Доменна пещ. Доменна пещ: проектиране на доменна пещ и производствена схема на доменна пещ. Видео: топене на желязо по метода на издухване на сирене

И кока-кола
7. Доменен газ
8. Колона от желязна руда, варовик и кокс
9. Отделяне на шлака
10. Производство на течен чугун
11. Събиране на отпадъчни газове

Доменна пещ, доменна пещ- голяма металургична, вертикално разположена шахтова топилна пещ за топене на чугун и феросплави от суровини от желязна руда. Най-важната характеристика на процеса на доменната пещ е неговата непрекъснатост през цялата кампания на пещта (от изграждането на пещта до нейния „основен“ ремонт) и противотока на издигащи се фурмни газове с колона от материали, непрекъснато спускащи се и натрупващи се отгоре с нови порции от заряда.

Енциклопедичен YouTube

1 / 5
Думата „доменна пещ“ произлиза от старославянското „дмение“ - взрив. На други езици: английски. доменна пещ - дувна пещ, нем. Hochofen - висока фурна, фр. haut fourneau - висока печка. кит. 高炉 (gāolú) - висока печка.
Трябва да се има предвид, че има фундаментална разлика в значението на думите „доменна пещ“ и „доменна пещ“: в доменната пещ те получават (под формата на парчета или критове) парчета редуцирано сурово желязо (от думата „сурово“, тоест ненагрято взривно) желязо, а в доменната пещ - течен чугун.

История

Първите доменни пещи се появяват в Китай през 4 век.
В Европа доменните пещи се появяват във Вестфалия през втората половина на 15 век. Това стана възможно благодарение на механизирането на ковашки мехове и повишаването на температурата на топене. Височината на доменната пещ достига 5 метра. Предшествениците на доменните пещи са Stukofen и Blauofen.
В горната част на огнището има фурми - отвори за подаване на нагрят до висока температура въздух под налягане - обогатен с кислород и въглеводородно гориво.
На нивото на фурмата се развива температура от около 2000 °C. Докато се движите нагоре, температурата намалява и на върховете достига 270 °C. По този начин в пещта се установяват различни температури на различни височини, поради което различни химични процеси на прехода на рудата в

Доменна пещ или доменна пещ е сложен набор от технологично оборудване, използвано в металургичната промишленост за производство на черни метали. Всъщност това е голяма структура, която включва не само пещ, но и спомагателни единици.
Свиване

За какво е доменна пещ? Той има една цел - получаване на чугун, който да се използва в металургията за производство на машини, съоръжения и други металосъдържащи изделия.

Принцип на действие

Принципът на работа на доменната пещ е следният: в приемната камера се зарежда руден заряд с кокс и варовиков флюс. В долната част се извършва периодично изпускане на чугун/феросплави и отделно разтопена шлака. Тъй като по време на освобождаването нивото на материала в доменната пещ намалява, е необходимо едновременно зареждане на нови партиди заряд.

Работният процес е постоянен, горенето се поддържа с контролирано подаване на кислород, което осигурява по-голяма ефективност.

Дизайнът на доменната пещ осигурява непрекъснат процес на обработка на рудата, експлоатационният живот на доменната пещ е 100 години, основен ремонт се извършва на всеки 3-12 години.

Снимка на доменна пещ

Кой го е измислил?

Модерната доменна пещ е изобретена от J.B.Neilson, който пръв загрява подавания към доменната пещ въздух, което се случва през 1829 г., а през 1857 г. E.A. Cowper въвежда в употреба специални регенеративни нагреватели за въздух.

Това направи възможно значително намаляване на консумацията на кокс с повече от една трета и повишаване на ефективността на пещта. Преди това първите доменни пещи всъщност бяха пещи за издухване на сирене, тоест в тях се вдухваше необогатен и незагрят въздух.

Използването на каупери, т.е. регенеративни въздушни нагреватели, позволи не само да се повиши ефективността на доменната пещ, но и да се намали или напълно елиминира замърсяването, което се наблюдава в случай на технологични нарушения. Можем спокойно да кажем, че това изобретение направи възможно довеждането на процеса до съвършенство. Съвременните доменни пещи работят именно на този принцип, въпреки че тяхното управление днес е автоматизирано и осигурява по-голяма сигурност.

Процес на домейн

Съвременните пещи за топене на чугун осигуряват приблизително 80% от общото количество чугун; от местата за леене той се доставя незабавно в електротопилни или отворени цехове, където черният метал се превръща в стомана с необходимите качества.

Чугунът се произвежда от чугун, който след това се изпраща на производителите за леене в куполни пещи. За източване на шлака и чугун се използват специални отвори, наречени кранове. Въпреки това, в съвременните пещи се използва не отделен, а един общ кран, разделен от специална топлоустойчива плоча на канали за подаване на чугун и шлака.

Как работи доменната пещ?

Процесът на доменната пещ зависи изцяло от излишния въглерод в кухината на пещта; той се състои от термохимични реакции, протичащи вътре, когато всички компоненти се зареждат и нагряват.

Температурата в доменна пещ може да бъде 200-250°C директно под горната част и до 1850-2000°C в активната зона - пара.

Когато в пещта се подава горещ въздух и коксът се запалва, температурата в доменната пещ се повишава, започва процесът на разлагане на потока, в резултат на което съдържанието на въглероден диоксид се увеличава.

Когато колоната от материал в шихтата намалее, железният моноксид се редуцира; в долната част на колоната чистото желязо се редуцира от FeO, което тече в пещта.

Докато желязото се оттича, то активно контактува с въглероден диоксид, насищайки метала и му придавайки необходимите свойства. Общото съдържание на въглерод в желязото може да бъде само 1,7%.

Схеми на доменни пещи

Разрезни диаграми на доменна пещ (различни опции):

Устройство за доменна пещ

Дизайнът на доменната пещ е много сложен; това е голям комплекс, който включва следните елементи:
- зона с горещ взрив;
- зона на топене (това включва огнището и раменете);
- пара, тоест зоната, в която се извършва редукция на FeO;
- мина, където се извършва редукция на Fe2O3;
- огнище с предварително загряване на материала;
- доменен газ;
- зоната, където се намира материалната колона;
- изходи за шлака и течно желязо;
- събиране на отпадъчни газове.
Височината на доменната пещ може да достигне 40 м, теглото - до 35 000 тона, капацитетът на работната зона зависи от параметрите на комплекса.

Точните стойности зависят от натоварването на предприятието и неговата цел, изискванията за обема на произведения метал и други параметри.

По-подробна версия на устройството:

Класове за ремонт на доменни пещи

За поддържане на работното състояние на доменната пещ редовно (на всеки 3-15 години) се извършва основен ремонт. Разделя се на три вида:
1. Първата категория включва работа по производството на продукти за топене и проверка на оборудването, участващо в технологичния процес.
2. Втората категория е цялостна подмяна на елементи на оборудването, подлежащи на среден ремонт.
3. Третата категория изисква пълна подмяна на устройството, след което се извършва ново пълнене на суровини и върховете се изправят.
Системи и оборудване

Доменната пещ е не само инсталация за производство на чугун, но и множество спомагателни агрегати. Това е система за подаване на заряд и кокс, отстраняване на шлака, разтопено желязо и газове, система за автоматично управление, каупери и много други.

Принципите на работа на пещта остават същите като преди векове, но модерните компютърни системи и автоматизацията на производството са направили доменната пещ по-ефективна и по-безопасна.

Каупърс

Модерният дизайн на доменна пещ включва използването на каупер за загряване на подавания въздух. Това е циклична инсталация от топлоустойчив материал, който загрява дюзата до 1200°C.

Кауперът включва дюзата до 800-900 ° C при охлаждане, което осигурява непрекъснатост на процеса, намалява разхода на кокс и повишава общата ефективност на конструкцията.

Преди това такова устройство не е използвано, но от 19 век. задължително е част от доменната пещ.

Броят на батериите cowper зависи от размера на комплекса, но обикновено те са най-малко три, което се прави с очакване за евентуална авария и поддържане на работоспособност.

Топ апарат

Апаратът на доменната пещ - тази част е най-отговорната и важна, включваща три газови уплътнения, работещи по съгласувана схема.

Работният цикъл на този възел изглежда така:
- в първоначалното положение конусът се повдига, блокира изхода, долният конус се спуска;
- скипът зарежда сместа в пещта;
- въртящата се фуния се завърта и прекарва суровината през прозорците върху малък конус;
- фунията се връща в първоначалното си положение, затваряйки прозорците;
- малкият конус се спуска, товарът преминава в междуконусното пространство, след което конусът се издига;
- големият конус заема първоначалната си позиция, освобождавайки заряда в кухината на доменната пещ за обработка.
Пропускане

Скиповете са специални повдигачи на заряда. С помощта на такива асансьори за галоши суровините се улавят от ямата за прескачане и се транспортират нагоре по наклонена естакада.

След това галошите се преобръщат, подавайки заряда в зоната за зареждане, и се връщат надолу за нова порция. Днес този процес се извършва автоматично, за управление се използват специални компютъризирани устройства.

Фурми и кранове

Дюзата на фурната на пещта е насочена в нейната кухина, през която можете да наблюдавате хода на процеса на топене. За да направите това, през специални въздуховоди се монтират очила с топлоустойчиво стъкло. При срязване налягането може да достигне 2,1-2,625 MPa.

Отворите се използват за източване на чугун и шлака веднага след освобождаването, те са плътно запечатани със специална глина. Преди това са използвани оръжия, които са били изградени с пластмасово глинено ядро; днес се използват оръжия с дистанционно управление, които могат да се приближат близо до конструкцията. Това решение направи възможно намаляването на травмата и степента на инциденти в процеса и го направи по-надежден.

Как да направите доменна пещ със собствените си ръце?

Нюанси

Производството на чугун е много печеливш бизнес, но е невъзможно да се организира производството на черни метали без сериозни финансови инвестиции. Направи си сам доменна пещ в „импровизирани условия“ просто не е осъществимо, което е свързано с много характеристики:
- изключително високата цена на доменна пещ (само големи заводи могат да си позволят такива разходи);
- сложността на дизайна, въпреки факта, че чертеж на доменна пещ може да бъде намерен в публичното пространство (над диаграмата), няма да е възможно да се сглоби пълноценна единица за производство на чугун;
- физически лица и индивидуални предприемачи не могат да се занимават с производство на чугун, просто никой няма да издаде лиценз за това;
- запасите от суровини за черната металургия са почти изчерпани;
Но у дома можете да сглобите имитация на пещ (мини доменна пещ), с която можете да разтопите метал.

