2 Профиль доменной печи

Основные размеры профиля, его составные части

Профиль доменной печи, ограничивающий ее рабочее пространство, так называемый «полезный объем», является важнейшей частью конструкции печей. В зависимости от его очертаний доменная печь может быть склонна к периферийному или осевому ходу, к неустойчивости заданного режима и даже к настылеобразованию. Поэтому исключительно важно создание так называемого «рационального» профиля, обеспечивающего стабильный ровный ход и максимальное использование восстановительной способности газа. История его развития имеет много этапов - от крайне несовершенного профиля завода «Фекерхаген» (Германия) до современных типовых, рассчитанных на любые условия плавки, что нельзя считать правильным, поскольку различные минералогические, гранулометрические и физико-химические особенности разного минерального сырья имеют свою специфику при переработке в доменной печи. Создавать профиль для проплавления только какого-то одного из них практически невозможно, поэтому важно создание так называемого рационального профиля, пригодного для всех условий доменной плавки. Вопрос о том, каким он должен быть, обсуждался многократно, но научного и практического обоснования его очертания нет и до настоящего времени. Многие рекомендации ограничиваются только статистическими данными на основе службы отдельных зон профиля в сопоставимых условиях.

Исследованиями причин износа кладки шахт доменных печей установлен процесс разрушения в совокупности с распределением газов и материалов в печи, а также с числом воздушных фурм и их характеристиками.

Конструктивно профиль по естественному разгару обрамляется футеровкой толщиной не выше 345 мм, находящейся полностью в сфере влияния вертикальной или вертикально-горизонтальной системы охлаждения, которая обеспечивает так называемую нижнюю реакционную температуру материала футеровки. Она устанавливает равновесное состояние в тепловом балансе кладки, обеспечивая минимальный износ ее и сохранение гарнисажа, а следовательно, и очертание профиля.

Такая конструкция шахт была принята в 60-х годах XX в. на печах Кузнецкого металлургического комбината (КМК) с последующей продажей лицензий ряду зарубежных стран. В настоящее время она является обязательной составляющей конструкции доменной печи.

Рекомендованная центральным Гипромезом толщина футеровки в 575 мм является приближением к тонкостенной. Дополнительный кирпич - 230 мм, находящийся вне зоны охлаждения (она действует на глубину 300-350 мм), быстро разрушается. Образующийся при этом профиль произволен и ничего общего с рациональным профилем не имеет. Таковым является только профиль по естественному разгару, совмещающий в себе единую конфигурацию проектного и рабочего объема печи.

Критерием распределения шихты по сечению колошника служит отношение руды к проходящему через нее газу. Этот показатель полезной неравномерности обеспечивает устойчивость шихтовых материалов. Излишнее приближение эллипсов движения к границам профиля - причина разгара его вследствие увеличения периферийности движения газов. Чрезмерное отдаление - наоборот, отклонение газового потока в центральную область шахты с возможным образованием каналов и настылей в связи с застоем шихты на периферии.

Стабилизация эллипсоидов движения шихты легко регулируется методом «сверху и снизу». Увеличение горизонтальных размеров печей по сравнению с первыми типовыми профилями Гипромеза (и при увеличении полезной высоты на 30 %) снижает возможность этих отклонений и уменьшает относительные потери веса шихты на трение материалов о стенки шахты, что способствует достижению более плавного и ровного хода.

Доменная печь является плавильным агрегатом шахтного типа, т. е. с вытянутым в высоту рабочим пространством, в котором осуществляется принцип противотока. Внутреннее очертание рабочего пространства доменной печи называется профилем (рисунок 1.1). Профиль печи делится на пять частей в зависимости от их геометрического очертания и технологического назначения. Верхняя часть печи, имеющая цилиндрическую форму, называется колошником. Наибольшая по объему часть печи, имеющая форму усеченного конуса, обращенного большим основанием вниз, называется шахтой. Наиболее широкая часть печи, имеющая форму цилиндра, называется распаром. Нижняя часть печи, также имеющая форму цилиндра, называется горном. Пространство между распаром и горном, имеющее форму усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, называется заплечиками. Такая конфигурация рабочего пространства создает благоприятные условия для протекания необходимых аэродинамических и физико-химических процессов.

