Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и работа доменной печи

Устройство и работа доменной печи

Назначение доменной печи — осуществление процессов выплавки ферросплавов и чугуна. Для производства этих материалов используется железорудное сырье. История происхождения названия такого оборудования уходит корнями в 14 век. Термин «доменная» возник от слова дутье. Первые печи появились в Европе, а затем, уже после 16 века, пришли в Россию.

Устройство доменной печи выглядит следующим образом: печь установлена на фундаменте, а снаружи ее покрывает стальной кожух. Фундамент достаточно высок, его поверхностная, жароустойчивая часть называется пнем. Кожух обычно имеет толщину от 4 до 6 см, внутри него, вдоль стенок, находятся огнеупорные изделия. На верхушке фундамента выложена лещадь, подвергающаяся гидростатическому давлению выплавляемой массы и воздействию высоких температур. Кладки лещади, находящиеся внутри кожуха, окружают специальные холодильники. Они представлены чугунными плитами со змеевиками, по которым осуществляется циркуляция воды.

Изобретение бумажных денег

Китайцы первыми в мире начали использовать бумажные деньги, о чем у нас есть отдельная статья. Обилие относительно дешевой бумаги, распространение грамотности и неудобство основной для Китая медной монеты привело к использованию бумажных денег. Начало этому процессу положил региональный эксперимент, проведенный в Сычуани при династии Сун. Поначалу речь шла скорее о расписках за сданные на хранение монеты, и занимались этим частные конторы. Однако вскоре правительство осознало пользу от нового изобретения и в 1024 году начало выпуск государственных банкнот.

Первые китайские расписки (бумажные деньги)

В дальнейшем эту инициативу повторили злейшие враги империи Сун – империя Цзинь расположенная в северном Китае. В обоих случаях власти не смогли удержаться и на всю включили «печатный станок», чтобы финансировать свои огромные военные расходы. Это привело к все более нараставшей инфляции и обесцениванию денег. Попытки остановить инфляцию с помощью государственных запретов и замены обесценившихся денег новыми номиналами результатов не дали. В итоге китайцы изобрели не только бумажные деньги, но и инфляцию.

Изображение первого китайского компаса.

Это изобретение могло стать настоящим прорывом в мореплавании, но поначалу использовалось при гаданиях и для фэн-шуя, ведь в этих сферах определение стороны света имеет достаточно важное значение. Тем не менее, дальше происходило переосмысление и усовершенствование изобретения. Был создан намагниченный металлический компас, который нагревали и опускали в воду. Намагниченная ложка теперь приобрела форму рыбки, голова которой указывала на юг.

Затем идеей компаса заинтересовался живший в империи Сун ученый Шэнь Гуа (1030–1094), предложивший вместо ложки применять намагниченную иголку, сначала прикрепленную с помощью воска и шелковой нити, а затем с более надежным креплением. Также он заметил разницу между магнитным и обычным меридианом.

Историк и писатель Чжу Юй (朱 彧) в своем труде «Застольные беседы в Пинчжоу» (萍 洲 可 談) обосновал использование компаса на море. Интерес ученого к данной теме был не случаен, ведь его отец работал чиновником торгового флота, а затем и губернатором Гуанчжоу.

В 12 веке это изобретение позаимствовали арабские мореходы, затем передавшие эстафету итальянцам. После попадания в Европу компас постоянно совершенствовался, но его изначальные принципы были созданы в Китае. Компас позволил сделать плавания более успешными и безопасными. Позволил осуществлять плавания вдали от побережья.

Читайте так же:
Клеммы wago серии 222

Поначалу порох использовали для праздничных фейерверков, и они стали еще одним китайским изобретением. Фейерверки приурочивали к Китайскому Новому году, и старались с их помощью прогнать злых духов. В дальнейшем они стали непременной составляющей придворных праздников.

Делали китайцы и порох с высоким содержанием селитры, рассчитанный на взрывы. Таким порохом наполняли керамические и металлические гранаты с фитилем.

Впрочем, все это разнообразие порохового оружия не помогло сначала против чжурчженей, а затем против монголов. Последние, завоевав Китай, переняли местные наработки, и использовали пороховое оружие во время неудачного вторжения в Японию при хане Хубилае.

Доменный процесс печи

Доменный процесс печи

Сталями принято считать сплавы железа с углеродом с содержанием последнего до 2,14%. Все, что имеет более высокое содержание углерода – это чугуны. Получают стали на основе двух процессов — доменного (в результате получается передельный чугун) и собственно получения стали, когда из передельного чугуна путем выжигания углерода и добавки легирующих элементов получают стали и сплавы нужной марки и нужного состава.

Сырье

Основой для получения чугуна в доменном процессе служат железные руды. Поскольку железо обладает сравнительно большим сродством к кислороду, оно в чистом виде в земной коре не обнаруживается, а находится в виде соединений с кислородом и диоксидом углерода.

