Nyersvasgyártás I.

Tartalom

Ipari vasfajták ...................................5
1.1. Nyersvasak csoportosítása................... 6
Az 1. fejezethez felhasznált Irodalom ...................11
A vasgyártás történeti fejlődése ...................12
2.1. A vasgyártás általános története ....................12
2.2. A magyar vasgyártás története ................... 18
A 2. fejezethez felhasznált irodalom .............................. 21
3. A nyersvasgyártás anyagai........ . 22
3.1. A nyersvasgyártás betétanyagai ...... 22
3.1.1. Vasércek............... . . 22
3.1.1.1. Mágnesvasérc .................... 23
3.1.1.2. Vörösvasérc................... 24
3.1.1.3. Barnavasérc ....... ......... 24
3.1.1. Pátvasérc............................. ... 25
3.1.1.5. Vasérckészlet és vasérctermelés ...... 25
3.1.1.6. Vasércek metallurgiai és gazdasági értékelése . . . ................27
3.1.2. Vastartalmú ipari melléktermékek . . . . . 34
3.1.3. Mangánércek ..... ..... ...... 35
3.1.4. Salakképző anyagok ........... . 39
3.1.5. Tüzelő-, 111. redukálóanyagok ..............40
3.1.5.1. A nagyolvasztókoksz feladatai ....... 41
3.1.5.2. A nagyolvasztókoksz tulajdonságai ..........42
3.1.5.2.1. A nagyolvasztókoksz kémiai összetétele . . 42
3.1.5.2.2. A nagyolvasztókoksz égőképessége és reakcióképessége ....................44
3.1.5.2.3. A nagyolvasztókoksz fizikai tulajdonságai ....................49
3.1.5.2.4. A nagyolvasztókoksz összehasonlító értékelése......................53
3.1.5.3. Hidrogénhordozó tüzelő-, ill. redukálóanyagok ..........................56
3.1.6. Levegő..................58
3.1.6.1. Levegőszükséglet, ill. levegőmennyiség ........... 59
3.1.6.2. A fúvószél nyomása ..........62
3.1.6.3. A fúvószél hőmérséklete és a nagyhőmérsékletű fúvószél hatása ..... . 62
3.1.6.4. Léghevítők ................68
3.1.6.4.1. Léghevítőtípusok............ 68
3.1.6.4.2. A léghevítő üzeme ........................72
3.2. A nyersvasgyártás segédanyagai . . . . . 75
A 3. fejezethez felhasznált irodalom ..........76
4. Vasércek és a nagyolvasztó elegyének előkészítése................... 79
4.1. A vasércekkel szemben támasztott követelmények . ..... ........ 79
4.1.1. A vasércek fizikai állapotára vonatkozó követelmények ......................... 79
4.1.2. A vasércek kémiai állapotára vonatkozó követelmények ...................84
4.1.2.1. A vasércek átlagosítása és annak jelentősége ...................85
4.1.2.2. Vasércek hőtechnikai előkészítésének jelentősége . . . . ...........87
4.1.2.2.1. Az előkészítést megelőző vizsgálatok . . 89
4.2. Vasércek dúsítása ...... . . 91
4.2.1.. Vasércek mágnesező pörkölése ...... 91
4.2.1.1. Fe2O3 alapanyagú ércek mágnesező pörkölése ..............91
4.2.1.2. FeCOj alapanyagú ércek mágnesező pörkölése ................. 93
4.2.2. Krupp-eljárás .............. 96
4.3. Vasércek darabosítása .......... 98
4.3.1. A vasércdarabosítás korábbi eljárásai . . 100
4.3.1.1. Vasércek brikettezése......... . 100
4.3.1.2. Gröndal-eljárás . . .......... 101
4.3.1.3. Zsugorítás forgókemencében ..............101
4.3.2. Vasércek pelletezése ....................103
4.3.3. Vasércek átszívásos zsugorítása ..... 108
4.3.3.1. Az átszívásos zsugorítás működési elve....................................109
4.3.3.2. A zsugorítandó elegy előkészítése .... 110