Основными размерами профиля печи являются: полная и полезная высота, высота отдельных частей — колошника, шахты, распара, заплечиков и горна, диаметры горна, распара и колошника. Соотношением этих размеров определяются углы наклона шахты и заплечиков. Размеры профиля определяют общий размер доменной печи, который характеризуется величиной полезного объема. Полезным объемом печи называют объем, заполненный шихтовыми материалами и продуктами плавки.

Рассмотрим значение каждого из перечисленных размеров профиля.

Полезная высота доменной печи — это расстояние от оси чугунной летки до поверхности материалов на колошнике. Так как уровень засыпи материалов может изменяться, то условно за этот горизонт принимается положение нижней кромки большого конуса засыпного аппарата при его опускании. Полезная высота доменной печи определяется прочностью твердого топлива. Несоответствие высоты печи прочности твердого топлива приводит к разрушению последнего, в результате чего в нижней части печи об­разуется большое количество мелких фракций, загущающих шлак, который загромождает горн и препятствует нормальной работе печи. Максимальная по­лезная высота современной доменной печи - 33,5 м.

От полезной высоты зависит максимальный полезный объем доменной печи, так как существует предельное значение отношения высоты к размерам поперечного сечения, уменьшение которого ниже определенной величины не позволяет достичь удовлетворительных результатов доменной плавки. Увеличение полезного объема осуществляется за счет преимущественного увеличения поперечных размеров. Так, отношение полезной высоты к диаметру распара Н_пол : D_р для печи объемом 1033 м³ равно 3,18, а для печи объемом 5000 м³ - 2,08.

Полной высотой доменной печи называется расстояние от оси чугунной летки до верхней кромки опорного кольца кожуха колошника, на котором укреплена воронка большого конуса засыпного аппарата. Полная высота больше полезной на величину, определяемую размером воронки засыпного аппарата, и зависит от конструкции засыпного аппарата.

Рисунок 2.1 - Профиль доменной печи: Н, Но — соответственно полная и полезная высота печи; h_г, h_з, h_р, h_ш, h_к — соответственно высоты горна, заплечиков, распара, шахты и колошника; d_г, d_р, d_к - соответственно диаметры горна, распара и колошника; а, β — соответственно углы наклона шахты и заплечиков.

Диаметр горна определяется количеством сжигаемого топлива в единицу времени. Практика работы доменных печей показывает, что увеличение диаметра горна не вызывает нарушений в доменном процессе и не ухудшает технических показателей плавки. Работа больших доменных печей доказала экономичность печей с широкими горнами. Максимальный диаметр горна на современной доменной печи - 14,7 м. Однако необходимо соблюдать определенную пропорцию между диаметром горна и остальными размерами профиля.

Высота горна - это расстояние от оси чугунной летки до нижней кромки заплечиков. Высота горна при заданном диаметре определяется количеством продуктов плавки, накапливаемых в горне между выпусками. Так как при увеличении объема печи, а следовательно, и ее производительности, диаметр горна возрастает, то высота его увеличивается незначительно. Чрезмерная высота горна недопустима вследствие снижения температуры в нижней его части и охлаждения накапливаемых продуктов плавки. Высота горна в современных доменных печах колеблется от 3,2 до 4,4 м.

Диаметр распара в значительной мере определяет распределение газового потока по сечению печи. При малом диаметре распара, приближающемся к диаметру горна, чрезмерно усиливается периферийный поток газа. При этом угол наклона заплечиков приближается к 90°, что приводит к быстрому разгару огнеупорной кладки над зонами горения. Чрезмерное увеличение диаметра распара усиливает неравномерность распределения материалов и газового потока в печи. Поэтому рациональный профиль печи обеспечивается отношением диаметра распара к диаметру горна, равным 1,09-1,14.

