Aukštakrosnė. Aukštakrosnė: aukštakrosnės ir aukštakrosnių gamybos schemos projektavimas. Vaizdo įrašas: geležies lydymas sūrio pūtimo metodu

Ir kokso
7. Aukštakrosnių dujos
8. Geležies rūdos, kalkakmenio ir kokso kolona
9. Šlako išleidimas
10. Skysto ketaus gamyba
11. Išmetamųjų dujų surinkimas

Aukštakrosnė, aukštakrosnė- didelė metalurginė, vertikaliai išdėstyta šachtinio tipo lydymo krosnis, skirta ketaus ir geležies lydiniams lydyti iš geležies rūdos žaliavų. Svarbiausias aukštakrosnės proceso bruožas yra jo tęstinumas per visą krosnies kampaniją (nuo krosnies pastatymo iki jos „kapitalinio“ remonto) ir kylančių vamzdžių dujų priešpriešinis srautas su medžiagų kolona, nuolat besileidžiančia ir besikuriančia iš viršaus. su naujomis kaltinimo dalimis.

Enciklopedinis „YouTube“.

1 / 5
Žodis „aukštakrosnis“ yra kilęs iš senosios slavų kalbos „dmenie“ – aukštakrosnė. Kitomis kalbomis: anglų. aukštakrosnė - pučiama, vokiška. Hochofenas – aukšta krosnis, fr. haut fourneau – aukšta krosnis. banginis. 高炉 (gāolú) – aukšta viryklė.
Reikėtų nepamiršti, kad yra esminis žodžių „aukštakrosnis“ ir „aukštakrosnis“ reikšmės skirtumas: aukštakrosnėje jie gavo (gabalų arba kritulių pavidalu) redukuotos žaliavos geležies gabalėlius (iš žodis „neapdorotas“, tai yra nekaitintas aukštakrosnis) geležis, o aukštakrosnėje - skystas ketus.

Istorija

Pirmosios aukštakrosnės Kinijoje pasirodė IV amžiuje.
Europoje aukštakrosnės Vestfalijoje atsirado XV amžiaus antroje pusėje. Tai tapo įmanoma dėl kalimo dumplių mechanizavimo ir padidintos lydymosi temperatūros. Aukštakrosnės aukštis siekė 5 metrus. Aukštakrosnių pirmtakai buvo Stukofenas ir Blauofenas.
Viršutinėje židinio dalyje yra vamzdžiai - angos, skirtos tiekti aukštai temperatūrai įkaitintą pūtimą - suslėgtą orą, praturtintą deguonimi ir angliavandenilių kuru.
Korpuso lygyje susidaro apie 2000 °C temperatūra. Judant aukštyn temperatūra mažėja, o viršūnėse pasiekia 270 °C. Taigi, skirtinguose aukščiuose krosnyje nustatomos skirtingos temperatūros, dėl kurių vyksta įvairūs cheminiai rūdos virsmo procesai.

Aukštakrosnė, arba aukštakrosnė, yra sudėtingas technologinės įrangos rinkinys, naudojamas metalurgijos pramonėje juodiesiems metalams gaminti. Tiesą sakant, tai yra didelė konstrukcija, apimanti ne tik krosnį, bet ir pagalbinius mazgus.
Sutraukti

Kam skirta aukštakrosnė? Ji turi vieną tikslą – gauti ketaus, kuris bus naudojamas metalurgijoje mašinų, įrenginių ir kitų metalo turinčių gaminių gamybai.

Veikimo principas

Aukštakrosnės veikimo principas yra toks: rūdos užtaisas su koksu ir kalkakmenio srautu įkraunamas į priėmimo kamerą. Apatinėje dalyje periodiškai išleidžiamas ketaus/geležies lydiniai ir atskirai išlydytas šlakas. Kadangi išleidimo metu medžiagos lygis aukštakrosnėje mažėja, tuo pačiu metu reikia krauti naujas įkrovos partijas.

Darbo procesas yra pastovus, degimas palaikomas kontroliuojamu deguonies tiekimu, o tai užtikrina didesnį efektyvumą.

Aukštakrosnės konstrukcija užtikrina nenutrūkstamą rūdos apdirbimo procesą, aukštakrosnės tarnavimo laikas – 100 metų, kapitalinis remontas atliekamas kas 3-12 metų.

Aukštakrosnės nuotrauka

Kas jį išrado?

Šiuolaikinę aukštakrosnę išrado J. B. Neilsonas, kuris pirmasis šildė į aukštakrosnę tiekiamą orą, o tai įvyko 1829 m., o 1857 m. E. A. Cowperis pradėjo naudoti specialius regeneracinius oro šildytuvus.

Tai leido žymiai daugiau nei trečdaliu sumažinti kokso suvartojimą ir padidinti krosnies efektyvumą. Prieš tai pirmosios aukštakrosnės iš tikrųjų buvo sūrio pūtimo krosnys, tai yra, į jas buvo pučiamas neprisodrintas ir nešildomas oras.

Cowper, tai yra regeneracinių oro šildytuvų, naudojimas leido ne tik padidinti aukštakrosnės efektyvumą, bet ir sumažinti arba visiškai pašalinti užterštumą, kuris buvo pastebėtas technologijų pažeidimų atveju. Galime drąsiai teigti, kad šis išradimas leido patobulinti procesą. Šiuolaikinės aukštakrosnės veikia būtent tokiu principu, nors jų valdymas šiandien yra automatizuotas ir užtikrina didesnį saugumą.

Domeno procesas

Šiuolaikinės ketaus lydymo krosnys iš liejimo aikštelių suteikia apie 80% viso ketaus kiekio, jis iš karto tiekiamas į elektros lydymo ar krosnies cechus, kur juodasis metalas paverčiamas reikiamų savybių plienu.

Ketaus yra gaminamas iš ketaus, kuris vėliau siunčiamas gamintojams lieti kupolo krosnyse. Šlakui ir ketui nusausinti naudojamos specialios skylės, vadinamos skylėmis. Tačiau šiuolaikinėse krosnyse naudojama ne atskira, o viena bendra čiaupo anga, specialia karščiui atsparia plokšte padalinta į kanalus ketaus ir šlako tiekimui.

Kaip veikia aukštakrosnė?

