Устройство печи

Для обеспечения непрерывной подачи шихтовых материалов и выпуска чугуна и шлака необходимо иметь простые и очень надежные конструкции, позволяющие работать печи без простоев в течение длительного времени.

Рассмотрим подробнее устройство основных частей доменной печи, общий вид которой показан на рис. 21. Объем печи, ограниченный огнеупорной футеровкой, называется рабочим пространством.

Огнеупоры – керамические материалы, способные противостоять продолжительному воздействию высоких температур и агрессивных металлургических сред, сохраняя при этом основные физико-механические свойства в заданных пределах. В доменном производстве используются следующие основные виды огнеупоров.

Динас содержит более 93 % SiO₂. Изготавливается из кварцевых порошков с добавками извести, оксидов железа и марганца при обжиге. Хорошо противостоит воздействию кислых шлаков. Шамот содержит 54 - 70 % SiO₂ и 28 - 46 % Al₂O₃. Изготавливается из смеси огнеупорной глины и каолина. По сравнению с динасом обладает более высокой термостойкостью и хорошо противостоит воздействию кислых и основных шлаков. Углеродистые огнеупоры изготавливаются из кокса, термоантрацита, графита и смолы. Легковесные теплоизоляционные огнеупоры используются для снижения тепловых потерь. Кроме указанных изделий для изоляции вспомогательных устройств доменного цеха (воздухопроводов горячего дутья, фурменных рукавов и др.) используют асбестовый картон, нити, шнуры и другие неформованные материалы.

Фундамент печи. Вместе со всеми сооружениями, металлоконструкциями, футеровкой и находящимися в ней шихтовыми материалами, продуктами плавки печь может иметь массу до 30 000 тонн. Вся эта масса должна быть равномерно распределена на грунте. Нижнюю (подземную) часть фундамента (подошву) делают в виде восьмиугольной бетонной плиты толщиной до 4 м. Верхняя (наземная) часть – монолитный цилиндр из жаропрочного бетона с огнеупорностью не ниже 1400-1500^оС называется «пнем».

Внутреннее очертание рабочего пространства в вертикальном сечении называется профилем доменной печи. Профиль печи состоит из пяти основных частей (рис. 22). Колошник – верхняя цилиндрическая часть печи, которая в сочетании с засыпным аппаратом обеспечивает требуемое размещение шихтовых материалов, определяя характер распределения газового потока. Раньше колошей называли короб, из которого уголь загружали в печь. Верхняя часть печи представляет собой расширяющийся усеченный конус, чтобы шихта не зависала, и загруженные сырые материалы медленно и свободно опускались вниз.

Основной частью колошникового устройства является засыпной аппарат. Он предназначен для загрузки и равномерного распределения шихтовых материалов в печи. Конструкция двухконусного засыпного аппарата представлена на рис. 23.

Засыпной аппарат состоит из приемной воронки, куда ссыпаются поданные снизу материалы, воронки малого конуса запертой снизу большим конусом.

Загрузка материалов в печь осуществляется следующим образом. Из приемной воронки материалы падают и располагаются на малом конусе. При закрытом большом конусе производится опускание малого конуса, и материалы попадают на большой конус. Так повторяется несколько раз, пока на большом конусе не соберется вся подача, состоящая из нескольких порций кокса, агломерата, окатышей и т.д. Затем при закрытом малом конусе (чтобы запыленные газы не проникали в атмосферу) опускается большой конус, и все материалы попадают в печь.

Шахта – усеченный конус с большим основанием внизу. Такая форма шахты обеспечивает плавный сход материалов, увеличивающих свои размеры при нагревании. Здесь протекают основные процессы восстановления оксидов железа и других элементов.

Распар – самая широкая часть печи в форме цилиндра, необходимая для плавного перехода от нижнего широкого основания шахты к сужающимся заплечикам.

Заплечики представляют собой усеченный конус с большим основанием вверху. В них происходит резкое сокращение объема загруженных материалов из-за выгорания кокса и образования жидких продуктов плавки.

Горн – нижняя цилиндрическая часть печи, куда стекает расплавленный чугун и шлак. Горн делится на две зоны: фурменную и металлоприемник. Подина металлоприемника называется лещадью. В фурменной зоне по окружности расположены воздушные фурмы (16 - 42 шт.), через которые в печь подается горячее дутье. В нижней части горна есть отверстия – лётки для выпуска чугуна и шлака. При наличии одной чугунной и одной шлаковой леток чугун выпускается 6 - 15 раз в сутки, а шлак в 2 - 3 раза чаще. На современных мощных печах устанавливают по 4 чугунные лётки, т. е. чугун и шлак выпускают практически непрерывно. Температура выпускаемого чугуна составляет 1700 – 1800 ^оС, шлака – на 50 – 100 ^оС выше.

Каждая зона печи выложена особым огнеупорным кирпичом, выдерживающим огромную температуру и механическую нагрузку и охлаждаемая специальными холодильниками. Снаружи печь заключена в металлический кожух толщиной 20 - 50 мм.