Высота распара определяет угол наклона шахты при постоянных диаметрах распара и колошника. Углом наклона шахты определяются правильное распределение газового потока по сечению печи и опускание столба шихтовых материалов. Высота распара для печей с различным полезным объемом колеблется от 1,7 до 2,3 м. Изменение высоты распара оказывает значительное влияние на ход процессов в печи.

Диаметр колошника определяет распределение материалов в верхней части печи. Увеличение размеров доменных печей долгое время сдерживалось боязнью увеличивать диаметр колошника, так как опасались недостаточной загрузки рудной частью шихты осевой зоны печи при ссыпании ее с засыпного аппарата. Практика работы больших доменных печей опровергла эти опасения.

Диаметр колошника зависит от диаметра распара: величина отношения диаметра колошника к диаметру распара должна находиться в пределах 0,67-0,75. При одинаковой высоте шахты этим отношением определяется угол ее наклона. Наклон стен шахты необходим для обеспечения разрыхления столба шихтовых материалов и для того, чтобы избежать кострения материалов из-за увеличения их объема при нагревании. Большой наклон стен шахты не допустим, так как создаются благоприятные условия для чрезмерного развития периферийного потока газа, вызывающего высокий расход топлива и низкую стойкость огнеупорной кладки шахты.

Высота колошника оказывает существенное влияние на распределение материалов в печи. Наличие цилиндрического колошника способствует уменьшению неравномерности в распределении материалов при изменении уровня засыпи. Доменная печь, лишенная цилиндрического колошника или с недостаточной его высотой, работает крайне неустойчиво, так как распределение материалов на колошнике резко изменяется с каждой подачей, загруженной ниже или выше нормального уровня засыпи. Высота колошника для печей с различным полезным объемом колеблется от 2,5 до 3,0 м.

Высота заплечиков при заданной высоте горна определяет положение горизонта, на котором начинается сужение рабочего пространства печи. Начало сужения должно соответствовать уменьшению объема Плавильных материалов в результате перехода рудной части шихты в жидкое состояние. При большой высоте заплечиков рабочее пространство печи будет сужаться раньше, чем уменьшится объем материалов, что затруднит их нормальное опускание. Малая высота заплечиков уменьшает угол их наклона, что также ухудшает условия опускания столба материалов. В современных печах высота заплечиков колеблется от 3,0 до 3,7 м.

Высота шахты определяет угол наклона ее стен при постоянных диаметрах распара и колошника и заданной высоте распара.

Современные доменные печи характеризуются профилем с пропорциональными размерами отдельных элементов, что обеспечивает высокую производительность их при низком удельном расходе топлива. Увеличение полезного объема печей сопровождается пропорциональным увеличением их поперечных размеров. При этом отношение поперечных размеров к высоте неуклонно повышается (отношение полезной высоты к диаметру распара снизилось с 3,18 для печи с полезным объемом 1033 м³ до 2,24 для печи с полезным объемом 5000 м³). Наблюдается тенденция к некоторому отставанию увеличения диаметра колошника от увеличения диаметра распара, приводящее к снижению величины отношения d_к : D_р (0,71 для печи полезным объемом 1033 м³ и 0,63 - для 2300 м³). Непропорциональное увеличение диаметра распара при постоянной высоте шахты снижает величину угла ее наклона и, следовательно, приводит к неправильному распределению газового потока по сечению печи. Этот недостаток устранен на печах полезным объемом 2700, 3000, 3200, 5000 м³ (d_к : D_р соответственно равно 0,66, 0,656, 0,675, 0,67).

Развитие профиля доменной печи

История развития профиля доменной печи имеет свое начало от домниц XIV в., рабочее пространство которых представляло собой два усеченных конуса, сложенных широкими основаниями (рис. 2.2). Первые доменные печи XV в. мало чем отличались от домниц, за исключением несколько большей высоты - от 4,5 до 6,5 м при диаметре распара 2-3 м и горна 0,7-0,8 м.

Увеличение производительности печей и уменьшение расхода топлива благодаря улучшению использования газов по мере разгара кладки привели к необходимости увеличения рабочего пространства. Развитие профиля печи шло главным образом по пути расширения средних по высоте поперечных его размеров

Слабость воздуходувных средств, отсутствие нагрева дутья и малая прочность древесного угля, единственного для того времени вида топлива, препятствовали увеличению высоты печи. Увеличение диаметров колошника и горна сдерживали из-за отсутствия механизированных средств загрузки и уборки продуктов плавки, которые производились исключительно вручную.

Рис. 2.2 - Профиль домницы (XIV в.)

Повышение температуры в горне считалось нежелательным из опасения выплавки чугуна с излишне высоким содержанием кремния. Появившаяся впоследствии возможность увеличения количества дутья и его нагрева, лучшее использование при этом газа благодаря улучшению газораспределения и теплообмена вследствие разгара профиля при освоении выплавки более холодных передельных чугунов оставались неиспользованными.

До середины XIX в. объемы печей увеличивали главным образом путем увеличения диаметра распара. Производительность оставалась крайне низкой и не превышала 1,6 т/сут.

В этот период характерной была немецкая печь (рис. 2.3) завода «Фекерхаген» (1838 г.), по профилю которой можно отчетливо определить причины ее малопроизводительной работы.

Рис. 2.3 - Профиль древесно-угольной печи полезным объемом 28 м³ завода «Фекерхаген» (Германия, 1838 г.)

Заметное несоответствие диаметров горна и колошника и особенно распара обусловило плохое использование газов, омывающих преимущественно центральную часть печи и недостаточно обрабатывавших шихтовые материалы на периферии.

Отношения главных размеров профиля составляли: H₀/D = 1,5, D/d_г = =13,2; d_к/D = 0,361. Чрезмерно узкий горн являлся причиной низкого выхода чугуна на единицу объема печи. Объем печи постепенно увеличивался по мере разгара кладки, обеспечивая возможность вдувания большего количества воздуха. Для печей начала XIX в. отношение D/d_г уменьшалось до 3-5 при d_к/D = 0,250,6. При этом существенно увеличивались углы наклона шахты и заплечиков соответственно до 80-86 и 55-65°. Такие печи, появившиеся на немецких и французских металлургических заводах в начале 40-х годов XIX в., выгодно отличались от печей завода «Фекерхаген» профилем с уменьшенными поперечными размерами и увеличенной высотой, максимальной для того времени, при работе на древесном угле.

Д ругим путем шло развитие доменного производства на Урале в России. Основное отличие этих печей от западноевропейских - не только большой (примерно в 3,0-3,5 раза) полезный объем печей, но и значительная разница соотношений главных размеров профиля. Отношение диаметра распара к диаметру горна было меньшим, диаметра колошника к диаметру распара большим (до 0,75) при одном и том же отношении к нему общей высоты. Так, еще в 1740 г., т.е. за 100 лет до создания такого несовершенного профиля как печь завода «Фекерхаген», на Невьянском заводе (Урал) была построена печь высотой 12,8 м (рис. 3.3). Ее размеры примерно на 25% превышали размеры печи Рейнского завода (Германия), а полезный объем в 3,5 раза больше печи завода «Клерваль» (Франция) (рис. 2.4, 2.5). По сравнению с печью Рейнского завода печь Невьянского завода имела расширяющийся к верху горн, образующий широкое сечение в месте стыка с более крутыми заплечиками. Печь Невьянского завода была первой в мире по высоте при плавке на древесно-угольном топливе и долго сохраняла первенство по производительности благодаря своим размерам и конфигурации профиля. Изобретение в 1765 г. И. Ползуновым паровой машины с цилиндрическими мехами, испытанными на Нижнетагильском заводе (Урал), позволило увеличить высоту печей, избежав нерациональных профилей, существующих на печах Западной Европы.

Рис. 2.4 - Профиль печи полезным объемом 72 м³ Невьянского завода (Урал, 1740 г.)

Рис. 2.5 - Профиль древесно-угольной печи полезным объемом 32,3 м³; суточная выплавка 4 т чугуна Рейнского завода (Германия, начало 40-х годов XIX в.)

Уральские печи имели соответственно и передовые в мире технико-экономические показатели. Выплавка превышала производительность лучших коксовых доменных печей Англии. Это можно объяснить тем, что осуществленная впервые в Англии в 1740 г. коксовая доменная плавка долгое время велась в таких же печах, как и для работы на древесном угле. Увеличение размеров происходило медленно из-за недостатка дутья. Оно стало возможным в Англии после появления паровой машины Уатта в 1776 г. В 1839 г. английский металлург Дж. Гиббоне в работе «Практические заметки о конструкции доменных печей Страффордшира» высказал предложения по определен ию профиля доменной печи. Обратив внимание на характер и величину износа огнеупорной кладки печей, производимого «огненным перстом, пишущим на их стенах», в то время он счел нецелесообразным проектный профиль, как заранее подвергающийся большому изменению в процессе эксплуатации.

Рис. 2.6 - Профиль древесно-угольной печи полезным объемом 21,9 м³; суточная выплавка 3 т передельного чугуна завода «Клерваль» (Франция)

Внутреннее очертание рабочего пространства, по мнению металлурга, заранее должно иметь форму, получаемую в результате разгара, для предотвращения интенсивного разрушения стен печи в первые же месяцы работы. При этом общая продолжительность кампании печи значительно увеличится.

Построенная по этому принципу печь (рис. 2.6) имела увеличенный диаметр горна, более крутые и высокие заплечики и расширенный колошник. Ее проектная производительность была достигнута значительно раньше обычного, производство намного превышало достигаемый ранее уровень, а продолжительность кампании в 7 лет была рекордной для того времени.

Но предложенный Дж. Гиббонсом принцип проектирования не получил распространения, и мысль о применении «естественного» профиля не была осуществлена. Только спустя много времени ее использовали в предложениях по созданию рационального, так называемого «жесткого» профиля при строительстве доменных печей с тонкостенной шахтой в СССР и за рубежом.

Дальнейшее увеличение до 24-27 м высоты коксовых печей на Западе в 60-х годах XIX в. осуществили на заводе «Кларенс» в Кливленде (Шотландия) на печах с «вытянутым» профилем Белла. Этому способствовали высокая механическая прочность кокса и усиление воздуходувных и воздухонагревательных средств.

Рис. 2.7 - Профиль Дж. Гиббонса (1839 г.); полезный объем 141 м³; суточная выплавка 15 т чугуна в среднем

Целесообразность увеличения высоты впоследствии была обоснована Л. Грюнером (Франция) в опубликованных им в 1876 г. исследованиях по истории доменной плавки. Он изучил значение отношения высоты печи к диаметру распара и показал, что чем оно выше, тем эффективнее использование полезного объема и меньше расход кокса. Наилучшие результаты получали при узком или вытянутом профиле с отношением H₀/D = 4,0 для коксовых и 4,33 для древесно-угольных доменных печей. Подобные печи были построены на заводе «Кларенс» (рис. 2.7). Отношение Н₀/D этих печей находилось в пределах от 3,7 до 4,6.

Рис. 2.7 - Печь полезным объемом 570 м³ завода «Кларенс» (Шотландия, 1874 г.)

Таким образом, рекомендация Л. Грюнера при незначительных высотах печей и широком профиле практически заключалась в увеличении их высоты без изменения диаметра распара. В результате при доведении высоты печи до 27-30 м отношение ее к диаметру распара стабилизировалось на уровне 4,0-4,5, а непрерывное расширение горна обусловило увеличение угла и снижение высоты заплечиков до 3,0-3,5 м. Это способствовало улучшению схода шихты и распределению газового потока по сечению печи.