Aukštakrosnės procesas visiškai priklauso nuo anglies pertekliaus krosnies ertmėje, jis susideda iš termocheminių reakcijų, vykstančių viduje, kai apkraunami ir kaitinami visi komponentai.

Aukštakrosnėje temperatūra gali būti 200-250°C tiesiai po viršumi ir iki 1850-2000°C aktyvioje zonoje – garuose.

Kai į krosnį tiekiamas karštas oras ir užsidega koksas, aukštakrosnėje pakyla temperatūra, prasideda srauto irimo procesas, dėl to didėja anglies dvideginio kiekis.

Sumažėjus medžiagos kolonai įkrovoje, apatinėje kolonėlės dalyje redukuojasi gryna geležis, tekanti į krosnį.

Kai geležis nuteka, ji aktyviai kontaktuoja su anglies dioksidu, prisotindama metalą ir suteikdama jam reikiamas savybes. Bendras geležies anglies kiekis gali siekti 1,7%.

Aukštakrosnių diagramos

Aukštakrosnės pjūvių schemos (įvairūs variantai):

Aukštakrosnės įrenginys

Aukštakrosnės konstrukcija yra labai sudėtinga, tai yra didelis kompleksas, kurį sudaro šie elementai:
- karšto sprogimo zona;
- lydymosi zona (tai apima židinį ir pečius);
- garai, tai yra zona, kurioje vyksta FeO redukcija;
- kasykla, kurioje vyksta Fe2O3 redukcija;
- ugnies duobė su išankstiniu medžiagos pašildymu;
- aukštakrosnių dujos;
- plotas, kuriame yra medžiagos kolona;
- šlako ir skystos geležies išleidimo angos;
- išmetamųjų dujų surinkimas.
Aukštakrosnės aukštis gali siekti 40 m, svoris – iki 35 000 tonų, darbo zonos talpa priklauso nuo komplekso parametrų.

Tikslios vertės priklauso nuo įmonės apkrovos ir jos paskirties, reikalavimų pagaminto metalo kiekiui ir kitų parametrų.

Išsamesnė įrenginio versija:

Aukštakrosnių remonto klasės

Aukštakrosnės darbinei būklei palaikyti reguliariai (kas 3-15 metų) atliekamas kapitalinis remontas. Jis skirstomas į tris tipus:
1. Pirmajai kategorijai priskiriami lydymosi produktų gamybos darbai ir technologiniame procese dalyvaujančios įrangos tikrinimas.
2. Antroji kategorija – pilnas įrangos elementų, kuriems atliekami vidutiniai remonto darbai, pakeitimas.
3. Trečioji kategorija reikalauja visiškai pakeisti įrenginį, po kurio atliekamas naujas žaliavų užpildymas ir ištiesinamos viršūnės.
Sistemos ir įranga

Aukštakrosnė yra ne tik įrenginys, skirtas ketaus gamybai, bet ir daugybė pagalbinių mazgų. Tai įkrovimo ir kokso padavimo sistema, šlako, išlydytos geležies ir dujų šalinimas, automatinė valdymo sistema, varikliai ir daug daugiau.

Krosnies veikimo principai išlieka tokie patys kaip ir prieš šimtmečius, tačiau modernios kompiuterinės sistemos ir gamybos automatizavimas aukštakrosnę padarė efektyvesnę ir saugesnę.

Cowpers

Modernus aukštakrosnės dizainas apima vario naudojimą tiekiamo oro šildymui. Tai ciklinė instaliacija iš karščiui atsparios medžiagos, kuri įkaitina antgalį iki 1200°C.

Aušinimo metu variklis įjungia antgalį iki 800-900°C, o tai užtikrina proceso tęstinumą, sumažina kokso sąnaudas ir padidina bendrą konstrukcijos efektyvumą.

Anksčiau toks prietaisas nebuvo naudojamas, tačiau pradedant nuo XIX a. tai būtinai yra aukštakrosnės dalis.

Vario baterijų skaičius priklauso nuo komplekso dydžio, tačiau dažniausiai jų būna mažiausiai trys, o tai daroma tikintis galimos avarijos ir išlaikant darbingumą.

Viršutinis aparatas

Aukštakrosnės aparatas - ši dalis yra pati atsakingiausia ir svarbiausia, įskaitant tris dujų sandariklius, veikiančius pagal sutartą schemą.

Šio mazgo veikimo ciklas atrodo taip:
- pradinėje padėtyje kūgis pakeltas, jis blokuoja išėjimą, apatinis kūgis nuleidžiamas;
- skipas pakrauna mišinį į krosnį;
- besisukantis piltuvas sukasi ir per langus perleidžia žaliavą ant mažo kūgio;
- piltuvas grįžta į pradinę padėtį, uždarydamas langus;
- mažas kūgis nuleidžiamas, apkrova pereina į tarpkūgio erdvę, po kurios kūgis pakyla;
- didelis kūgis užima pradinę padėtį, išleisdamas krūvį į aukštakrosnės ertmę apdorojimui.
Praleisti

Skipai yra specialūs įkrovimo keltuvai. Tokiais galoso keltuvais žaliavos paimamos iš duobės ir pakeliamos aukštyn išilgai nuožulnios estakados.

Tada kaliošai apverčiami, paduodami užtaisą į pakrovimo vietą, ir grąžinami naujai porcijai. Šiandien šis procesas vykdomas automatiškai, valdymui naudojami specialūs kompiuterizuoti įrenginiai.

Tuyeres ir skylės

Krosnies strypo antgalis nukreipiamas į jo ertmę, pro kurią galima stebėti lydymosi proceso eigą. Norėdami tai padaryti, per specialius oro kanalus montuojami karščiui atsparūs stiklai. Pjovimo metu slėgis gali siekti 2,1–2,625 MPa.

Skylės naudojamos ketaus ir šlako nutekėjimui iš karto po išleidimo, jie sandariai užsandarinami specialiu moliu. Anksčiau buvo naudojami ginklai, pagaminti su plastikine molio šerdimi, šiandien naudojami nuotoliniu būdu valdomi ginklai, kurie gali priartėti prie konstrukcijos. Šis sprendimas leido sumažinti proceso traumų ir nelaimingų atsitikimų skaičių bei padaryti jį patikimesnį.

Kaip savo rankomis pasidaryti aukštakrosnę?