Но тези работи изискват максимално внимание и силно не се препоръчват при липса на опит. Защо може да е необходимо да се направи такава структура? Най-често това е отопление за оранжерия или вила с най-ефективно използваното гориво.

Инструменти и материали

За да направите структура у дома, трябва да подготвите:
- метален варел (може да бъде заменен с тръба с по-голям диаметър);
- две парчета кръгла тръба с по-малък диаметър;
- канална секция;
- стоманена ламарина;
- ниво, ножовка, ролетка, чук;
- инвертор, комплект електроди;
- тухли, глинен разтвор (необходим за основата на конструкцията).
Цялата работа трябва да се извършва само навън, тъй като процесът е доста мръсен и изисква свободно пространство.

Инструкция стъпка по стъпка
1. Горната част на подготвения бъчвообразен детайл се отрязва (трябва да се остави, тъй като ще бъде необходим по-късно).
2. От стомана се изрязва кръг с диаметър, по-малък от диаметъра на цевта, в който се прави отвор за тръбата.
3. Тръбата е внимателно заварена към кръга, а отдолу са заварени участъци от канала, които ще натиснат горивото по време на работа на пещта.
4. Капакът на пещта е направен от предварително изрязаното дъно на цевта, в което е направен отвор за люк с врата. Също така е необходимо да се направи врата, през която ще се отстрани останалата пепел.
5. Печката трябва да се монтира върху фундамент, тъй като по време на работа се нагрява много. За да направите това, първо се монтира бетонна плоча, след което се полагат няколко реда тухли, образувайки вдлъбнатина в центъра.
6. За отстраняване на продуктите от горенето е монтирана коминна тръба, диаметърът на правата част ще бъде по-голям от диаметъра на тялото на печката (необходим за по-добро отстраняване на газа).
7. Рефлекторът не е задължителен елемент на дизайна, но използването му може да увеличи ефективността на пещта.
Характеристики на дизайна

Характеристиките на такава самостоятелно изработена печка са:
- нивото на ефективност е добро;
- има възможност за работа офлайн до 20 часа;
- В пещта няма активно горене, а тлеене с постоянно отделяне на топлина.
Основната разлика между „битовата“ доменна пещ ще бъде ограничаването на достъпа на въздух до горивната камера, т.е. тлеенето на дърва или въглища ще се случи при ниско ниво на кислород. Промишлена доменна пещ работи на подобен принцип, но домакинската доменна пещ се използва само за отопление, металът не може да се стопи в нея, въпреки че температурата вътре в камерата ще бъде достатъчна.

Разходи на примера на коефициент на ефективност № 7

Производството на доменни пещи е ресурсоемък и скъп процес, който не може да бъде пуснат в производство. Тъй като доменните пещи се използват изключително в промишлеността, тяхното проектиране и монтаж се извършват за конкретен металургичен комплекс, който включва много обекти и компоненти на вътрешната инфраструктура. Тази ситуация се наблюдава не само в Руската федерация, но и в други страни по света, които имат собствени металургични съоръжения.

Цената на производството и инсталирането на доменна пещ е доста висока, което се дължи на сложността на работата. Такъв пример е големият домейнен комплекс №7, наречен „Россиянка“, инсталиран през 2011 г. Цената му беше 43 милиарда рубли, в производството бяха включени най-добрите инженери от Русия и чужбина.

Комплексът включва следните единици:
- устройство за получаване на руда;
- входни станции на бункерния надлез и централния възел;
- бункер надлез;
- компресорна станция (монтирана в леярната);
- инсталация за впръскване на въглищно прахообразно гориво;
- утилизация ТЕЦ;
- контролен център и административна сграда;
- леярски двор;
- доменна пещ;
- блокове за въздушно отопление;
- помпена станция.
Комплексно изпълнение:

Новият комплекс осигурява производството на повече от 9450 тона чугун дневно, полезният обем на пещта е 490 куб.м, а работният обем е 3650 куб.м. Конструкцията на доменната пещ осигурява безотпадно и екологично производство на чугун, като вторичен продукт се получава доменен газ за ТЕЦ и шлака, използвана в пътното строителство.

Заключение

Доменната пещ е металургично оборудване, което позволява получаването на чугун чрез обработка на желязна руда в индустриален мащаб.

