Долна пещ, както се появи, верига, дизайн и компоненти, как работи

Нашето време, веднага щом не се нарече: век на атома, космоса, пластмаса, електроника, композити и т.н. Всъщност нашият век е все още желязо - неговите сплави са все още ядрото на техниката, а останалите, макар и много мощни, но периферни. Начинът на желязо в строителството, продуктите и структурите започва с топенето на чугун от рудата в доменната пещ.

Забележка: богата на желязна руда, непосредствено след производството, подходящо за топене, в света почти няма. Настоящите доменни пещи работят върху обогатен агломерат и пелети. По-нататък в текста рудата означава само такива суровини за металургията на черната металургия.

Съвременната доменна пещ (доменна пещ) е грандиозна конструкция с височина до 40 м, с тегло до 35 000 тона и работен обем до 5500 кубически метра. м, давайки за един топене до 6000 тона чугун. Осигурява работата на доменни пещи на системи и агрегати, покриващи площ от десетки и стотици хектари. Цялата тази икономика изглежда впечатляваща и спира с издухана доменна пещ на облачен ден, а в работата е просто омагьосваща. Освобождаването на чугун от доменната пещ също е забележителна гледка, макар че в съвременните доменни пещи вече не прилича на картина от ада на Данте.

Гигантска пещ в спирка и в експлоатация

Освобождаване на чугун от доменна пещ

Основният принцип

Операционната принципа на доменната пещ е непрекъснатостта на металургичния процес за целия живот на пещта до следващия основен ремонт, който се прави на всеки 3-12 години-общ период от живота доменна пещ може да надвишава 100 години. вал доменни пещи: отгоре се потапя в него на порции периодично (Kolosha) зареждане на руда в кокс и варовик поток и под периодично освобождава разтопено желязо и стопената шлака се излива, т.е. стълб на суровините в шахта в доменни пещи постепенно се установява, превръщайки се в желязо и шлака, и отгоре на това се увеличават. Пътят на желязната металургия към тази привидно неутешима схема обаче беше дълъг и труден.

история

Желязната епоха се е променила бронзовата, главно поради наличието на суровини. Raw желязо бронзов много по-ниско във всичко останало, включително сложността и sebestoimost- миналото, обаче, по време на робството малко хора са притеснени. Но тресавище руда е почти чисто желязо хидроксид, или богат добив на желязна руда в древни времена може да се намери навсякъде, за разлика от депозити медни, и - най-вече - на калай е необходимо, за да получите бронз.

Според археологическите данни първото желязо от минерални суровини е получено случайно, когато неправилната руда е заредена в медния топил. По време на разкопки на най-старото топене в близост до печките, понякога се изхвърлят парчета железен глинен съд (виж по-долу). Недостигът на суровини ги караше да ги изгледа по-добре, а древната мисъл като цяло не беше по-лоша от нас.

Отначало желязото от рудата получи така наречените. по пещерен начин в пещ - печка (не доменна пещ!). Намаляването на Fe от окиси се дължи на въглерода на горивото (въглен). Температурата в доминика не достига точката на топене на желязо при 1535 градуса по Целзий и в резултат на процеса на възстановяване в доминика се установява маса от гъсто желязо, наситено с въглехидрати. За да извлече пурпура, ножът трябваше да бъде счупен, а след това уплътнен от червения и буквално излишен излишен въглерод, за дълъг, силен и устойчив коваш с тежък чук. От тогава нататък плюсовете от процеса на сурова материя бяха възможността да се получи червеното в много малка фурна и високото качество на желязното желязо: тя е по-силна от отливката и не е лесно ръждясала. Как да получите желязо по суров начин, вижте видеоклипа по-долу.

Видео: желязото се топи сурово

Китай беше първият, много по-рано от други страни, премести се от робството към феодализма. Славеният труд в производството там престава да се прилага и започват да се развиват стоково-парични отношения, дори когато древният Рим беше твърдо на запад. Процесът на изцеждане веднага стана нерентабилен, но беше невъзможно да се върне в бронз, просто нямаше да бъде достатъчно. Ролята на потока при улесняването на топенето от метална руда е известна още през бронзовата епоха, за топенето на желязо е необходимо само да се увеличи тласъкът, а китайците - чрез изпитания и грешки - от 4 век. п. д. се научи да изгражда доменни пещи с компресирани косми, задвижвани от водно колело, отляво на фиг.