Niuansai

Ketaus gamyba yra labai pelningas verslas, tačiau be rimtų finansinių investicijų neįmanoma organizuoti juodojo metalo gamybos. „Pasidaryk pats“ aukštakrosnė „pakeitimo sąlygomis“ tiesiog neįmanoma, o tai siejama su daugybe savybių:
- itin didelė aukštakrosnės kaina (tokias išlaidas gali sau leisti tik dideli įrenginiai);
- dizaino sudėtingumas, nepaisant to, kad aukštakrosnės brėžinį galima rasti viešoje erdvėje (virš diagramos), nebus įmanoma surinkti visaverčio ketaus gamybos agregato;
- asmenys ir individualūs verslininkai negali užsiimti ketaus gamyba, tiesiog niekas neišduos tam licencijos;
- juodosios metalurgijos žaliavų telkiniai beveik išseko;
Tačiau namuose galite surinkti imitacinę krosnį (mini aukštakrosnę), su kuria galite išlydyti metalą.

Tačiau šie darbai reikalauja maksimalaus dėmesio ir labai nerekomenduojami, jei nėra patirties. Kodėl gali prireikti sukurti tokią struktūrą? Dažniausiai tai yra šiltnamio ar kotedžo šildymas efektyviausiai naudojamu kuru.

Medžiagos ir įrankiai

Norėdami sukurti konstrukciją namuose, turite paruošti:
- metalinė statinė (galima pakeisti didesnio skersmens vamzdžiu);
- du mažesnio skersmens apvalaus vamzdžio gabalai;
- kanalo skyrius;
- Lakštinis plienas;
- lygis, metalinis pjūklas, matavimo juosta, plaktukas;
- inverteris, elektrodų komplektas;
- plytos, molio skiedinys (būtinas konstrukcijos pamatui).
Visi darbai turėtų būti atliekami tik lauke, nes procesas yra gana nešvarus ir reikalauja laisvos vietos.

Žingsnis po žingsnio instrukcija
1. Paruošto statinės formos ruošinio viršus nupjaunamas (jį reikia palikti, nes vėliau prireiks).
2. Iš plieno išpjaunamas apskritimas, kurio skersmuo mažesnis už statinės skersmenį, ir jame padaroma skylė vamzdžiui.
3. Vamzdis kruopščiai privirinamas prie apskritimo, o apačioje suvirinamos kanalo dalys, kurios krosnies veikimo metu nuspaus kurą.
4. Krosnies dangtis pagamintas iš anksčiau nupjauto statinės dugno, kuriame padaryta skylė liukui su durelėmis. Taip pat būtina padaryti duris, pro kurias bus pašalinti likę pelenai.
5. Krosnelė turi būti montuojama ant pagrindo, nes eksploatacijos metu ji labai įkaista. Norėdami tai padaryti, pirmiausia įrengiama betoninė plokštė, tada išdėstomos kelios plytų eilės, suformuojant įdubą centre.
6. Degimo produktams pašalinti įrengiamas kamino vamzdis, kurio tiesios dalies skersmuo bus didesnis nei krosnelės korpuso skersmuo (reikalingas geresniam dujų pašalinimui).
7. Atšvaitas nėra privalomas dizaino elementas, tačiau jo naudojimas gali padidinti krosnies efektyvumą.
Dizaino elementai

Tokios savadarbės viryklės savybės yra šios:
- efektyvumo lygis geras;
- galima dirbti neprisijungus iki 20 valandų;
- Krosnyje vyksta ne aktyvus degimas, o rūkstymas su nuolatiniu šilumos išsiskyrimu.
Pagrindinis skirtumas tarp „buitinės“ aukštakrosnės bus oro patekimo į degimo kamerą apribojimas, tai yra, esant žemam deguonies lygiui, mediena ar anglis rūks. Pramoninė aukštakrosnė veikia panašiu principu, tačiau buitinė aukštakrosnė naudojama tik šildymui metalo joje negalima lydyti, nors kameros viduje užteks.

Kaina naudojant naudingumo koeficiento Nr.7 pavyzdį

Aukštakrosnių gamyba yra daug išteklių reikalaujantis ir brangus procesas, kurio negalima pradėti gaminti. Kadangi aukštakrosnės naudojamos išskirtinai pramonėje, jų projektavimas ir surinkimas atliekamas konkrečiam metalurgijos kompleksui, kuriame yra daug vidinės infrastruktūros objektų ir komponentų. Tokia situacija pastebima ne tik Rusijos Federacijoje, bet ir kitose pasaulio šalyse, kurios turi savo metalurgijos įrenginius.

Aukštakrosnės gamybos ir įrengimo kaina yra gana didelė, o tai lemia darbo sudėtingumas. Pavyzdys – didelis domenų kompleksas Nr.7 „Rossiyanka“, įrengtas 2011 m. Jo kaina buvo 43 milijardai rublių, o gamyboje dalyvavo geriausi inžinieriai iš Rusijos ir užsienio.

Kompleksą sudaro šie vienetai:
- rūdos priėmimo įrenginys;
- bunkerio viaduko ir centrinio mazgo įvadų stotys;
- bunkerio viadukas;
- kompresorių stotis (įrengta liejykloje);
- susmulkinto anglies kuro įpurškimo įrenginys;
- panaudojimo šiluminė elektrinė;
- valdymo centras ir administracinis pastatas;
- liejyklos kiemas;
- aukštakrosnė;
- oro šildymo blokai;
- siurblinė.
Sudėtingas veikimas:

Naujasis kompleksas užtikrina daugiau nei 9450 tonų ketaus per parą gamybą, krosnies naudingasis tūris – 490 kubinių metrų, darbinis tūris – 3650 kubinių metrų. Aukštakrosnės konstrukcija užtikrina be atliekų ir aplinką tausojančią ketaus aukštakrosnių dujas šiluminėms elektrinėms, o kelių tiesimui naudojamas šlakas gaunamas kaip šalutiniai produktai.

Išvada

Aukštakrosnė yra metalurgijos įranga, leidžianti gauti ketaus perdirbant geležies rūdą pramoniniu mastu.

