Доменна піч. Пристрій, принцип роботи і призначення

Доменна піч. Пристрій, принцип роботи і призначення

Особливості доменної плавки

Доменна піч є одним з основних плавильних агрегатів у чорній металургії. Її головне технологічне завдання - виплавка чавуну заданих характеристик і складу. Своїм зовнішнім виглядом доменна піч нагадує вежу висотою з тридцятиповерховий будинок. З зовнішнього боку вона має обшивку з листової сталі, а зсередини її викладають кількома шарами вогнетривких цеглин (шамотів). На верхній ярус домни спеціальними підйомниками доставляється шихту: кокс, який являє собою спекся, надзвичайно твердий пористої структури вуглецевий продукт високотемпáної переробки кам 'яного вугілля, вапняковий матеріал, що покращує умови плавки. Туди ж піднімають підготовлену залізну руду. Потім через пристрій, який називається колошником, весь доставлений матеріал шарами завантажується всередину печі. Знизу через спеціальні форсунки (фурми) здійснюється подача палива і гарячої повітряної суміші, збагаченої киснем і змішаної з природним газом.

Принцип роботи

Доменна піч, принцип роботи якої заснований на високотемпáному згорянні коксу в атмосфері максимальної насиченості киснем, є плавильним агрегатом вертикально-шахтного типу. Для успішності протікання доменного процесу і для того, щоб шихту добре пропускала газову і повітряну суміш, потрібна попередня підготовка руди. Вона полягає в спіканні рудного матеріалу у великі коржі або круглі окатиші. Під впливом власної маси шихту опускається, проходячи практично через всю доменну піч і по дорозі омиваючись газами, що виділяються при згорянні коксового матеріалу. Основна частина плавильного процесу протікає в горні. Шихта додатково нагрівається гарячим повітрям, що дозволяє значно мінімізувати витрати коксу, а також підвищити продуктивність печі.

З історії доменної печі

Друге тисячоліття до нашої ери можна вважати початком зародження чорної металургії. Спочатку для отримання заліза використовувалися багаття, пізніше їм на зміну прийшли плавильні ями, названі сиродутними горнами. У них поміщали руду і деревне вугілля. Необхідна для підтримки процесу горіння повітряна суміш подавалася природною тягою, яку пізніше з розвитком технологій змінили хутра. Звичайно ж, такий спосіб не міг дати якісного металу. Залізо мало вигляд тестоподібної маси з рясними вкрапленнями шлаків і залишків не повністю згорілого деревного вугілля. Низький вміст вуглецю робив метал м 'яким, вироби з нього легко гнулися, швидко тупилися і практично не піддавалися гарту. З плином століть процес виплавки все більше вдосконалювався. Так гірники почали перетворюватися на невеликі печі, що дозволяли отримувати більш якісний метал. Перша доменна піч з 'явилася в Європі на рубежі XIV - XV ст. Такі агрегати почали будувати в провінції Намюр (Бельгія) і в Англії. Як паливо продовжували використовувати деревне вугілля, що в міру нарощування обсягів металургійного виробництва призводило до вирубки все більших площ лісу. У 1735-му році англійським винахідником Абрахамом Дербі був успішно застосований у доменному процесі кам 'яновугільний кокс, який не містив домісей інших типів палива. Це допомогло не тільки заощадити значні лісові ресурси, а й істотно підвищило ефективність і продуктивність плавильного виробництва. Сучасні доменні печі є складними і високотехнологічними спорудами, які здатні виплавляти на добу до 5000 - 5500 тонн високоякісного чавуну. Всі процеси з підготовки та завантаження шихтового матеріалу в них повністю механізовані.

Пристрій

Пристрій доменної печі вертикально-шахтного типу планується з урахуванням того, що при збільшенні корисного внутрішнього обсягу споруди підвищується також його економічність. Зараз всі великі підприємства намагаються мати агрегати з тоннажем не менше 2000 - 3500 м3. Наприклад, на металургійному комбінаті "Криворіжсталь" з 1974-го року працює гігант обсягом 5000 м3. Повітря на таких великих агрегатах вдувається через 14 - 36 форсунок-фурм. Для нагрівання повітряної суміші використовуються спеціальні потужні електричні пристрої. Кожна великогабаритна доменна піч промислового масштабу обслуговується трьома-чотирма автоматично перемикаються повітронагрівачами. Також роботу агрегату забезпечують численні допоміжні пристрої, до числа яких належать спеціальні шихтові двори, оснащені розвантажувально-навантажувальними пристосуваннями; естакади бункерного типу з вагон-вагами, призначеними для автоматичного зважування завантажуваних матеріалів; підйомні механізми, які доставляють самовикидаються візки-скіпи до завантажувального блоку споруди. Для нормального функціонування всієї системи також призначаються спеціальні нагрівальні пристрої, необхідні при здійсненні процесу високотемпáного дуття, ливарні двори, чавуновози, шлаковози і розливні машини. За великим рахунком, сучасна доменна піч являє собою своєрідне автоматизоване міні-підприємство, яке обслуговується безліччю фахівців самого різного профілю. Такі величезні і складні виробничі структури є агрегатами безперервної дії і працюють кілька років безупинно до тих пір, поки не відбудеться знос внутрішньої вогнетривкої кладки.