Особеността на технологията осигурява не само високо качество на получените продукти, но и икономичен разход на кокс. По време на производствения процес е възможно да се контролират условията на топене с помощта на компютъризирани системи и да се получи продукт със строго определени свойства.
← Предишна статия Следваща статия →
Доменната пещ, след многобройни трансформации и модернизации, на настоящия етап е дизайн за производство на чугун като основна съставка на стоманодобивната промишленост.
Конструкцията на доменната пещ позволява непрекъснато топене до основен ремонт, който се извършва веднъж на 3-12 години. Спирането на процеса води до образуването на непрекъсната маса, дължаща се на синтероване на компонентите (синтероване). За да го премахнете, е необходимо частично разглобяване на устройството.
Работният обем на съвременната доменна пещ достига 5500 m3 на височина 40 m, тя е в състояние да произведе около 6000 тона чугун на стопилка. А специалното оборудване, обслужващо системите, разположени около него, заема няколко десетки хектара земя.
Доменната пещ се използва за производство на чугун, който впоследствие се топи за получаване на различни степени на чугун или се изпраща за възстановяване за производство на структурни стомани.
Структурата на доменната пещ прилича на мина. Диаметърът му е три пъти по-малък от височината. Високата конструкция е монтирана върху бетонен фундамент с дебелина 4 метра, поради масата на доменната пещ, която е повече от 30 000 тона.
Към фундаментната плоча са закрепени колони и плътен (монолитен) цилиндър, които са изработени от топлоустойчив бетон. Вътрешното пространство на конструкцията е облицовано с огнеупорни материали, а горната част е облицована с шамот. В областта на раменете, където температурата достига 2000°C, са използвани графитни материали, а под чугунената вана има облицовка от алуминиев оксид. На основата е монтирана и пещ за пещ.
Долната част на доменната пещ, където температурата е максимална, е оборудвана с хладилници с водно охлаждане. За задържане на сглобената огнеупорна конструкция външната страна на доменната пещ е затворена в метален кожух с дебелина 40 мм.
Процесът на редукция на желязото протича от руда в среда на варовиков поток при висока температура. Точката на топене се постига чрез изгаряне на кокс. За поддържане на горенето е необходим въздух, така че доменната пещ има 4 - 36 фурми или крана.
Големият вътрешен обем изисква големи обеми въздух, които се доставят от турбинни вентилатори. За да не се намалява температурата, въздухът се загрява преди подаването.
Схематично една доменна пещ изглежда така.
Състав на дизайна на производството на отливки:
1. заряд (руда и варовик);
2. коксуващи се въглища;
3. товарен асансьор;
4. пожарна яма, която предотвратява навлизането на газове в доменната пещ в атмосферата;
5. слой натоварен кокс;
6. заряден слой;
7. въздуходувки;
8. изхвърлена шлака;
9. излято желязо;
10. контейнер за получаване на шлака;
11. приемен кофа за стопилка;
12. инсталация тип Циклон, която почиства доменния газ от прах;
13. Каупери, газови регенератори;
14. димоотводна тръба;
15. подаване на въздух към кауперите;
16. въглищен прах;
17. пещ за синтероване на кокс;
18. резервоар за съхранение на кокс;
19. отстраняване на високотемпературен доменен газ.
Доменната пещ се обслужва от спомагателни системи.
Димоотводът е затворът на доменната пещ. Екологичната обстановка около производството зависи от правилното му функциониране.
1. приемна фуния;
2. малка конусна фуния, въртяща се;
3. малък конус;
4. интерконално пространство;
5. голям конус;
6. пропуснете.
Принципът на работа на огнището е следният:
- Големият конус се спуска, а малкият се повдига. Прозорците във въртящата се фуния са блокирани.
- Прескачането зарежда заряда.
- Завъртайки се, фунията отваря прозорците и зарядът пада върху малък конус 3. След това се връща на мястото си.
- Конусът се издига, като по този начин предотвратява излизането на доменните газове.
- Конусът се спуска, за да прехвърли заряда в междуконусното пространство, след което се повдига в първоначалното си положение.
- Конусът се спуска и с него зарядът се зарежда в шахтата на доменната пещ.
Това дозирано подаване осигурява разпределение на материалите слой по слой.
Skip е лъжичка, използвана за зареждане. Извършва се по конвейерна технология. Въздушни вентилатори - кранове и фурми подават въздух в доменната пещ при налягане 2-2,5 MPa.
Кауперите служат за загряване на подавания въздух. В регенераторите той се нагрява от газове от доменни пещи, като по този начин се намалява енергийното натоварване на уреда. Въздухът се нагрява до 1200°C и се подава към шахтата. Когато температурата падне до 850°C, захранването спира и цикълът на нагряване се възобновява. За непрекъснато подаване на горещ въздух са монтирани няколко регенератора.
Принцип на работа на доменна пещ
За производството на чугун са необходими следните съставки: заряд (руда, флюс, кокс), висока температура, постоянно подаване на въздух, за да се осигури непрекъснато горене.
Термохимични реакции
Редукция на желязо от оксиди чрез поетапна химична реакция:
3Fe2O 3 +CO→2Fe 3 O 4 +CO 2,
Fe 3 O 4 +CO→3FeO+CO 2,
FeO+CO→Fe+CO2.

Обща формула:
Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2.

Получаването на необходимото количество въглероден диоксид и въглероден оксид осигурява изгарянето на кокс:
C + O 2 → CO 2,
CO 2 + C → 2CO.

Варовиковият флюс се използва за отделяне на желязото от примесите. Химични реакции, които образуват шлака:
CaCO 3 → CaO + CO 2,
CaO + SiO 2 → CaSiO 3.

Принципът на работа на доменната пещ е следният. След зареждането доменната пещ започва да се запалва с газ. Когато температурата се повиши, капакът се свързва и започва издухването на въздух. Коксът, горивото за доменната пещ, започва да гори по-интензивно и температурата в мината се повишава значително. Когато потокът се разлага, се образува голямо количество въглероден диоксид. Въглеродният окис действа като редуциращ агент в химичните реакции.
След като коксът изгори и флюсът се разложи, зарядната колона се спуска и друга част се добавя отгоре. Отдолу, в най-широката част на шахтата, настъпва пълна редукция на желязото при температури от 1850°C - 2000°C. След това се влива в ковачницата. Това е мястото, където желязото се обогатява с въглерод.
Температурата в доменната пещ се повишава с намаляване на заряда. Процесът на редукция протича при 280 °C, а топенето настъпва след 1500 °C.

Стопилката се излива на два етапа. На първия етап шлаката се източва през кранове. На втория етап чугунът се източва през чугунени кранове. Повече от 80% от произведения чугун отива в производството на стомана. Останалата част от чугуна се излива във форми.
Доменната пещ работи непрекъснато. От зареждането на заряда до получаването на сплавта са необходими 3-20 дни - всичко зависи от обема на пещта.
Поддръжка и ремонт на доменни пещи
Всяко оборудване, което работи 24/7, изисква постоянна поддръжка. Правилата са включени в техническия лист на оборудването. Неспазването на графика за поддръжка ще доведе до намаляване на експлоатационния живот.
Работата по поддръжката на доменните пещи се разделя на периодични и основни ремонти. Периодичната работа се извършва без спиране на работния процес.
Основните ремонти се разделят на три категории според обема на извършената работа. При първото изхвърляне се проверява цялото оборудване и се отстраняват стопилките от шахтата. При второто изхвърляне се ремонтира облицовката и се подменят повредените елементи на оборудването. При третото разреждане уредът се подменя напълно. Обикновено такива ремонти се комбинират с модернизация или реконструкция на доменната пещ.

В тази статия ще говоря за най-важния елемент от съвременното производство на феросплави и чугун, доменната пещ. Това е основното оборудване на доменната пещ, така че мисля, че всеки има интерес да научи за компонентите на доменната пещ и принципа на работа.

Като суровина се използва желязна руда, а основният продукт на доменното производство е чугунът, който намира приложение в различни области на дейност: автомобилостроене, производство на санитарен фаянс, чугунени съдове и др.

Съвременната цивилизация е неразривно свързана с развитието на производствените технологии, което е невъзможно без подобряване на инструментите и материалите, използвани за тяхното производство.

Сред всички материали от естествен произход или създадени от човека, най-значимо място заемат черните метали - сплав от желязо и въглерод с присъствието на други елементи.

Сплавите, съдържащи 2–5% въглерод, се класифицират като чугун; тези, съдържащи по-малко от 2% въглерод, се класифицират като стомана. За топене на метали се използва специална технология за доменни пещи.

Доменното топене е процес на производство на чугун от желязна руда, преработена в доменни пещи или, както се наричат още, доменни пещи.

Основните материали, необходими в процеса на такова производство са:
- гориво под формата на кокс, получено от въглища;
- желязна руда, която е пряка суровина за производство;
- флюс – специални добавки от варовик, пясък и други материали.
Доменната пещ е устройство за производство на чугун чрез намаляване на топенето на железни руди или концентрати.

Основното оборудване на цеха за доменна пещ е доменната пещ - кръгла шахтова пещ, облицована с огнеупорна зидария.

За защита на корпуса на пещта от топлина се използват хладилни устройства. Корпусът на пещта и устройството за пещ на пещта са монтирани върху основата и се поддържат от колони.

Изходният материал за топене се нарича заряд и се състои от желязна руда, манганова руда, агломерат и пелети. Зарядът се подава към горната част на пещта чрез скипове или лентов транспортьор. Скиповете се разтоварват в пещта през приемната фуния. Въздухът се подава през въздушни нагреватели, продуктът на топене излиза през кранове в кофи, разположени в долната част.

Съвременните доменни пещи са оборудвани с централизирана система за контрол и мониторинг, която осигурява запис на индикаторите на инструментите и комплексните показатели за работата на доменната пещ - потреблението на кокс на 1 тон чугун и дневната производителност на доменната пещ в тонове.

Използва се допълнително гориво, което намалява разхода на кокс и цената на чугуна. Подобряването на дизайна на доменната пещ е насочено към увеличаване на нейната мощност (обем), подобряване на подготовката на суровините и въвеждане на нови прогресивни, високопроизводителни технологии.

Чугунът се топи в доменни пещи, които са шахтова пещ. Същността на процеса на производство на чугун в доменни пещи е редуцирането на железните оксиди, включени в рудата, с газообразни (CO, H2) и твърди (C) редуциращи агенти, образувани по време на изгарянето на гориво в пещта.

Процесът на топене в доменната пещ е непрекъснат. Изходните материали (агломерат, пелети, кокс) се зареждат в пещта отгоре, а нагрят въздух и газообразно, течно или прахообразно гориво се подават към долната част.