Technologijos ypatumai užtikrina ne tik aukštą gaunamų produktų kokybę, bet ir ekonomišką kokso vartojimą. Gamybos proceso metu kompiuterizuotomis sistemomis galima kontroliuoti lydymosi sąlygas ir gauti produktą su griežtai nurodytomis savybėmis.
←Ankstesnis straipsnis Kitas straipsnis →
Aukštakrosnė, po daugelio transformacijų ir modernizacijų, šiuo metu yra sukurta ketaus, kaip pagrindinio plieno pramonės ingrediento, gamybai.
Aukštakrosnės konstrukcija leidžia nuolat lydyti iki kapitalinio remonto, kuris atliekamas kartą per 3-12 metų. Sustabdžius procesą, dėl komponentų sukepinimo (sukepinimo) susidaro ištisinė masė. Norint jį pašalinti, reikia iš dalies išardyti įrenginį.
Šiuolaikinės aukštakrosnės darbinis tūris siekia 5500 m3 40 m aukštyje. Ji gali pagaminti apie 6000 tonų ketaus iš lydalo. O aplinkui esančias sistemas aptarnaujanti speciali įranga užima kelias dešimtis hektarų žemės.
Aukštakrosnė naudojama ketaus gamybai, kuris vėliau lydomas įvairių rūšių ketaus gamybai arba siunčiamas regeneruoti konstrukciniam plienui gaminti.
Aukštakrosnės struktūra primena kasyklą. Jo skersmuo yra tris kartus mažesnis už aukštį. Daugiaaukštė konstrukcija montuojama ant 4 m storio betoninio pamato. Tokio masyvaus pamato poreikis atsiranda dėl aukštakrosnės masės, kuri yra daugiau nei 30 000 tonų.
Prie pamato plokštės tvirtinamos kolonos ir vientisas (monolitinis) cilindras, kurie pagaminti iš karščiui atsparaus betono. Vidinė konstrukcijos erdvė išklota ugniai atspariomis medžiagomis, o viršutinė dalis – šamotu. Pečių srityje, kur temperatūra siekia 2000°C, naudojamos grafito medžiagos, o po ketaus vonia – aliuminio oksido pamušalas. Ant pamato taip pat sumontuota krosnies krosnis.
Aukštakrosnės apatinėje dalyje, kur temperatūra yra maksimali, sumontuoti vandeniu aušinami šaldytuvai Sumontuotai ugniai atspariai konstrukcijai laikyti aukštakrosnės išorėje yra 40 mm storio metalinis apvalkalas.
Geležies redukavimo procesas vyksta iš rūdos kalkakmenio srauto aplinkoje aukštoje temperatūroje. Lydymosi temperatūra pasiekiama deginant koksą. Degimui palaikyti reikalingas oras, todėl aukštakrosnė turi 4 - 36 vamzdžius arba sriegius.
Dideliam vidiniam tūriui reikalingi dideli oro kiekiai, kurie tiekiami turbininėmis orapūtėmis. Kad temperatūra nesumažėtų, prieš tiekiant oras pašildomas.
Schematiškai aukštakrosnė atrodo taip.
Liejimo gamybos dizaino sudėtis:
1. krūvis (rūda ir kalkakmenis);
2. kokso anglis;
3. pakrovimo liftas;
4. laužavietė, neleidžianti dujoms patekti į aukštakrosnę į atmosferą;
5. pakrauto kokso sluoksnis;
6. įkrovos sluoksnis;
7. Orapūtės;
8. išleidžiamas šlakas;
9. ketaus;
10. konteineris šlakui priimti;
11. lydymosi kaušas;
12. ciklono tipo įrenginys, kuris valo aukštakrosnės dujas nuo dulkių;
13. varikliai, dujų regeneratoriai;
14. dūmų išmetimo vamzdis;
15. oro tiekimas į kotus;
16. anglies milteliai;
17. kokso sukepinimo krosnis;
18. kokso rezervuaras;
19. aukštos temperatūros aukštakrosnių dujų šalinimas.
Aukštakrosnę aptarnauja pagalbinės sistemos.
Dūmtraukis yra aukštakrosnės sklendė. Gamybos aplinkos padėtis priklauso nuo tinkamo jos veikimo.
1. priėmimo piltuvas;
2. mažas kūgio piltuvas, besisukantis;
3. mažas kūgis;
4. tarpkonalinė erdvė;
5. didelis kūgis;
6. praleisti.
Gaisro duobės veikimo principas yra toks:
- Didelis kūgis nuleidžiamas, o mažasis pakeliamas. Besisukančio piltuvo langai užblokuoti.
- Praleidimas įkelia įkrovą.
- Sukant, piltuvas atidaro langus, o užtaisas krenta ant mažo kūgio 3. Tada grįžta į savo vietą.
- Kūgis pakyla, todėl aukštakrosnės dujos negali išeiti.
- Kūgis nuleidžiamas, kad krūvis būtų perkeltas į tarpkūgio erdvę, tada pakeliamas į pradinę padėtį.
- Kūgis nuleidžiamas, o kartu su juo į aukštakrosnės šachtą kraunamas užtaisas.
Šis dozuotas pašaras užtikrina medžiagų pasiskirstymą sluoksnis po sluoksnio.
Skip yra kaušelis, naudojamas pakrovimui. Jis atliekamas naudojant konvejerio technologiją. Orapūtės - sriegiai ir vamzdeliai tiekia orą į aukštakrosnę esant 2-2,5 MPa slėgiui.
Cowpers tarnauja tiekiamo oro šildymui. Regeneratoriuose jis šildomas aukštakrosnių dujomis, taip sumažinant įrenginio energijos apkrovą. Oras pašildomas iki 1200°C ir tiekiamas į šachtą. Kai temperatūra nukrenta iki 850°C, tiekimas nutrūksta ir šildymo ciklas atnaujinamas. Nepertraukiamam karšto oro tiekimui įrengiami keli regeneratoriai.
Aukštakrosnės veikimo principas
Ketaus gamybai reikalingi šie ingredientai: įkrova (rūda, srautas, koksas), aukšta temperatūra, pastovus oro tiekimas, užtikrinantis nuolatinį degimą.
Termocheminės reakcijos
Geležies redukcija iš oksidų laipsniškai chemine reakcija:
3Fe2O3 +CO→2Fe3O4 +CO 2,
Fe 3 O 4 +CO → 3FeO + CO 2,
FeO+CO→Fe+CO2.

Bendra formulė:
Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2.

Reikiamo anglies dioksido ir anglies monoksido kiekio gavimas užtikrina kokso degimą:
C + O 2 → CO 2,
CO 2 + C → 2CO.

Kalkakmenio srautas naudojamas atskirti geležį nuo priemaišų. Cheminės reakcijos, dėl kurių susidaro šlakas:
CaCO 3 → CaO + CO 2,
CaO + SiO 2 → CaSiO 3.

Aukštakrosnės veikimo principas yra toks. Po pakrovimo aukštakrosnė pradedama kūrenti dujomis. Kylant temperatūrai pajungiamas varis ir prasideda oro pūtimas. Koksas – aukštakrosnės kuras – pradeda degti intensyviau, temperatūra kasykloje gerokai pakyla. Kai srautas suyra, susidaro didelis kiekis anglies dioksido. Cheminėse reakcijose anglies monoksidas veikia kaip reduktorius.
Sudegus koksui ir suskylus srautui, įkrovos kolonėlė nuleidžiama, o ant viršaus pridedama kita dalis. Iš apačios, plačiausioje veleno dalyje, 1850°C - 2000°C temperatūroje vyksta visiškas geležies redukavimas. Tada jis patenka į kalvį. Čia geležis yra praturtinta anglimi.
Temperatūra aukštakrosnėje didėja, kai įkrova mažėja. Redukcijos procesas vyksta 280 °C temperatūroje, o lydymasis vyksta po 1500 °C.

Lydas pilamas dviem etapais. Pirmajame etape šlakas nusausinamas per angas. Antrame etape ketus nusausinamas per ketaus sriegius. Daugiau nei 80% pagaminamo ketaus patenka į plieno gamybą. Likusi ketaus dalis išliejama į formas.
Aukštakrosnė veikia nuolat. Nuo įkrovos įkrovimo iki lydinio gavimo praeina 3–20 dienų - viskas priklauso nuo krosnies tūrio.
Aukštakrosnių priežiūra ir remontas
Bet kuriai įrangai, kuri veikia 24 valandas per parą, reikia nuolatinės priežiūros. Taisyklės yra įtrauktos į įrangos techninių duomenų lapą. Jei nesilaikysite techninės priežiūros grafiko, sutrumpės tarnavimo laikas.
Aukštakrosnių priežiūros darbai skirstomi į periodinį ir kapitalinį remontą. Periodiniai darbai atliekami nestabdant darbo proceso.
Kapitaliniai remontai pagal atliktų darbų apimtį skirstomi į tris kategorijas. Pirmojo iškrovimo metu apžiūrima visa įranga, iš šachtos nuimami lydalai. Antrojo iškrovimo metu sutaisomas pamušalas, pakeičiami sugedę įrangos elementai. Trečiojo iškrovimo metu įrenginys visiškai pakeičiamas. Paprastai toks remontas derinamas su aukštakrosnės modernizavimu ar rekonstrukcija.

Šiame straipsnyje kalbėsiu apie svarbiausią šiuolaikinės ferolydinių ir ketaus gamybos elementą – aukštakrosnę. Tai yra pagrindinė aukštakrosnės įranga, todėl manau, kad kiekvienam įdomu sužinoti apie aukštakrosnės komponentus ir veikimo principą.

Kaip žaliava naudojama geležies rūda, o pagrindinis aukštakrosnių gamybos produktas – ketus, suradęs savo pritaikymą įvairiose veiklos srityse: automobilių gamyboje, santechnikos, ketaus indų gamyboje ir kt.

Šiuolaikinė civilizacija yra neatsiejamai susijusi su gamybos technologijų raida, kuri neįmanoma nepatobulinus jų gamybai naudojamų įrankių ir medžiagų.

Tarp visų natūralios kilmės ar žmogaus sukurtų medžiagų reikšmingiausią vietą užima juodieji metalai – geležies ir anglies lydinys su kitais elementais.

Lydiniai, kuriuose yra 2–5 % anglies, priskiriami prie ketaus, turintys mažiau nei 2 % anglies, priskiriami plienui. Metalams lydyti naudojama speciali aukštakrosnių technologija.

Aukštakrosnėse arba, kaip jie dar vadinami, aukštakrosnėse, perdirbtos geležies rūdos procesas yra ketaus gamybos procesas.

Pagrindinės tokios gamybos procese reikalingos medžiagos yra:
- Kuras kokso pavidalu, gautas iš anglies;
- geležies rūda, kuri yra tiesioginė žaliava gamybai;
- flux – specialūs priedai, pagaminti iš kalkakmenio, smėlio ir kitų medžiagų.
Aukštakrosnė – tai įrenginys, skirtas ketaus gamybai sumažinant geležies rūdos arba koncentratų lydymąsi.

Pagrindinė aukštakrosnių cecho įranga yra aukštakrosnė – apvali šachta, išklota ugniai atspariu mūru.

Norint apsaugoti krosnies korpusą nuo karščio, naudojami šaldymo įrenginiai. Krosnies korpusas ir krosnies krosnies įtaisas sumontuoti ant pamatų ir paremti kolonomis.

Pradinė lydymo medžiaga vadinama įkrova ir susideda iš geležies rūdos, mangano rūdos, sukepinimo ir granulių. Į krosnies viršų įkrova tiekiama čiuožyklomis arba juostiniu konvejeriu. Skipai iškraunami į krosnį per priėmimo piltuvą. Oras tiekiamas per oro šildytuvus, lydymo produktas išeina per sriegius į kaušus, esančius apatinėje dalyje.

Šiuolaikinėse aukštakrosnėse įrengta centralizuota valdymo ir stebėjimo sistema, kuri leidžia fiksuoti prietaisų indikatorius ir kompleksinius aukštakrosnės veikimo rodiklius – kokso suvartojimą 1 tonai ketaus ir paros aukštakrosnės našumą tonomis.

Naudojamas papildomas kuras, todėl sumažėja kokso sąnaudos ir ketaus savikaina. Tobulinant aukštakrosnės konstrukciją, siekiama padidinti jos galią (tūrį), gerinti žaliavų paruošimą, diegti naujas progresyvias, didelio našumo technologijas.

Ketaus lydoma aukštakrosnėse, kurios yra šachtinės. Ketaus gamybos aukštakrosnėse proceso esmė – į rūdą patenkančių geležies oksidų redukavimas dujiniais (CO, H2) ir kietaisiais (C) reduktoriais, susidarančiais deginant kurą krosnyje.

Lydymo aukštakrosnėse procesas yra nenutrūkstamas. Iš viršaus į krosnį kraunamos žaliavos (kepintuvas, granulės, koksas), o į apatinę dalį tiekiamas šildomas oras ir dujinis, skystas ar miltelių pavidalo kuras.

Dujos, gautos deginant kurą, praeina per įkrovimo kolonėlę ir suteikia jai savo šiluminę energiją. Mažėjantis įkrovimas pašildomas, sumažinamas ir ištirpsta.

Didžioji kokso dalis sudeginama apatinėje krosnies dalyje, sukuriant šilumos šaltinį, o dalis kokso išleidžiama geležies mažinimui ir karbiuravimui.

Aukštakrosnė yra galingas ir labai produktyvus įrenginys, sunaudojantis daug medžiagų. Šiuolaikinė aukštakrosnė per dieną sunaudoja apie 20 000 tonų įkrovos ir kasdien pagamina apie 12 000 tonų ketaus.

Aukštakrosnės komponentai

Aukštakrosnė yra nuolat veikiantis įrenginys, susidedantis iš šių zonų:
- Karštas sprogimas.
- Lydymosi zona (pečiai ir židinys).
- FeO redukcijos zona (garai).
- Fe2O3 redukcijos zona (mano).
- Pakaitinimo zona (laužavietė).
- Pakraunamos geležies rūdos medžiagos, kalkakmenis ir koksas.
- Sprogimo dujos.
- Geležies rūdos medžiagų, kalkakmenio ir kokso kolona.
- Šlako išleidimas.
- Skysto ketaus gamyba.
- Išmetamųjų dujų surinkimas.
Aukštakrosnės vertikalios dalies vidinis kontūras vadinamas krosnies profiliu.

Krosnies darbo erdvę sudaro:
- laužavietė;
- mano;
- garai;
- pečiai;
- ragas
Papildomi aukštakrosnės elementai

Darbo proceso metu reikalingi pagalbiniai įtaisai ir mechanizmai, užtikrinantys kokybišką ketaus lydymą. Reikalingi įtaisai žaliavoms pakelti ir įkelti į krosnį.

Aukštakrosnė reikalauja nuolatinės priežiūros, ypač gaminant šlaką ir ketų. Šiuo tikslu liejykluose yra įrengti viršutiniai kranai.

Oro šildymas krosnies darbui, aukšta lydymosi temperatūra su mažiau oro užtikrinama oro šildytuvais. Pavyzdžiui, į krosnį, kurios naudingasis tūris yra 2000 m³, tokia įranga turi tiekti 3800 m³ oro per minutę, kurios temperatūra yra 1200 laipsnių.

Į oro šildytuvą patenkančio oro generuojami garai turi būti nuolat drėgni. Šio indikatoriaus reikšmė reguliuojama naudojant automatinę sistemą.

Suslėgtas oras, būtinas kurui deginti, orapūtių dėka patenka į krosnį. Jo slėgis šiuolaikinių krosnių viršuje siekia 25 MPa. Aukštakrosnės dujos išvalomos naudojant dujų valytuvą.

Aukštakrosnės paskirtis ir veikimo principas

Ketaus gamyba aukštakrosnyje yra svarbi geležies ir plieno pramonės šaka.

Šiam darbui atlikti reikia ne tik specialios įrangos, bet ir kruopštaus tam tikrų technologijų laikymosi.

Lydymas atliekamas aukštakrosnyje iš atliekų ir rūdos medžiagų.

Rūdos medžiaga gali būti raudonos, rudos, špagos, magnetinės geležies rūdos arba mangano rūdos.

Geležies redukcija yra vienas iš pagrindinių ketaus gamybos etapų.

Dėl šio proceso geležis tampa kieta. Tada jis panardinamas į garus, kurie skatina anglies ištirpimą geležyje. Taigi susidaro ketaus. Būtent karštoje krosnies dalyje pradeda tirpti pats ketus, lėtai tekėdamas žemyn į apatinę dalį.

Aukštakrosnės veikimo principas priklauso nuo šio didelių gabaritų įrenginio tipo.

Yra kokso ir anglies krosnys.

Pirmieji dirba su koksu, antrieji, atitinkamai, su anglimi.

Šachtinė krosnis skirta nuolatiniam darbui. Šios įrangos forma yra du kūgiai, sulenkti plačiomis kraštinėmis prie pagrindo. Tarp šių kūgių yra cilindro formos krosnies dalis – garai.

Aukštakrosnės veikimo principas išreiškiamas keliomis fizinėmis ir cheminėmis operacijomis. Šių operacijų buvimą lemia pačios krosnies temperatūros sritis ir medžiagos apkrova.

Apskritai galima išskirti šiuos procesus:
- kalkakmenio skilimo procesas, dėl kurio susidaro anglies anhidridas ir kalcio oksidas;
- geležies ir kitų elementų restauravimas;
- geležies karbiuracija;
- metalo lydymas;
- šlako susidarymas ir tirpimas;
- kuro deginimas ir kt.
Aukštakrosnės oro šildytuvas yra įrenginys, kuriame oras pašildomas. Tada šis oras tiekiamas į krosnį.

Ankstyvoji ketaus lydymo įranga neturėjo tokio elemento kaip oro šildytuvas. Įrenginio tobulinimas leido žymiai sumažinti kuro sąnaudas.

Aukštakrosnės veikimo principas pagrįstas sudėtingais fiziniais ir cheminiais procesais.

Išskiriamos šios operacijos:
- kuro deginimas;
- geležies atkūrimas;
- kalkakmenio skilimas į kalcio oksidą ir anglies anhidridą;
- geležies prisotinimas anglimi;
- metalo lydymas;
- šlako lydymas ir kt.
Bendriausia prasme aukštakrosnių lydymas yra ketaus gamyba iš geležies rūdos žaliavų.

Pagrindinės medžiagos, su kuriomis galima lydyti ketų, yra šios:
- kuras - koksas;
- geležies rūda yra žaliava, iš kurios lydomas ketus;
- flux – specialūs priedai, pagaminti iš smėlio, kalkakmenio ir kai kurių kitų medžiagų.
Krosnis patenka į krosnį mažų susiliejusių gabalėlių – granulių arba aglomeratų pavidalu. Rūdos medžiaga gali būti mangano rūda arba įvairūs geležies rūdos variantai. Žaliavos pilamos į krosnį sluoksniais, pakaitomis su fliuso ir kokso sluoksniais.

Šlakas plūduriuoja į karšto ketaus paviršių. Priemaišos nusausinamos prieš skystam metalui sukietėjant.

Žaliavų tiekimas, kaip ir krosnies veikimas, turi būti nenutrūkstamas. Proceso nuoseklumą užtikrina specialūs konvejeriai. Patekęs į krosnį per aprašytus elementus, įkrovimas vyksta per daugybę technologinių procesų.

Deginant koksą gaunama reikiama temperatūra, kuri neturi nukristi žemiau 2000 laipsnių. Degimas skatina deguonies ir anglies derinį. Tuo pačiu metu susidaro anglies dioksidas. Veikiant aukštai temperatūrai, pastaroji tampa anglies monoksidu. Dėl to geležis atkuriama.

Ketus tampa ketaus, kai geležis praeina per išlydytą koksą. Kad rezultatas būtų įmanomas, geležis turi būti prisotinta anglies. Ketaus sudaro lydiniai, kuriuose yra 2–5% anglies.

Po to, kai gatavas metalas susikaupia kalvėje, jis išleidžiamas per skylutes. Pirmiausia per viršutinę angą išleidžiamas šlakas, o po to per apatinę angą – ketus. Pastarasis kanalais nusausinamas į kibirus ir siunčiamas tolesniam apdorojimui.

Aukštakrosnių gaminiai

Lydymo aukštakrosnėse produktai yra:
- ketaus;
- šlakas;
- aukštakrosnės (viršuje) dujos.
Ketaus

Ketaus yra pagrindinis aukštakrosnių gamybos produktas, o šlakas ir aukštakrosnių dujos yra šalutiniai produktai.

Aukštakrosnėse lydomas ketus, priklausomai nuo tolesnio panaudojimo būdo, skirstomas į tris grupes:
- perdirbimo į plieną medžiagos;
- liejyklos, skirtos ketaus liejiniams gaminti mechaninės inžinerijos srityje;
- specialūs (ferolydiniai), naudojami plieno deoksidacijai plieno gamyboje.
Ketus yra daugiakomponentis geležies lydinys su anglimi, manganu, siliciu, fosforu ir siera.

Ketaus taip pat yra vandenilio, azoto ir deguonies pėdsakų. Legiruotoje ketaus sudėtyje gali būti chromo, nikelio, vanadžio, volframo ir titano, kurių kiekis priklauso nuo lydomų rūdų sudėties.

Ketaus yra skirtas perdirbti į plieną.

Tokiam ketui būdinga tai, kad jame esanti anglis (2,2-4%) yra chemiškai surištos būsenos.

Ketaus lūžio paviršius yra baltas.

Priklausomai nuo sudėties ir apdorojimo būdo, yra:
- atviro židinio ketaus, kurio sudėtyje yra fosforo nuo 0,15 iki 0,30% ir sieros iki 0,07%;
- Bessemer, kurio sudėtyje yra 0,07% fosforo ir iki 0,069% sieros;
- Tomasovskis, kurio sudėtyje yra 1,6% fosforo ir iki 0,08% sieros.
Ketaus yra suskirstyta į tris tipus:
- Konversinis koksas (M1, M2, M3, B1, B2 klasės).
- Fosforo kokso konversija (MF1, MF2, MF3).
- Kokybiškas pigmentinis koksas (PVK1, PVK2, PVK3).
Išėjus iš aukštakrosnės, ketus pilamas į kiaules ir šaltas siunčiamas į mašinų gamybos gamyklas, kur vėl išlydomas specialiose kupolo krosnyse, kad būtų išlietos mašinų dalys.

Liejimo kokso geležis lydoma septynių rūšių: LK1-LK7.

Kiekviena klasė skirstoma į tris grupes pagal mangano kiekį, penkias klases pagal fosforo kiekį ir penkias kategorijas pagal sieros kiekį.

Fosforo ketaus.

Ypatingą grupę sudaro fosforiniai ketaus, kurių sudėtyje yra iki 2% P, priklausomai nuo fosforo kiekio, tokių ketaus pavertimui į plieną naudojamos įvairios technologijos.

Liejimo ketus.

Šis ketaus tipas skirtas ketaus gaminių gamybai geležies lydymo cechuose. Būdingas šių ketaus elementų bruožas yra didelis silicio kiekis (2,75–3,75 % Si), o kai kuriais atvejais ir fosforo. Tai paaiškinama tuo, kad šie elementai išlydytam ketui suteikia didelį skysčio mobilumą arba galimybę gerai užpildyti liejimo formą.

Liejyklų ketus naudojamas po perlydymo mašinų gamybos įmonėse forminiams liejiniams gaminti.

Liejimo ketus naudojamas liejiniams gaminiams gaminti:
- vamzdžiai;
- radiatoriai;
- vandens jungiamosios detalės;
- staninas;
- blokai;
- krumpliaračiai ir kt.
Toks ketus lūžęs būna pilkos spalvos. Jame dalis anglies yra laisvos būsenos, grafito pavidalo. Pilkasis ketus paprastai turi 1,25-4,25% silicio, 2,5-4% anglies, 0,5-1,3% mangano, 0,1-1,2% fosforo ir nedidelis kiekis sieros.

Manganas suteikia ketaus kietumą ir trapumą.

Silicis, priešingai, sumažina ketaus kietumą, todėl iš tokio ketaus pagamintus liejinius lengva apdirbti.

Dėl fosforo ketus lydosi ir gerai užpildo plonas formų dalis.

Liejiniai, pagaminti iš ketaus, kuriuose yra daug fosforo, gerai atsparūs dilimui, tačiau tuo pat metu turi didesnį trapumą.

Siera suteikia ketui tankią lydymosi temperatūrą ir sumažina jo mechanines savybes.

Specialūs ketaus (ferolydiniai).

Tai geležies lydiniai, kuriuose yra daug silicio, mangano ir kitų elementų, naudojami kaip deoksidatoriai arba priedai plieno gamyboje ir geležies liejyklose.

Jie apima:
- feromanganas (70 – 75 % Mn ir iki 2 % Si);
- ferosilicis (9 – 13 % Si ir iki 3 % Mn);
- veidrodinis ketus (10 – 15 % Mn ir iki 2 % Si).
Pastaraisiais metais ferolydinių lydymas aukštakrosnėse sumažėjo dėl neekonomiško apdorojimo pobūdžio. Geležies lydinius labiau apsimoka lydyti elektrinėse krosnyse.

Šlakas

Šlakas yra šalutinis produktas, tai labai pigi, kokybiška statybinė medžiaga, naudojama cementui, betonui, plytoms gaminti, keliams gruntuoti.

Lydymo metu gaunamas labai didelis šlako kiekis (apie 60 % lydamo ketaus svorio).

Šlakai yra baziniai arba rūgštūs.

Rūgštinis šlakas turi didelį stiprumą. Jei jis prapučiamas skystu garu ar oru, gaunama šlako vata, kuri yra geras izoliatorius.

Aukštakrosnė (viršutinės dujos)

Tai dujos, išeinančios iš krosnies per jos viršutinę dalį – viršų.

Jį sudaro CO, H2, CO2, CH4 ir N2. Nuvalius joje esančias dulkes, dujos naudojamos kaip kuras, šildant į aukštakrosnę pučiamą orą katilų šildymui ir kitiems tikslams.

Kadangi dujose yra iki 30% CO, tai yra kuras, kuris naudojamas pašalinus dulkes. Aukštakrosnių dujų kiekis pagal svorį yra 2,5 karto didesnis nei ketaus kiekis. Degimo šiluma 3600-3900 kJ/m3.

Aukštakrosnei veikiant kombinuotu aukštakrosniu, naudojant gamtines dujas, vandenilio kiekis viršutinėse dujose padidėja iki 6-8, o kartais ir iki 12%, o degimo šiluma padidėja iki 4200 kJ/m3.

Oro šildytuvų purkštukams šildyti aukštakrosnių ceche sunaudojama apie 30-35 % aukštakrosnių dujų. Likusi dujų dalis naudojama valcavimo ir terminio cechuose bei kogeneracinėse jėgainėse.

Ketaus gamybos procesas atliekamas aukštakrosnėse.

Žaliavos aukštakrosnių medžiagos, paimtos reikiamomis proporcijomis, sudaro įkrovą.

Ketus yra pirminis produktas, gaunamas iš žaliavų. Ketaus gamyba pagrįsta geležies gavyba iš rūdų, naudojant įvairias redokso reakcijas. Vėliau ketus naudojamas kaip žaliava plieno gamybai.

Naudojamas juodojoje metalurgijoje ketaus gamybai. Aukštakrosnės procesas vyksta pagal šią schemą: geležies oksido redukcija, veikiant neprisodrintą geležies rūdą anglies monoksidu, karbiuracija ir ketaus pašalinimas, uolienų atliekų ir anglies atliekų lydymas, šlako pašalinimas iš proceso.
Naudingas krosnies tūris – apie 3000 kubinių metrų, o aukštis – apie 30 metrų. Aukštakrosnė susideda iš daugelio elementų, kurie padidino stiprumą, atsparumą ugniai ir sandarumą.
Aukštakrosnė turi svarbiausią savybę: darbų tęstinumas nuo pastatymo momento ir pirminio pūtimo (atšilimo) iki išjungimo ar kapitalinio remonto (kartojant pūtimą). Aukštakrosnės išpūtimo procesas susideda iš laipsniško visų elementų kaitinimo ir tik po to galima pradėti lydyti pirmą nedidelę ketaus dalį. Nuolatiniai kvitai įkrova (rūdos, kokso, srauto mišinys) reikalauja palaikyti aukštą temperatūrą, degimo procesas vyksta dėl tiekiamo oro su dideliu deguonies kiekiu. Oras tiekiamas jau pašildytas iki 1500°C su aukštakrosnių dujomis – šalutiniu geležies lydymo produktu. Pačioje orkaitėje temperatūra pasiekia daugiau nei 2000 °C.
Aukštakrosnės (šachtos tipo arba ilgo degimo) gamyba
Aukštakrosnė pasižymi dideliu efektyvumu, todėl kai kurie meistrai savo rankomis gamina panašius šildymo prietaisus įvairioms namo patalpoms šildyti. Toks agregatas dirba našiau, nes degalai dega ilgai ir beveik visiškai, dėl to sumažėja jo sąnaudos.
Sukurti ilgai kūrenamą krosnį savo rankomis Jums reikės didelio skersmens vamzdžio ar statinės, dviejų mažo skersmens vamzdžių, metalinių sijų, plieno lakštų, suvirinimo aparato, skiedinio, plytų ir kitų įrankių. Pirmiausia atsargiai nupjaunama statinės viršus, o prie dugno privirinamas stačiakampis arba kvadratinis plieno lakštas, kad būtų stabilumas.
Iš statinės išpjauto apskritimo nupjaunama mažesnio skersmens dalis ir suvirinamas 10 cm skersmens vamzdis iš apačios į apskritimą, kuris vėliau bus nuspauskite degalus, kol jie degs. Statinės dangtis pagamintas iš plieno lakšto su anga vamzdžiui. Taip pat būtina suvirinti dureles, kad būtų galima įpilti kuro ir išvalyti viryklę nuo likusių produktų. Kartais įdedama visa konstrukcija plytų korpusas. Pradinis krosnies veikimo etapas, kaip ir pramoninis atitikmuo, reikalauja laipsniško pūtimo.
Taip pat skaitykite: Mufelinės krosnys SNOL
„Pasidaryk pats“ konstrukcija eksploatacijos metu labai įkais, todėl būtina jai pasidaryti pagrindą. Jis gali būti pagamintas iš betoninės plokštės arba plytų mūro. Norėdami pašalinti degimo produktus, jums reikės kamino, kuris yra privirintas prie viršutinio vamzdžio. Pageidautina, kad dūmtraukio vamzdis savo konstrukcijoje neturėtų vingių ir yra kuo sklandžiau. Galite sužinoti daugiau apie tai, kaip sukurti aukštakrosnę savo rankomis, žiūrėdami vaizdo įrašą.
„Pasidaryk pats“ aukštakrosnė veikia su įvairiais tipais: mediena, anglimi, presuotais briketais. Pagrindinė tokios krosnelės veikimo paslaptis – ribotas, kontroliuojamas oro tiekimas kurui. Jo efektyvumas pasiekiamas dėl kuro rūkymo proceso, o vieno įkrovimo gali užtekti daugiau nei 10 valandų autonominiam krosnelės darbui.