Домна пештері

Жоспар:

1. Домна пештерінің қондырғылары мен тағайындалуы.

2. Пештің жалпы сипаттамасы.

3. Негізі, қабығы және тоңазытқыштары.

4. Пештің футеровкасы.

5. Пештің мойыны (горн).

6. Пештің колошникті қондырғысы.

7. Домна пешінің профилі.

8. Профиль өлшемі мен оның дамуы.

9. Пеш профилінің өлшемін анықтаудың әдістері.

Домна пешінің профилі есебінің мысалы. Домна пеші шихта мен үрлеудің біраз мөлшері шығындалатын шойын алу үшін қуатты және жоғарғы өнімділікті агрегат болып табылады. Өлшемі үлкен қазіргі заманғы домна пештері тәулік сайын шихтаның 23мың тонна 18000т үрлеу, 1700т табиғи газ шығындалады, және 12000т шойын, 4000т қож және 27000т колошникті газ беріледі.

Домна пеші – шахталы типті агрегат (2.1 сурет). Пештің жоғарғы жағына шихта материалдарын порциялап үздіксіз береді - төменге қарай түсірілетін агломерат және кокс; бұлардың пеште болуының ұзақтығы 4-6 сағат. Пештің төменгі бөлігіне (көрік жоғарғы жағы) фурма арқылы үрлеу беріледі – қыздырылған ауа; фурмада үрлеу оттегісінің кскбінен жылу бөлінуімен кокс жанады, ал ыстық өнімдер бағана арқылы шихтаны қыздыра отырып жоғарғы жаққа қозғалады; газдың пеште болу уақыты 3-12с. Мұнда қыздырылған шихтаның түсуі кезінде оксидтерден көміртектенетін көрікте тамшы болып ағатын және балқытылатын шойынды фурмалайтын темір түзіледі, ал пештің төменгі бөлігіндегі түзілмеген оксидтер (шахтаның төменгі жағы распар) көрікте ағатын қож түзе отырып балқиды. 1450-1500⁰С температурада көрікке жиналған шойын мен қож периодты түрде шойын және қожды леткалар арқылы жіберіледі.

Екі конусты себілгіш аппаратпен құрылған домна пешінің жалпы түрі 2.1 суретте көрсетілген. Пеш фундаментке 1 тіреледі және оның көп бөлігі жерге енгізіледі. Пеш сыртынан болатты қабықшадан 9 тұрады. Қабықшаның ішінде тоңайзытқышпен суытылатын футеровка 8 бар, ол қабықшаның ішкі бетіне бекітілген. Пештің ішкі бөлігінде (көрік) шойынды шығару үшін летка 3 қожды шығару үшін летка орналастырылған 21. Пештің айналасында сақиналы футеровкаланған ауа өткізгіш 6, мұнда ауа қыздырғыштардан ыстық үрлеу (ауа); сақиналы ауа өткізгіш көріктің жоғарғы жағына үрлеу берілетін фурмалық құрылғылар 5 бойынша көп болікке орналасқан үрлеуді өткізу үшін қызмет істеді.

Мұнда домна газын пештен өткізу үшін қызмет ететін газ өткізгіштер 15 және 19; шихта жүктемесімен байланысты себілмелі (жүктемелі) аппарат және бақс механизмдердің қатары бар. Себілмелі аппараттың элементтері көрсетілген: түтікшені жабатын 20, үлкен конус 11, олардың айналуларын қамтамасыз ететін түтікшені жауып тұратын 17 және механизм 13, кіші конус 12; Скиптен 16 шихта материалдарын себетін қабылдағыш түтікше бар, Скипті колошникке еңкейтілген көпірдің 18 релстері бойынша береді. Қабықтың аралығымен пештің футеровкасы фундаментке қабықтың және колоннаның 2 мараторлы сақинасы 7 арқылы беріледі. Пештен шығарылған сұйық шойын летка 3 арқылы шойын ағын өзегінің жүмыс аумағында 22 және шойын тасығыш ковштарда орналасқан; қожды ағын өзек аумағында 22 орналасуы бойынша летка арқылы шығарылған қож тасығыш ковшта немесе сұйық қождың пештік өңдеу құрылғысында ағады.

Домна пешінің профилі – футеровкамен шектелген оның жұмыс кеңістігі сипатталған, 2.2 суретте көрсетілген.

Домна пешінің көлденең қимасы дөңгелек болып табылады. Біріктірілген сызықтармен көрстілген элементтер пештің пайдалы көлемін сипаттайды. 2.1 таблицада бұрынғы зыманды типті пештердің кейбір негізгі өлшемдері көрсктілген.

Пайдалы биіктік деп – шойын леткасы осінен үлкен конустың төменгі немесе жіберілген жағдайдағы шихтаның айналмалы бөлігінің төменіне дейінгі қашықтықты айтады. Пештің толық биіктігі H_n – шойынлеткасы осінен колошникті фланецтың жоғарғы кромкасына дейінгі қашықтықты айтады.

2.1 таблица.

Параметр	Полезный объем печи, м3
	1033	1719	2002	3200	5000	5500
Высота, м:
полная Н„	28,75	31,25	32,36	35,29	36,1	41,0
полезная Н	26,0	28,5	29,4	32,13	33,5	34,8,
горна hr	3,2	3,2	3,6	3,9	4,4	5,7
заплечиков h3	3,0	3,0	3,0	3,4	3,7	3,7
распара hp	2,0	2,0	1,7	2,3	1,7	2,0
шахты /гш	15,0	17,8	18,2	19,6	20,7	20,4
колошника hK	2,8	2,5	2,9	2,99	3,0	3,0
Диаметр, м:
горна Dr	7,2	9,1	9,75	12,0	14,7	15,1
распара Dp	8,2	10,2	10,9	13,1	16,1	16,5
колошника DK	5,8	6,9	7,3	8,9

Домна пештерінің өлшемдері

Домна пешінің қабықшасы болат шайбаларымен пісірілген жоғарғы бөлігіндегі өнім 20-40 мм, ал төменінде 40-60 мм. Қабықшаны жоғарғы соққы тұтқырлықпен тығыздылықпен термо төзімділікпен (16Г2АФ; 10Г2С1; 14Г2 ж.т.б) болаттардан жасайды. Пештің көп бөлігі маратормен немесе мараторлық сақинамен (2.1 суретте көрсетілген), яғни сақинаның көлденең орналасқан болатты жайма. Маратор және колонна арқылы (2.1 сурет) пештің жоғарғы бөліміндегі жүктемелер фундаменткеберіледі. Соңғы кездері болаттың 3000-5000м куб көлемдегі бұрынғы заманғы пештер өздігінен апаратын, мараторлы сақинасыз тегіс қабықпен жасалады.

Пештің төменгі бөлігінде (фундаменттен 3/2 биіктіктен) қабықшамен плитаның футеровка арасында плиталық тоңайзытқыштар орналасқан. Шетелдердегі мыстан жасалған тоңазытқыштарды қолданып бастады. Кейде көлденең тоңазытқыштарды қолданды. Мұндай тоңазытқыштағы плитала футеровкаға тереңдетілген.

Домна пешінің футеровкасын (көріктен жоғары) алюминий оксидінің 39-42% құраммен жоғары сапалы шамоттық кірпіштен жасайды. Кейде кремнилі карбидті кірпіш қолданылады. Көріктің футеровкасын көміртекті блоктардан жасайды. Лещитті көміртекті блоктардан және жоғарғы глиноземді муллитті бөлшектерден тұрады. Көріктің жоғарғы бөлігінде және оның айналасында бірдей аралықта ауалық фурмаларды құрайды, пешке қыздырылған ауа 1100-1300С дейін, ауалы газ жіне де басқа отындардың қосылуымен болады (мазут, шаң, көмірлі отын). Шойынды шығарудан кейін летканың каналдарын электропушка көмегімен отқа төзгіш массамен итереді.

Шойынды леткалар лещатьтың жоғарғы жағында 600-1800мм-де орналасады, ал летканың төменгі қабатында шойынның сұйық қабаты бар. Бұл қабат көріктегі шойындарды шойын ағындарымен жуылудың айналу үшін қажет. Аз көлемдегі пештер бір шойынды леткадан тұрады. Оның көлемі 2000м.куб – екі, 2700м.куб көлемді – үш, ал 3200-5500м.куб көлемді пештерде – төрт летка бар. Кезектесіп жұмыс жасайтын төрт леткалы үлкен пештер шойынды тәулігіне шығаруда 18-24 ке жетеді, 1000м.куб көлемдік пештердеи4 пешке тең.

Домна пеші профилінің өлшемдерін анықтау үшін бастапқы берілгендер өнімділік және пештің пайдалы көлемінде қолданылатын коэффициент, берілген өнім не коэффициент бойынша доина пешінің қуаттылығы мен пайдалы көлемін сипаттайтын негізгі өлшемін анықтайды.

Домна пешінің интенсивті жүрісі бірнеше көрсеткіштермен анықталады, бірақ практикада көбіне кокс жануының интенсивті көлемімен аталатын көрсеткіш I колданылады.

Ол пештегі пайдалы көлемге V_пайд (м³) кокстың тәуліктік шығынының К (т) және тәулігіне 1м.куб пайдалы көлемге кокс шығынын көрсетеді.

I = K/ V_пайд (т/ м³) (102)

Пештің интенсивті жүрісі және алынған пайдалы көлем бойынша (102) теңдігінен кокстың тәуліктік шығыны анықталады. 1т шойынға кокстың шығынымен оның тәуліктік шығынын біле отырып пеш жүрісінің интенсивтілігі мен пеш өнімділігін анықтай аламыз. Пештің пайдалы көлемін пайдалатын коэффициент пен пеш жүрісінің интенсивтілігі тәуелділікке кері пропорционал, егерде пайд.көл.пайд.коэф = V_пайд / Т мұндағы пештің тәулікті өнімділігі V_пайд теңдігінен, яғни пайд.көл.пайд.коэф =К/TI (103) бірақ К/Т қатынасы кокстың қатынастық шығыны болады, онда пайд.көл.пайд.коэф =К/I (104)

Кейде домна пешінің интенсивті жүрісі көріктің 1м² қимасына тәулігіне кокс мөлшері шығындалады: I_r = K/A (т/м² сут) мұндағы А – көрік қимасының ауданы (м3)

Қажетті пайдалы көлемді анықтай отырып М.А.Павлов және А.Н. Рамма әдістерін қолданып профиль өлшемдерін есептеуге болады.

Алғаш рет 1909 жылы жариаланған М.А.Павлов әдісі әртүрлі профильдегі домна пешіндегі жұмыстарын сипаттайтн эмперикалық берілгендерді қолдануға негізделген. Распар диаметрін анықтау үшін пайдалы көлемнен жіне пештің жоғарғы биіктігіне тәуелді М.А.Павлов мына формуланы ұсынады.

V_пайд = k¹·D_p²·H_n (106)

мұндағы k¹ пеш профилін 0,52 – 0,54 дейін қазіргі заманңы профилді пештер үшін цилиндрлі және өзгеруге тәуелді ауытқулар есептеледі.

Көрік диаметрі формулада көрсетілгендей оның қимасымен анықталады.

К = i_r·A (107)

мұндағы К – тәліктегі кокс шығыны, т; i_r – көріктің 1м2 қимасына жануының интенсивтілігі. (т/м² сут); А – көрік қимасының ауданы (м2)

Бұл формулада кокстың тәуліктік шығыны берілген өнімдктен және кокстың қатынасты шығынымен анықталады. Кокстың тәуліктік шыынын біле отырып оған сәйкес кокстың интенсивті жануын, яғни ұсынылғын Павлоа қатынастарын пайдалана отырып таңдайды.