Полезный объем печей за период 1880-1920 гг., особенно в США, резко возрос до 700-800 м³ (при отношении Н₀/D ~ 4,0). При установив-шемся диаметре колошника 5,18 м угол наклона заплечиков увеличился от 73-76 до 80-83°; а угол наклона шахты снизился от 87-86 до 83-85°. При этом считали, что увеличение диаметра горна, достигшего за указанный период 4,5-6,5 м, является главным условием увеличения производительности печи независимо от других элементов профиля.

Такое мнение, получившее в свое время широкое распространение в США, было причиной создания так называемого «бутылкообразного» профиля доменной печи (рис. 2.8) с низким для того времени значением отношения dк/D = 0,630,65.

Рис. 2.8 - Американский профиль доменной печи а- 1930 г.; б - 1940-1960гг.

Данные по работе этих печей, отличавшиеся повышенными расходом кокса и выносом пыли, подтвердили, что увеличение площади поперечного сечения горна не сопровождается пропорциональным повышением производства. Одностороннее расширение сечения горна приводит к сокращению времени пребывания газов в печи. Узкий колошник лимитирует их прохождение, ухудшает распределение, увеличивая расход кокса и снижая производительность. Развитие профиля рассмотренных доменных печей, начиная с домницы, приведено в табл. 2.1.

Дальнейшее развитие профиля доменных печей характеризовалось отходом от бутылкообразного профиля и постепенным увеличением диаметра колошника до 5,8 м при сохранении относительно постоянных отношений: dк/D = 0,68-0,72; D/dг = 1,10-1,12; H₀/D = 3,00-2,60. Последующий рост полезного объема печей до 1500-1550м³ и свыше 1800м³ в период 1940-1960 г. сопровождался увеличением высоты до 33,6, диаметра горна до 9,23, распара до 10,14 и колошника до 7,0 м (рис 2.9). Соотношение основных размеров, установившееся в предыдущий период, не менялось.

Таблица 2.1 - Развитие профиля доменных печей конца XIX-начала XX вв.

Для профилей коксовых доменных печей дореволюционной России характерны недостатки, свойственные большинству европейских печей того времени: малый диаметр горна, высокие и пологие заплечики. Эти недостатки были устранены в период общей модернизации и перестройки печей со значительным увеличением производительности (1924-1930 гг.).

Рис. 2.9 - Профили современных доменных печей (проект Гипромеза)

Первые два типовых проекта были созданы Гипромезом соответственно для печей полезным объемом 930 (1930 г.) и 1300-1386 м³ (1936 г.). В дальнейшем развитие типовых профилей доменных печей СССР (рис. 2.10) шло по пути уменьшения отношения Н₀/D (от 2,83 до 2,56), угла наклона стен шахты (до 83°30') и повышения угла заплечиков (до 79°00'). Соотношения диаметров колошника и распара, а также распара и горна изменились мало из-за преимущественного увеличения полезного объема печей за счет поперечных размеров и относительно небольшого увеличения полезной высоты.

Экономическая целесообразность строительства печей большого объема обусловила дальнейшее его увеличение. Были созданы печи объемом 3000, 3200, 5000, 5500 м³, причем по мере роста V₀ отношение H₀/D, а также V₀/F (полезного объема к площади сечения горна) уменьшается (рис. 3.11). Так, отношение H₀/D для печей объемом 2000 м³ снизилось с 2,70 до 2,52-2,45 для печей объемом 3000-3200 м³ и до 2,28-2,11 для печей объемом 5000-5580 м³; еще большее снижение зафиксировано на печах Японии: принятое для большинства мощных печей равным 2,11-2,01, на заводе «Оита» (печь № 1) оно составляет 1,97. В США на вновь строящихся печах отношение Н₀/D = 2,24 с тенденцией снижения его до 2,15. В Канаде, ФРГ, Франции, Англии, Бразилии, Нидерландах Н₀/D = 2,17-2,30.

Рис. 2.10 - Зависимость между отношением полезной высоты печи к диаметру распара и полезным объемом печи

Рекомендованные ранее величины отношения Н₀/D, равные 4,0 (Грюнер), 3,5 (Павлов и Ледебур), 2,59 (Рамм) и в свое время способствовавшие выравниванию газового потока, в настоящее время утратили свое значение, так как условия форсирования плавки требуют в первую очередь обеспечения ровного хода печи, что достигается снижением указанного отношения.

