Характеристики на топенето в доменни пещи
Доменната пещ е едно от основните топилни агрегати в чугунната и стоманодобивната промишленост. Основната му технологична задача е да топи чугун с определени характеристики и състав. На външен вид доменната пещ прилича на кула с височината на тридесететажна сграда. Отвън е облицована с ламарина, а отвътре е облицована с няколко слоя огнеупорни тухли (шамот). Зарядът се доставя до горния слой на доменната пещ с помощта на специални асансьори: кокс, който е синтерован, изключително твърд, порест въглероден продукт от високотемпературна обработка на въглища, варовиков материал, който подобрява условията на топене. Там се вдига и подготвената желязна руда. След това чрез устройство, наречено димоотвод, целият доставен материал се зарежда в пещта на слоеве. Отдолу през специални дюзи (фурми) се подава гориво и гореща въздушна смес, обогатена с кислород и смесена с природен газ.
Принцип на действие
Доменната пещ, чийто принцип на работа се основава на високотемпературно изгаряне на кокс в атмосфера с максимално насищане с кислород, е топилна единица с вертикален вал. За успеха на процеса на доменната пещ и за доброто преминаване на шихтата през газовъздушната смес е необходима предварителна подготовка на рудата. Това включва синтероване на руден материал в големи пити или кръгли пелети. Под въздействието на собствената си маса зарядът се спуска, преминава през почти цялата доменна пещ и по пътя се измива от газове, отделени по време на изгарянето на коксовия материал. Основната част от процеса на топене се извършва в ковачницата. Зарядът се нагрява допълнително с горещ въздух, което може значително да намали разходите за кокс и също така да увеличи производителността на пещта.
Из историята на доменната пещ
Второто хилядолетие пр. н. е. може да се счита за началото на появата на черната металургия. Първоначално огньовете са били използвани за добиване на желязо, по-късно са заменени от ями за топене, наречени пещи за сирене. В тях се поставяли руда и дървени въглища. Въздушната смес, необходима за поддържане на горивния процес, се доставяше от естествена тяга, която по-късно беше заменена от мехове с развитието на технологията. Разбира се, този метод не може да произведе висококачествен метал. Желязото имало вид на пастообразна маса с обилни включения от шлака и остатъци от неизгорен въглен. Ниското съдържание на въглерод прави метала мек, продуктите от него лесно се огъват, бързо се затъпяват и практически не могат да се втвърдят. През вековете процесът на топене се усъвършенства все повече. Така ковачниците започнаха да се превръщат в малки пещи, което направи възможно получаването на по-висококачествен метал. Първата доменна пещ се появява в Европа в началото на 14-15 век. Такива агрегати започват да се строят в провинция Намюр (Белгия) и в Англия. Дървените въглища продължават да се използват като гориво, което с нарастването на металургичното производство води до обезлесяването на все по-големи площи. През 1735 г. английският изобретател Ейбрахам Дерби успешно използва въглищен кокс, който не съдържа примеси от други видове гориво, в процеса на доменна пещ. Това помогна не само да се спестят значителни горски ресурси, но и значително увеличи ефективността и производителността на топилното производство. Съвременните доменни пещи са сложни и високотехнологични съоръжения, които са в състояние да топят до 5000 - 5500 тона висококачествен чугун на ден. Всички процеси по подготовка и зареждане на шихтовия материал в тях са напълно механизирани.
устройство
Изграждането на доменна пещ с вертикален шахтов тип е планирано, като се вземе предвид фактът, че с увеличаване на полезния вътрешен обем на конструкцията се увеличава и нейната ефективност. Сега всички големи предприятия се опитват да имат единици с тонаж най-малко 2000 - 3500 m 3. Например, гигант с обем от 5000 m 3 работи в металургичния завод Криворожстал от 1974 г. Въздухът при такива големи агрегати се издухва през 14 - 36 дюзи за копия. За нагряване на въздушната смес се използват специални мощни електрически устройства. Всяка голяма доменна пещ в промишлен мащаб се обслужва от три до четири автоматично превключващи нагревателя за въздух. Също така работата на блока се осигурява от множество спомагателни устройства, които включват специални зарядни площадки, оборудвани с устройства за разтоварване и товарене; бункерни надлези с кантари, предназначени за автоматично претегляне на натоварени материали; повдигащи механизми, които доставят самообръщащи се скип колички до товарния блок на конструкцията. За нормалното функциониране на цялата система има и специални нагревателни устройства, необходими за осъществяване на високотемпературния бластиращ процес, леярни, чугуновози, шлаковози и леярски машини. Като цяло съвременната доменна пещ е вид автоматизирано мини предприятие, обслужвано от много специалисти от различни профили. Такива огромни и сложни производствени структури са непрекъснати единици и работят няколко години без спиране, докато вътрешната огнеупорна облицовка се износи.
Въпреки големия брой синтетични и полимерни материали, които са широко разпространени в съвременната индустрия и ежедневието, използването на железни сплави не е по-ниско от дланта. Най-критичните части, механизми, инструменти и други компоненти са изработени от различни степени и видове метали, които имат необходимите свойства за решаване на поставените задачи. Активните търсения за пълна замяна на металните сплави все още не са успешни, тъй като разликата в свойствата на материалите е твърде голяма. Развитието на металургията не спира, появяват се нови технологии и методи за производство на високоякостни и твърди материали. В същото време не са забравени старите, традиционни методи за топене на метали, разработвани в продължение на векове и изучавани в детайли от много поколения металурзи. Нека разгледаме дизайна на доменна пещ - един от най-старите проекти за производство на леярски чугун, който се използва активно и до днес.
Необходимостта от подобряване на технологията за топене на желязо възникна отдавна. Рудите с ниска топимост, разположени почти на повърхността на земята, нямат големи обеми и бързо се консумират. Съществуващата техника на топене беше несъстоятелна и не позволяваше работа с огнеупорни руди. Имаше нужда от подобряване на съществуващото оборудване и технологии. На първо място, беше необходимо да се увеличат размерите на пещите и значително да се засили режимът на херметизиране.
Първите споменавания на структури, подобни на доменни пещи, са открити в Китай. Те датират от 4 век. В Европа появата на доменни пещи датира от 15 век, преди това са използвани така наречените пещи за издухване на сирене. Непосредственият предшественик на доменната пещ беше каталонската ковачница, която използваше технологични техники, близки до метода на производство на доменна пещ. Неговите отличителни черти бяха:
Доменна пещ от 14 век
Обемът на каталунската ковачница беше само 1 m³, което не позволи получаването на големи обеми продукти. През 13-ти век в европейското княжество Щирия е създаден Stutofen, разширена и подобрена версия на каталонската бухалка. Тя била висока около 3,5 м и имала два технологични отвора - долният за подаване на въздух, горният за извличане на крица (желязо). Stukofen произвежда три вида полуфабрикати от желязо:
Разликата между тях е в съдържанието на въглерод - по-голямата част от него е в чугуна (над 1,7%), в стоманата е под 1,7%, а в ковкия чугун съдържанието е 0,04%. Високото ниво на съдържание на въглерод беше оценено отрицателно, тъй като чугунът не може да бъде изкован, заварен и е трудно да се правят оръжия от него.
Важно е! Първоначално чугунът е класифициран като промишлен отпадък, тъй като не може да се кове. Отношението към него се промени едва след началото на вторичното топене, което започна да се извършва поради недостиг на топими руди. Конвертируемото желязо, получено от чугун, беше с по-високо качество, което послужи като стимул за разширяване на процеса на преобразуване.
По-нататъшното разширяване на капацитета и подобряването на технологията доведоха до появата на blaufen, който вече беше висок около 5–6 m, способен да топи чугун и желязо едновременно. Това вече беше на практика доменна пещ, макар и с малко по-малък, опростен дизайн. Установен е двуетапен процес, когато първият етап е производството на чугун, а вторият е топенето на желязо от него под повишено налягане.
Появата на първите доменни пещи в Европа датира от края на 15 век. Почти веднага подобни конструкции се появяват в Англия, а в САЩ първите доменни пещи са създадени много по-късно - през 1619 г. Първата доменна пещ в Русия е построена от А. А. Виниус в неговата фабрика в Тула. Процесът се състоеше от следните стъпки:
Желязото беше извадено от дъното на ковачницата и изковано, като се отстрани течната шлака и се уплътниха прасетата. При този метод добивът на готово желязо беше около 92% от първоначалното тегло на чугуна, а качеството му значително надвиши това на критичен продукт.
Кризата с горивата се превърна в сериозен проблем. Дървените въглища са били използвани за топене на рудата, което е довело до унищожаването на горите. Проблемът нарасна до такива размери, че металът беше внесен в Англия от Европа, а по-късно и от Русия, в продължение на 2 века. Оказа се, че гората расте по-бавно, отколкото гори. Опитите за използване на въглища показват, че съдържат голямо количество сяра, което значително намалява качеството на метала. Бяха проведени много експерименти, които не бяха успешни.
Това е интересно! Решението е намерено едва през 1735 г. от английския металург А. Дерби II, който намира начин да превърне въглищата в кокс. Оттогава проблемът с горивото беше преодолян и процесът получи нов тласък за развитие.
Следващото революционно откритие е нагряването на въздуха, използван за презареждане. Това направи възможно значително намаляване на потреблението на въглища с до 36%. Съществуват специални изисквания към степента и качеството на метала по отношение на съдържанието на манган, силиций и фосфор. Технологията и дизайнът на пещите бяха подобрени и допълнени, като малко по малко стигнаха до модерен вид.
Доменната пещ е структура от вертикален тип шахта, наподобяваща конус, разширяваща се надолу. Височината на пещта може да достигне 70 m, работният обем е 2700 m³. Дневната производителност на доменна пещ с такъв размер достига 5000 тона чугун. Основната характеристика на работата на доменните пещи е непрекъснатостта на процеса. Работата се извършва денонощно и не спира до извършване на основен ремонт или демонтаж на пещта, което може да отнеме период от 3 до 15 години. Ако работата се спре и печката остане без гориво, ще настъпи така нареченото „замърсяване“, втвърдяване на материалите вътре. Невъзможно е да рестартирате пещ, която е била спряна по необичаен начин. Тази специфика принуждава специалистите да се грижат постоянно за поддържането на работния режим на инсталацията, но също така им позволява да постигнат максимална производителност.
Материали, необходими за осъществяване на процеса на доменна пещ:
В света има много малко находища на желязна руда, чието качество позволява да се използва в процеса на топене без предварителна обработка. Поради това в повечето случаи се използват специално подготвени суровини - агломерат или пелети, които представляват бучки от обогатен руден материал. Имат формата на кръгли гранули (пелети) или частици с неправилна форма (агломерат) с размер 2–5 cm.
Схема на проектиране на доменна пещ
Конструкцията на пещта е масивна вертикална кула, облицована отвътре с шамотни (огнеупорни) тухли. Монтира се върху солидна основа, повдигната над нулевото ниво до определена височина. Горната, топлоустойчива част на основата се нарича пън. Горната част на фундамента има хоризонтална платформа - платформа, която поема всички динамични и температурни натоварвания, поради което е с водно охлаждане. Фурната е защитена отвън със здрав метален корпус с дебелина 4–6 cm.
Вътрешността на пещта е конусовидна кула, състояща се от няколко секции:
С помощта на устройство за пълнене сместа и флюсът се подават в пещта. Тъй като чугунът и шлаката се топят и се отстраняват, материалите падат надолу и нови порции заемат тяхното място. Газовете, образувани по време на химически процеси, се отвеждат през тръбопроводи, разположени в горната част на кулата. Те имат висока температура и се използват за нагряване на свежия поток, влизащ в доменната пещ за херметизиране. Отоплението се извършва в каупери - инсталации, които поемат свеж въздух, нагряват в топлообменни устройства и подават горещ въздух към пещта.
Дизайнът на доменните пещи и процесът на топене са практически еднакви във всички страни и нямат фундаментални разлики. Но има различни схеми на носещи конструкции, които имат свои собствени характеристики и специфики.
Характеристики на схеми на различни конструкции на пещи
Тези схеми са разработени и подобрени при различни условия, което е причината за появата на някои разлики в дизайна. Въпреки това, всички те работят доста успешно и произвеждат висококачествени продукти.
Да направите сами доменна пещ на пръв поглед изглежда смешна идея. Малко вероятно е на някой да му хрумне да организира миниатюрна металургична работилница на своя сайт. Има няколко причини за това:
Посочени са само най-основните причини; в действителност има много повече. Използването на доменна пещ за производство на метал в частен дом е изключено.
Въпреки това, ако вземете предвид спецификата на доменната пещ, по-специално режима на непрекъснато изгаряне, тогава можете да я използвате за отопление на помещения. Това е ефективно решение за топлоснабдяване както на жилищни, така и на бизнес помещения – гараж, оранжерии, спомагателни постройки и др. тлеене на материала в рамките на 15-20 часа. Това се постига благодарение на ограниченото подаване на въздух, което не позволява на горивото да гори активно и удължава процеса за дълъг период.
Можете сами да направите доменна пещ
Фурната обикновено е направена от метален варел. Внимателно изрежете дъното (ще е необходимо по-късно), монтирайте цевта върху предварително направена основа. Изрязаният кръг е подсилен с канални секции, за да се добави повече тегло - той ще притисне горивото, насърчавайки компактното поставяне и ефективното тлеене. Те изрязват дупка за комина, обикновено е достатъчна тръба с диаметър 10 см. След това трябва да изрежете капак за цевта от лист метал, тъй като дъното вече се използва като налягане за гориво. Изрязва се кръг с подходящ размер и внимателно се заварява към цевта. Прави и дупка за тръбата. В дъното на цевта се изрязва дупка за вратата, през която ще се добавя гориво. Можете да направите допълнителна врата отдолу, за да премахнете пепелта.
Коминът е заварен отгоре, дължината на правата му част (до първото коляно) трябва да надвишава диаметъра на цевта (в идеалния случай много по-голям). По време на работа печката се нагрява много, така че много хора я облицоват с тухли или създават топлоотразяващ екран. Оптималният режим на работа се намира експериментално. Трябва да се спазват мерките за пожарна безопасност, в идеалния случай за такава печка трябва да се отдели отделна стая без запалими предмети.
Доменната пещ е един от най-старите и доказани проекти. Ефективността му е проверена от времето, технологичните методи и техники са внимателно проучени и тествани. Възможностите на доменната пещ са такива, че работата на такива устройства ще продължи много дълго време, дизайнът и технологиите ще бъдат подобрени.
Ориз. 1. Разрез (а) и профил на работното пространство на доменната пещ (б):
1 – чугунен кран; 2 – ковачница; 3 – рамене; 4 – пара; 5 – вал; 6 – огнище; 7 – резервно устройство;
8 – хоризонт на чугунен пласт; 9 – шлакообразуващ хоризонт;
10 – зона за изгаряне на кокс; 11 – слой шлака; 12 – отвор за кран за шлака; 13 – разтопен чугун.
Доменни пещи № 5, 6 и 7 са изградени по един и същ типов проект, поради което имат еднакви размери на профила на пещта. Полезен обем 2000m 3 ; проектен капацитет 1300 хиляди тона/годинаизлято желязо; среднодневно производство 3640 T\височината на пещта е 29,4 м; диаметър на парата 10900mm; височината на ковачницата е 3600 мм; височина на мъртвия слой 101,2 mm; височина на парене 1700мм; височина на рамото 3000мм; обемът на огнището е 268,8 m 3; обем на рамото 251,4 m 3 ; обем на парата 158,7 m 3 ; обем на мината 1199,2 m 3 ; Обемът на пещта е 121,9 m3.
Ориз. 2 Профил на доменна пещ
N p - пълна височина; H™ - полезна височина; h r височина на коване; h a - височина на рамото; p r - височина на парата; b w - височина на вала; IV височината на гърлото; d r диаметър на огнището; D p - диаметър на парата; dr диаметър на гърлото; a - ъгъл на наклон на вала; (3 - ъгъл на рамото -
Теглото на всички конструкции на доменната пещ, шихтата и продуктите на доменната пещ се пренасят върху основата, която равномерно пренася целия товар върху земята и е много важна конструкция.
Основата е разделена на две части: горна част (пън), изработена от твърда маса от топлоустойчив бетон, който не се срутва при нагряване до 1250 ° C, и долна част (подметка), направена под формата на стоманобетонна плоча.
Огнеупорната зидария на доменната пещ е затворена отвън в масивен метален корпус - броня от стоманена ламарина, чиято дебелина в долната част на пещта е 36-40 mm, а в горната част на шахтата 28 мм.
Долната част на корпуса в областта на фланеца, огнището и рамената лежи върху основата. Горната част на корпуса (от отвора до върха) лежи върху мараторния пръстен, който лежи върху колоните. Мараторният пръстен е заварена конструкция, изработена от дебели стоманени листове, изработена под формата на плосък пръстен, към вътрешността на който е заварен долният ръб на корпуса на заряда; външната част на мораторния пръстен е закрепена с болтове към колоните.
Огнеупорната зидария на пещта е предназначена да намали топлинните загуби и да предпази корпуса на пещта от топлинни и други вредни влияния. Зидарията на пещта е подложена на различни въздействия: температурен стрес, налягане на газове, шихта и течни продукти на топене, химични ефекти, абразивни ефекти от низходящи шихтови материали и нарастващ газов поток, носещ голямо количество прах и др.
В различните части на пещта ефектите върху огнеупорната зидария са различни, поради което облицовъчният материал и дизайнът на отделните части на пещта трябва да бъдат избрани, като се вземат предвид тези ефекти.
Зидарията на корпуса се измива постоянно от течен чугун и изпитва високо хидростатично налягане и температурен стрес. Благодарение на тези влияния чугунът прониква в шевовете на зидарията. Ако режимът на пещта е нестабилен поради температурни колебания, чугунът, който е проникнал в шевовете, може да се втвърди и след това да се стопи отново. Когато чугунът се втвърди, той се разширява и заклинява зидарията, докато отделните тухли губят контакт със зидарията и изплуват на повърхността на чугуна.
Зидарията на долната част на огнището - металният приемник - също изпитва ефекта на заклинване на втвърдяващия се чугун, но в по-малка степен, тъй като чугунът упражнява по-малко хидростатично налягане върху пръстеновидната зидария на металния приемник. Зидарията на металния приемник се измива с шлака, която взаимодейства със зидарския материал, разрушавайки го.
Обслужването на зидарията на горната част на огнището - зоната на фурмата - се различава значително от обслужването му в металния приемник. Хидростатичното налягане на чугуна и шлаката върху стените на зоната на фурмите е сравнително малко. Въпреки това, в тази зона се развиват най-високите температури в доменната пещ (тук се случва изгаряне на гориво), което засяга огнеупорната зидария.
Високи температури се развиват в рамената, разположени в непосредствена близост до източници на горене. Рудната част на шихтата е в течно състояние и се стича надолу под формата на капки и струи
чугун и шлака между парчетата кокс, частично пада върху огнеупорната зидария. В допълнение, огнеупорната зидария се измива интензивно от газове. По този начин зидарията на раменете е в трудни условия, изпитвайки, в допълнение към термичните напрежения, химическите ефекти на газове, течна шлака и чугун.
Стените на шахтата в долната си част изпитват доста силно термично напрежение и химичните ефекти на шлаката, в по-малка степен се изтриват от частици заряд и прахови частици, отнесени от възходящия газов поток. В горната част, напротив, термичното напрежение е ниско, химическият ефект на шлаката отсъства, а абразивният ефект на материалите и газовия поток е по-силен.
За да се удължи експлоатационният живот на огнеупорната зидария и да се намали влиянието на температурата върху корпуса, за да се избегне разрушаването му, както и да се насърчи образуването на череп, се използва водно или изпарително охлаждане.
При водно охлаждане, на 1 m 3 полезен обем на доменна пещ, консумацията на вода е 1,0-1 Zm 3 / h. Консумацията на вода при изпарително охлаждане е няколко пъти по-малка.
Има три метода за охлаждане на доменни пещи с вода:
външно поливане на корпуса на пещта от пръстеновидни спрейове - използва се като резервно охлаждане в случай на изгаряне на хладилници или износване на зидарията;
монтаж на чугунени плочи между корпуса и облицовката на пещта (периферни хладилници) с излети в тях плътно изтеглени стоманени тръби, през които циркулира вода - осигурява равномерно охлаждане на облицовката и по-надеждна защита срещу изгаряне на металния корпус на пещ.
3) монтаж на хладилници вътре в зидарията (вътрешни хладилници), отлети от стомана с вътрешни канали или от чугун с напълнени безшевни тръби за циркулация на водата - охладете облицовката на вала до значителна дебелина.
Охлаждащите устройства предпазват зидарията от силна топлина, но не я предотвратяват напълно.
Въздухът, необходим за изгаряне на гориво, се подава в доменната пещ през отвори, разположени в горната част на пещта - зоната на фурмите. В отвора на огнеупорната зидария се вкарва устройство за фурма, състоящо се от три части: амбразура, хладилник и фурма.
Ambrasure 11 е чугунена „конична форма, охлаждана от вода, циркулираща през водопроводна тръба, вградена в тялото му. За да се осигури добро уплътнение, амбразурите са завинтени към 10 лята стомана, заварени към корпуса на огнището. Съединението на фланеца с амбразурата се обработва така, че да се образува равна повърхност; наличието на хладилник осигурява плътно монтиране на фурмата, което елиминира избиването на газ от огнището.
В конусното заточване на хладилника се вкарва въздушна дюза, стърчаща 200-300 mm дълбоко в огнището. Въздушна тръба 13 е куха медна лята или заварена кутия, пълна с вода. Водоснабдяването и отводняването се извършва по същия начин, както в хладилника с фурма. Вътрешният диаметър на въздушните фурми варира от 150 до 200 мми се определя от необходимостта да се получи оптимална скорост на взривния поток от фурмите.
Взривът се подава към фурмите през пръстен въздуховод 5 с вътрешен диаметър до 1400 mm, опасващ доменната пещ и окачен на колоните на пещта. Пръстеновият въздуховод е свързан чрез тръбопровод с гореща струя към въздухонагревателите. Пръстеновият въздуховод и тръбопроводите за гореща струя са заварени от стоманени листове с дебелина 8-1 2 мми отвътре е облицована с високоалуминиста тухла. Между тухлата и корпуса се поставя азбестов картон или глинено-азбестова пета. Пръстеновият въздуховод комуникира с фурмите чрез неподвижно коляно 8, подвижно коляно 16 и дюза 14. Такова сложно устройство се дължи на необходимостта от бърза смяна на изгорелите части на устройството на фурмите. Въздушната дюза, дюзата, подвижните и неподвижните колена са шарнирно заострени със заточени топки. Сферичните заточвания на подвижните и неподвижните колена са направени под формата на фланци 4, които са закрепени с болтове. Подвижните и неподвижните колена са облицовани отвътре с шамотни тухли. Подвижното коляно има тръба 3 за почистване на дюзата и копието при попадане на шлака в тях. Тръбата е затворена с капак, който има наблюдателно стъкло за наблюдение на хода на процесите в пещта. Фиксираното коляно е прикрепено към фитингите 6 на пръстеновидния въздуховод 5 с помощта на болтова връзка.Подвижното коляно е окачено от неподвижното коляно на две шарнирни окачвания 2 с клинове. Чрез затягане на клиновете можете да осигурите плътно свързване на шарнирните повърхности в работно положение и като ги разхлабите, можете да завъртите подвижното коляно на окачванията.
Дюзата е стоманена отливка с дебелина на стената 12-16 мм. За да се увеличи издръжливостта на дюзите и да се намалят топлинните загуби през тях при работа на силно нагрят струйник, вътрешната им повърхност е облицована с леки огнеупорни тухли.
Дюзата се притиска към фурмата, а подвижното коляно се притиска към дюзата с помощта на опъващо устройство 1; Пружината на опъващото устройство осигурява постоянна сила на натиск. Устройството за опъване е прикрепено към корпуса на пещта с помощта на скоба, вградена в корпуса.
жив"
Ориз. 4. Отвор за кран от чугун:
1- огнеупорна маса; 2- огнеупорна облицовка; 3- рамка; 4- хладилник.
Чугунен кран е отвор (канал) в стената на долната част на огнището - метален приемник, предназначен за периодично изпускане на чугун.
Отворът за кран в ковачницата отслабва корпуса на пещта, така че на това място е монтирана лята метална рамка, прикрепена към корпуса на пещта и свързваща се с чугунения улей. Рамката има вътрешен отвор, облицован с огнеупор
високоалуминиева тухла, така че да остане проходен канал с ширина 200-300 mm и височина 400-500 lsh, който се запушва с огнеупорна маса. За да се увеличи издръжливостта на отвора за кран от чугун, той е рамкиран с ковашки охладители с форма на пластина, чиято дебелина е увеличена до 255 mm, с отвор за рамката.
9 Ю
Ориз. 5. Шлакови кранове
Шлаковият отвор е отвор (канал) в стената на огнището, предназначен за периодично изпускане на шлака от доменна пещ.
Крановете за шлака са оборудвани с фитинги, наречени устройство за шлака. Устройството за шлака се състои от редица телескопично свързани части: медна щампована или лята куха фурма с водно охлаждане 10, която има отвор за освобождаване на шлака 05O-65lsh, лят меден охладен кух охладител
Процесът на производство на чугун от желязна руда се нарича доменна пещ.
Изходни материали:
Желязни руди (магнитни, червени, кафяви и шпатови железни руди + комплексни железни руди за подобряване на свойствата на чугуна)
Гориво - кокс - гориво + загряване на пещното пространство до необходимата температура; осигурява намаляване на железните оксиди. Възможна е частична замяна на кокса с газ или мазут
Флюси - варовик CaCO 3 или доломитизиран варовик, съдържащ CaCO 3 И MgCO 3 , тъй като шлаката трябва да съдържа основни оксиди ( CaC, MgO), които са необходими за отстраняване на сярата от метала. Те съдържат минимално количество вредни примеси.
Приготвяне на чугун в доменна пещсе състои от редукция на желязо от оксиди на желязна руда. За отделяне на примесите, съдържащи се в рудата и кокса (продукт от преработката на въглища), те трябва да бъдат разтопени, но тяхната точка на топене е много по-висока от тази на чугуна.Тя се понижава чрез въвеждане на флюсове (флюсове), най-често варовик.
Заредена отгоре в доменна пещ, шихтата, съдържаща желязна руда, кокс и флюсове, постепенно се движи надолу и навлиза в зони с все по-високо нагряване. В долната част на доменната пещ (пещ) температурата се повишава до 1600 °C. Тук тече течен чугун и шлака. По-леката шлака се натрупва над чугуна. Периодично шлаката и чугунът се освобождават и изпращат за по-нататъшна обработка.
Въздухът, загрят до 700...800 ° C, вдухван в доменна пещ, осигурява изгаряне на кокс с образуването на въглероден оксид (CO), който премахва кислорода от железните оксиди. При температура от около 1000 °C се извършва карбуризация на редуцираното желязо и превръщането му в чугун:
Отпадъчните скали и флюсовете също претърпяват определени трансформации и се превръщат в шлака. Въздушният азот, CO и CO2 образуват доменен газ, който се отстранява от доменната пещ през горната част чрез газопроводи.
Зарядните материали съдържат вещества, които придават на чугуна полезни (манган, силиций) и вредни (сяра, фосфор) примеси. Сярата може да бъде отстранена от чугун с високо концентрирана шлака и високи температури на процеса. Фосфорът не може да бъде отстранен от чугун. За да се гарантира, че чугунът не съдържа фосфор, зарядът не трябва да съдържа P205.
Доменната пещ се състои от: горна част 1, където рудата, флюсът и горивото влизат при спускане на горния шибър 2, шахта 3, в която протичат реакции на редукция на желязото, „пара“ 4, където завършва образуването на шлака, и „ рамена” 5, по които заредените материали постепенно се спускат в пещ 6, превръщайки се в разтопен чугун и разтопена шлака. Пещта е изградена от висококачествени шамотни тухли; отвън е покрит със стоманени листове и се охлажда с вода. Доменната пещ е със заварен стоманен корпус. Горивото гори при (въздушни фурми 7, към които се подава нагрят въздух през пръстеновидна въздушна тръба 8 и маркучи, простиращи се от нея. В долната част на огнището има чугунен кран 10 - отвор за изпускане на чугун. Отгоре има "отвор за шлака" 11 за освобождаване на шлаката.Горещите газове, генерирани в пещта, се отстраняват през газопровода 12, пречистват се и се използват за нагряване на подавания към пещта въздух и за други нужди на инсталацията (за отопление на пещи с отворен огнище, при които чугунът се превръща в стомана).
Руда, флюс (флюс) и кокс се зареждат в доменната пещ отгоре в редуващи се слоеве. Тъй като коксът изгаря и слоевете отдолу се топят, цялата маса в пещта постепенно се спуска и нови порции материали се зареждат отгоре. Горенето в доменна пещ се поддържа от въздух, който се вдухва под налягане около 1,5 ати, предварително загрят до 800-900°. Въздухът се нагрява в специални въздухонагреватели (остарялото наименование е "купер"), което представлява кръгла кула със стоманен корпус и вътрешна огнеупорна тухлена зидария с вертикални канали.
Отработените газове от доменните пещи съдържат значителни количества въглероден окис (CO). При изгаряне отделя голямо количество топлина. Газовете се почистват от прах в специално устройство и се изпращат във въздушен нагревател, където CO изгаря, загрявайки огнеупорната зидария. След това въздухът се изпомпва във въздушния нагревател. Преминавайки през нагретите канали на огнеупорната зидария, въздухът се нагрява, докато газовете от доменната пещ се насочват към друг въздухонагревател. Материалите, заредени в горната част на доменната пещ, се изсушават и постепенно се нагряват. В долните зони на пещта железният оксид (Fe2O3 или Fe3O4), съдържащ се в рудата, се редуцира от въглероден оксид до железен оксид (FeO). След това железният оксид се редуцира до чисто желязо: първите му гъбести бучки се появяват в средната и долната зона на доменната пещ. Редуцираното желязо, попадащо в пещта, постепенно се насища с въглерод. Полученият железен карбид (Fe3C) се разтваря в желязото при високи температури и го карбуризира, понижавайки точката на топене на сплавта. Следователно, в горната част на "раменете" при t = 1250-1300 ° се появяват първите капки течна сплав, които се стичат надолу, като се насищат още повече с въглерод и разтварят част от силиция и мангана. Така се образува. чугун, съдържащ до 3,5-4,0% въглерод и течащ в разтопено състояние към дъното на огнището. В същото време възниква реакция между отпадъчната скала и потоците, в резултат на което се образува течна шлака, която също се стича надолу. Шлаката плува върху чугуна, предпазвайки го от окисляване. От време на време шлаката се източва през отвора за кран за шлака, докато чугунът периодично се освобождава през долния отвор за кран. По този начин се осъществява непрекъснат процес на топене на желязо. За получаване на 1 тон чугун (чугун) се изразходват приблизително 1,6 g желязна руда, 0,4 t варовик, 0,1 t манганова руда и 0,9 t кокс.
Доменна пещ или доменна пещ е сложен набор от технологично оборудване, използвано в металургичната промишленост за производство на черни метали. Всъщност това е голяма структура, която включва не само пещ, но и спомагателни единици.
Свиване
За какво е доменна пещ? Той има една цел - получаване на чугун, който да се използва в металургията за производство на машини, съоръжения и други металосъдържащи изделия.
Принципът на работа на доменната пещ е следният: в приемната камера се зарежда руден заряд с кокс и варовиков флюс. В долната част се извършва периодично изпускане на чугун/феросплави и отделно разтопена шлака. Тъй като нивото на материала в доменната пещ намалява по време на освобождаването, е необходимо едновременно зареждане на нови партиди заряд.
Работният процес е постоянен, горенето се поддържа с контролирано подаване на кислород, което осигурява по-голяма ефективност.
Дизайнът на доменната пещ осигурява непрекъснат процес на обработка на рудата, експлоатационният живот на доменната пещ е 100 години, основен ремонт се извършва на всеки 3-12 години.
Модерната доменна пещ е изобретена от Дж. Б. Нийлсън, който пръв загрява въздуха, подаван към доменната пещ, което се случва през 1829 г., а през 1857 г. Е. А. Каупър въвежда в употреба специални регенеративни нагреватели за въздух.
Това направи възможно значително намаляване на консумацията на кокс с повече от една трета и повишаване на ефективността на пещта. Преди това първите доменни пещи всъщност бяха пещи за издухване на сирене, тоест в тях се вдухваше необогатен и незагрят въздух.
Използването на каупери, т.е. регенеративни въздушни нагреватели, позволи не само да се повиши ефективността на доменната пещ, но и да се намали или напълно елиминира замърсяването, което се наблюдава в случай на технологични нарушения. Можем спокойно да кажем, че това изобретение направи възможно довеждането на процеса до съвършенство. Съвременните доменни пещи работят именно на този принцип, въпреки че тяхното управление днес е автоматизирано и осигурява по-голяма безопасност.
Съвременните пещи за топене на чугун осигуряват приблизително 80% от общото количество чугун; от местата за леене той незабавно се доставя в електрически топилни или отворени цехове, където черният метал се превръща в стомана с необходимите качества.
Чугунът се произвежда от чугун, който след това се изпраща на производителите за леене в куполни пещи. За източване на шлака и чугун се използват специални отвори, наречени кранове. Въпреки това, в съвременните пещи се използва не отделен, а един общ кран, разделен от специална топлоустойчива плоча на канали за подаване на чугун и шлака.
Процесът на доменната пещ зависи изцяло от излишния въглерод в кухината на пещта; той се състои от термохимични реакции, протичащи вътре, когато всички компоненти се зареждат и нагряват.
Температурата в доменна пещ може да бъде 200-250°C директно под горната част и до 1850-2000°C в активната зона - пара.
Когато в пещта се подава горещ въздух и коксът се запалва, температурата в доменната пещ се повишава, започва процесът на разлагане на потока, в резултат на което съдържанието на въглероден диоксид се увеличава.
Когато колоната от материал в заряда намалее, железният моноксид се редуцира; в долната част на колоната чистото желязо се редуцира от FeO, вливащ се в пещта.
Докато желязото се оттича, то активно контактува с въглероден диоксид, насищайки метала и му придавайки необходимите свойства. Общото съдържание на въглерод в желязото може да бъде само 1,7%.
Разрезни диаграми на доменна пещ (различни опции):
Дизайнът на доменна пещ е много сложен, това е голям комплекс, който включва следните елементи: 
Височината на доменната пещ може да достигне 40 м, теглото - до 35 000 тона, капацитетът на работната зона зависи от параметрите на комплекса.
Точните стойности зависят от натоварването на предприятието и неговата цел, изискванията за обема на произведения метал и други параметри.
По-подробна версия на устройството:
За поддържане на работното състояние на доменната пещ редовно (на всеки 3-15 години) се извършва основен ремонт. Разделя се на три вида:
Доменната пещ е не само инсталация за производство на чугун, но и множество спомагателни компоненти. Това е система за подаване на заряд и кокс, отстраняване на шлака, разтопено желязо и газове, система за автоматично управление, каупери и много други.
Принципите на работа на пещта остават същите като преди векове, но модерните компютърни системи и автоматизацията на производството са направили доменната пещ по-ефективна и по-безопасна.
Модерният дизайн на доменна пещ включва използването на каупер за загряване на подавания въздух. Това е циклична инсталация от топлоустойчив материал, който загрява дюзата до 1200°C.
Кауперът включва дюзата до 800-900 ° C при охлаждане, което осигурява непрекъснатост на процеса, намалява разхода на кокс и повишава общата ефективност на конструкцията.
Преди това такова устройство не е използвано, но от 19 век. задължително е част от доменната пещ.
Броят на батериите cowper зависи от размера на комплекса, но обикновено те са най-малко три, което се прави с очакване за евентуална авария и поддържане на работоспособност.
Апаратът на доменната пещ - тази част е най-отговорната и важна, включваща три газови уплътнения, работещи по съгласувана схема. 
Работният цикъл на този възел изглежда така:
Скиповете са специални повдигачи на заряда. С помощта на такива асансьори за галоши суровините се улавят от шахтата и се транспортират нагоре по наклонена естакада.
След това галошите се преобръщат, подавайки заряда в зоната за зареждане, и се връщат надолу за нова порция. Днес този процес се извършва автоматично, за управление се използват специални компютъризирани устройства.
Дюзата на фурната на пещта е насочена в нейната кухина, през която можете да наблюдавате хода на процеса на топене. За да направите това, през специални въздуховоди се монтират очила с топлоустойчиво стъкло. При срязване налягането може да достигне 2,1-2,625 MPa.
Отворите се използват за източване на чугун и шлака; веднага след освобождаването те са плътно запечатани със специална глина. Преди това са използвани оръжия, които са били изградени с пластмасова глинена сърцевина; днес се използват оръжия с дистанционно управление, които могат да се приближат близо до структурата. Това решение направи възможно намаляването на травмата и степента на инциденти в процеса и го направи по-надежден.
Производството на чугун е много печеливш бизнес, но е невъзможно да се организира производството на черни метали без сериозни финансови инвестиции. Направи си сам доменна пещ в „импровизирани условия“ просто не е осъществимо, което е свързано с много характеристики:
Но у дома можете да сглобите имитация на пещ (мини доменна пещ), с която можете да разтопите метал.
Но тези работи изискват максимално внимание и силно не се препоръчват при липса на опит. Защо може да е необходимо да се направи такава структура? Най-често това е отопление за оранжерия или вила с най-ефективно използваното гориво.
За да направите структура у дома, трябва да подготвите:
Цялата работа трябва да се извършва само навън, тъй като процесът е доста мръсен и изисква свободно пространство.
Характеристиките на такава самостоятелно изработена печка са:
Основната разлика между „битовата“ доменна пещ ще бъде ограничаването на достъпа на въздух до горивната камера, т.е. тлеенето на дърва или въглища ще се случи при ниско ниво на кислород. Промишлена доменна пещ работи на подобен принцип, но домакинската доменна пещ се използва само за отопление, металът не може да се стопи в нея, въпреки че температурата вътре в камерата ще бъде достатъчна.
Производството на доменни пещи е ресурсоемък и скъп процес, който не може да бъде пуснат в производство. Тъй като доменните пещи се използват изключително в промишлеността, тяхното проектиране и монтаж се извършват за конкретен металургичен комплекс, който включва много обекти и компоненти на вътрешната инфраструктура. Тази ситуация се наблюдава не само в Руската федерация, но и в други страни по света, които имат собствени металургични съоръжения.
Разходите за производство и инсталиране на доменна пещ са доста високи, което е свързано със сложността на работата. Такъв пример е големият домейнен комплекс №7, наречен „Россиянка“, инсталиран през 2011 г. Цената му беше 43 милиарда рубли, в производството бяха включени най-добрите инженери от Русия и чужбина. 
Комплексът включва следните единици:
Комплексно изпълнение:
Новият комплекс осигурява производството на повече от 9450 тона чугун дневно, полезният обем на пещта е 490 куб.м, а работният обем е 3650 куб.м. Конструкцията на доменната пещ осигурява безотпадно и екологично производство на чугун, като странични продукти се получават доменен газ за ТЕЦ и шлака, използвана в пътното строителство.
Доменната пещ е металургично оборудване, което позволява получаването на чугун чрез обработка на желязна руда в индустриален мащаб.
Особеността на технологията осигурява не само високо качество на получените продукти, но и икономичен разход на кокс. По време на производствения процес е възможно да се контролират условията на топене с помощта на компютъризирани системи и да се получи продукт със строго определени свойства.
← Предишна статия Следваща статия →