Стари доменни пещи

Към идентичен дизайн през втората половина на XV век. дойдоха германците, отдясно на фиг. Напълно независими: историците проследяват непрекъсната поредица от подобрения от доминика чрез туцсофен и блауфен до доменната пещ. Основното нещо, което допринесе за немски желязо и стомана металургия - прегаряне на висококачествени въглища в кокс, който е много намалена цената на разходите за гориво за доменните пещи.

Ужасният враг на първоначалния процес на доменни пещи е така нареченият. когато в резултат на нарушение на режима на взрива или липса на въглерод в заряда в пещта седеше "коза", т.е. Зарядът беше уплътнен в твърда маса. За да извлече коза, доменната пещ трябваше да се счупи. Такъв исторически пример е показателен.

Урлските развъдчици Демидовс, както е известно, са известни със своята жестокост и нечовешко отношение към работниците, особено след като имаше много "безупречни", беглецки бежанци и дезертьори. "Работниците", след като веднъж напълно изпечени, и те предявиха исканията си на чиновника, трябва да кажа, доста скромно. Той буквално ги е изпратил в съответствие с обичая на Демидов на руски език. Тогава работниците заплашваха: "Е, да отидем тук или да поставим коза в печката!" Служителят се простря, бледнее, на коня и галоп. За по-малко от един час (по време на конна тегления транспорт - незабавно), галопира на сапунен кон, vzmylenny "себе си", и в движение: "Братя, какво правиш? Защо, какво искаш? Работниците повториха исканията си. Собственикът, сякаш седна, каза: "Ку!" И незабавно заповяда на чиновника да извърши всичко старателно.

До XIX век. В доменните пещи всъщност имаше устойчивост на влага: в тях се раздухваше неотопляем и обогатен с кислород атмосферен въздух. През 1829 англичанин гр., J. B. Nielson опита просто издухан въздух предварително загряване до 150 градуса (преди патентовани в vozduhogreyku 1828 YG) консумация на скъпи кокс веднага намаля до 36. През 1857 англичанин гр. И ЕА Cowper (Cowper) измислени регенеративни въздухонагреватели, по-късно споменати в негова чест от Cowperers. Cowper на въздух поради доизгаряне димните газове взрив загрява до 1100-1200 градуса. консумация кокс падна в 1.3-1.4 пъти, а това също е много важно, с доменната пещ Cowper не подлежи zakozleniyu: появата на симптомите му, което се случва много рядко с много сериозни нарушения на технологичния процес, винаги е имал време да се надува фурната. Освен това, Cowper поради непълно разлагане на водна пара на входящия въздух, обогатен с кислород до 21, 23-24 в атмосферата. въвеждане верига cowpers доменната пещ на в процеса на високите пещи от гледна точка на термохимията съвършена.

Доменният газ веднага се превръща в ценна втора суровина и след това не мисли за екологията. За да не се разруши, скоро доменната пещ беше допълнена с апарат за доменни пещи (виж по-долу), което позволи зарядното зареждане и коксът, без да се отделя газ от доменната пещ в атмосферата. По този начин развитието на доменната пещ по принцип приключи, нейното по-нататъшно развитие напредва по пътя на важни, но частни подобрения, подобрения в технически, икономически и след това екологични показатели.

Процес на домейни

Общата схема на доменната пещ с обслужващите системи е дадена на фиг. Леярна е аксесоар на малки доменни пещи, които произвеждат главно чугун. Големите доменни пещи произвеждат над 80 обработени чугуна, които чугунът от станцията за изливане незабавно отвежда до преобразуване, отворени огнища или електрически топилни магазини за преобразуване в стомана. От леярна, леярна в земни форми, по правило прасета - прасета - които се изпращат до производителите на метални изделия, където те се разтопяват за отливане в продукти и части в пещи - куполи. От чугун и шлака традиционно се произвеждат през отделни отвори - фланци, но доменните пещи на новата конструкция все повече се захранват с общ кран, разделен на чугун и шлака от огнеупорна плоча.

