§ 9. Устройство доменной печи и вспомогательные устройства при ней

Доменная печь является шахтной и работает по принципу противотока. Сырые материалы — руду, флюсы и топливо — загружают сверху. Под дей­ствием собственного веса они непрерывно опускаются к основанию печи. В печи (внизу) развивается тепло, которое передается восходящими горя­чими газами опускающимся материалам.

На фиг. 9 показан продольный разрез современной типовой доменной печи заводов СССР. Верх 6 печи называется колошником. Шихту загру­жают через засыпной аппарат 12. К колошнику прикреплены газоотвод­ные трубы 25, через которые отводят колошниковый газ. Вниз от колош­ника расположена самая большая часть доменной печи — шахта IV, соединяющаяся внизу с цилиндрической частью — распаром III; это — самая широкая часть доменной печи. Под распаром находятся запле­чики //. Нижняя часть / печи называется горном. В верхней части горна расположены фурменные отверстия 8, через которые в печь поступает воздух. Ниже фурменных отверстий имеются две шлаковые летки для выпуска шлака. На самом нижнем уровне, на поду горна-лещади, нахо­дится отверстие для выпуска чугуна из печи — чугунная летка. Нагретый воздух подводится к фурмам посредством кольцевого воздухопровода 9.

Особенно важное значение имеют размеры, определяющие объем печи; высота ее и диаметр горна. Полная высота современных доменных коксо­вых печей достигает 27—3] м, древесно угольных 19—23 м. Производитель­ность доменных коксовых печей заводов СССР достигает 1800—2000 т чугуна в сутки.

Нижнюю наружную часть доменной печи, горн и заплечики, называе­мые броней, изготовляют из листовой стали толщиной 28—43 мм.

Броня охлаждается чугунными плитами с залитыми в них трубами, по которым циркулирует холодная вода. Наружная часть шахты доменной печи, изготовленная из листовой стали, называется кожухом. Кожух укре­плен на опорном кольце, которое лежит на колоннах 7. Внутренние части доменной печи выкладывают из огнеупорного шамотного кирпича. Для кладки распара, заплечиков и горна применяют шамотный кирпич высшего класса А, для верхней части шихты — кирпич класса Б, так как здесь температура значительно ниже, чем у основания печи. Для защиты верхней части кладки шахты от разрушения при ударах во время засыпки материа­лов служат стальные или чугунные сегменты, образующие защитное кольцо. Толщина кладки внизу шахты равна 1000—1200 мм. Кладка опирается на металлическое кольцо, которое лежит на колоннах.

Заплечики // должны обладать достаточной прочностью, так как они несут большую нагрузку. Толщина брони заплечиков 25 мм. Для лучшего сохранения огнеупорной футеровки заплечиков их усиленно охлаждают водой.

Толщина кладки стенок горна равна 1000—1500 мм, лещади 2000— 4000 мм. Кладку стенок охлаждают водой, для чего применяют чугунные холодильники, т. е. чугунные плиты с залитыми в них железными труб­ками, через которые протекает холодная вода.

Доменную печь устанавливают на мощном фундаменте. Вес крупных доменных печей вместе с устройствами и загруженными материалами со­ставляет до 20 000 т и выше.

Механизация процессов загрузки материалов в доменную печь

Механизация и автоматизация процессов загрузки материалов значи­тельно удешевляют эту операцию.

При механизированной загрузке для приема материалов, подаваемых на колошник доменной печи, устанавливают бункеры 17 (фиг. 9); мате­риалы подают к ним грейфером 21 рудного крана 19, обслуживающего рудный двор 22, где разгружают железнодорожные вагоны с шихтовыми материалами (рудой, известняком, коксом) для доменных печей. Для составляющих шихты отводят отдельные бункеры.

