КОНСТРУКЦІЯ ДОМЕННОЇ ПЕЧІ

Процес доменної плавки безперервний. Зверху в піч завантажують сирі матеріали (офлюсований агломерат, кокс), а в нижню частину через фурми подають нагріте повітря і рідке, газоподібне або пиловидне паливо. Отримані від спалювання палива гази проходять через стовп шихти і віддають їй свою хімічну і теплову енергію. Опускаючись рудна шихта нагрівається, відновлюється і плавиться. Частина коксу витрачається в печі на відновлення заліза та інших елементів, але більша його кількість сягає фурм, де і згоряє.

Сучасна піч є потужним і високопродуктивним агрегатом, в якому витрачається величезна кількість шихти і дуття. Середня за обсягом доменна піч щодоби витрачає близько 12000 т шихти, 8500 т дуття, 700 т природного газу і видає 5500 т чавуну, 2000 т шлаку і 12500 т колошникового газу. Таким чином, у великій доменній печі щохвилини виплавляється більше 3,5 т чавуну. Щоб забезпечити безперервну подачу і випуск такої великої кількості матеріалів, необхідно мати прості і дуже надійні конструкції, що дозволяють працювати без простоїв печі протягом тривалого часу.

Загальний вид доменної печі зображений на рис. 16. Доменна піч зовні криється металевим зварним кожухом товщиною 20 – 25 мм у верхній частині і 35 – 40 мм у нижній. Під кожухом знаходиться вогнетривка футеровка, охолоджувана холодильниками. Верхня частина печі від розпару до колошника спирається на так зване мараторне кільце, яке лежить на колонах, а нижня частина спирається на фундамент. Колошник обладнаний металевими литими сталевими сегментами 3 для захисту футеровки від ударів шихти, що завантажується в піч.

Конусний засипний апарат складається з великого конуса 4 і малого конуса 5 з приймальною лійкою 7. Для забезпечення одномірного завантаження шихти в міжконусний простір 10 малий конус і його воронка обертаються навколо своєї осі за допомогою обладнання 6. Шихта по похилому мосту 9 подається двома скіпами 8. Скіп перекидується на колошнику, і шихта спочатку вивантажується в приймальну воронку, потім при опусканні малого конуса – в міжконусний простір і при опусканні великого конуса – в доменну піч. Таким чином, шихта по мірі звільнення простору на колошнику окремими порціями або колошами завантажується в піч.

У нижній частині печі перебувають фурмені пристрої 2, через які надходять нагріте повітря і газоподібне паливо, а іноді рідке або пиловидне паливо. Чавун і шлак безперервно стікають вниз і періодично випускаються з печі через чавунну льотку 1 і жужільну льотку 11.

Рис. 16. Загальний вид доменної печі

Профілем доменної печі називають осьовий вертикальний переріз її робочого простору. Доменна піч складається з п'яти частин:

1) колошник – верхня циліндрична частина, куди завантажуються всі сирі матеріали;

2) шахта – конічна частина печі, розташована під колошником, така форма сприяє розпушуванню і опусканню матеріалів;

3) розпар – найширша частина печі, циліндричної форми, тут зазвичай починається плавлення рудної частини шихтових матеріалів.

4) заплечики – конічна частина профілю печі, розташована нижче розпару; звуження конуса заплечиків донизу викликано зменшенням обсягу шихтових матеріалів в результаті розплавлення рудної частини.

5) горн – нижня циліндрична частина печі, де відбувається горіння палива, а також накопичуються рідкі продукти плавки – чавун і шлак; сама нижня частина профілю печі або дно горна називається подом. На рис. 17 показана доменна піч об'ємом 2700 м³.

Корисним називається об'єм пічі, який займають всі протоплювальні матеріали і продукти плавки. Прийнято обчислювати цей об'єм від нижнього положення нижнього завантажувального конуса до осі чавунної льотки. Повна висота печі – це відстань від осі чавунної льотки до верхнього краю засипний воронки, корисна висота – це відстань від осі чавунної льотки до кромки нижнього конуса в опущеному стані. Різниця між цими висотами зазвичай дорівнює висоті засипного апарату. Висоту доменних печей вибирають залежно від механічної міцності застосовуваного палива. Висота коксових доменних печей значно більша, ніж деревинновугільних; сучасні надпотужні печі досягають висоти 30 м і більше (табл.1).

Таблиця 1

Горизонтальні розміри – діаметри горна, розпару і колошника, а також кути нахилу стін шахти і заплечиків до горизонту, як і висота окремих частин профілю, дуже впливають на роботу і продуктивність доменної печі. Так, діаметр розпару впливає на розподіл і рух матеріалів і газів по перетину печі, діаметр колошника визначає швидкість газів на виході з печі; при вузькому колошнику, в результаті збільшення швидкості виходу газів, з печі несеться багато дрібняку. Від висоти циліндричної частини колошника залежить початковий розподіл матеріалів. Тому всі елементи профілю попередньо розраховують одним з відомих методів – аналітичним способом академіка М.А. Павлова або за емпіричними формулами професора А.Н. Рамі.

Рис. 17. Доменна піч об’ємом 2700 м³