Proiectarea unui furnal cu volumul util de 1100 m3, care elaborează fontă de afinare

Se va proiecta un furnal cu volumul util Vu=1100m3, care elaborează o fontă de afinare pe baza urmatoarelor date:

• Incărcatura va fi formată din:

- Minereu principal-aglomerat - - - Qagl [kg/tfo]

- Minereu secundar Algeria - - - QminFe[kg/tfo]

- Minereu de mangan - - - - QminMn[kg/tfo]

- Calcar - - - - - - Qcalc[kg/tfo]

- Cocs 500 - - - - - k= 500[kg/tfo]

- Gaz metan insuflat - - - - 80 [m3N/tfo]

• Produse finale vor fi :

- Fonta de afinare - - - - - FAK 2(STAS-882/84)

- Zgura de furnal

- Gazul de furnal

IB=1,3

CAPITOLUL 1

Principiul de funcţionare al furnalului

Funcţionarea furnalului se bazează pe principiul contracurentului, este continuu şi se desfăşoară în condiţiile deplasării descendente a încărcăturii de minereu, aglomerat, cocs şi fondanţi, în contracurent cu fluxul ascendent al gazelor reducătoare.

FURNALUL este un cuptor cu cuvă, cu funcţionare continuă, având înălţimea şi volumul spaţiului de lucru proporţionale cu capacitatea de producţie.

Capacitatea unui furnal se exprimă în metri cubi volum util, ceea ce reprezintă volumul folosit pentru desfăşurarea proceselor de producere a fontei şi pentru colectarea produselor lichide, fontă şi zgură.

Spaţiul de lucru a furnalului este alcătuit din 5 părţi principale, în care au loc procese specifice fiecărei părţi: gura de încărcare, cuva, pântecele, etalajul şi creuzetul.

1. CREUZETUL în care se adună fonta şi zgura lichidă. În pereţii creuzetului sunt prevăzute: orificiul pentru evacuarea fontei, orificiul pentru evacuarea zgurei şi

orificiile pentru insuflarea aerului numite guri de vânt. Aerul ajunge la gurile de vânt printr-o conductă inelară care înconjoară furnalul.

2. ETALAJUL în formă de trunchi de con cu baza mare sus

3. PÂNTECELE de formă cilindrică

4. CUVA în formă de trunchi de con cu baza mare jos, care se sprijină, prin intermediul unor stâlpi de oţel, direct pe fundaţie

5. GURA DE ÎNCĂRCARE de formă cilindrică

La introducerea în furnal a încărcăturii solide, zidăria gurii de încărcare este supusă la lovituri, motiv pentru care este blindată cu plăci rezistente la uzură.

Zidăria refractară a furnalului trebuie să reziste la temperaturile înalte din furnal, la acţiunea chimică a zgurilor, la pătrunderea fontei sau a unor materiale care se pot depune în pori sau rosturi (Pb, Zn, C) şi la acţiunea mecanică de corodare amaterialelor din încărcătură.

Căptuşeala refractară se realizează în principal cu blocuri carbonice în zona vetrei şi creuzetului (sub nivelul gurilor de vânt) şi cu cărămizi de şamotă. Zidăria furnalului este îmbrăcată într-o manta din oţel (25 – 40mm) constituind blindajul furnalului.

Materialele solide pentru obţinerea fontei se introduc pe la partea superioară cu ajutorul unui aparat de încărcare care asigură şi închiderea etanşă a furnalului.

El constă din pâlnia de primire , conul mic, conul mare.

Pentru repartizarea uniformă a materialelor pe conul mare materialele sunt depuse pe conul mic cu ajutorul distribuitorului rotativ . Cele două conuri sunt coborâte alternativ pentru a se evita pierderile de gaz, căderea presiunii la gură şi pericolele de explozie.

În partea superioară a creuzetului se află gurile de vânt, prin care se suflă aerul cald şi uneori combustibilul gazos sau lichid. Aerul se preîncălzeşte în instalaţii speciale numite cawpere care sunt preîncălzitoare de tip regenerativ cu o funcţionare discontinuă, în două faze: în prima fază se înmagazinează căldura în grătarele din material refractar, iar în a doua fază se cedează căldura aerului rece, preîncălzindu-l. Cele două funcţii se inversează după un anumit timp. Din cauza funcţionării lor discontinue, furnalele au în funcţie de capacitatea lor trei sau patru preîncălzitoare.

În urma proceselor care au loc în furnal, între încărcătura solidă descendentă şi gazele ce străbat încărcătura ascendent, se obţin ca produse:

- fonta

- zgura

- gazul de furnal

Cele două produse lichide se evacuează periodic, fonta prin orificiul de fonta, iar zgura prin orificiul de zgura.

Gazul de furnal este trecut în instalaţia de epurare care cuprinde: - sacul de praf,

- ciclonul,

- scrubărul,

- electrofiltrul

În urma operaţiei de epurare se obţine gazul de furnal epurat şi praful de furnal.

Fonta lichidă se evacuează în vagonul tip torpedo cu care este transportată la secţia oţelărie.

Zgura se evacuează în vane pentru zgură aşezate tot pe vagoane şi este transportată la halda de zgură.

Procese din furnal

Furnalul funcţionează pe principiul contracurentului: încărcătura introdusă la partea superioară are un mers descendent, iar gazele formate în dreptul gurilor de vânt au un mers ascendent. Mersul descendent al coloanei de materiale este determinat de greutatea proprie şi de faptul că volumul ocupat de aceasta se micşorează în urma desfăşurării proceselor fizico-chimice de formare a fontei şi a zgurei care se evacuează periodic (fonta la 3-4 ore, zgura la 1- 1.1/2 ore).