Изменения в технологии доменной плавки привели к усовершенствованию и других элементов профиля (см. рис. 2.11). Так, снижено соотношение диаметров колошника и распара, величина которого в настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом считается оптимальной в пределах 0,65-0,67, что связано с изменением условий работы широкого распара. Условия протекания обычных для распара процессов при его расширении улучшаются: меньше влияние вязкости первичных шлаков, разрушение кокса. Большее чем 0,65-0,67 значение dк/D нерационально, поскольку аэродинамическая пропускная способность печи при этих условиях и повышенном давлении газа на колошнике увеличивается.

Расширение распара при умеренном увеличении высоты печей и при относительно постоянном соотношении диаметров распара и горна привело к уменьшению угла наклона шахты. Тем самым предупреждается излишнее развитие осевых потоков газа.

a - России; б - США (пунктирная линия), Японии (сплошная линия)

Рис. 2.11 - Зависимость между диаметром горна (7), распара (2), колошника (3) и полезным объемом доменных печей

При рассмотрении профилей наиболее крупных современных печей полезным объемом 3200, 5000, 5580 м³ (рис. 2.12) видно, что углы наклона их шахт уменьшены по сравнению с типовой печью 2000 м³ и при увеличенных соответствующим образом диаметрах колошника. Аналогично происходило развитие профилей японских доменных печей. При уменьшении величины угла наклона шахты и увеличении колошникового зазора на этих печах улучшена газопроницаемость периферии, особенно для шихтовых материалов мелких фракций. Так, угол наклона шахты печи объемом 4830 м³ и колошником 10500 мм (завод в Тиба) составляет 81°. На печах № 3, 4, 5 завода «Нипон Кокан» (Фукуяма) при колошниках диаметром 9000, 10500, 10700 мм углы наклона шахты составляют 83°17', 82°07', 80°18', а на заводах «Сумитомо Киндзоку Коге» и «Кимицу» на доменных печах при колошниках 11200 и 9500 мм - 81°22' и 80°22' соответственно (рис. 2.13).

Рис. 2.12 - Сверхмощные доменные печи Гипромеза

а - «Тиба» (Япония); б - «Швельгерн» (ФРГ); в - Гамильтон (Канада);

г - «Армко» (Аманда, США)

Рис. 2.13 - Доменные печи

С увеличением диаметра горна угол заплечиков не уменьшают для предупреждения образования застойных зон на периферии и лучшего схода шихты в центральной зоне, что приобретает особое значение на печах с большими поперечными размерами профиля. Угол заплечиков современных печей России и Японии составляет в среднем 79-80°. Печи Франции, Бразилии, США, ФРГ имеют углы заплечиков 80-84°; исключением являются одна из печей на заводе «Тиба» (Япония) - 76° и печь объемом 3600 м3 завода «Швельгерн» (ФРГ, 1973 г.) - 78°.

При широких горне и распаре печи СССР характеризуются в среднем несколько большим значением отношения D/dг, а следовательно, и более крутыми заплечиками, угол наклона шахты примерно одинаков.

Печи США и Англии отличаются от печей России и Японии по указанным параметрам. В отличие от нашей отечественной практики строительства типовых печей за рубежом печи сооружают по индивидуальным проектам. Эти печи значительно отличаются как профилем, так и конструкцией. Например, из печей с переменным углом наклона шахты особенно интересным является профиль печи Аманда, имеющий высокие заплечики, низкий горн и шахту с двойным утлом наклона стен. Очертание ее рабочего пространства приближается к овалу, близкому к тому, который имеет печь после разгара. Такие профили рассчитывают на шихту с высоким содержанием окатышей (до 100 %).

Доменные печи с переменным углом наклона шахты (а) в последние годы постепенно внедряются в практику доменного производства России.