Обща схема на доменната пещ

Забележка: заготовки от сурово желязо без излишък от въглерод, получени от чугун и предназначени за превръщане в висококачествена структурна или специална стомана (второ четвърто преразпределение) се наричат ​​плочи. В металургията професионалната терминология е разработена не по-малко точно и точно, отколкото в морската индустрия.

Понастоящем въглищните запаси и коксовите пещи изглежда нямат остатъци от доменните пещи. Съвременната доменна пещ работи върху внесения кокс. Коксовият газ е смъртоносен отровен убиец на екологията, но е и най-ценната химическа суровина, която трябва да се използва веднага, дори и гореща. Ето защо производството на кокс отдавна е разделено на отделна индустрия и коксът се доставя на металурзи чрез транспортиране. Което, между другото, гарантира стабилността на своето качество.

Как функционира доменната пещ?

Необходимо условие за успешната работа на доменната пещ е излишният въглерод в нея през целия процес на доменната пещ. Термохимични (подчертано в червено) и техническа и икономическа схема на доменната пещ, вижте на фиг. Следващата стъпка е изсушаване на чугун в доменна пещ. начин. Нова доменна пещ или реконструирана след основната реконструкция на третата категория (виж по-долу) се напълва с материали и се запалва с газ, също загрята от един от съединителите (виж по-долу). Тогава въздухът започва да удря. Изгарянето на кокс веднага се увеличава, повишавайки температурата в доменната пещ, разлагането на потока започва с отделянето на въглероден диоксид. Неговият излишък в атмосферата на пещта с наличието на издухващ въздух не позволява изгарянето на кокс и въглероден окис, въглероден окис, се образува в големи количества. Той в този случай не е отрова, а енергичен редуктор, който лакомо приема кислорода от железни оксиди, които съставят рудата. Намаляването на желязото чрез газообразен моноксид, вместо по-малко активния твърд свободен въглерод, е основната разлика на доменната пещ.

Химически процеси и температура в различните зони на доменната пещ

Тъй като коксът гори и потокът се разпада, колоната от материали в доменната пещ се утаява. Най-общо, доменната пещ се състои от два пресечени конуса, изградени от основи, виж по-долу. Горна, висока, тя е доменна пещ, в нея желязо от различни оксиди и хидроксиди се редуцира до железен моноксид FeO. Най-широката част на доменната пещ (мястото на конюгиране на основите на конусите) се нарича пара (разсейването, разпиляването е неправилно). При разлагането утаяването на заряда се забавя и желязото се редуцира от FeO до чист Fe, който се утаява с капки и тече в пещта. Рудата изглежда като пара, изпотява се с разтопено желязо, затова и името.

Забележка: Времето за преминаване на следващата партида зареждане в доменната пещ от горната част на мината до топенето в пещта е от 3 до 20 или повече дни в зависимост от размера на доменната пещ.

Температурата в доменната пещ в колоната за натоварване се повишава от 200-250 градуса под върха до 1850-2000 градуса в пара. Намаленото желязо изтича, контактува с свободен въглерод и при такива температури се насища с него. Съдържанието на въглерод в чугуна надвишава 1,7, но не може да бъде удряно от чугун, а от червено. Ето защо, веднага получава от доменни пещи чугун, а не да се харчат пари и ресурси за нейното топят, отнемат течност до първия преразпределението в нормален стоманена конструкция или плочи, и доменната пещ, като правило (големи и много големи доменните пещи - изключително), е част от металургичния комбинат ,

Строителство на доменни пещи

Дизайнът на доменната пещ като конструкция е даден на фиг.

Строителство на доменни пещи

Цялата доменна пещ е сглобена в стоманена кутия с дебелина на стената 40 мм. топлоустойчива пън доменна пещ (цокъл, свободното пространство, подземни основи задната пластина) стени огнище (а) на цилиндричната рог. Лигавицата на огнището достига дебелина от 1.3-1.8 m и хетерогенна: аксиална зона огнище облицовани с тухли високо алуминиев оксид, слабо провеждане на топлина, и страни - графитирани материали, които имат относително висока топлопроводимост. Така че ще трябва като термохимия на стопилката в пещта не е "заселили" и там стои някакъв излишък на топлинните загуби срещу охлаждане. Ако не се отклони странично на топлоустойчив мъниче, структурата на доменната пещ ще изисква редовна поддръжка на по-висок ранг (вж. По-долу).

