Доменная печь: что это такое и каково ее устройство
Опубликовано: 01.09.2018
Для выплавки чугуна из сырья с содержанием железной руды с давних времен используется доменная печь. Еще в XIV веке такое оборудование появилось в странах Европы, а в Россию пришло только в XVI столетии. Технологический процесс выплавки чугуна в таких печах непрерывный. Сверху в них загружается сырье, а снизу подаются нагретый воздух и топливо. Руда нагревается и плавится.
Доменные печи — это мощное оборудование с высокой производительностью. Для того чтобы работа ее осуществлялась непрерывно, они должны быть достаточно просты и очень надежны. Только это позволит работать без простоев на протяжении долгого времени.
Устройство агрегата
Устройство доменной печи представляет собой конструкцию в виде шахты. Высота ее составляет примерно 35 м, что почти в 3 раза больше собственного диаметра.
Доменная печь имеет стенки из шамота или другого огнеупорного материала. А основание и нижняя часть горна сделаны из углеродистого блока, еще более огнеупорного материала. Для увеличения огнеупорных качеств стоят специальные устройства — металлические холодильники. По ним постоянно циркулирует вода.
С внешней стороны опоясана кожухом из стали. Его толщина — около 40 мм. Современные агрегаты со всеми сооружениями и материалами имеют массу более 30 тысяч тонн. Поэтому конструкция доменной печи предусматривает и специальный мощный фундамент. Состоит он из подошвы (это плита из бетона толщиной около 4 м). На нее крепятся колонны и монолитный цилиндр из жароупорного бетона. На фундамент устанавливается горн печи.
Печи для выплавки чугуна имеют больший объем, так как его увеличение повышает экономичность работы доменной печи. Особо большие агрегаты имеют полезный объем до 3000 м³.
В верхней половине горна установлены фурмы, служащие для вдувания воздуха. Их количество не превышает 36 штук. Расход воздуха огромен. Он обеспечивается специальными турбовоздуходувками. А нагревается воздух еще одним устройством — мощными воздухонагревателями.
Современная доменная печь в течение почти 10 лет работает без перерывов. По мере необходимости в нее загружаются шихтовые составляющие. Загрузка производится определенными порциями — колошами. А выпускают из печи чугун. Постоянно удаляются шлак и доменный газ. За одни сутки агрегат перерабатывает около 8500 тонн шихта, выплавляя при этом примерно 5000 тонн чугуна.
Принцип работы доменной печи таков, что все подготовительные и загрузочные процессы полностью механизированы.
Для качественной выплавки чугуна, помимо основных устройств, используются и вспомогательные. Это механизмы для загрузки сырья. Схема работы предусматривает и подъем этого сырья, что также обеспечивается специальным оборудованием.
Для выпуска шлака и чугуна из печи требуется специальное обслуживание. Для этого используются литейные дворы с мостовыми кранами.
Технологический процесс
В черной металлургии есть несколько отраслей, среди которых основной является выплавка чугуна.
В этом производстве важны само используемое оборудование, правильная организация всего технологического процесса.
В качестве исходного сырья используется рудное вещество: любой железняк и руды с содержанием марганца.
Доменные печи служат для выплавки чугуна. Поэтому и процесс называется доменным. Материалы для загрузки смешиваются в определенной пропорции. Эта смесь называется шихтой, состоит из руды, кокса и флюса.
Основной этап технологического процесса по выплавке чугуна — восстановление железа. Из полученного железа при помощи распара, в котором растворяется углерод, образуется чугун. В наиболее горячей части доменной печи начинается плавка чугуна.
Схема доменной печи предусматривает организацию непрерывного процесса горения. Он поддерживается поступлением воздуха в нужных количествах. Воздух подогревается до температуры, соответствующей технологическому процессу. Если бы вдувался холодный воздух, то температура в печи понижалась бы. А это замедлило бы процесс выплавки. Предусмотрено и удаление продуктов сжигания через специальную трубу.
Получается жидкий чугун, который через нижнюю часть печи выпускается наружу. Затем большими ковшами чугун отвозят в цеха по выплавке стали для дальнейшей переработки. Но необязательно жидкий чугун перерабатывается в сталь. Также из него получают чугунные чушки.
Остатки от переработки в виде пустой породы и золы образуют шлак. Он выпускается из печи через предназначенные для этого устройства — шлаковые летки. Эти отходы плавильного производства служат для использования в качестве стройматериалов.
Доменная печь функционирует непрерывно по следующему принципу: исходное сырье загружается сверху, в процессе переработки опускается, постепенно происходит превращение его в чугун и шлак. При этом газы нагреваются внизу, постепенно поднимаются.
Техническое обслуживание и ремонт оборудования
Доменная печь — оборудование, работающее непрерывно. Поэтому вопрос технического обслуживания является очень серьезным. Его цель заключается в предупреждении несвоевременного износа печи, для чего должны производиться все регламентные работы согласно техническому паспорту.
Если на производстве имеются правила технической эксплуатации оборудования, то все работы по содержанию печи в рабочем состоянии должны выполняться им. Если таких правил нет, то печь обслуживается согласно паспорту, материалам проектирования или каким-либо еще директивным материалам.
Ремонт столь громоздкого оборудования осуществляется не одним способом. Периодические ремонтные работы выполняются по мере необходимости. Рабочий процесс в эти моменты не останавливается, выплавка чугуна продолжается.
Капитальный ремонт производится согласно нормативным документам. Для его организации доменная печь останавливается.
Капитальный ремонт делится на три вида:
Первый разряд. При нем из горна печи выпускаются все продукты плавления. Проводится осмотр печи и всего оборудования, участвующего в технологическом процессе. Второй разряд. Предназначен для замены тех элементов оборудования, которые подлежат средним ремонтным работам. Третий разряд. Эта категория служит для полной замены устройства, для засыпки исходного сырья и правки колошников.Очень часто остановку доменной печи для производства капитального ремонта совмещают с реконструкцией основного или дополнительного оборудования.