Устройство доменной печи

выложена огнеупорными материалами. Сверху в печь загружают шихтовые материалы: кокс,

агломерат, руда, флюсы, добавки, снизу подают нагретый воздух и природный газ. За счет кислорода воздуха в доменной печи происходит неполное сгорание кокса и природного газа. Продуктами его являются окись углерода— СО, водород — Н2 и азот — N2. Поднимаясь вверх, эти газы нагревают опускающиеся вниз шихтовые материалы и восстанавливают из окислов железо, кремний, марганец и другие элементы. Таким образом, доменная печь работает по принципу противотока: шихта опускается вниз — газы поднимаются вверх.

называют профилем. Верхняя цилиндрическая часть объема печи называется колошником.

Далее следует шахта — самая большая часть печи. Шахта постепенно расширяется и переходит в цилиндрический распар — самую широкую часть печи. Нижняя часть печи, горн, имеет меньший диаметр и соединяется с распаром через заплечики. На нижнем уровне горна расположены чугунные летки (одна или две). Расстояние от уровня чугунной летки до верха колошника называется полезной высотой доменной печи.

Профиль доменной печи:
1 — колошник; 2 — шахта; 3 — распар; 4 — заплечики;
5 — горн.

печи (1952 г.);
1— большая печь НТМК;
2

— малая печь комбината им. Серова

Важнейшая характеристика доменной печи — величина ее полезного объема. Самые крупные в мире доменные печи имеют полезный объём 5500 м3. Доменная печь №5 («Северянка») занесена в Книгу рекордов Гиннеса, как крупнейшая печь в мире на момент пуска в 1986 году, и до сих пор сохраняет этот статус в России и в Европе. Высота – 102 метра, корпус печи сварен из спецстали толщиной 60 мм. «Северянка» может выдавать по 11 000 тонн чугуна в сутки (более 4 млн тонн в год).

газ. Доменные печи выплавляют чугун для различных целей.
Передельный чугун предназначается

для переплавки в сталь. Этот чугун хрупок, плохо заполняет формы и непригоден для изготовления из него готовых деталей машин. В передельном чугуне содержится 0,3—1,2% Si и до 2,5% Мп. Содержание серы в передельном чугуне должно быть минимальным, поскольку удаление ее при переплаве чугуна в сталь обходится дорого. Обычно содержание ее не превышает 0,035—0,060%. Сразу после выпуска из доменной печи передельный чугун доставляют в сталеплавильный цех
Литейный чугун предназначается для отливки различных деталей, так как такой чугун имеет большую твердость и достаточную прочность. Содержание серы в нем должно быть меньше, чем в передельном чугуне, поскольку наличие серы ухудшает прочность готовых деталей. Литейный чугун легко заполняет формы, что обусловлено большим содержанием кремния в нем (1,3—4,7%). Содержание марганца обычно не превышает 1,0%.
Ковкий и валковый чугуны. Эти чугуны отличаются большой прочностью; в отличие от обычных чугунов они не обладают хрупкостью. В доменных печах выплавляют и специальные чугуны, называемые ферросплавами: ферросилиций — с большим содержанием кремния (9—15%), ферромарганец — с большим содержанием марганца (70—80%) и некоторые другие.
.

инж. Н. И. Мозговым на машиностроительном заводе «Большевик» в г.

Киеве в 1933 году. В период 1937 – 39 гг. в АН УССР была проведена серия опытов по продувке кислородом чугуна в ковшах с целью снижения содержания кремния, марганца и углерода. В 1944 г. продували чугун кислородом в конвертерах на Мытищинском машиностроительном заводе «Динамо», а за период 1944 – 52 годы экспериментировали продувку кислородом конвертеров вместимостью до 12,5 т различными способами: боковым, донным и подачей сверху. В 1945 г. был пущен первый кислородный конвертер на Тульском машиностроительном заводе, а в 1955 – 1957 гг. введены в строй конвертерные печи на Днепропетровском и Криворожском металлургических заводах. Большой вклад в развитие кислородного способа производства стали внес коллектив ЦНИИЧМ под руководством акад. И. П. Бардина. В зарубежной практике начали применять кислород в конвертерном производстве в Австрии (фирма «Фёст») с 1949 г.

конвертер, BOF – от английского Basic Oxygen Furnace)
1 – корпус;

2 – футеровка; 3 – рабочее пространство конвертера; 4 – опорное кольцо с цапфами и системой крепления в нем корпуса; 5 – опорные узлы и станины; 6 – механизм поворота; 7 – кислородная фурма с системой крепления и перемещения

Типовые конструкции кислородных конвертеров имеют тоннаж 50 т, 100 т, 130 т, 160 т, 200 т, 250 т, 350 т и 400 т. Производительность одного конвертера вместимостью 400 т превышает производительность 600-т мартеновской печи в 8 – 10 раз. Современный конвертерный цех с тремя-четырьмя конвертерами вместимостью по 400 т каждый, два-три из которых работают непрерывно, может выдавать плавки с циклом 35 – 40 мин, что соответствует производительности 12 – 20 млн. т в год. 250-тонному кислородному конвертеру, сегодня необходимо около 20 тонн чистого кислорода, каждые 40 минут.

— заливка чугуна; в — продувка;
г — выпуск стали;

д — слив шлака.

