2. Чому шахта доменної печі має форму прямого зрізаного конуса, а заплечики – оберненого?

Доменна піч є піччю шахтного типу безперервної дії і використовується для виплавлення чавуну. Висота доменної печі досягає 40 м. Її діаметр у три рази менший висоти. Об’єм сучасних печей від 3,5 до 5000 м³.

Схема конструкції (а) і профіль (б) доменної печі:

1 – жолоб для чавуну; 2 – фурма; 3 – розпар; 4 – шахта; 5 – кожух; 6 – футерівка; 7 – великий конус; 8 – газовивідна труба; 9 – колошник; 10 – чаша; 11 – малий конус;12 – запле- чики; 13 – горно; 14 – жолоб для шлаку

Внутрішній обрис стін, які обмежують робочий простір доменної печі, називають її профілем. Стіни печі викладені з вогнетривкого матеріалу – в основному з шамоту. Горно печі викладене з вуглецевих (графітизованих) блоків. Зовні доменна піч має стальний кожух 5. Товщина його в середній частині (розпарі) досягає 35 см. Для зменшення навантаження на нижню частину печі, верхню частину (шахту) роблять на стальному кільці, яке опирається на колони. Уся піч опирається на потужний фундамент. Стальний кожух з середини викладений футерівкою 6 переважно з шахмотної цегли. Робочий простір печі складається з колошника 9, шахти 4, розпару 3, заплечиків 12 і горна 13. Колошник – це верхня частина доменної печі. Він має засипний апарат для завантаження шихти та газовивідні труби 8, що відводять з печі доменний газ. Засипний апарат складається з чаші 10, малого конуса 11 і великого конуса 7. Шихтові матеріали (флюсований агломерат, кокс та ін.) подають у засипну чашу. Під час опускання малого конуса вони засипаються на великий конус. Великий конус опускається, коли малий конус закритий, і шихтові матеріали потрапляють у шахту. Неодночасне відкривання конусів запобігає виходу газів із печі в атмосферу. Шахта, найбільша за об’ємом частина печі, має вигляд зрізаного конуса, повернутого великою основою вниз. Така форма дає змогу сировинним матеріалам опускатися до низу печі і одночасно розпушуватись. У шахті йде теплообмін між гарячим газом, що рухається вгору, і шихтовими матеріалами, що опускаються вниз. Під час цього залізо відновлюється, навуглецьовується та плавиться. Розпар – найширша частина печі, де плавиться пуста порода руд і частина флюсу, утворюючи шлак, а в твердому стані залишається кокс і решта флюсу. Під розпаром містяться заплечики, які мають форму зрізаного конуса, повернутого великою основою вгору. Така форма пов’язана із зменшенням об'єму матеріалів, оскільки утворюються рідкі продукти плавлення. У твердому стані залишається тільки паливо і частина флюсу. У заплечиках закінчується процес шлакоутворення. Між за плечиками й горном рівномірно розташовані по колу охолоджувані водою мідні труби 2 – фурми, крізь які подається у простір печі під тиском до 0,25 МПа гаряче повітря, необхідне для горіння палива. Нагріте повітря зменшує витрату палива й інтенсифікує доменний процес. Нижня частина доменної печі називається горном, яке має форму циліндра. У верхній його частині згоряє паливо, у нижній – закінчується утворення шлаку й нагромаджується рідкий чавун і шлак. Чавун періодично випускають по жолобу 1 в міру його нагромадження в горні, а шлак випускають по жолобу 14. Для виплавки тонни чавуну витрачається 1,8 тонн офлюсованого агломерату, 575 кг коксу. Тобто, піч об’ємом 3000 м³ за добу споживає близько 8500 тонн шихтових матеріалів і виплавляє біля 5000 тонн чавуну.

Література:

1). Попович В.В., Попович В.В. Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: Підручник. – Львів: Світ. 2006. – 624 с.

2). Б.В. Зубков, С.В. Чумаков Энциклопедический словарь юного техника. – М.: Педагогика, 1980. – 512 с.

3). Алаи С.И. и др. Технология конструкционных материалов. – М: Просвещение, 1986. – 303 с.

4). Гетта В. Г. Технологія конструкційних матеріалів: Навчальний посібник для студентів. – Чернігів: Чернігівський державний педагогічний університет ім. Т. Г. Шевченка, 2001.- 240 с.