Разширяването на част от доменната пещ - рамене - е облицована с вече графитизирани блокове от прибл. 800 мм - със същата дебелина, както и шпаклата на мината. Шамот, подобно на облицовката на пещта с раменете, не се овлажнява с разтопена шлака, а по-близо до нея по отношение на химическия състав. Т.е. доменната пещ в процеса на работа намалява натрупването на въглерод и по-добре запазва вътрешния профил, което опростява и намалява разходите за редовни ремонти.

Хорн и раменете, работещи в най-тежките условия, допълнително тегло ги зареждат в опасност, така че вала на доменна пещ се поддържа в раменете си (за премахване на пръстеновидно) на твърда стомана пръстен - мораториум - почивка на стоманени колони, зазидани в един пън. По този начин тегловното натоварване на огнището с рамената и вала се прехвърля отделно към основата на доменната пещ. Горещ въздух от cowpers разпенени в доменната пещ от пръстеновидния тръбен колектор с изолация чрез специални устройства - практика, виж по-нататък .. Дюзи води доменна пещ е 4-36 (в доменни пещи мега-8000-10 на 000 тона начисляват и 5-6 хиляди. Тона чугун на ден).

Ремонтни работи

Настоящото състояние на доменната пещ се определя от химичния състав на чугун и шлака. Ако съдържанието на примеси достигне лимита, се възлага ремонт на доменната пещ от 1 категория. От пещта те се разтопят, кашлицата муфи (виж по-долу) и напускат доменната пещ в малко дъх, с температура в пещта 600-800 градуса. Ремонтът на първата категория включва визуална проверка, преразглеждане на механичното състояние, измерване на профила на профила на пещта и вземане на проби от облицовката за химически анализ. По едно време хората в специални защитни костюми с автономен дихателен апарат провериха доменната пещ при малко дишане, сега тя се прави дистанционно. След ремонт на 1-ва категория, доменната пещ може да бъде рестартирана без запалване.

Резултатът от ремонта на първа категория най-често (освен ако не сте пропуснали лошо руда, поток и / или дефектен кокс) се възлага на ремонта на втория категория, в която лигавицата на фалшифицирания. Неговата частична или пълна повторна полагане, изправяне или замяна на горната машина се извършва в реда на ремонт на 3-та категория. По правило, това е време за техническа реконструкция на предприятието, т.е. изисква пълно изключване, охлаждане на пещта и след това рестартиране, запалване и рестартиране.

Системи и оборудване

Съвременното устройство за доменна пещ включва десетки помощни системи, управлявани от мощни компютри. Металурзите на наши дни все още носят каски с тъмни очила, но седят в климатизирани кабини зад конзолата с дисплеи. Независимо от това принципите на работа на основните системи и устройства, осигуряващи работата на доменната пещ, остават същите.

Cowper

Въздушен нагревател Cowper (виж фиг.) - действие на устройството циклично. Първоначално дюзата-регенератор от топлоустойчивия топлоустойчив материал се загрява от изгарянето на газовете от доменните пещи. Когато температурата на дюзата достигне прибл. 1200 градуса, кашлицата се превключва на разпенващ: външният въздух през него се издухва в противотежестта на доменната пещ. Дюзата е охладена до 800-900 градуса - отново се задейства превключвателят, но се загрява.

Външен вид и разположение на бластърите за доменни пещи

Тъй като е необходимо непрекъснато да се взривява в доменната пещ, трябва да има поне 2 купета с нея, но те трябва да бъдат построени най-малко 3, с резерв за авария и ремонт. Големите, супер големи и гигантски доменни пещи се изграждат от батерии от съединители от 4-6 секции.