струи и, следовательно, глубокой воронке основная часть струи глубоко проникает

в металлическую ванну. Кислород, проникающий в металл и отраженный от него, химически взаимодействует с металлом. В результате этого взаимодействия объем газа может как увеличиваться, так и уменьшаться.
В начале плавки, когда преимущественно окисляются кремний, марганец, железо и фосфор, объем газа может уменьшаться.
Увеличение объема газа наблюдается тогда, когда кислород преимущественно расходуется на окисление углерода. В середине плавки, когда окисляется только углерод и в основном до СО по реакции 2 [С]+02= = 2С0, объем газа увеличивается примерно в два раза.

В конце плавки, при достижении <0,05% [С], когда кислород в основном расходуется на окисление железа, объем газа может уменьшаться. В связи с этим интенсивность перемешивания металла в конверторе неодинакова в различные периоды плавки, если даже интенсивность подвода кислорода постоянна.
В конвертор всегда подводится холодный кислород, но в результате взаимодействия с ванной он мгновенно нагревается, резко в 5—6 раз увеличивая свой объем

была получена эмпирическая зависимость, связывающая глубину проникновения струи в жидкость

с параметрами дутьевого режима:





где h — глубина проникновения струи, м; р — давление дутья перед соплом, МПа (ат); d0 – диаметр сопла, м; х–высота подъема фурмы над уровнем металла, м; В — постоянная, зависящая от вязкости и других свойств жидкости (для стали В ≈ 40); ут — объемная масса жидкости, Мг/м3; К — коэффициент, равный 40 (зависит от размерности других величин).

Подача кислорода осуществляется через водоохлаждаемую фурму, вводимую в горловину конвертора сверху. Каждый конвертор обычно оборудован двумя фур­мами, одна из которых находится в работе, а другая в резерве. При большой емкости конвертора и высокой интенсивности подачи кислорода в работе и резерве могут находиться по две фурмы (вариант подачи кислорода через две фурмы).   

16) и нижнее (ниже рабочей площадки) строения. Верхнее строение печи

состоит из рабочего пространства 8, головок 6 и вертикальных каналов 4. Нижнее строение печи включает в се­бя регенераторы 2, шлаковики 3 и борова 1.
Рабочее пространство — это та часть печи, где протекают про­цессы выплавки стали, сгорания топлива и передачи тепла материа­лам шихты.
 
Мартеновская печь, отапливаемая высококалорийным топливом
1–боров, 2– регенератор, 3–шлаковик, 4– вертикальные каналы, 5–го­релки, 6–головка, 7 и 9 откосы 8–рабочее пространство, 10–подина 11– задние стенки, 12–кислородные фурмы 13–свод, 14 –столбики, 15–зава­лочные окна, 16 – верхняя рабо­чая площадка,

удовлетворительную пропускную способность тракта при интенсивности продувки 36 м3/(т·ч).
Совершенствование конструкции

главного свода рабочего пространства, металлокаркаса 270- и 900-т мартеновских печей также позволило существенно увеличить стойкость сводов. Дальнейшее улучшение работы регенераторов (в результате применения комбинированной кладки насадок; подбора оптимального размера ячейки и огнеупоров и др.) обеспечило значительное увеличение периода между полной сменой насадок; так, у 270-т печей с интенсивностью продув­ки 3,5 и 18 м3/(т·ч) стойкость насадок до полной смены после реконструкции составила соответственно 1000 и 2500 плавок.
Для продувки металла кислородом в печи применяли фурму НИИМ — ММК с переменным углом наклона сопел, что способствует рассредоточению кислородных струй, достаточно полному усвоению кислорода и снижению разбрызгивания ванны при продувке.

(Б) и ММК (В)

толкатель; 3 – глиссажные и опорные трубы; 4 – горелки;

5 – дымовые каналы; 6 – дымовой боров; 7 – рекуператор; 8 – дымовая труба

инжекционных горелок 1— рекуператор; 2 — желоб гидросмыва окалины; 3 —

летка для удаления шлака; 4 — лоток для смыва окалины из-под роль­ганга; 5 — толкатель; 6 — рольганг загрузки; 7 — отбойник; 8 — ложное окно; 9 — горелки; 10 — окно выдачи; 11— механизм от­крывания заслонки окна выдачи; 12 — механизм освобождения монолитного пода от заготовок; 13 — рольганг выдачи заготовок

наклонным подом, отапливаемая с помощью горелок типа «труба

в трубе»: 1 — толкатель; 2 — отбойник; 3 — ложное окно; 4 — желоб гидросмыва окалины; 5 — рекуператор; 6 — горелки

— с наклонным подом; б — г — соответственно с

тремя — пятью зонами отопления:

инжекционных горелок, установленных в четырех зонах отопления 1 — рольганг

выдачи; 2 — механизм для освобождения монолитного пода от заготовок; 3 — отбойник; 4 — ложное окно

б — с горелками «труба в трубе»; 1 — подовый брус;

2 — направляющий брус; 3 — наклонные плиты; 4 — опорная балка; 5 —рольганг выдачи; 6 — механизм освобождения монолитного пода

до 6 и более 6 м; 1 — подовый брус;

2 — желоб; 3 — форсунка; 4 — инжекционная горелка; 5 — окно для чистки; 6 — желоб для гидросмыва окалины; 7 — водоохлаждаемые экраны

2 – змеевик; 3 – поперечные трубы; Направляющие брусья

инжекционтлми горелками; б —с горелками типа «труба