Устройство доменной печи и доменного цеха

Категория:
Производство черных и цветных металлов


Устройство доменной печи и доменного цеха

Доменная печь. Доменная печь (рис. 1) представляет шахтную (вертикальную) печь.

Доменная печь выкладывается шамотным кирпичом; снаружи для прочности она имеет стальной кожух. Части доменной печи следующие (рис. 1, а): колошник, шахта, распар, заплечики и горн. Через колошник шихта загружается с помощью специального механического подъемника в доменную печь. Шахта имеет форму усеченного конуса, расширяющегося книзу. Такая форма шахты способствует свободному опусканию шихты при плавке. В области распара и заплечиков образуется чугун, который затем плавится и стекает в горн. Заплечики имеют форму усеченного конуса, расширяющегося кверху, поэтому они удерживают всю твердую шихту, находящуюся в распаре и шахте.

В горне на лещади собирается жидкий чугун. Он имеет удельный вес 6,9 г/см3, а удельный вес шлака около 2,5 г/см3, поэтому шлак располагается отдельным слоем над чугуном, предохраняя тем самым его от окисления. По мере накопления шлак выпускают через летку, а чугун — через летку. Температура чугуна при выпуске 1300—1450°, шлака — на 40—80° выше.

Окислительное дутье, необходимое для горения топлива, подается в печь через бронзовые фурмы, расположенные кольцеобразно в верхней части горна в количестве от 6 до 20 шт. Для предохранения от расплавления фурмы изготовляются полыми и охлаждаются непре< рывно циркулирующей водой.

Футеровка горна, заплечиков и распара также охлаждается вставленными в нее металлическими коробками с каналами или трубками, по которым протекает вода. Тяжесть верхней части печи передается на фундамент через колонны.

В верхней части колошника находятся засыпной аппарат и газоотвод для доменного (колошникового) газа. Засыпной аппарат имеет «малый» (верхний) и «большой» (нижний) конусы. При опускании малого конуса материалы высыпаются из приемной воронки на большой конус, а при опускании последнего — в печь. Одии из конусов всегда находится в закрытом положении, чем предотвращается свободный выход колошникового газа в атмосферу.

Рис. 1. Доменная печь (а) и распределение температуры по зонам доменной печи (б)

Для доставки шихты к засыпному аппарату печи оборудуются специальными наклонными мостами — скиповыми подъемниками (рис. 2). Два скипа (специальные тележки) передвигаются по двум параллельным путям (один — вверх, другой — вниз), и когда один скип разгружается над засыпным устройством, другой наполняется внизу, в скиповой яме, из бункера. Емкость скипов на больших печах достигает 7,5 м3.

Рис. 2. Схема доменного цеха

Загрузка, подъем и разгрузка скипов, а также управление конусами засыпного аппарата производятся автоматически в зависимости от уровня шихтовых материалов в доменной печи.

Доменные печи, работающие на древесном угле, имеют полезную высоту (высота от уровня чугущюй летки до основания опущенного конуса засыпного аппарата, рис. 1) до 20 м, а печи, работающие на коксе, — до 33 м. Наряду с полезной высотой важнейшей характеристикой печи является полезный объем — объем полости печи, исчисляемый по полезной высоте. Семилетним планом в СССР предусмотрено строительство крупнейших в мире доменных печей с полезным объемом 2000 и 2286 м3.

Доменная печь работает непрерывно в течение нескольких лет, после чего производится ее капитальный ремонт.

Выпуск и разливка чугуна и шлака. Из небольших доменных печей готовый чугун по желобу (рис. 2) стекает в литейный двор, где растекается по формам, приготовленным в земле, и застывает в виде чушек (чушковый или штыковой чугун). Крупные доменные печи оборудуются специальными разливочными машинами, представляющими конвейер (непрерывно движущийся транспортер), на котором установлены чугунные формы. Чугун, залитый в форму из ковша, затвердевает, постепенно охлаждается, а на перегибе конвейера чушка чугуна выпадает из формы и скатывается по желобу на железнодорожную платформу. Чугун из доменной печи выпускается 8 или б раз в сутки, т. е. через каждые 3 или 4 часа, а шлак — в 2—3 раза чаще.

