Металлургией называется область науки и техники и отрасль промышленности, охватывающие процессы получения металлов из руд и др

Рис. 2. Вращающая трубчатая печь

Всё большёе распространение для термической обработки сыпучих материалов находят печи кипящего слоя – КС, в которых зернистый материал находится в псевдоожижённом состоянии. Благодаря тому, что каждая частичка в таком слое окружена газовой оболочкой, этот материал по некоторым свойствам напоминает жидкость. Процесс напоминает кипение жидкости, поэтому по аналогии такой слой называется ещё – кипящим. Благодаря интенсивному перемешиванию частиц значительно увеличивается поверхность контакта твёрдой и газообразной фаз – резко возрастают скорости теплопередачи и химических процессов. Одним из серьёзных недостатков печей КС является невысокая степень использования тепла газового потока, который находится в слое доли секунды, а также большой пылеунос, связанный с тем, что на обжиг поступает сыпучий материал.

Подовые печи служат обычно для расплавления руд и обработки металлического расплава. В торцевых стенках печи имеются каналы, через которые подают газ (или мазут) и воздух. При горении образуется факел, направленный на поверхность металла. Продукты горения удаляются через каналы, расположенные на противоположной стороне печи. Загрузка печи твёрдыми или порошкообразными материалами и жидким металлом осуществляется через боковые окна или через отверстия в своде. Подовые печи ещё называют отражательными, так как значительное количество тепла металл получает в виде лучистой энергии, отражённой от огнеупорной кладки и от факела.
Специфическими плавильными агрегатами являются конвертеры – ёмкости, в которых жидкий сплав продувают потоком кислорода или воздуха, благодаря чему в результате окисления происходит удаление из металла некоторых примесей.
Для того чтобы снизить потери тепла с отходящими из некоторых металлургических агрегатов газами, их пропускают через специальные теплообменники – рекуператоры или регенераторы.
Рекуператор – теплообменник непрерывного действия. Он представляет герметичную камеру. Через которую проходит поток горячих дымовых газов. Этот поток омывает пучок параллельных труб, проходящих в этой камере в перпендикулярном направлении, по которым движется холодный газ или воздух. В результате такого перекрёстного теплообмена (через стенки дымовых труб) дымовые газы отдают большую часть своего тепла потоку газообразного топлива или воздуха. Аккумулированное тепло возвращается в металлургический агрегат. Благодаря чему повышается температура горения и экономится топлива. Максимальная температура дымовых газов, подающихся в рекуператор, ограничивается жаростойкостью металлических элементов – теплообменников.
Для аккумуляции тепла высоконагретых (до 1700⁰ С) газов используют теплообменники периодического действия - регенераторы. Принцип их работы следующий. Через камеру, выложенную огнеупорным кирпичом и заполненную пористой огнеупорной насадкой, пропускают горячие дымовые газы. Большая часть их тепла идёт на нагрев насадки, и газ покидает камеру с низкой температурой. После того как насадка нагрелась, прекращают подачу дымовых газов и направляют их в другой регенератор, который начинает нагреваться. А в первый в обратном направлении подают холодный воздух, который отнимает тепло от горячей насадки регенератора. Нагретый воздух может иметь температуру 1200-1300⁰ С.
Регенераторы устанавливают на мартеновских, коксовых печах.

Лекция №8. огнеупорные материалы

ПЛАН.

1. Цель применения огнеупорных материалов.
2. Характеристика и классификация огнеупорных материалов.

Обязательным элементом металлургических печей является ограждающая внутренне пространство огнеупорная футеровка, которая должна обеспечить аккумуляцию в печи определённого количества тепла, позволяющего получить требуемые для данного процесса температуры. Длительный срок службы металлургических агрегатов возможен только в том случае, если огнеупорные материалы обладают необходимой прочностью, стойкостью против воздействия высоких температур и химического воздействия на них газовой фазы и расплавов. Кроме того, огнеупорная футеровка должна обеспечить минимальные потери тепла на сторону.

Главным требованием, предъявляемым к огнеупорному материалу, является огнеупорность – способность противостоять высоким температурам, не расплавляясь и выдерживать при высокой температуре строительную нагрузку. Количественно это свойство характеризуется температурой, при которой испытываемый образец огнеупорного материала, размягчаясь, деформируется определённым образом.
Основной частью каждого огнеупорного материала является один или несколько минерала с высокими температурами плавления (табл.7).
Таблица 7.
Высокоогнеупорные материалы

Минерал	tпл, ^0С	Минерал	tпл, ^0С
SiO2 – кварц	1713	Cr2O3	2330
MgO∙Cr2O3 – шпинель	1780	MgO∙Cr2O3–магнезиохромит	2400
FeO∙Cr2O3 – хромит	1780	CaO	2625
AI2O3∙ SiO2 – муллит	1870	BeO	2610
MgO∙ SiO2 -форстерит	1890	SiC – карборунд	2700
AI2O3 – корунд	2050	ZrO2	2715
2СаО∙SiO2(α)	2130	MgO – периклаз	2825
MgO∙AI2O3 - шпинель	2135	ThO2	3050

Углерод находится в твёрдом состоянии до ~ 3500⁰С.