Шихтовые материалы в – доменную печь загружают сверху, снизу подают воздух для сжигания топлива. Продукты доменной плавки — жидкий чугун и шлак — выпускают снизу. Профиль внутреннего, плавильного пространства доменной печи выбран таким образом, чтобы в нем происходило равномерное опускание загруженных материалов и равномерное распределение выделяющихся
Рис. 16. Профиль доменной печи:
1 — колошник; 2 — шахта; 3 — распар; 4 — заплечики; 5 — горн
Рис. 17. Общий вид доменной печи:
1 — летка для выпуска чугуна; 2 — фурменное устройство для подачи комбинированного дутья; 3 —цилиндрическая часть колошника с защитными плитами; 4 — большой коиус колошника; 5 — малый конус колошника; 6 — устройство для вращения приемной воронки; 7 — приемная воронка; 8 — скип; 9 — наклонный мост; 10 — межконусное пространство; 11 — летка для выпуска шлака; 12 — площадка
Газов по сечению печи. Газы поднимаются снизу вверх. Профиль печи. На рис. 16 представлен профиль современной доменной печи[1]. Верхняя часть печи называется колошником (от слова колоша: так называли короба, в которых перевозили уголь для загрузки в печь).
Через колошник печи, имеющий форму цилиндра, производится загрузка шихты и отводятся газы. Ниже колошника расположена UiaxTai представляющая собой усеченный конус, расширяющийся книзу. Такая форма шахты позволяет материалам расползаться в стороны и свободно опускаться вниз. Кроме того, расширение шахты устраняет уплотнение шихты. Наиболее широкая часть печи — распар — представляет собой короткий цилиндр, необходимый для создания плавного перехода от нижнего широкого основания шахты к сужающимся заплечикам — части печи, которая представляет собой усеченный конус с широкой частью вверху и узкой внизу. Если бы шахта непосредственно соединялась с заплечиками, то в месте их соединения образовывался тупой угол, в котором задерживались опускающиеся сырые материалы. Наличие распара сглаживает переход и устраняет мертвое пространство. Заплечики приобрели сужающуюся конусообразную форму потому, что в них происходит резкое сокращение объема загруженных материалов в связи с выгоранием кокса и образованием жидких продуктов плавки.
Нижняя часть печи представляет собой цилиндрический горн, в котором накапливаются жидкие продукты плавки — чугун и шлак. В нижней части горна расположены отверстия — летки для выпуска чугуна, в верхней части горна находятся фурмы, через которые в печь подается воздух.
Рассмотрим более подробно устройство основных частей доменной печи, общий вид которой представлен на рис. 17.
• Фундамент печи. Современная печь вместе со всеми сооружениями и металлоконструкциями, футеровкой и находящимися в ней шихтовыми материалами и продуктами плавки может иметь массу до 30 тыс. т. Эта масса должна быть равномерно передана грунту. Нижнюю часть фундамента (подошву) делают в виде восьмиугольной бетонной плиты толщиной до 4 м. На подошву опираются колонны, поддерживающие металлические конструкции печи (кожух).
Верхняя часть фундамента — пень — представляет собой монолитный цилиндр из жароупорного бетона, на котором и находится горн печи.
Горн (рис. 18) может быть разделен на три части. Нижняя, плоская часть горна — это лещадь, на которой находится жидкий чугун и шлак. Лещадь выдерживает ¦большое давление чугуна. Она выкладывается из углеродистых блоков снаружи, изнутри из крупноразмерного высокоглиноземистого кирпича, содержащего более 45% AI2O3. Общая толщина лещади достигает 5,5 м. Лещадь находится под воздействием высоких температур и гидростатическим воздействием жидкого чугуна. Жидкий
Рис. 18. Схема горна доменной печи:
I — бетонная подошва печи; 2— пень печи; 3— углеродистые блоки лещади горна; 4— высокоглиноземистый кирпич; 5 — чугунные плитовые холодильники
Чугун проникает между кирпичами по швам и расклинивает кладку. Происходит разрушение лещади, особенно сильное в первое время после начала работы. Для сохранения лещади в печи поддерживают «мертвый слой» жидкого чугуна толщиной до 1000 мм, который не выпускают из печи. На крупных печах лещадь полностью выкладывают из углеродистых огнеупоров.
