000°C are loc carburarea fierului redus și transformarea lui în fontă:

De asemenea, rocile sterile și fluxurile suferă anumite transformări și se transformă în zgură. Azotul aerului, CO și CO2 formează gazul de furnal, care este îndepărtat din furnal prin partea superioară prin conducte de gaz.

Materialele de încărcare conțin substanțe care conferă fontei impurități utile (mangan, siliciu) și dăunătoare (sulf, fosfor). Sulful poate fi îndepărtat din fontă cu zgură foarte concentrată și temperaturi ridicate de proces. Fosforul nu poate fi îndepărtat din fontă. Pentru a vă asigura că fonta nu conține fosfor, încărcarea trebuie să fie fără P205.

39 Proiectarea și funcționarea diagramei unui furnal

Furnalul este format din: un top 1, unde minereul, fluxul și combustibilul intră atunci când poarta superioară 2 este coborâtă, un puț 3, în care au loc reacții de reducere a fierului, un „abur” 4, unde se termină formarea zgurii și „ umeri” 5, de-a lungul cărora materialele încărcate coboară treptat în cuptorul 6, transformându-se în fontă topită și zgură topită. Cuptorul este amenajat din cărămizi de argilă de înaltă calitate; la exterior este acoperit cu foi de otel si se raceste cu apa. Furnalul are o carcasă de oțel sudată. Combustibilul arde la (tuyerele de aer 7, la care aerul încălzit este furnizat printr-o țeavă de aer inelară 8 și furtunuri care se extind din aceasta. În partea inferioară a focarului există un orificiu 10 din fontă - un orificiu pentru eliberarea fontei. Deasupra se află un „fou de zgură” 11 pentru eliberarea zgurii. Gazele fierbinți generate în cuptor sunt îndepărtate prin conducta de gaz 12, purificate și utilizate pentru încălzirea aerului furnizat cuptorului și pentru alte nevoi ale instalației (pentru încălzirea cuptoarelor cu vatră deschisă. în care fonta este transformată în oţel).

Minereu, flux (flux) și cocs sunt încărcate în furnal de sus în straturi alternative. Pe măsură ce cocsul arde și straturile de dedesubt se topesc, întreaga masă din cuptor scade treptat, iar deasupra sunt încărcate noi porțiuni de materiale. Arderea într-un furnal este susținută de aer, care este suflat la o presiune de aproximativ 1,5 ati, preîncălzit la 800-900°. Aerul este încălzit în încălzitoare speciale de aer (numele învechit este „couper”), care este un turn rotund cu o carcasă de oțel și zidărie refractară interioară cu canale verticale.

Gazele de evacuare a furnalelor conțin cantități semnificative de monoxid de carbon (CO). Când este ars, eliberează o cantitate mare de căldură. Gazele sunt curățate de praf într-un dispozitiv special și trimise la un încălzitor de aer, unde CO arde, încălzind zidăria refractară. Apoi aerul este pompat în încălzitorul de aer. Trecând prin canalele încălzite ale zidăriei refractare, aerul este încălzit, în timp ce gazele din furnal sunt direcționate către un alt încălzitor de aer. Materialele încărcate în partea superioară a furnalului sunt uscate și încălzite treptat. În zonele subiacente ale cuptorului, oxidul de fier (Fe2O3 sau Fe3O4) conținut în minereu este redus de monoxid de carbon la oxid feric (FeO). Apoi, oxidul feric este redus la fier pur: primele sale bulgări spongioase apar în zonele mijlocii și inferioare ale furnalului. Fierul redus, care cade în cuptor, este treptat saturat cu carbon. Carbura de fier rezultată (Fe3C) se dizolvă în fier la temperaturi ridicate și îl carburează, scăzând punctul de topire al aliajului. Prin urmare, în partea superioară a „umărilor” la t = 1250-1300°, apar primele picături de aliaj lichid, care curg în jos, devenind și mai saturate cu carbon și dizolvând o parte din siliciu și mangan. Așa se formează. fonta care contine pana la 3,5-4,0% carbon si curge in stare topita la fundul focarului. În același timp, între roca sterilă și fluxuri are loc o reacție, în urma căreia se formează zgură lichidă, care curge și ea în jos. Zgura plutește deasupra fontei, protejând-o de oxidare. Din când în când, zgura este drenată prin orificiul de robinet de zgură, în timp ce fonta este eliberată periodic prin orificiul de robinet inferior. În acest fel, se realizează un proces continuu de topire a fierului. Pentru a obține 1 tonă de fontă (fontă), se consumă aproximativ 1,6 g de minereu de fier, 0,4 t de calcar, 0,1 t de minereu de mangan și 0,9 t de cocs.

Topirea fontei la scară industrială este imposibilă fără cuptoare mari, complexe și puternice. Un furnal este o structură de tip arbore vertical în care minereul de fier este topit în metal util. Proiectarea unui furnal presupune funcționarea continuă a structurii timp de 3-12 ani, până la reparații majore.

Figura 1. Furnal

Dispozitiv de furnal

Un cuptor modern este o structură uriașă care cântărește până la 35.000 de tone și o înălțime de până la 40 m. Pentru a fi posibilă o topire pe termen lung fără timpi de oprire, cuptorul trebuie să fie durabil și fiabil. Exteriorul dispozitivului este acoperit cu o carcasă de oțel - baza este căptușită cu foi groase (până la 4 cm).

Există o căptușeală rezistentă la foc la interior. Are nevoie de răcire constantă, așa că dedesubt sunt instalate recipiente metalice în care circulă apa. Deoarece este nevoie de mult lichid, uneori se folosește răcirea prin evaporare. Esența metodei este evaporarea apei clocotite, care absoarbe în mod activ energia termică.

Figura 2. Structura furnalului

Un cuptor este o structură formată din mai multe elemente. Principalele sunt prezentate:

Kolosnik();
aburit;
mina;
munte;
umerii.

Koloshnik

Acesta este elementul superior, care servește la încărcarea materiilor prime (încărcare) și la eliminarea gazelor de eșapament. Partea principală a blatului este unitatea de umplere. În cele mai multe cazuri, dispozitivele pentru umplerea încărcăturii sunt cu dublu con. Ambele conuri sunt acoperite între umpluturi. După ce se aprovizionează materia primă, elementul mai mic este coborât și minereul de fier cade în cel mai mare. Imediat ce porțiunea necesară este colectată, conul mic se închide și minereul din cel mare intră în cuptor. După aceasta, dispozitivul mare este și el sigilat.

Furnalele mai avansate au un design superior îmbunătățit. Rolul unui con mare este jucat de un jgheab rotativ cu un unghi de înclinare reglabil. Datorită acestui lucru, este posibil să umpleți materiile prime din orice parte.

Coșul de fum servește și ca ieșire de gaz. Procesul de topire produce o cantitate imensă de gaz. Odata cu acesta, se indeparteaza si praful care contine fier, care este captat de purificatoarele de gaze.

Figura 3. Schema producției furnalelor

Mina

Axul ocupă cea mai mare parte a spațiului cuptorului. Structura, care se extinde în jos, este un trunchi de con. Datorită acestui fapt, încărcarea este alimentată uniform. Furnalul este o structură verticală și destul de înaltă. Acest lucru este necesar pentru a asigura tratarea chimică și termică a materiilor prime cu gaze încălzite.

Raspar

Elementul în formă de cilindru este situat în partea de mijloc a zonei domeniului de lucru. Rasparul este caracterizat de cel mai mare diametru. Scopul designului este de a crește spațiul cuptorului și de a elimina materiile prime inutile. Aici se formează roca sterilă.

Umeri

O versiune scurtată în formă de con a rasparului - componenta trunchiată este orientată spre partea largă în sus. Cu ajutorul umerilor se reduce volumul de sarcină topită în producția de fontă.

Corn

Partea principală în care are loc topirea metalelor. Aici arde cocsul și se formează gaz, se acumulează zgura și fonta, iar metalul lichid este eliberat regulat din structură. Forja este formată dintr-o zonă de tuyeră și un recipient metalic. Prin tuyere, printr-un încălzitor de aer și o conductă de aer inelară, aerul cald intră în cuptor. Este necesar pentru arderea combustibilului. Partea inferioară a receptorului metalic se numește flanșă.

În partea de jos a vetrei există zgură și găuri din fontă - găuri prin care trece metalul topit. După ce fonta este eliberată, orificiul este închis folosind un mecanism cu piston cu o masă rezistentă la foc.