4.3.3.2.1. Az ércelegy előkészítése ................110
4.3.3.2.2. A tüzelőszer mennyisége és minősége . . . 112
4.3.3.2.3. A mészkő előkészítése....................113
4.3.3.2.4. A keverék előállítása ....................113
4.3.3.2.5. Rostélyvédő anyag........... . 114
4.3.3.3. A zsugorító berendezés működése ..........114
4.3.3.3.1. Dwight - Lloyd rendszerű zsugoritó berendezés..............................116
4.3.3.3.2. Greenawalt rendszerű zsugoritó berendezés................119
4.3.3.4. A zsugorítás közben lejátszódó folyamatok................124
4.3.3.4.1. A zsugorítás hőtechnikai folyamatai . . . 124
4.3.3.4.2. A zsugorítás metallurgiai folyamatai . . 130
4.3.3.4.2.1. A zsugorítás redukciós és oxidációs folyamatai . ............. . 132
4.3.3.4.2.2. Szennyező anyagok eltávolítása a zsugorítás alatt ........................135
4.3.3.4.2.2.1. A kéntartalom csökkenése................135
4.3.3.4.2.2.2. Az As-, Zn-, Pb- és alkáliatartalom csökkenése .. ...... ....... 137
4.3.3.4.3. Ásványképződés a zsugorítás alatt .................... 138
4.3.3.4.3.1. Savanyu zsugorítmány ásványképződési folyamata..........................139
4.3.3.4.3.2. Bázikus zsugorítmány és ásványképződési folyamatai................142
4.3.3.4.3.2.1. Bázikus, ill. önjáró zsugorítmány .... 142
4.3.3.4.3.2.2. Bázikus zsugorítmány ásványképződési folyamata..............................148
4.3.3.5. A zsugorítmány minősége és a minőségre hatótényezők ..... .........151
4.3.3.5.1. A zsugorítmány ásványi alkotóinak metallurgiai tulajdonságai ......151
4.3.3.5.2. A zsugorítmány redukálhatósága ....154
3.3.5.2.1. A bázicitás hatása a zsugorítmány redukálhatóságára ..........157
4.3.3.5.2.2. A FeO-tartalom hatása a zsugorítmány redukálhatóságára . .........158
4.3.3.5.2.3. A tüzelőanyag mennyiségének, ill. a hőmérsékletnek hatása a zsugorítmány
redukálhatóságára ........ . .159
4.3.3.5.2.4. A visszatérőanyag mennyiségének hatása a zsugorítmány redukálhatóságára..........160
4.3.3.5.3. A zsugorítmány porozitása ......161
4.3.3.5.4. A zsugorítmány szilárdsága . .....162
4.3.3.6. A zsugorító berendezés teljesítménye és a teljesítmény növelés lehetőségei....166
A 4. fejezethez felhasznált irodalom....176
5. A nagyolvasztó ...... ......179
5.1. A nagyolvasztó profilja ........180
5.1.1. A nagyolvasztóprofil számítása ...............182
5.1.1.1. Osann B. profilszámítási módszere . ..............183
5.1.1.2. Pavlov M.A. profilszámitási módszere ..............184
5.1.1.3. Ramm A.N. profilszámítási módszere . ..............188
5.1.1.4. Rice O.R. profilszámítási módszere . ..............190
5.1.1.5. Különböző profilszámítási eljárások összehasonlítása ...........191
5.2. A nagyolvasztó szerkezete ......192
5.2.1. A nagyolvasztó építése .............194
5.2.2. A nagyolvasztó szerelvényei ..............200
5.2.2.1. A nagyolvasztó páncélzata és hűtőszerelvényei ...... .......200
5.2.2.2. A nagyolvasztó fúvókái ........202
5.2.2.3. A nagyolvasztó salak- és vascsapolónyílása...............205
5.2.2.4. A nagyolvasztó torokzáró és adagoló berendezései .............206
Az 5. fejezethez felhasznált irodalom......214
6. A nagyolvasztóban lejátszódó folyamatok .............. . .219
6.1. A koksz elégése a fuvósíkban, medencegázok összetételének kialakulása ..........219
6.1.1. A kokszelégés kémiai és fizikai folyamatai .............219