Апаратура за доменни пещи

Устройство за бластиране на доменни пещи

Това е най-важната част от доменната пещ, особено в светлината на настоящите екологични изисквания. Устройството на апарата за доменни пещи е показано на фиг. отдясно представлява 3 съгласувани газови порти. Цикълът на работата му е следният:

1. началното състояние - горният конус е повдигнат, блокира бягството в атмосферата. Прозорците в долната част на въртящата се фуния падат върху хоризонталната преграда и са затворени. Долният конус се спуска, добива газ от доменната пещ до изсмукващия дим и по-нататък в циклона;
2. прескачащият елемент (виж по-долу) прегъва и изхвърля горната част на материалите в приемния бункер;
3. Ротационната фуния с прозорци на дъното се върти и предава товара върху малкия конус;
4. Въртящата се фуния се връща в първоначалното си състояние (прозорците са затворени с дял);
5. Голям конус се издига, отрязвайки газовете от доменните пещи;
6. Затваря се малък конус, който позволява товаренето в интеркосено пространство;
7. се издига малък конус, който допълнително припокрива изхода в атмосферата;
8. Голям конус се спуска в първоначалното си състояние, освобождавайки товара в доменната пещ.

По този начин, материалите в шахтата на пещта лежат в слоеве, които са изпъкнали надолу и вдлъбнати отгоре. Това е абсолютно необходимо за нормалната работа на доменната пещ, така че долният (голям) болт винаги е обратно конусен. Върхът може да бъде с различен дизайн.

пропускане

Пропуснете, от английски. - черпак, лъжичка, изпъкнала уста. Колош (с fr.) - шепа, черпак, лъжичка. Между другото, оттук и галоши. Доменните пещи се доставят главно с излитащи се подемници от материали. Напред доменна пещ (вдясно на фиг.) От лъжички пропускат яма галош материал се издига стръмния специален механизъм естакадата (от ляво на фиг.), От доменните пещи се накланя в машината и се връща.

Пропускайте подемните материали и прескочете доменната пещ

Узрели и гоблени

Устройството на тръбата на доменната пещ е показано отляво на фиг. "Желязната пещ в центъра" и шлаката отдясно:

Устройство за лансиране и доменна доменност на доменните пещи

Дюзата на тръбата е насочен към центъра на домейн protsessa- чрез удобен за визуално наблюдение на курса си, която е разположена на peepers на въздух практика с термоустойчиво стъкло. Налягането на въздуха в края на дюзата на тръбата е 2-2,5 атм (2,1-2,625 МРа над атмосферното). След изчерпване на стопилката клетките са запечатани с топлина от устойчива на топлина глина. По-рано те бяха изстреляни с пластмасово глинено сърце от специално оръдие. Сега шахтите са запечатани с дистанционно контролируем електрически пистолет (името е признание за традицията), като се приближава внимателно до отвора. Това значително намали степента на злополука, травматичната опасност и екологичната съвместимост на доменната пещ.

И вашите ръце?

Желязната металургия е изключително печеливш бизнес. Знаете ли, че "покачването" върху него е няколко пъти по-високо, отколкото от извличането на злато? Смятате ли, че няма достатъчно нефт и газ? Не, при сегашния темп на потребление и пълно незачитане на екологията, те ще продължат до 120-150 години. Но желязната руда е само на 30 години. Възможно ли е да се установи металургична продукция във вашия двор?

Стоката с цел печалба - по никакъв начин. Първо забравете вашите разрешения и мислите. Желязната металургия е почти основната заплаха за околната среда. FE и физически лица на него никъде, по какъвто и да е начин и за каквито и да е подкупи не са лицензирани, а наказанията за нарушения са тежки.

Вторият е суровините. Депозитите на богата руда, която веднага може да бъде заредена в доменна пещ, останаха в света 2: в Австралия и Бразилия. Промишлените запаси от блатна руда са изчерпани в древни времена и тяхното възстановяване е необходимо за много хиляди години. Агломератът и пелетите не се предлагат в общата продажба и няма да бъдат.

Като цяло частната черната металургия за пазара е напълно нереалистична. Опитайте да печатате по-добре на 3D принтер. Обещаващ бизнес, с времето, че триизмерният печат, ако не замести металургията в неговата цялост, със сигурност ще го принуди да се превърне в малки ниши, където металът не може да бъде освободен. За околната среда, това ще бъде равностойно на намаляване на потреблението на въглеводородно гориво най-малко 7-9 пъти.