Găurile de zgură sunt situate la 1,5-2 m deasupra gropilor din fontă. Se inchid cu tirbusonuri din otel cu varfuri. Zgura este separată de fontă folosind o unitate amplasată pe jgheabul cuptorului. Ambele componente sunt introduse în oale speciale.

Toată această structură gigantică are o masă uriașă. Această greutate trebuie transferată uniform pe sol. Prin urmare, furnalul este instalat pe o fundație masivă de beton, a cărei grosime a bazei poate ajunge la 4 m Baza servește ca suport pentru stâlpi, care, la rândul lor, susțin structurile metalice. Partea superioară a fundației este realizată din beton termorezistent sub forma unui cilindru monolit.

Presiunea unei mase uriașe pe sol este compensată de construcția unei fundații puternice

Tabelul arată relația dintre dimensiunile unor sobe moderne.

Elemente suplimentare ale cuptorului

Funcționarea cuptorului necesită funcționarea dispozitivelor auxiliare. Printre acestea:

încălzitoare de aer; elementele mari de tip turn sunt situate lângă cuptor; gazul de furnal intră în ele, care apoi arde; datorită acestui fapt, se formează gaz și mai fierbinte, încălzind aerul printr-un sistem complex; acesta din urmă - încălzit la o temperatură de cel puțin 1000 de grade - este folosit pentru a topi fonta;
suflante; aerul comprimat este necesar pentru arderea combustibilului; aerul intră în cuptor datorită dispozitivelor care generează o presiune de aproximativ 25 MPa;
dispozitive pentru ridicarea și umplerea încărcăturii;
Purificatoare de gaz pentru curățarea gazelor de furnal;
alte dispozitive auxiliare - de exemplu, macarale rulante cu care sunt echipate curțile de turnătorie.

Figura 4. Exemplu de furnal modern

Cuptoarele moderne sunt echipate cu sisteme de automatizare. Informatizarea face posibilă controlul și reglarea parametrilor de bază asociați cu funcționarea furnalului. Nivelul de umplere a materiei prime, presiunea gazului, temperatura de explozie etc. sunt sub control.

Furnalele moderne sunt lăsate automatizării. Calculatorul controlează principalele procese de producție

Pe ce principiu funcționează un furnal?

Principiul de funcționare al unui furnal se bazează pe procese fizice și chimice complexe. Se disting următoarele operații:

arderea combustibilului;
recuperarea fierului;
descompunerea calcarului în oxid de calciu și anhidridă carbonică;
saturarea fierului cu carbon;
topirea metalelor;
topirea zgurii etc.

Figura 5. Producția de fier din punct de vedere chimic

În sensul cel mai general, topirea furnalelor este producția de fontă brută din materii prime de minereu de fier. Principalele materiale cu care se poate topi fonta sunt:

combustibil - cocs;
minereul de fier este materia primă din care se topește fonta;
flux – aditivi speciali din nisip, calcar și alte materiale.

Sarcina intră în cuptor sub formă de bucăți mici topite - peleți sau aglomerate. Substanța de minereu poate fi minereu de mangan sau diferite variații ale minereului de fier. Materiile prime sunt turnate în cuptor în straturi, alternând cu straturi de flux și cocs.

Scopul fluxului este de a separa fonta de impurități și roci sterile (zgură)

Zgura plutește la suprafața fontei fierbinți. Impuritățile sunt scurse înainte ca metalul lichid să se întărească.

Aprovizionarea cu materii prime, precum funcționarea cuptorului, trebuie să fie continuă. Consistența procesului este asigurată de transportoare speciale. Intrând în cuptor prin elementele descrise, sarcina trece printr-o serie de procese tehnologice.

Figura 6. Diagrama furnalului

Arderea cocsului dă temperatura necesară, care nu trebuie să scadă sub 2000 de grade. Arderea promovează combinația de oxigen și cărbune. În același timp, se formează dioxid de carbon. Sub influența temperaturii ridicate, aceasta din urmă devine monoxid de carbon. Datorită acestui lucru, fierul este restaurat.

Recuperarea fierului este una dintre cele mai importante etape de producție. Fără acest proces, este imposibil ca metalul să dobândească rezistența necesară.

Fonta devine fontă după ce fierul trece prin cocs topit. Pentru ca rezultatul să devină posibil, fierul trebuie să fie saturat cu carbon. Fontele includ aliaje care conțin 2-5% carbon.