Газовете, получени от изгарянето на гориво, преминават през колоната на заряда и му отдават своята топлинна енергия. Низходящият заряд се нагрява, редуцира и след това се стопява.

По-голямата част от кокса се изгаря в долната половина на пещта, осигурявайки източник на топлина, а част от кокса се изразходва за редуциране и карбуризиране на желязото.

Доменната пещ е мощна и високопроизводителна единица, която консумира огромно количество материали. Модерна доменна пещ консумира около 20 000 тона заряд на ден и произвежда около 12 000 тона чугун всеки ден.

Компоненти на доменна пещ

Доменната пещ е непрекъснато работещ агрегат, състоящ се от следните зони:
- Горещ взрив.
- Топилна зона (рамене и огнище).
- FeO редукционна зона (пара).
- Зона за редукция на Fe2O3 (рудник).
- Зона за предварително загряване (огнище).
- Товарене на материали от желязна руда, варовик и кокс.
- Взривен газ.
- Колона от материали от желязна руда, варовик и кокс.
- Изпускане на шлака.
- Производство на течен чугун.
- Събиране на отпадъчни газове.
Вътрешният контур на вертикалното сечение на доменната пещ се нарича профил на пещта.

Работното пространство на пещта включва:
- огнище;
- моята;
- пара;
- рамене;
- рог
Допълнителни елементи на доменната пещ

По време на работния процес са необходими спомагателни устройства и механизми, за да се осигури висококачествено топене на чугун. Необходими са устройства за повдигане и зареждане на суровините в пещта.

Доменната пещ изисква постоянна поддръжка, особено при производството на шлака и чугун. За тази цел леярните са оборудвани с мостови кранове.

Загряване на въздуха за работа на пещта, висока температура на топене с по-малко въздух се осигурява от въздухонагреватели. Например, към пещ с полезен обем от 2000 m³, такова оборудване трябва да доставя 3800 m³ въздух на минута, чиято температура е 1200 градуса.

Парата, генерирана от въздуха, влизащ във въздухонагревателя, трябва да бъде постоянно влажна. Стойността на този индикатор се регулира с помощта на автоматична система.

Сгъстен въздух, който е необходим за изгаряне на гориво, влиза в пещта благодарение на въздушни вентилатори. Налягането му в горната част на съвременните пещи достига 25 MPa. Доменният газ се пречиства с помощта на газопречиствател.

Предназначение на доменната пещ и принцип на работа

Производството на чугун в доменната пещ е важен клон на черната и стоманодобивната промишленост.

Тази работа изисква не само необходимостта от използване на специално оборудване, но и внимателно спазване на определени технологии.

Топенето се извършва в доменна пещ от отпадъчни скали и рудни вещества.

Рудното вещество може да бъде червено, кафяво, шпат, магнитна желязна руда или манганови руди.

Намаляването на желязото е един от основните етапи на производството на чугун.

В резултат на този процес желязото става твърдо. След това се потапя в пара, което насърчава разтварянето на въглерода в ютията. Така се образува чугун. Именно в горещата част на пещта самият чугун започва да се топи, бавно се спуска към долната част.

Принципът на работа на доменната пещ зависи от вида на това обемно устройство.

Има пещи за кокс и дървени въглища.

Първите работят на кокс, вторите съответно на дървени въглища.

Шахтовата пещ е предназначена за продължителна работа. Формата на това оборудване е два конуса, сгънати с широки страни в основата. Между тези конуси има част от пещта, която има цилиндрична форма - пара.

Принципът на работа на доменната пещ се изразява в няколко физични и химични операции. Наличието на тези операции се определя от температурната област на самата пещ и натоварването на материала.

Като цяло могат да се разграничат следните процеси:
- процесът на разлагане на варовик, което води до образуването на въглероден анхидрид и калциев оксид;
- възстановяване на желязо и други елементи;
- карбуризиране на желязо;
- топене на метал;
- образуването и топенето на шлаката;
- изгаряне на гориво и други.
Въздушният нагревател на доменната пещ е устройство, в което въздухът се загрява предварително. След това този въздух се подава в пещта.

Ранното оборудване за топене на чугун не е имало такъв елемент като въздушен нагревател. Разработването на устройството направи възможно значително намаляване на разходите за гориво.

Принципът на работа на доменната пещ се основава на сложни физични и химични процеси.

Разграничават се следните операции:
- изгаряне на гориво;
- възстановяване на желязото;
- разлагане на варовик в калциев оксид и въглероден анхидрид;
- насищане на желязо с въглерод;
- топене на метал;
- топене на шлака и др.
В най-общ смисъл, топенето в доменни пещи е производството на чугун от суровини от желязна руда.

Основните материали, с които може да се топи чугун, са:
- гориво - кокс;
- желязната руда е суровината, от която се топи чугун;
- флюс - специални добавки, направени от пясък, варовик и някои други материали.
Зарядът влиза в пещта под формата на малки разтопени парчета - пелети или агломерати. Рудното вещество може да бъде манганова руда или различни варианти на желязна руда. Суровините се изсипват в пещта на слоеве, редуващи се със слоеве от флюс и кокс.

Шлаката изплува на повърхността на горещ чугун. Примесите се оттичат преди течният метал да се втвърди.

Доставката на суровини, подобно на работата на пещта, трябва да бъде непрекъсната. Последователността на процеса се осигурява от специални конвейери. Попадайки в пещта през описаните елементи, шихтата преминава през редица технологични процеси.

Изгарянето на кокс дава необходимата температура, която не трябва да пада под 2000 градуса. Изгарянето насърчава комбинацията от кислород и въглища. В същото време се образува въглероден диоксид. Под въздействието на висока температура последният се превръща в въглероден окис. Благодарение на това желязото се възстановява.

Чугунът става чугун, след като желязото премине през разтопения кокс. За да стане възможен резултатът, желязото трябва да бъде наситено с въглерод. Чугуните включват сплави, съдържащи 2-5% въглерод.

След като готовият метал се натрупа в ковачницата, той се освобождава през кранове. Шлаката първо се освобождава през горния отвор, а след това чугунът се освобождава през долния отвор. Последният се източва през канали в кофи и се изпраща за последваща обработка.

Продукти от доменни пещи

Продуктите от топенето в доменни пещи са:
- излято желязо;
- шлака;
- доменен (горен) газ.
Излято желязо

Чугунът е основният продукт при производството на доменни пещи, а шлаката и доменният газ са странични продукти.

Чугуните, разтопени в доменни пещи, в зависимост от метода на по-нататъшна употреба, се разделят на три групи:
- Конверсионни материали, използвани за обработка в стомана;
- леярни, предназначени за производство на чугунени отливки в машиностроенето;
- специални (феросплави), използвани за дезоксидация на стомана при производството на стомана.
Чугунът е многокомпонентна сплав на желязо с въглерод, манган, силиций, фосфор и сяра.

Чугунът съдържа и следи от водород, азот и кислород. Легираният чугун може да съдържа хром, никел, ванадий, волфрам и титан, чието количество зависи от състава на рудите, които се топят.

Чугунът е предназначен за преработка в стомана.

Такъв чугун се характеризира с факта, че въглеродът в него (2,2-4%) е в химически свързано състояние.

Повърхността на счупване на чугуна е бяла.

В зависимост от състава и метода на обработка има:
- чугун с открито огнище, съдържащ фосфор от 0,15 до 0,30% и сяра до 0,07%;
- Бесемер, съдържащ фосфор 0,07% и сяра до 0,069%;
- Tomasovsky, съдържащ фосфор 1,6% и сяра до 0,08%.
Чугунът е разделен на три вида:
- Конверсионен кокс (класове M1, M2, M3, B1, B2).
- Конверсионен коксов фосфор (MF1, MF2, MF3).
- Висококачествен пигментен кокс (PVK1, PVK2, PVK3).
След като излезе от доменната пещ, чугунът се излива в прасета и се изпраща студен в машиностроителните заводи, където отново се топи в специални вагранки за отливане на машинни части.

Леярното коксово желязо се топи в седем степени: LK1-LK7.

Всеки клас е разделен на три групи въз основа на съдържанието на манган, пет класа въз основа на съдържанието на фосфор и пет категории въз основа на съдържанието на сяра.

Фосфорни чугуни.

Специална група се състои от фосфорни чугуни, съдържащи до 2% P; в зависимост от съдържанието на фосфор се използват различни технологии за превръщане на такива чугуни в стомана.

Леярски чугуни.

Този вид чугун е предназначен за производство на лети продукти в цехове за топене на желязо. Характерна особеност на тези чугуни е високото съдържание на силиций (2,75 - 3,75% Si), а в някои случаи и на фосфор. Това се обяснява с факта, че тези елементи придават на разтопения чугун висока подвижност на течността или способността да запълва добре леярската форма.

Леярският чугун се използва след претопяване в машиностроителните предприятия за производство на фасонни отливки.

Леярският чугун се използва за производството на отлети продукти:
- тръби;
- радиатори;
- водни фитинги;
- станин;
- блокове;
- зъбни колела и др.
Такъв чугун има сив цвят при счупване. В него част от въглерода е в свободно състояние, под формата на графит. Сивият чугун обикновено съдържа 1,25-4,25% силиций, 2,5-4% въглерод, 0,5-1,3% манган, 0,1-1,2% фосфор и малко количество сяра.

Манганът придава на чугуна неговата твърдост и крехкост.

Силицият, напротив, намалява твърдостта на чугуна, което прави отливките, направени от такъв чугун, лесни за обработка.

Фосфорът прави чугуна топим и запълва добре тънките участъци на формите.

Отливките, изработени от чугун, съдържащи голямо количество фосфор, издържат добре на абразия, но в същото време имат повишена крехкост.

Сярата придава на чугуна плътна точка на топене и намалява механичните му свойства.

Специални чугуни (феросплави).

Това са железни сплави с високо съдържание на силиций, манган и други елементи, използвани като дезоксиданти или добавки в стоманодобивната и чугунолеярната.

Те включват:
- фероманган (70 – 75% Mn и до 2% Si);
- феросилиций (9 – 13% Si и до 3% Mn);
- огледален чугун (10 – 15% Mn и до 2% Si).
През последните години топенето на феросплави в доменни пещи е намаляло поради неикономичния характер на обработката. По-изгодно е да се топят феросплави в електрически пещи.

Шлак

Шлаката е страничен продукт; той е много евтин, висококачествен строителен материал и се използва за производство на цимент, бетон, тухли и за грундиране на пътища.

Количеството шлака, получено по време на топенето, е много голямо (приблизително 60% от теглото на топения чугун).

Шлаките са основни или киселинни.

Киселата шлака има висока якост. Ако се продуха в течна форма с пара или въздух, се получава шлакова вата, която е добър изолатор.

Доменна пещ (горен газ)

Това е газът, който излиза от пещта през горната й част - плота.

Състои се от CO, H2, CO2, CH4 и N2. След почистване на праха, който съдържа, газът се използва като гориво за загряване на въздуха, вдухван в доменната пещ за отопление на котли и други цели.

Тъй като газът съдържа до 30% CO, той е гориво, което се използва след обезпрашаване. Количеството доменен газ е 2,5 пъти по-голямо тегловно от количеството чугун. Топлината на изгаряне е 3600-3900 kJ/m3.

Когато доменната пещ работи на комбинирано взривяване с природен газ, съдържанието на водород в горния газ се увеличава до 6-8, а понякога и до 12%, докато топлината на изгаряне се увеличава до 4200 kJ/m3.

Около 30-35% от доменния газ се използва в цеха за доменна пещ за загряване на дюзите на въздухонагревателите. Останалият газ се използва в валцови и термични цехове и в комбинирани топлоелектрически централи.

Процесът на производство на чугун се извършва в доменни пещи.

Суровите материали от доменната пещ, взети в необходимите пропорции, съставляват заряда.

Чугунът е първичен продукт, получен от суровини. Производството на чугун се основава на извличането на желязо от руди чрез различни редокс реакции. Впоследствие чугунът се използва като суровина за производството на стомана.

Използва се в черната металургия за производство на чугун. Процесът на доменна пещ протича по следната схема: редукция на железен оксид чрез излагане на необогатена желязна руда на въглероден оксид, карбуризация и отстраняване на чугуна, топене на отпадъчни скали и отпадъчни въглища, отстраняване на шлаката от процеса.
Полезният обем на пещта е около 3000 кубически метра, а височината й е около 30 метра. Доменната пещ се състои от много елементи, които имат повишена якост, огнеустойчивост и херметичност.
Доменната пещ има най-важната характеристика: непрекъснатост на работатаот момента на изграждане и първоначално продухване (загряване) до спиране или основен ремонт (с повторно продухване). Процесът на издухване на доменна пещ се състои в постепенно нагряване на всички елементи и едва след това може да се пристъпи към топене на първата малка част от чугун. Непрекъснати постъпления заряд (смес от руда, кокс, флюс)изисква поддържане на високи температури; процесът на горене се дължи на подаването на въздух с високо съдържание на кислород. Въздухът се подава вече загрят до 1500°Cс газ от доменна пещ, страничен продукт от топенето на желязо. Температурата във фурната сама достига повече от 2000 °C.
Производство на доменна пещ (шахтов тип или продължително горене)
Доменната пещ има висока ефективност, така че някои занаятчии правят подобни отоплителни устройства със собствените си ръце за отопление на различни помещения в къщата. Такова устройство работи по-продуктивно, тъй като горивото изгаря дълго време и почти напълно, поради което консумацията му намалява.
За създаване на печка с продължително горене със собствените си ръцеЩе ви трябва тръба или варел с голям диаметър, две тръби с малък диаметър, метални греди, стоманени листове, машина за заваряване, хоросан, тухла и други инструменти. Първо, горната част на цевта се отрязва внимателно, а стоманен лист, правоъгълен или квадратен, се заварява към дъното за стабилност.
От кръг, изрязан от варел, се отрязва част с по-малък диаметър и се заварява тръба с диаметър 10 см. Отдолу към кръга се заваряват парчета метален профил, който по-късно ще бъде натиснете горивото надолу, докато гори.Капакът за цевта е изработен от стоманен лист с отвор за тръбата. Също така е необходимо да заварите вратата, за да добавите гориво и да почистите печката от остатъчни продукти. Понякога се поставя цялата конструкция тухлена обвивка.Началният етап от работата на пещта, подобно на нейния индустриален аналог, изисква постепенно издухване.
Прочетете също: Муфелни пещи SNOL
Направи си сама структура ще се нагрее много по време на работа, така че е необходимо да се направи основа за нея. Може да бъде направен от бетонна плоча или тухлена зидария. За отстраняване на продуктите от горенето ще ви е необходим комин, той е заварен към горната тръба. Желателно е коминната тръба да няма завои в структурата си и да е възможно най-гладко. Можете да научите повече за създаването на доменна пещ със собствените си ръце, като гледате видеоклипа.
Направи си сам доменна пещ работи на различни видове: дърва, въглища, пресовани брикети. Основната тайна на работата на такава печка е ограниченото, контролирано подаване на въздух към горивото. Ефективността му се постига благодарение на процеса на тлеене на гориво и едно натоварване може да бъде достатъчно за повече от 10 часа автономна работа на печката.