Чугун, предназначенный для передачи на сталь на том же! заводе, сливается ковшами в специальный сборник жидкого чугуна — м и к-с е р, в котором он поддерживается в жидком состоянии. В миксере происходит выравнивание химического состава отдельных порций чугуна и частичное удаление серы из чугуна в шлак. Емкость миксеров — 600—1200 т чугуна.

Шлак из доменной печи через желоб (рис. 2) выпускают в особые ковши. Затем его гранулируют (превращают в мелко раздробленные частицы) путем охлаждения в водяном бассейне струей сжатого воздуха или пара. Из гранулированного шлака приготовляют шлакобетон, шлаковый кирпич; при гранулировании паром из шлака получают шлаковую вату, которую используют в качестве тепловой изоляции.

Выпуск и очистка доменного газа. Доменный газ содержит 25—34% окиси углерода (СО), 1—3% водорода (Н2); остальное — азот и углекислый газ. Он представляет ценное топливо (теплотворная способность доменного газа 850—1000 ккал/м3). Поэтому он улавливается в области колошника и направляется в газоотвод. Перед использованием доменный газ подвергают очистке от пыли, которую он захватывает из шихты. Необходимость очистки газа вызвана тем, что при сжигании неочищенного газа горелки и насадка печей (для нагреЕа которых он используется) забиваются пылью. Около 25% доменного газа используется в качестве топлива для нагрева воздухонагревателей (см. ниже), остальные 75% расходуются на нагрев коксовальных батарей, питание силовых установок и пр.

Подача и нагрев дутья. Состав окислительного дутья, его температура, давление и влажность наряду с качеством шихты определяют равномерность хода плавки, расход кокса и производительность печи. До последнего времени в качестве окислительного дутья использовали атмосферный воздух, нагретый до 600—800°, при давлении в области фурм 0,5—1,5 ати] при этом для выплавки 1 т передельного чугуна расходовалось 750—800 кг кокса.

В настоящее время в СССР основная масса чугуна выплавляется с применением дутья постоянной влажности 20—25 г/м3 (в воздухе в зависимости от погоды влажность колеблется от 2 до 30 г/ж3), при повышенном до 1,5 ати давлении на колошнике (давление у фурм до 2,5 ати) и нагреве дутья до 1200° и выше. Эти мероприятия обеспечивают резкое повышение производительности (на 50% и более) печей и снижение расхода кокса до 600 кг/т (череповецкие металлурги в 1958 г. добились расхода кокса 586 кг/т).

Нагрев дутья осуществляется в специальных воздухонагревательных аппаратах.

Воздухонагреватель (каупер) (рис. 3) представляет башню диаметром 6—9 м, высотой до 46 м. Корпус (или кожух) воздухонагревателя изготовляют из толстой листовой стали и футеруют внутри огнеупорным кирпичем. В шахте сгорает доменный газ; остальное пространство заполнено насадкой (специальной насадкой с проходами для газов), воспринимающей тепло от продуктов горения доменного газа.

Рис. 3. Схема действия воздухонагревателей

По схеме (рис. 3) водцух от воздуходувной машины б направляется к воздухонагревателю, проходит через горячую насадку, камеру сжигания и по трубам направляется к фурмам, через которые вдувается в печь.

Из колошника доменный газ по газоотводу поступает на очистку (на схеме не показана), после которой частично используется для подогрева воздухонагревателя 2 путем сжигания в смеси с воздухом. Проходя через насадку воздухонагревателя 2, продукты горения охлаждаются до температуры 300—400° и направляются в атмосферу через трубу.

Нагрев насадки длится около 2 час, а работа по подогреву воздуха может продолжаться лишь около 1 часа, поэтому одновременно должны работать три воздухонагревателя (два — на газе, один — на дутье).

Применение дутья, обогащенного кислородом и соответственное уменьшение количества вдуваемого азота, являющегося балластом, резко повышает температуру в нижних зонах печи. Это способствует восстановлению трудновосстановимых элементов (кремния, марганца, хрома). Кислородное дутье используют при изготовлении ферромарганца и литейного чугуна.

По семилетнему плану в СССР предполагается перевести на новый режим с использованием кислорода свыше 50 доменных печей.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум