Доменна піч — що це таке і як вона працює

Сучасна цивілізація нерозривно пов'язана з розвитком техніки виробництва, неможливою без вдосконалення знарядь праці і матеріалів, що використовуються для їх виготовлення.

Серед усіх матеріалів природного походження або створених людиною, саме значуще місце займають чорні метали – сплав заліза і вуглецю з присутністю інших елементів.

Сплави, у складі яких частина вуглецю становить 2 – 5%, відносяться до чугунам, при наявності вуглецю менше 2% сплав відноситься до сталей. Для плавки металів використовується спеціальна технологія доменного виробництва.

Азбука виробництва

Доменна плавка – це процес виробництва чавуну з залізної руди, що переробляється в доменних печах або, як їх ще називають, домнах.

Основними матеріалами, необхідними в процесі такого виробництва, є:

• паливо, у вигляді одержуваного з кам'яного вугілля коксу;
• залізна руда, яка є безпосереднім сировиною для виробництва;
• флюс – спеціальні добавки з вапняку, піску, а також інших матеріалів.

В доменні печі залізна руда потрапляє у вигляді спучених між собою шматків дрібної породи – агломератів окатишів, у вигляді рудних грудок. Вихідне сировину завантажують у колошник доменної печі пошарово, чергуючи із шарами коксу і з пошаровим додаванням флюсу.

зауважте: флюс необхідний для того, щоб змусити спливти порожню породу і різні домішки, які називаються шлаком.

Новий на поверхні розпеченого чавуну шлак, зливається до того, як метал застигне. Завантажуваний для плавки чавуну матеріал з залізної руди, коксу і флюсу, називають шихтою.

Доменна піч, що має в профіль схожість з вежею з широкою основою, всередині викладається вогнетривким матеріалом – шамотом.

Пристрій доменної печі. (Для збільшення натисніть)

Основними елементами конструкції є:

• заплічка;
• розпарити;
• колошник;
• шахта
• горн.

Розпар — це найширша частина доменної печі. У ньому плавиться порожня порода руди і флюсу, в результаті чого з них виходить шлак. Для запобігання впливу високих температур на кладку й кожух печі, застосовуються холодильні установки з циркулюючою водою.

Доменна шахта будується у формі розширює внизу конуса – такий пристрій домни дозволяє шихті вільно опускатися під час процесу плавки. Освіта чавуну, який в процесі плавки спускається в горн, відбувається в розпарі та заплечиках. Для утримання знаходиться в розпарі та шахті твердої шихти, заплічка мають форму конуса, з розширенням до верху.

Як працює

В домну шихта засипається через колошник безперервними порціями.

Для забезпечення безперервності роботи, біля домни встановлюється склад для котунів (агломерату), флюсу і коксу – бункер, призначений для складання шихти.

Поставки сировини в бункери, як і подача шихти до засипних пристроїв на колошник, проводиться за безперервною схемою з використанням транспортерів.

Опускаючись під своєю масою, шихта потрапляє в середню частина печі, де під впливом гарячих газів, що утворюються в результаті згоряння коксу, залізорудний матеріал нагрівається, а гази виходять через колошник.

В горні, який знаходиться внизу печі, розташовані апарати для подачі під тиском гарячих повітряних потоків – фурми. У фурми є віконця з термостійкими склом, що дозволяють проводити візуальний контроль процесу.

Зверніть увагу: для захисту від впливу високих температур пристрою охолоджуються водою за наявними всередині каналах.

Згорає у горні кокс дає необхідну для плавлення руди температуру, що перевищує +2000 гр.

В процесі горіння відбувається з'єднання коксу і кисню з утворенням вуглекислого газу.

Дія високої температури на вуглекислий газ перетворює останній в віднімає у руди оксид вуглецю і відновлює залізо. Процес утворення чавуну відбувається після проходження заліза крізь шари розпеченого коксу. В результаті такого процесу, залізо насичується вуглецем.

Після того як чавун у горні накопичився, рідкий метал випускається через які перебувають внизу отвори – річки. В першу чергу через верхню річку випускається шлак, а потім, через нижню річку – чавун. По спеціальним каналам чавун зливається в розміщені на залізничних платформах ковші і транспортується на подальшу обробку.

Ливарний чавун, який в подальшому буде використаний для виробництва виливків, потрапляє в розливний апарат і, застигаючи, перетворюється в бруски – чушки.

Для виробництва сталі використовується чавун, який називається переделочным – він становить до 80% виробництва.

Переделочный чавун транспортується в сталеливарний цех з конверторами, мартенівськими або електричними печами. У сучасних, величезного розміру домнах для підтримки процесів горіння використовується не тільки потоки гарячого повітря, але і чистий кисень, який застосовується разом з природним газом.

Така технологія дозволяє витрачати меншу кількість коксу, але є технологічно більш складною. Тому для контролю процесу виробництва, вибору оптимальних режимів плавки використовуються комп'ютери, здатні вести одночасний аналіз роботи всіх систем.

Дивіться пізнавальне відео, в якому описано принцип роботи та нюанси функціонування доменної печі: