Конструкция доменной печи
Доменная печь представляет собой вертикальную шахтную печь, высотой до 30-40 метров, с коническим расширением в верхней части, называемым горном. Внутри печи располагается рабочий объем, заполненный шихтовыми материалами – железной рудой, коксом и флюсами, которые загружаются сверху. В нижней части печи находится горн, где происходит плавка чугуна.
Основные элементы конструкции
Доменная печь состоит из нескольких ключевых элементов, каждый из которых играет важную роль в процессе выплавки чугуна.
Горн ౼ нижняя часть печи, где происходит плавка чугуна. Он имеет форму усеченного конуса, расширяющегося кверху. В горне располагаются фурмы, через которые вдувается горячий воздух, необходимый для горения кокса и поддержания высокой температуры.
Шахта ౼ основная часть печи, в которой происходит движение шихтовых материалов сверху вниз. Она представляет собой вертикальный цилиндр, сужающийся кверху. В шахте происходит нагрев и частичное восстановление железной руды, а также выделение газов, которые используются для получения энергии.
Горн ౼ верхняя часть печи, куда загружаются шихтовые материалы. Он имеет форму усеченного конуса, сужающегося кверху. В горне располагается загрузочный механизм, а также система газоотвода, отводящая газы, образующиеся при плавке.
Футеровка ౼ внутренняя облицовка печи, защищающая ее от воздействия высоких температур и агрессивных сред. Она состоит из огнеупорных материалов, таких как шамотный кирпич, магнезит, хромомагнезит;
Внешняя обшивка ‒ стальной каркас, который обеспечивает прочность и устойчивость печи. Она состоит из стальных листов, соединенных между собой болтами и сваркой.
Газоход ౼ система труб, по которым отводятся газы, образующиеся при плавке. Газы используются для получения энергии, а также для нагрева воздуха, подаваемого в печь.
Вентилятор ‒ устройство, которое подает воздух в печь. Воздух нагревается до температуры около 1000°C и подается через фурмы в горн.
Загрузочный механизм ‒ устройство, которое загружает шихтовые материалы в печь. Он может быть различным в зависимости от типа печи, но обычно представляет собой систему бункеров, транспортеров и загрузочных устройств.
Подготовка шихтовых материалов
Перед загрузкой в доменную печь шихтовые материалы проходят тщательную подготовку, которая включает в себя несколько этапов⁚
Дробление и измельчение. Железная руда, как правило, поступает в виде кусков различного размера. Для обеспечения равномерного распределения и более эффективного восстановления железа, руду дробят и измельчают до определенного размера.
Обогащение. Руда часто содержит примеси, которые могут негативно влиять на качество чугуна. Поэтому руду обогащают, удаляя из нее пустую породу и другие нежелательные компоненты.
Агломерация. Мелкодисперсную руду, полученную после измельчения, агломерируют, прессуя ее с добавлением кокса и флюсов. Агломерация позволяет получить более крупные куски, которые лучше загружаются в печь и обеспечивают более равномерное распределение шихты.
Коксование. Кокс – это твердое топливо, получаемое из каменного угля. Он играет важную роль в процессе выплавки чугуна, так как обеспечивает высокую температуру в печи и восстанавливает железо из руды.
Подготовка флюсов. Флюсы – это вещества, которые добавляются к шихте для снижения температуры плавления руды и удаления из нее примесей. В качестве флюсов используют известняк, доломит, кварцит.
Смешивание. После подготовки все компоненты шихты (руда, кокс, флюсы) тщательно перемешивают в определенных пропорциях. Это обеспечивает равномерное распределение шихты в печи и стабильный процесс выплавки чугуна.
Технологический процесс выплавки чугуна
Выплавка чугуна в доменной печи – это сложный и непрерывный процесс, который включает в себя несколько этапов⁚ загрузка шихтовых материалов, восстановительный процесс, плавка и образование чугуна, а также отвод продуктов горения.
Загрузка шихтовых материалов
Загрузка шихтовых материалов в доменную печь – это первый и очень важный этап технологического процесса.
шихтовые материалы, которые загружаются в доменную печь, включают в себя⁚
- Железную руду⁚ основной источник железа, который подлежит восстановлению. Она может быть в виде окатышей, агломерата или руды, и содержит различные примеси, например, кремнезем, глинозем, оксиды кальция и магния.
- Кокс⁚ является восстановителем и источником тепла в доменной печи. Он представляет собой твердый продукт сухой перегонки каменного угля, состоящий преимущественно из углерода.
- Флюсы⁚ применяются для снижения температуры плавления шлака и улучшения его текучести. Флюсы – это минеральные вещества, которые вступают в химические реакции с примесями в руде, образуя легкоплавкий шлак, который удаляется из печи. В качестве флюсов обычно используют известняк, доломит или известковый шлак.
Загрузка шихтовых материалов осуществляется через горн – верхнюю часть доменной печи. При загрузке шихтовых материалов важно соблюдать определенный порядок, чтобы обеспечить равномерное распределение материала в печи. Для этого используются специальные механизмы, такие как шихтоподающие устройства, которые загружают шихту в горн.
В процессе загрузки шихтовых материалов необходимо учитывать следующие факторы⁚
- Состав шихтовых материалов⁚ определяет температуру плавления шлака, скорость восстановления железа и другие параметры процесса.
- Размер частиц шихтовых материалов⁚ влияет на проницаемость шихты для восстановительных газов и скорость плавления.
- Скорость загрузки шихтовых материалов⁚ влияет на равномерность распределения шихты в печи.
Правильная загрузка шихтовых материалов является одним из ключевых факторов, обеспечивающих эффективную работу доменной печи и получение качественного чугуна.