Доменна піч. Будову, принцип роботи і призначення
Особливості доменної плавки
Доменна піч є одним з основних плавильних агрегатів в чорної металургії. Її головна технологічна задача - виплавка чавуну заданих характеристик і складу. Своїм зовнішнім виглядом доменна піч нагадує вежу висотою з тридцятиповерховий будинок. Із зовнішнього боку вона має обшивку з листової сталі, а зсередини її викладають декількома шарами вогнетривких цеглин (шамоту). На верхній ярус домни спеціальними підйомниками доставляється шихта: кокс, який являє собою спечений, надзвичайно твердий пористої структури вуглецевий продукт високотемпературної переробки кам'яного вугілля, вапняковий матеріал, який поліпшує 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 високотемпературному згорянні коксу в атмосфері максимальної насиченості киснем, є плавильним агрегатом вертикально-шахтного типу. Для успішності протікання доменного процесу і для того, щоб шихта 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 шихта опускається, проходячи практично через всю доменну піч і по дорозі омиваючись газами, що виділяються при згоранні 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 сиродутного горнами. У них поміщали руду і деревне вугілля. Необхідна для підтримки процесу горіння повітряна суміш подавалася природною тягою, яку пізніше з розвитком технологій змінили міхи. Звичайно ж, такий спосіб не міг дати якісного металу. Залізо мало вигляд тістоподібної маси з рясними вкрапленнями шлаків та залишків неповністю згорілого деревного вугілля. Низький вміст вуглецю робило метал м'яким, вироби з нього легко гнулися, швидко тупилися і практично не піддавалися загартуванню. З плином століть процес виплавки все більше вдосконалювався. Так сурми почали перетворюватися на невеликі печі, що дозволяли одержувати 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. В якості палива 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 в доменному процесі кам'яновугільний кокс, що не містив домішок інших типів палива. Це допомогло не тільки заощадити значні лісові ресурси, але 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 завантаженні шихтового матеріалу в них повністю механізовані.
Пристрій
Пристрій доменної печі вертикально-шахтного типу планується з урахуванням того, що при збільшенні корисного внутрішнього об'єму 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 воздухонагревателями. Також роботу агрегату забезпечують численні допоміжні пристрої, до числа яких відносяться спеціальні шихтові двори, оснащені розвантажувально-навантажувальними пріспособленіямі- естакади бункерного типу з вагон-вагами, призначеними для автоматичного зважування завантажуваних матеріалів-підйомні механізми, які доставляють самоперекідні візки-скіпи до завантажувального блоку споруди . Для нормального функціонування всієї системи також призначаються спеціальні нагрівальні пристрої, необхідні при здійсненні процесу високотемпературного дуття, ливарні двори, чугуновози, шлаковози і розливні машини. За великим рахунком, сучасна доменна піч являє собою своєрідне автоматизоване міні-підприємство, обслуживаемое безліччю фахівців самого різного профілю. Такі величезні і складні виробничі структури є агрегатами безперервної дії і працюють кілька років безупинно доти, поки не відбудеться знос внутрішньої вогнетривкої кладки.