Основные руды железа, которые используются в металлургическом производстве – это окись-закись железа (Fe3O4 – магнетит, магнитный железняк), окись железа (Fe2O3 — красный железняк, 2Fe2O3 * 3H2O — бурый железняк) и карбонат железа FeCO3 . Естественно, что в чистом виде данные вещества не встречаются, а имеют примеси других элементов (чаще всего серы и фосфора) и других веществ в виде сопутствующих пород, не образующих с целевым продуктом химических соединений (обычно SiO2, Al2O3, CaO, MgO).

Кроме того, в больших количествах в виде руд имеется железный колчедан FeS2, но он очень редко применяется в металлургии, так как выплавляемое из него железо получается очень низкого качества из-за большого содержания серы.

В результате проведения специальных технологий дробления руды и флотационного процесса значительную часть пустой породы удается отделить от целевого продукта, в результате чего в ряде случаев удается повысить содержание железа в руде до 63-67%, а иногда до 69-72%.

Однако полностью удалить пустую породу не удается, эта операция осуществляется в самом доменном процессе путем перевода пустой породы в шлаки, которые отделяются от чугуна.

Процесс и схемы

Процесс доменной плавки (процесс получения передельного чугуна) осуществляется в шахтных печах (домнах). Домна, схематический разрез которой дан на рис. 5.1, представляет из себя устройство в виде конуса в верхней части высотой в несколько десятков метров, обложенное изнутри огнеупорным кирпичом и снаружи стянутое железными обручами или окруженное сплошной железной оболочкой. Верхняя часть домны носит название шахты и заканчивается наверху отверстием — колошником, которое закрывается подвижной воронкой – колошниковым затвором. Самая широкая часть домны называется распаром. Нижняя часть домны образует горн. В горне имеются отверстия – фурмы, через которые в печь вдувается горячий воздух.

Читайте так же:
Как подключить тепловое реле к двигателю

При запуске доменную печь загружают сначала углем (коксом), а потом послойно смесью руды с флюсом и углем и чистым углем. Нижние слои угля зажигают, после чего горение и необходимая для выплавки температура поддерживаются вдуванием в горн подогретого в рекуператорах тепла воздуха. Последний поступает в кольцевую трубу, расположенную вокруг нижней части печи, а из нее по распределительным трубкам через фурмы в горн. В горне уголь сгорает, превращаясь в углекислый газ, который, поднимаясь вверх и проходя сквозь слой раскаленного угля, превращается в оксид углерода. Этот оксид углерода восстанавливает основную часть руды, превращаясь снова в углекислый газ. Однако такая схема не полностью отражает многообразие химических реакций, протекающих в печи. Порядок превращения руды в чугун и распределение температур изображены на рис. 5.2.

Схема печи

Рис. 5.1. Схематическое изображение шахтной печи для получения чугуна (домны).

Химические реакции в доменной печи

Рис. 5.2. Схема химических реакций, протекающих по высоте доменной печи.

В нижней части печи, как уже упоминалось, происходит горение кокса по реакции:

< C > + < O2 > = < CO2 >

Здесь угловыми скобками обозначено твердое состояние, фигурными – газообразное.

Проходя вверх далее через слой раскаленного угля, СО2 превращается в оксид углерода:

< CO2 > + < C > = 2

Монооксид углерода является сильным восстановителем и именно он восстанавливает железо из руд. Реакция идет постадийно, что и отображено на рисунке. В результате образуются крупинки твердого железа.

По мере сгорания угля это железо опускается вниз по печи в ее более горячую часть — распар, и здесь при температуре порядка 1200°С плавится при соприкосновении с углем, отчасти растворяя его и образуя заэвтектический чугун с содержанием углерода 4-4,5%. В то время как чистое железо плавится при 1535°С, чугун в точке эвтектики плавится при 1150°С, поэтому капли жидкого чугуна стекают в нижнюю часть горна. Для того, чтобы сэкономить тепловую энергию отходящих газов и возвратить ее в процесс, отходящие газы из домны направляются в т.н. «кауперы», где газы отдают часть тепла. Сначала эти газы направляются в один из кауперов, в то время как через второй продувается воздух для последующей подачи в домну, где он нагревается. Через определенные промежутки времени потоки меняются местами.

Одновременно с восстановлением железа происходят процессы отделения пустой породы от целевого продукта через образование шлака при взаимодействии примесей с флюсовыми добавками. Конечный шлак на 85-95% состоит из SiO2, Al2O3 и СаО; остальное — MgО (2-10%), FeO (0,2-0,6%), MnО (0,3-2%) и 1,5-2,5% серы в виде CaS. Стремятся создать наиболее легкоплавкий шлак, поэтому, в зависимости от типа примесей в используемой руде в шихту добавляют либо кислые (SiО2), либо щелочные компоненты (оксиды кальция и магния).

Для выпуска жидких продуктов плавки используют раздельно чугунные и шлаковые летки.

Поскольку шлак – многокомпонентная система, кроме того, процесс перехода из твердого в жидкое состояние осуществляется в достаточно большом интервале температур, вязкость шлака определяется не только температурой, но и составом шлака, поэтому у каждого типа шихты свои особенности.

Еще одна проблема, которая наблюдается в доменном процессе и которую решают для каждого типа шихты по-разному – это проблема серы. Сера – вредный элемент, ухудшающий качество металла. Она является причиной красноломкости стали и ухудшает качество литейных чугунов, увеличивая вероятность образования раковин в отливках. Ограничения по сере для стали и литейного чугуна весьма серьезны – в этих материалах ее не должно быть более нескольких сотых процента. Вместе с тем, если не принимать каких-либо специальных мер, в чугуне может набраться до 0,9% серы. Поскольку серу легче удалять из руд и чугунов, чем из стали, именно на стадии подготовки компонентов шихты и в доменном производстве эти операции и производятся.

Хотя значительное количество серы удаляется при огневой обработке руд (агломерации и обжиге окатышей), очень много серы вносится в доменную печь с коксом и железорудными материалами в виде сернистого железа (пирита FeS2), барита BaSO4 и гипса CaSO4 * H2O.

Часть серы удаляется при проведении технологических процессов естественным путем через образование газов (SO2, H2S и др.), но это лишь небольшая часть, по оценке для обычного доменного процесса порядка 15%. Поэтому основное внимание обращается на перевод соединений серы, растворяющихся в чугуне, в соединения, в нем не растворяющихся, например, по реакции:

FeS + CaO = CaS + FeO
FeO + C = Fe + CO

FeS +CaO + C = CaS +Fe + CO

Существуют и другие способы десульфуризации, что позволяет в целом решать эту проблему при использовании самых различных руд.

Конечными продуктами доменной плавки являются чугун (целевой продукт) и шлак и доменные газы (побочные продукты производства). Нас в данном случае интересует только чугун, на нем и остановимся.

Чугун представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом, кремнием, марганцем и серой. В зависимости от назначения чугуна в нем могут содержаться и другие вещества, содержание которых регламентируется соответствующими стандартами.

Основной вид чугуна, производимый в доменном производстве, — это передельный чугун (до 90% от всего выпускаемого чугуна), который затем используют для получения различных видов сталей.

Производство чугуна имеет и самостоятельное значение, поскольку некоторые виды используют для отливок. Для получения чугунных отливок используется и небольшая часть передельного чугуна. Некоторые типы чугунных изделий можно оцинковывать, но об этом мы поговорим позже.

В зависимости от назначения чугуна последний перевозится от доменных печей чугуновозами в жидком виде либо в сталеплавильные цехи, либо на разливочные машины (при выплавке товарного чугуна).

Весь блок 3x3x4 считается за один, как обычная печь. Железо загружается сверху, кокс или древесный уголь снизу, и полученная сталь выгружается сбоку.

Также можно переплавлять железные и стальные инструменты и броню в стальные слитки. Время переплавки и количество топлива пропорционально количеству слитков, затраченных на крафт.

Чтобы мобы не появлялись внутри печи, в её центре постоянно находится поток лавы. Поэтому будьте аккуратны, если захотите разобрать её. Но блока источника лавы внутри не появляется, поэтому фарм её через печь невозможен.

Также не рекомендуется использовать блоки доменной печи для декоративных целей. Незаконченные печи регулярно проверяются на правильность, так что это может сильно сказаться на производительности игры. Для этого есть пламенные кирпичи.

Революции и глобализация

Глобализация — вот что обеспечивало бурное развитие в это время. В первой половине XX века, эпохе войн, обособления и деколонизации, тренд оказался подорванным. Пауза, вероятно, была необходима для выравнивания последствий социальных кризисов — но одновременно она подчеркнула пропасть между странами. Бывшие колонии по большей части не могут преодолеть технологический разрыв до сих пор.

Хлопковая плантация. Гравюра, XIX век

Только в 1980-х годах, с падением либо трансформацией коммунистических режимов, глобализация возобновилась. Страны Азии, согласившись влиться в фарватер Запада, получили экономический рост. Компьютеры и мобильные телефоны наверняка были бы изобретены все равно, но без глобализации это не приобрело бы характера революции. И снова мы видим те же причины и те же следствия: свобода как локомотив развития, глобальное расслоение, рост городов с армиями подсобных рабочих, обеспечивающих передовые практики (как курьеры — онлайн-торговлю), растворение мелких предпринимателей, подрыв трудовых отношений и так далее. Прогресс повышает качество жизни для всех, но тем самым задирает и планку требований — снова актуальными становятся низовые социальные движения.

Если считать Индустрию 4.0 логическим продолжением процесса, то прежними остаются и страхи: ведь роботы могут оказаться таким же социальным бедствием, как некогда power loom. А выиграют только немногочисленные работники передовых секторов экономики.

Прибыль выигравших должна на этот раз оказаться заметно выше потерь проигравших, с тем чтобы ее хватило на компенсацию. В противном случае человечество рискует снова сорвать тормоз, как в начале XX века. Впрочем, это наверняка станет лишь очередной приостановкой, но не концом прогресса.

Подписывайтесь также на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Мифы и споры ученых

Долгие годы вокруг микроволновки велись споры. Ученые разделились на два лагеря: одни утверждали, что воздействие микроволн на продукты может вызывать аллергию и даже онкологические заболевания. Другие опровергали заявления коллег и уверяли: СВЧ полностью безопасны для человеческого организма.

Старый рекламный плакат о СВЧ

Облучение

Даже самая недорогая техника не угрожает здоровью, если не стоять рядом по 8 часов в сутки на расстоянии одного метра. В других случаях никакого воздействия на организм вы не получите.

Для примера сравним микроволновку с обычным Wi-Fi роутером. Излучение исправной СВЧ-печи во время работы меньше, чем у обычного роутера во время передачи данных. Если вы беспокоитесь о своем здоровье, не рекомендуем вам спать рядом с модемом.

Микроволны меняют структуру пищи

Работа микроволн заключается в ускорении молекул продуктов для самонагрева и никакого вреда или изменения структуры на молекулярном уровне нет. Максимум, что может произойти, — подгорание пищи, если вы забудете вовремя выключить печь. Чтобы этого избежать, современные модели оснащаются таймерами и функцией автоматического отключения.

Современные модели СВЧ оснащены таймерами

Дешевые микроволновки опасны

Еще один миф, который создан для перенаправления покупателей к фирменной продукции. Разумеется, более дорогие модели будут отличаться функционалом и качеством, но принцип работы везде одинаковый. Фирменная техника более энергоэффективна и имеет дополнительную гарантию. Малоизвестные бренды нередко пренебрегают безопасностью и получают сертификаты качества в нелегальных или полулегальных фирмах.

Заметим, что срок службы дорогой и бюджетной техники практически одинаковый — от 3 до 5 лет.

СВЧ-печи влияют на уровень сигнала роутера

И это правда. Неудивительно, ведь техника работает на той же частоте, что и модем. В режиме работы магнитное поле печи может сильно искажать сигнал, при этом компьютер или смартфон не выявит ошибки и просто оповестит об отсутствии сети. Это правило действует только в том случае, если ваше устройство находится в метре от прибора.

Микроволновка: со времён изобретения до наших дней

С момента создания первых моделей по сей день внешний вид микроволновой печи сильно изменился – она стала компактнее, удобнее в пользовании, появилась масса полезных функций:

  • Визитная карточка любой микроволновки – вращающийся поднос, появился в 1962 году благодаря разработкам японской компании Sharp.
  • Микропроцессор, управляющий работой микроволновки, начал впервые применяться с 1979 года.
  • В конце 90-х. годов прошлого столетия появились модели, где управление прибором осуществляет встроенный микрокомпьютер, тогда же появились функции гриля и конвекции.

Инверторная микроволновка

Компания Panasonic ввела ещё одну инновацию – инверторные микроволновые печи. В отличие от обычных моделей, где питание магнетрона происходит от трансформатора, в инверторных печах питание подаётся через инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный. В результате на подогреваемую пищу оказывается регулируемое, более мягкое воздействие, позволяющее прогревать её равномерно. Помимо этого, инвертор размерами меньше, нежели трансформатор, что также позволяет уменьшить массу и габариты устройства, и без того ставшее компактным по сравнению с первыми прототипами, весившими более трехсот килограмм и по размерам не уступавшими большому холодильнику.

На заметку! Первые модели микроволновых печей весили около 300 кг.

Таймер микроволновки

Современные печи, в отличие от начальных, оснащены таймером, позволяющим в нужный момент автоматически отключить устройство. Таким образом, за микроволновкой не надо следить как раньше, она сама отключится по прошествии определённого времени и подаст звуковой сигнал.

Одним словом, прогресс не стоит на месте, и множество компаний конкурируют друг с другом за рынок сбыта, предлагая покупателю всё новые и новые модели с различными функциями. Несмотря на появление множества различных инноваций, принцип действия микроволновки с момента её изобретения не изменился. Она по-прежнему использует токи сверхвысокой частоты для разогрева, а также приготовления продуктов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector