Устройство доменной печи

У этого термина существуют и другие значения, см. Домна (значения).

 

Устройство доменной печи

1. Горячее дутьё

2. Зона плавления (заплечики  и горн)

3. Зона восстановления  FeO (распар)

4. Зона восстановления Fe2O3 (шахта)

5. Зона предварительного  нагрева (колошник)

6. Загрузка железорудных  материалов, известняка и кокса

7. Доменный газ

8. Столб железорудных материалов, известняка и кокса

9. Выпуск шлака

10. Выпуск жидкого чугуна

11. Сбор отходящих газов

 

До́менная печь, до́мна — большая металлургическая, вертикально расположенная плавильная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья. Важнейшей особенностью доменного процесса является его непрерывность в течение всей кампании печи (от строительства печи до ее «капитального» ремонта) и противоток поднимающихся вверх фурменных газов с непрерывно опускающимся и наращиваемым сверху новыми порциями шихты столбом материалов.

Первые доменные печи появились  в Европе в середине XIV века, в  России — около 1630 г.Содержание  [убрать]

1 Описание и процеcсы

2 Фундамент печи

3 Горн доменной печи

4 Чугунная лётка

5 Этимология

6 Ссылки

7 Источники

8 См. также

 

[править]

Описание и процеcсы

 

Доменная печь представляет собой непрерывно действующий аппарат  шахтного типа. Загрузка шихты осуществляется сверху, через типовое загрузочное  устройство, которое одновременно является и газовым затвором доменной печи. В домне восстанавливают богатую  железную руду (на современном этапе  запасы богатой железной руды сохранились  лишь в Австралии и Бразилии), агломерат или окатыши. Иногда в  качестве рудного сырья используют брикеты.

 

Доменная печь состоит  из пяти конструктивных элементов: верхней  цилиндрической части — колошника, необходимого для загрузки и эффективного распределения шихты в печи; самой  большой по высоте расширяющейся  конической части — шахты, в которой  происходят процессы нагрева материалов и восстановления железа из оксидов; самой широкой цилиндрической части  — распара, в котором происходят процессы размягчения и плавления  восстановленного железа; суживающейся конической части — заплечиков, где образуется восстановительный газ — монооксид углерода; цилиндрической части — горна, служащего для накопления жидких продуктов доменного процесса — чугуна и шлака.

 

В верхней части горна  располагаются фурмы — отверстия  для подачи нагретого до высокой  температуры дутья — сжатого  воздуха, обогащенного кислородом и  углеводородным топливом.

 

На уровне фурм развивается  температура около 2000 °C. По мере удаления вверх температура снижается, и  у колошников доходит около 270 °C. Таким образом в печи на разной высоте устанавливается разная температура, благодаря чему протекают различные химические процессы перехода руды в металл.

 

Доменная печь в Сестао (Испания)

 

В верхней части горна, где приток кислорода достаточно велик, кокс сгорает, образуя диоксид  углерода и выделяя большое количества тепла.

 

 

 

Диоксид углерода, покидая  зону, обогащенную кислородом, вступает в реакцию с коксом и образует монооксид углерода — главный восстановитель доменного процесса.

 

 

 

Поднимаясь вверх монооксид углерода взаимодействует с оксидами железа, отнимая у них кислород и восстанавливая до металла:

 

 

 

Полученное в результате реакции железо каплями стекает  по раскаленному коксу вниз, насыщаясь  углеродом, в результате чего получается сплав, содержащий 2,14 — 6,67 % углерода. Такой  сплав называется чугуном. Кроме  углерода в него входят небольшая  доля кремния и марганца. В количестве десятых долей процента в состав чугуна входят также вредные примеси  — сера и фосфор. Кроме чугуна в горне образуется и накапливается  шлак, в котором собираются все  вредные примеси.

 

Ранее, шлак выпускался через  отдельную шлаковую лётку. В настоящее  время и чугун, и шлак выпускают  через чугунную летку одновременно. Разделение чугуна и шлака происходит уже вне доменной печи — в желобе, при помощи разделительной плиты. Отделенный от шлака чугун поступает в  миксеры либо в чугуновозные ковши[уточнить (см. СО)] и вывозится либо в сталеплавильный цех, либо в разливочные машины.

[править]

Фундамент печи

 

Современная печь вместе со всеми сооружениями и металлоконструкциями, футеровкой (огнеупорной кладкой) и  находящимися в ней шихтовыми  материалами и продуктами плавки может иметь массу свыше 30 тыс. т. Эта масса должна быть равномерно передана грунту. Нижнюю часть фундамента (подошву делают в виде массивной бетонной плиты толщиной до 4 м. На подошву опираются колонны, поддерживающие металлические конструкции печи (кожух). Верхняя часть фундамента (пень) представляет собой монолитный цилиндр из жароупорного бетона, на котором находится горн печи.

[править]

Горн доменной печи

 

Горн доменной печи - нижняя часть доменной печи, цилиндрическая по внутреннему очертанию и коническая ( иногда цилиндрическая) по наружной форме. Горн оснащен устройствами для выпуска чугуна и шлака (чугунными и шлаковыми летками) и приборами (фурмами) для вдувания нагретого (на кауперах) до 1100-1400 °С, обогащенного кислородом до 23-25%, воздуха. Горн доменной печи - наиболее ответственная часть её конструкции. Здесь скапливается до 1000 т. и больше расплавленных продуктов плавки - чугуна и шлака. На дно горна оказывает давление весь столб шихты массой 9-12 тыс. т. Давление горновых газов составляет 0.4-0.5 МПа, а их температура в очагах горения кокса достигает 1700-2100 °С. Внутри горна непрерывно движутся и обновляются кокс, жидкие чугун и шлак, горновые газы. По сути это мощный непрерывно движущийся реактор. В связи с этим к конструкциям горна предъявляются жесткие требования по прочности, герметичности и огнеупорности. Основные конструктивные элементы горна - кожух, холодильники, чугунная и шлаковая летка, фурменные приборы.

[править]

Чугунная лётка

 

Это канал прямоугольной  формы шириной 250-300 мм с высотой 450-500 мм. Канал делают в огнеупорной  кладке горна на высоте 600-1700 мм от поверхности  лещади. Каналы для шлаковых лёток  выкладывают на высоте 2000-3600 мм. Канал  чугунной летки закрыт огнеупорной  массой. Открывают чугунную лётку  путём высверливания бурильной  машиной отверстия диаметром 50-60 мм. После выпуска чугуна и шлака (на современных больших доменных печах выпуск чугуна и шлака осуществляется через чугунные лётки) отверстия  забивают с помощью электрической  пушки. Носок пушки входит и в  неё из пушки под давлением  подают лёточную огнеупорную массу. Шлаковая лётка на доменной печи защищена водоохлаждаемыми элементами, которые в совокупности называют шлаковыми стопорами и рычажной конструкции с пневматическим приводом, управляемым дистанционно. Доменные печи большого объёма (3200-5500 м3) оборудованы четырьмя чугунными лётками, работающими попеременно, и одной шлаковой лёткой. Выпуск чугуна и шлака из доменной печи включает в себя следующие операции: 1) открытие чугунной лётки (в необходимых случаях в шлаковой); 2) обслуживание, связанное непосредственно с вытеканием чугуна и шлака; 3) закрытие чугунной лётки (если шлак выпускали через шлаковую, то и шлаковой); 4) ремонт лётки и желобов

[править]

Этимология

 

Слово «домна» образовано от старославянского «дмение» — дутьё. На других языках: англ. blast furnace — дутьевая печь, нем. Hochofen — высокая печь, фр. haut fourneau — высокая печь.

 

Следует иметь в виду коренное отличие в значении слов «домница» и «доменная печь»: в домнице получали (в виде кусков или криц) штуки восстановленного сыродутного (от слова «сырое», то есть неподогретое дутьё) железа, а в доменной печи — жидкий чугун.

[править]

Ссылки

 

Vasmer’s Etymological Dictionary: Домна

[править]

Источники

Толковый металлургический словарь. Основные термины / Под ред. В. И. Куманина. — М.: Рус. яз., 1989. — 446 с. — ISBN 5-200-00797-6.

Ефименко Г. Г., Гиммельфарб А. А., Левченко В. Е. Металлургия чугуна. — Киев.:Выща школа, 1988. — 352 с.

Ферсман А. Е. Занимательная  геохимия. — М.: Детгиз, 1954. — 486 с.

Рамм А. Н. Современный доменный процесс. — Москва.:Металлургия, 1980. — 303 с.

Товаровский И.Г. Доменная плавка. 2-е издание.- Днепропетровск: "Пороги", 2009.-768 с.

Андронов В.Н. Экстракция черных металлов из природного и техногенного сырья. Доменный процесс. - Донецк: Норд-Пресс, 2009.-377 с. — ISBN 978-966-380-329-6.

Г.Н. Еланский, Б.В. Линчевский, А.А. Кальменев Основы производства и обработки металлов. Москва 2005 г.