După ce metalul finit s-a acumulat în forjă, acesta este eliberat prin orificii. Zgura este mai întâi eliberată prin orificiul superior, iar apoi fonta este eliberată prin orificiul inferior. Acesta din urmă este scurs prin canale în găleți și trimis pentru prelucrare ulterioară.

Concluzie

Furnalul este una dintre cele mai importante componente ale metalurgiei feroase. În realitățile moderne, furnalele sunt de obicei „încorporate” în fabricile metalurgice. Un cuptor mediu este capabil să producă aproximativ 12.000 de tone de fontă zilnic, consumând în același timp aproximativ 20.000 de tone de materie primă.

Furnalul, după numeroase transformări și modernizări, în stadiul actual este un proiect pentru producerea fontei ca ingredient principal al industriei siderurgice.

Designul furnalului permite topirea continuă până la reparații majore, care se efectuează o dată la 3-12 ani. Oprirea procesului duce la formarea unei mase continue datorită sinterizării componentelor (sinterizare). Pentru a-l îndepărta, este necesară dezasamblarea parțială a unității.

Volumul de lucru al unui furnal modern ajunge la 5500 m3 la o înălțime de 40 m. Este capabil să producă aproximativ 6000 de tone de fontă pe topitură. Iar echipamentele speciale care deservesc sistemele situate în jurul său ocupă câteva zeci de hectare de teren.

Furnalul este folosit pentru a produce fontă, care este ulterior topită pentru a produce diverse grade de fontă sau trimisă spre recuperare pentru a produce oțeluri de structură.

Structura unui furnal seamănă cu o mină. Diametrul său este de trei ori mai mic decât înălțimea sa. Structura înaltă este instalată pe o fundație de beton de 4 m grosime Necesitatea unei fundații atât de masive apare din cauza masei furnalului, care este mai mare de 30.000 de tone.

Pe placa de fundație sunt fixate stâlpi și un cilindru solid (monolit), care sunt din beton rezistent la căldură. Spațiul interior al structurii este căptușit cu materiale ignifuge, iar partea superioară este căptușită cu argilă. În zona umerilor, unde temperatura ajunge la 2000°C, se folosesc materiale de grafit, iar sub baia de fontă există o căptușeală de alumină. Pe fundație este montat și un cuptor cuptor.

Partea inferioară a furnalului, unde temperatura este maximă, este echipată cu frigidere răcite cu apă. Pentru a susține structura refractară asamblată, furnalul este închis în exterior într-o manta metalică de 40 mm.

Procesul de reducere a fierului are loc din minereu într-un mediu de flux de calcar la temperatură ridicată. Punctul de topire se realizează prin arderea cocsului. Pentru a menține arderea, este nevoie de aer, astfel încât furnalul are 4 - 36 de tuiere sau gropi.

Volumul interior mare necesită volume mari de aer, care sunt furnizate de suflante cu turbină. Pentru a nu reduce temperatura, aerul este încălzit înainte de alimentare.

Schematic, un furnal arată așa.

Compoziția designului producției de turnare:

încărcătură (minereu și calcar);
cărbune de cocsificare;
lift de încărcare;
o groapă de foc care împiedică intrarea gazelor în furnal în atmosferă;
strat de cocs încărcat;
strat de încărcare;
suflante de aer;
zgură evacuată;
fontă;
container pentru primirea zgurii;
oală de primire pentru topire;
o instalație de tip ciclon care curăță gazele de furnal de praf;
cowpers, regeneratoare de gaze;
conducta de evacuare a fumului;
alimentare cu aer la cowpers;
praf de cărbune;
cuptor de sinterizare a cocsului;
rezervor de stocare a cocsului;
îndepărtarea gazelor de furnal la temperaturi înalte.

Furnalul este deservit de sisteme auxiliare.

Coșul de fum este obturatorul furnalului. Situația de mediu în jurul producției depinde de buna funcționare a acesteia.

pâlnie de primire;
pâlnie con mică, rotativă;
con mic;
spațiu interconal;
con mare;
sari peste.

Principiul de funcționare al focarului este următorul:

Conul mare este coborât și cel mic este ridicat. Ferestrele din pâlnia rotativă sunt blocate.
Skip-ul încarcă încărcarea.
Întorcându-se, pâlnia deschide ferestrele, iar încărcătura cade pe un mic con 3. Apoi se întoarce la locul său.
Conul se ridică, împiedicând astfel evacuarea gazelor de furnal.
Conul este coborât pentru a transfera sarcina în spațiul intercon, apoi este ridicat în poziția inițială.
Conul este coborât și, odată cu acesta, sarcina este încărcată în puțul furnalului.

Acest furaj dozat asigură distribuția strat cu strat a materialelor.

Skip este o cupă folosită pentru încărcare. Se realizează folosind tehnologia transportoarelor. Suflante de aer - orificii și tuburi furnizează aer în furnal la o presiune de 2-2,5 MPa.

Cowpers servesc la încălzirea aerului furnizat. În regeneratoare, acesta este încălzit de gazele de furnal, reducând astfel sarcina de energie a unității. Aerul este încălzit la 1200°C și este furnizat puțului. Când temperatura scade la 850°C, alimentarea se oprește și ciclul de încălzire se reia. Pentru alimentarea neîntreruptă cu aer cald sunt instalate mai multe regeneratoare.

Principiul de funcționare al unui furnal

Pentru a produce fontă sunt necesare următoarele ingrediente: încărcătură (minereu, flux, cocs), temperatură ridicată, alimentare constantă cu aer pentru a asigura arderea continuă.

Reacții termochimice

Reducerea fierului din oxizi printr-o reacție chimică în trepte:

3Fe2O 3 +CO→2Fe 3 O 4 +CO 2,
Fe3O4 +CO→3FeO+CO2,
FeO+CO→Fe+CO2.

Formula generala:

Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2.

Obținerea cantității necesare de dioxid de carbon și monoxid de carbon asigură arderea cocsului:

C + O 2 → CO 2,
CO 2 + C → 2СО.

Fluxul de calcar este folosit pentru a separa fierul de impurități. Reacții chimice care formează zgura:

CaCO 3 → CaO + CO 2,
CaO + SiO2 →CaSiO3.

Principiul de funcționare al unui furnal este următorul. După încărcare, furnalul începe să fie aprins cu gaz. Pe măsură ce temperatura crește, cowperul este conectat și începe suflarea aerului. Cocs, combustibilul pentru furnal, începe să ardă mai intens, iar temperatura din mină crește semnificativ. Când fluxul se descompune, se formează o cantitate mare de dioxid de carbon. Monoxidul de carbon acționează ca un agent reducător în reacțiile chimice.

După ce cocsul arde și fluxul se descompune, coloana de încărcare este coborâtă, iar deasupra se adaugă o altă porție. De jos, în partea cea mai largă a arborelui, se produce reducerea completă a fierului la temperaturi de 1850°C - 2000°C. Apoi se varsă în forjă. Aici are loc îmbogățirea fierului cu carbon.

Temperatura din furnal crește pe măsură ce sarcina este scăzută. Procesul de reducere are loc la 280 °C, iar topirea are loc după 1500 °C.

Topitura se toarnă în două etape. În prima etapă, zgura este drenată prin orificii. În a doua etapă, fonta este drenată prin orificii de robinet din fontă. Peste 80% din fonta produsă merge în producția de oțel. Restul de fontă este turnat în forme.

Furnalul funcționează continuu. De la încărcarea încărcăturii până la obținerea aliajului, durează 3-20 de zile - totul depinde de volumul cuptorului.

Întreținere și reparații furnal

Orice echipament care funcționează non-stop necesită întreținere constantă. Reglementările sunt incluse în fișa tehnică a echipamentului. Nerespectarea programului de întreținere va duce la o reducere a duratei de viață.

Lucrările de întreținere la furnalele sunt împărțite în reparații periodice și reparații majore. Lucrările periodice se efectuează fără oprirea procesului de lucru.

Reparațiile majore sunt împărțite în trei categorii în funcție de volumul de muncă efectuat. În timpul primei descărcari, toate echipamentele sunt inspectate și topiturile sunt îndepărtate din arbore. În timpul celei de-a doua descarcări, căptușeala este reparată și elementele echipamentelor defectuoase sunt înlocuite. În timpul celei de-a treia descărcări, unitatea este înlocuită complet. De obicei, astfel de reparații sunt combinate cu modernizarea sau reconstrucția furnalului.