Из бункеров материал поступает на вагон - весы, а затем в скиповые вагонетки 14 для подачи на колошник по наклонному подъемнику 15. Прием материалов в скиповые вагонетки сопровождается автоматическим взвешиванием принимаемой шихты. По наклонному подъемнику передви­гаются скиповые вагонетки (нагруженные—вверх, а порожние—вниз), свя­занные перекинутым через блок тросом. Поднятые скиповыми вагонет­ками из бункеров определенные количества руды, известняка и кокса подаются на колошник к засыпному аппарату.

Засыпной аппарат должен равномерно загружать шихтовые материалы, предохранять доменную печь от попадания в нее атмосферного воздуха и предотвращать утечку доменного газа в атмосферу. На наших заводах широко применяют засыпной аппарат, показанный на фиг. 10. Из скиповой . тележки 2 шихту засыпают в неподвижную приемную воронку 3, оттуда в распределительную воронку 4, которая после каждой подачи поворачи­вается вместе с малым конусом 5 на 60, 120, 180, 240 и 300°. Когда тележка 2 опускается вниз, конус 5 также опускается вниз, и материал за­сыпается на большой конус 7. После шести подач большой конус равно­мерно засыпан со всех сторон материалами. После этого он автоматически опускается вниз, и материалы попадают в доменную печь. Для вращения распределительной воронки 4 засыпной аппарат снабжен передаточным механизмом и электродвигателем 6.

Фиг. 10. Засыпной аппарат и приемная воронка:

1 — наклонный мост; 2 — скиповая тележка; 3 — приемная воронка; 4 — распределительная вращающаяся воронка; б — малый конус; 6" — электродвигатель и привод; 7 — большой конус; 8 — водяной за­твор; 9 — кладка стенки доменной печи.

При работе доменных печей с повышенным газовым давлением на ко­лошнике засыпное устройство должно обеспечивать надежное, плотное за­крывание доменной печи. Для этой цели применяют более совершенные уплотнители, а конусы 5 и 7 и воронки в местах соприкосновения наплав­ляют твердыми сплавами. Кроме того, тросы, удерживающие конусы при помощи автоматических устройств, всегда находятся в натянутом состоянии.

Устройство воздухонагревателя для нагрева воздуха

В доменную печь в зависимости от количества топлива необходимо подавать от 2 до 4 м³ воздуха на 1 кг выплавляемого чугуна, что при совре­менной производительности доменных печей соответствует подаче 2000— 3000 m^s/muh воздуха при давлении 1,5 am.

В доменных печах, работающих с повышенным газовым давлением на колошнике, повышается также давление и в нижней части доменной печи. При этом общее среднее давление в печи возрастает, что связано с необхо­димостью более высокой упругости воздушного дутья.

Для нормального протекания доменного процесса и обеспечения высо­кой температуры воздух подают подогретым до 600—900°. Воздух нагре­вают в воздухонагревателях за счет сжига­ния в них доменного газа.

На фиг. 11 показана схема устройства воздухоподогревателя. Он состоит из же­лезного кожуха 1 диаметром 6—8 м и вы­сотой 25—40 м, склепанного или сварен­ного из толстого котельного железа, вы­ложенного внутри огнеупорным кирпичом 2. Через газопровод 3 подается доменный газ, который сгорает в канале 5 и поднимается вверх; оттуда газ опускается вниз через кирпичную насадку 6 и выходит в канал 7, соединенный с дымоходом 9. Когда кир­пичная насадка разогреется, газопровод 3 и дымоход 9 закрывают; одновременно открывают клапан 4 для подачи холодного воздуха. Холодный воздух поднимается вверх по кирпичной насадке 6, нагревается и выходит в воздухопровод 8, при помощи которого он передается в кольцевой воз­духопровод доменной печи (фиг. 9). Отсюда горячий воздух подается в доменную печь через

фурмы. При прохождении воздуха

кирпичная насадка воздухонагревателя

охлаждается, и ее снова надо нагревать.

На каждой доменной печи устанавливают­

три 3 работающих воздухонагревателя:

управление их тепловым режимом полностью механизированы и автоматизированы, а роль рабочего сведена к на­блюдению за исправностью работы автоматики.