Вторая нижняя часть горна — от лещади до леток (металлоприемник) — служит копильником для расплавленного чугуна и шлака. Металлоприемник выкладывается из углеродистых блоков на углеродистой пасте. Фурменные проемы, чугунные и шлаковые летки выкладываются шамотным кирпичом. Внизу кладка имеет толщину до 1500 мм, в верхней части 325 мм. Кладка лещади и металлоприемника охватывается плитовыми холодильниками, представляющими собой металлические плиты с трубами, по которым циркулирует вода.
Между лещадью и пнем в некоторых печах помещают металлические плиты с пазами для воздушного охлаждения. Снаружи плитовые холодильники и горн заключены в металлический кожух из листов толщиной 40—50 мм. Для компенсации теплового расширения кладки нижней части горна между холодильниками и кладкой
Оставляют зазор ~100 мм, который заполняется плотно утрамбованной углеродистой массой. В нижней части горна на расстоянии 600—1700 мм от лещади располагаются отверстия — летки для выпуска чугуна и шлака. В печах с объемом до 2000 м3 делают одно отверстие, в более крупных печах — до четырех. Через чугунные
Чугун. Чугунная летка обрамляется стальной литой рамой, прикреп-
Ленной к кожуху печи (рис. 19). Проем рамы футеруется высокоглиноземистым кирпичом. Оставляют сквозной канал шириной 300 и высотой 400—500 мм, который забивают огнеупорной массой. Для выпуска чугуна в нем прорезают отверстие диаметром 50—80 мм. После выпуска чугуна канал летки вновь забивают огнеупорной массой.
Выше уровня чугунной летки на 1400—1800 мм располагаются шлаковые летки, предназначенные для выпуска верхнего шлака. Шлаковые летки располагаются под углом 90° друг к другу и под углом 60° к чугунной летке. На печах среднего размера делают две, а на больших печах одну летку для выпуска шлака.
Рис. 19. Устройство чугунной леткн: ЛеТКИ 18 20 раз B CyT-
/- футляр нз огнеупорной массы; 2- КИ ВЫПуСКаЮТ ЖИДКИЙ
Огнеупорная кладка; з— рама; 4 — холодильник
В проем шлаковой летки устанавливается шлаковый прибор, схема которого приведена на рис. 20. Основные части шлакового прибора: медная водоохлаждаемая фурма, медный холодильник, чугунный холодильник с залитым спиральным змеевиком для воды, чугунная водоохлаждаемая амбразура, с помощью которой прибор
Крепится к кожуху печи. Конусную полость шлакового прибора набивают огнеупорной масой, в которой прорезают отверстие для выхода шлака из печи. Шлаковая фурма закрывается металлической пробкой с помощью стопорного устройства. В крупных печах выпуск шлака происходит вместе с чугуном из одной летки.
Рис. 20. Схема шлакового прибора:
1 — чугунная водоохлаждаемая амбразура; 2 — чугунный холодильник; 3 — медный холодильник; 4 — медная водоохлаждаемая фурма
Фурмы. В верхней части горна на расстоянии 2700—3500 мм от оси чугунной летки расположены по окружности печи фурмы для подачи в печь горячего воздуха, природного газа, пылевидного или жидкого топлива. Число фурм зависит от размера печи и составляет от 18 до 42. Воздух к печи подается в кольцевой воздухопровод внутренним диаметром до 1650 мм, окружающий доменную печь. От воздухопровода с помощью фурменных приборов дутье поступает в печь. Фурменный прибор (рис. 21) состоит из водоох- лаждаемой литой медной фурмы с внутренним диаметром до 200 мм, которая выступает внутрь печи из кладки на 300 мм. Фурма крепится в холодильниках. Холодильники способствуют охлаждению кладки горна, находящейся в непосредственной близости к очагам горения, позволяют установить фурму в гнезде и устранить выдувание газа из печи. Холодильник делается составным. Воздух к фурме подается по стальному футерованному соплу, которое подсоединено к подвижному колену. При помощи тяг и пружин сопло прижимается к фурме. Для смены сопла или фурмы колено должно быть оттянуто назад при помощи шарнирного сое-^ динения с переходным патрубком. Патрубок соединяется с фурменным рукавом, подсоединенным к кольцевому воздухопроводу. В торце фурменного прибора имеется гляделка для наблюдения за процессом сгорания топлива. При подаче в печь газа или мазута через фурму пропускают трубки, по которым подают топливо. Каждый
Фурменный прибор оборудован устройством для измерения и регулирования расхода воздуха.
Заплечики. Кладку заплечиков выполняют в один кирпич толщиной 345 мм. Кладка охлаждается плитовы – ми ребристыми холодильниками. Как показывает опыт, огнеупорная кладка заплечиков подвергается интенсивному износу и быстро выгорает. На оголенных местах на поверхности холодильников образуется защитный слой
Рис. 21. Устройство фурменного прибора:
1 — медная воздушная фурма; 2, 3 — холодильники; 4 — сопло; 5 — подвижное колено; 6 — переходный патрубок к воздухопроводу
Из шлака и шихтовых материалов (гарнисаж), который и защищает холодильники от действия высокой температуры и жидких продуктов плавки.
Распар. Стенки распара имеют значительную толщину — до 690 мм, они выкладываются из шамотного кирпича и охлаждаются мараторными холодильниками, в торцы которых залиты огнеупорные кирпичи. Кожух шахты опирается на массивное металлическое мараторное кольцо и передает на него давление кладки и конструкций верхней части печи. Кольцо опирается на колонны.
Шахта. Шахту выкладывают шамотным кирпичом. Ее толщин^ ЬГНк!>кНёЙ lIiiCTH зависит от способа охлаж- дения и может изменяться от 690 до 1020 мм, вверху толщина кладки 920 мм. Почти по всей высоте шахты на две трети от распара устанавливают холодильники в шахматном порядке. Между кожухом и кирпичной кладкой или между кирпичами и холодильниками оставляют зазор 50—60 мм, заполненный шамото-асбестовой набивкой для компенсации теплового расширения кладки шахты. Кладка шахты сильно изнашивается под влиянием потока раскаленных газов, несущего мелкие твердые частицы материалов. В нижней части шахты и в распаре шамотный кирпич может разрушаться вследствие era взаимодействия со шлаком. В верхних и средних горизонтах шахты может происходить, разрушение кладки из-за отложения сажистого углерода по реакции 2СО = = С02 + С.
Разрушению кладки способствует также отложение в швах кладки оксида цинка, образующегося вследствие окисления цинка, испаряющегося при плавке. Средняя продолжительность кампании шахты 4—5 лет. Снаружи кладка шихты заключена в прочный кожух. С помощью системы брызгал кожух поливают водой, которая стекает вниз в короба, приваренные внизу шахты.
Колошник. Футеровка колошника выполняется из стальных плит, предохраняющих конструкцию печи от ударов сырых материалов, засылаемых в печь. Между плитами и кожухом печи делают слой кладки из шамотного кирпича. Верхняя часть кожуха печи называется куполом. К нему крепится кольцо засыпного аппарата. Купольная часть изнутри футерована чугунными плитами с залитым в них кирпичом.
Кожух печи. Всю печь охватывает сварной кожух, выполненный из листов толщиной от 20 до 50 мм.