6.1.2. A medencegáz összetétele és annak változása................225
6.1.3. Az oxidációs zóna hosszúságát befolyásoló tényezők .. ..............229
6.2. Gázáramlás a nagyolvasztóban ....... 235
6.2.1. A gázeloszlást meghatározó tényezők ..............235
6.2.1.1. Az anyag elhelyezkedése és a gázáramlás....................236
6.2.1.2. Az anyag elhelyezkedése az adagolás módjának függvényében..........240
6.2.1.2.1. Az adagolási sorrend hatása az anyag- és gázeloszlásra ...... . .......240
6.2.1.2.2. Az adagolási szint magasságának hatása az anyag- és gázeloszlásra................242
6.2.1.2.3. Az ércadagsúly, ill. az ércadag összetételének hatása az anyag- és
gázeloszlásra.....................244
5.2.1.3. A gáz tartózkodási ideje .........245
6.2.1.4. A gáz hőmérséklete...................247
6.2.1.5. összefüggés az oxidációs zóna és az akna-, valamint a torokgáz összetétele között.............250
6.2.1.6. A gáz nyomása, ill. nyomásváltozása..............253
6.2.1.6.1. Az anyag függőleges nyomása, ill. aktív súlya..................256
6.3. A nyersvasgyártás metallurgiai folyamatai............258
6.3.1. Nedvesség és hidrátvíz eltávozása, karbonátok bomlása ........................258
6.3.2. Redukciós folyamatok............263
6.3.2.1. Vasoxidok redukciója ...........263
6.3.2.1.1. Vasoxidok indirekt redukciója......265
6.3.2.1.1.1. Vasoxidok redukciója CO-dal, ill. C02/C0 gázkeverékkel ..........265
6.3.2.1.1.1. A Fe-O-C-rendszer egyensúlyi viszonyai ......................265
6.3.2.1.1.2. Vasoxidok redukciója Hg-nel, ill. H2O/H2 gázkeverékkel ...........276
6.3.2.1.1.3. A CO-dal, iil. Hg-nel történő redukció, összehasonlítása ..................279
6.3.2.1.1. Az indirekt vasoxidredukció mechanizmusa ................281
6.3.2.1.1.4.1. A redukció sebességét meghatározó részfolyamat; redukciós térségek ...........286
6.3.2.1.1.5. Vasércek redukálhatósági vizsgálatai és a redukálhatóságra ható tényezők . .290
6.3.2.1.1.5.1. Redukálhatósági vizsgálatok módszerei.................290
6.3.2.1.1.5.2. Különféle tényezők hatása a vasércek redukálhatóságára........ . . .291
6.3.2.1.1.5.2.1. Vasércek tulajdonságainak hatása a redukálhatóságra . . .. ..........291
6.3.2.1.1.5.2.2. Redukálógáz tulajdonságainak hatása a redukálhatóságra ... .........294
6.3.2.1.1.5.2.3. Reakcióhely hőmérsékletének hatása a redukálhatóságra ......... . . .298
6.3.2.1.2. Vasoxidok direkt redukciója ..............300
6.3.2.1.2.1. A direkt redukció mechanizmusa .....303
6.3.2.1.2.2. A hőmérséklet és a nyomás hatása a direkt redukcióra ........... .307
6.3.2.1.3 Indirekt és direkt redukció összehasonlítása ............... . .309
6.3.2.2. A nagyolvasztó redukciós térségei . . .311
6.3.2.2.1. A gáz és szilárd anyagok kölcsönhatása ... .................311
6.3.2.2.1.1. Hőkicserélődés folyamata . . ......312
6.3.2.2.2. Hőmérséklet-, 111. gázprofil és a redukciós folyamat ...........316
6.3.2.3. Mangánoxidok redukciója ........323
6.3.2.4. Sziliciumoxidok redukciója .......328
6.3.2.5. Foszforoxidok redukciója ........331
6.3.2.6. Egyéb elemek redukciója ..... ...332
6.3.2.7. A vas karbonizációja ..........334
6.3.3. A nagyolvasztósalak .... ......337
6.3.3.1. Primérsalakok kialakulása..........338
6.3.3.2. A nagyolvasztósalak kémiai összetétele, salakszám ...............342
6.3.3.3. Nagyolvasztósalakok szerkezete ....345
6.3.3.4. Nagyolvasztósalakok viszkozitása . . .352
6.3.3.4.1. a salakösszetétel hatása a viszkozitásra ...................353
6.3.3.4.2. Hőmérséklet hatása a salak viszkozitására ................361
6.3.3.5. Nagyolvasztósalakok olvadáspontja és hőmérséklete .............363
6.3.3.6. Nagyolvasztósalakok színe .......365
6.3.3.7. Nagyolvasztósalakok elgőzölgése . . . .366
6.3.3.8. Nagyolvasztósalakok gáztartalma . . .. .366
6.3.3.9. Nagyolvasztósalakok szétesése, elporlása ....... .........367
6.3.3.10. Nagyolvasztósalakok viselkedése merevedéskor ............ . .367
6.3.3.11. Kalcium-aluminát salakok . . .....369
6.3.3.12. A nyersvas kéntelenítése .......369
6.3.3.12.1. Kéntelenítés a nagyolvasztóban . . . .369
6.3.3.12.1.1. A kén eloszlása a betétanyagok és a termékek között ............370
6.3.3.12.1.2. A nyersvaskántelenítési folyamat molekuláris elmélete.......... .373
6.3.3.12.1.3. A nyersvaskéntelenítési folyamat ionelraélete.........378
6.3.3.12.1.4. A nyersvaskéntelenítési folyamat reakciómechanizmusa .........382
6.3.3.12.2. Kéntelenítés a nagyolvasztón kívül....385
6.3.3.12.2.1. Kéntelenítés szódával.............386
6.3.3.12.2.2. Kéntelenítés szilárd mésszel ....388
6.3.3.12.2.3. Kéntelenítés különféle vaskohászati, ill. szintetikus salakokkal .....392
A 6. fejezethez felhasznált irodalom.........393
7. A nagyolvasztó hőgazdasága.............402
7.1. A nagyolvasztó anyag- és hőmérlege.............402
7.2. A kokszfogyasztás meghatározása, ill. ellenőrzése .........................413
7.2.1. Az elméletileg lehetséges legkisebb kokszfogyasztás . . ...................419
7.2-.2. Az indirekt redukció arányának meghatározása ......... ...... 422
A 7. fejezethez felhasznált irodalom .............425
8. Tüzelő-, ill. redukálóanyagok befúvása a nagyolvasztóba . . . .................427
8.1. Szénhidrogének befúvása...... . . 427
8.1.1. Szénhidrogének befúvásával elért üzemi eredmények.............. . 437
8.1.1.1. Az olajbefúvás üzemi eredményei ............. . . 437
8.1.1.2. A földgázbefúvás üzemi eredményei . . . 440
8.2. Kokszkemencegáz befúvása....... . 443
8.3. Vízgőz befúvása . . ...................444
8.4. Szénpor befúvása . . . . .............445
A 8. fejezethez felhasznált irodalom .. . 446
9. A nagyolvasztók termelőképessége és
teljesítményének növelése .............. 448
9.1. A termelőképesség meghatározása .... 448
9.2. A teljesítmény növelése............. ... 459
9.2.1. Kohósítás nagy toroknyomással ............... 460
9.2.2. Kohósítás oxigéndús levegővel ..........465
A 9. fejezethez felhasznált irodalom .................467
10. Különleges vasgyártó eljárások . . . . . 469
10.1. Folyékony nyersvasat termelő eljárások . 469
10.1.1. Elektromos olvasztók ....................469
10.1.2. Alacsonyaknás olvasztók ................471
10.1.3. Nyersvasgyártás forgódobos kemencében . 472
10.1.3.1. Stürzelbergi-eljárás .................... . 473
10.1.3.2. Basset-eljárás ............. 473
10.2. Szilárd terméket előállító közvetlen redukciós eljárások ............... 474
10.2.1. Wiberg-eljárás . . ..............474
10.2.2. Högenás-el járás........................475
10.2.3. Hyl-eljárás........... . . . 475
10.2.4. Fluidizációs redukció . . . . . . . . . 476
A 10. fejezethez felhasznált irodalom . 476

Témakörök