К, i_r, К, . i_г

т/сут т/(м²-сут) т/сут т/(м²«сут)

550—650 19,2 950—1100 22,8

650—800 20,4 1100—1250 24,0

800—950 21,6 >1250 26,4

Көрік диаметрінің дұрыс есептелуі көрік қимасының ауданының кемесе диаметр қатынсының пайдалы көлем қатынасымен тексеріледі. Колошник диаметрінің распар лиаметріне қатынасы М.А.Павлов ұсыныстарына сәйкес 0,67-0,75 аралықты болу керек. Профильдің басқа бөліктерінің биіктігі әдетте анықталмайды, бірақ тәжірибелер негізінде белгілі биіктіктер түрлілігі бойыеша таңдалады. Профиль өлшемдерін есептеу әдісі, яғни профессор А.Н.Раммның өндеуі бойынша статистикалық берілгендерге жатады, М.А.Павлов әдәсі секілді эмпирикалық болып табылады. Бұрынғы заманғы және қазіргі домна пештерінің профильдік өлшемдері А.Н.Рамм көрсетуі бойынша өлшемдер пайдалы көлемнен дәрәжелік көлемде болады.

X=cVⁿ (108)

мұндағы V – пештің пайдалы көлемі м3; с және n профильдің берілген элементтері үшін тұрақты коэффициент.

Раммның осы формулалары бойынша профиль өлшемдерін есептеу «қалыпты профиль сериясы» деп атады. 29 таблицада профильдің геометриялық ұқсастық және «қалыпты» сериясын есептеу үшін Рамм формуласы көрсетілген. М. А. Павлов әдісі бойынша профильді есетеу мысалы көрсетілген. Шойын 6000т, п.қ.к 0,45 т.тәул/м³. Пайдалы биіктікті 31,2 м, ал толық биіктікті 33,65 м деп қабылдаймыз.

Бастапқы берілгендер. Тәуліктік өнімділігі

1.Домна пешінің пайдалы көлемін анықтаймыз:

V_пайд = 6000 ∙ 45 = 2700 м³

2.Коэффициент k' 0,53-ке тең деп ала отырып распар диаметрін анықтаймыз:

Dp = √2700 : (0,53-33,65) = 12,3 м.

3. 1 т шойынға кокстың 0,42 т деп қабылдаймыз (пеш жоғары қыздырылған комбинирленген үрлеу мен темір мөлшері жоғары қождамаланған агломератты толықтай қолданумен жұмыс жасайды). Кокс шығыны құрайды 6000X0,42 = 2520 т/тәул. _

Кесте 29

Әртүрлі көлемді домналық пештердің өлшемдерін анықтау өрнектері

	Есептеу өрнектері
Профиль элементі	Номиналды профиль сериясы	Геометриялық ұқсас профильдер сериясы
Диаметр, м Распардың	Dp = 0,59yпол0,38	Dp= 0,83У Vnojl •
Мойынның	Dr - 0,32V 0,45пол	Ог - 0,9Dp
Колошниктің	dk = 0,59 V 0,33пол
Пеш биіктігі, м:
Толық	Hп = 5,55 V 0,24пол	Нп = 3,35Dp -
Пайдалы	Нпайд = 0,88 Hп	^пайд = 2,95Dp
Пофиль бөлшектерінің биіктіктері, м:	-
Мойынның	hr ~ 0,10НП	hг = 0,35Dр
Заплечитің	h3 = 3,2 ;	h3 - 0,35DP
Распардың	һр = 0,07НП	hр = 0,20D3
конусты бөліктің шахтаның колошниктің	hm = 0,63НП - 3,2 hK = 0,08/4HП	hш = l,80Dp hк = 0,25Dp

_{4. М. А. Павлов ұсынған 26,4 т/(м}²_{-сут) 1 м}² _{қимада кокстың жану интенсифтілігінің тәуліктік шығыны бойынша мойындықтың ауданын анықтаймыз:}

2520 : 26,4 = 95,4 м².

5. Мойындық диаметрін анықтаймыз

A_r = πd _r²/4,

Бұдан D_r = √4A/π

Онда D_r.=√4∙95,4/3,14=11,0 м.

6. Колошник диаметрін мына қатынастан анықтаймыз:

d_K:D_p=0,67÷0,75

Бұл қатынасты 0,67 деп қабылдасақ, онда

d_K = 12,3∙0,67= 8,2 м.

7. Мойындық биіктігін келесі шартта анықтаймыз, яғни 1 т шойынды балқыту үшін дара шығару кезінде жеткілікті мойындықтың көлемі 0,062 м³-ке тең: _

h_r = (6000 ∙ 0,062) : 95,4 - 3,9. м,

мұндағы, 6000 — пештің тәуліктік өнәмділігі, т шойын.

8.Тәжіребиеде берңлгендердің негізінде заплечиктердің биіктігін 3,4 м деп қабылдаймыз.

9.Заплечиктердің еңкею бұрышын анықтаймыз:

tg β = 3,4 : 0,5 (12,3 — 11,0) = 5,2308; β = 79° 10'.

10.Тәжіребиеде берілгендер негізінде колшниктің цилиндірлік бөлігінің биіктігін 3,0 м, ал распар биіктігін 2,2 м деп қабылдаймыз.

11.Шахта биіктігін анықтаймыз:

h_ш = 31,2 — (3,9 + 3,4 + 3,0 + 2,2) = 18,7 м.

12.Заплечиктердің еңкею бұрышын табамыз:

tg α = 18,7 : 0,5 (12,3 — 8,2) = 9,122; α = 83° 45'.

13.Пештің пайдалы көлемін тексереміз:

а) мойындық көлемі

V_м = 3,14 ∙ 11/ 4 = 370м²

б) заплечиктердің көлемі

^V₃ ^{= 1/3 ∙ 3.14∙3,4 (6,152+ 6,15 ∙ 5,5 +5,52) = 362м}

в) распар көлемі

V_{р =} 3,14 ∙ 12,3² ∙ 2,2 / 4 = 261м³

г) шахта көлемі

У_ш =-1/3 ∙ 3,14 ∙ 18,7(6,15² + 6,15 ∙ 4,1+4,1²) = 1563 м³

д) колошник көлемі

V_к = 3,14 ∙ 82 ∙ 3,0/ 2 = 158 м³;

е) жалпы пайдалы көлем

V_пол= 370 + 362 + 261 + 1563 + 158 = 2714 м³.

А.Н.Рамм әдісі бойынша пайдалы көлемі 2700м3 домна пеші үшін профильді есептеу нәтижелері 30 кестеде көрсетілген. 30 кестеде сонымен бірге М.А.Павловпен типтік пеш өлшемдері әдісі бойынша профиль есептеулері келтірілген.

30кестедегі сараптама бойынша 50жыл бұрын өңделгеніне қарамастан М.А.Павлоатың әдістері сол көлемдегі домна пешінің типті профиль есептеулерімен салыстырғанда жақын нәтиже береді.

А.Н.Рамм әдісі бойынша профильдерді есептеу нәтижелерін салыстыру барысында типті пеш профилдерінің өлшемдерімен бірнеше үлкен ұқсастықтар табылды.

А.Н.Рамм әдісі бойынша есептелген профилдер аса созылған биіктікпен және шахта мен заплечиктердің кіші өлшемдеріне ие екендігі анықталды.

Негізгі әдебиет

4. Начала металлургии: Учебник для вузов. В.И.Коротич, С.С.Набойчснко, А.И. Сотников,С.С.Грачев, ЕЛ.Фурман, В.Б. Ляшков. Екатеринбург: УГТУ, 2000г. С.392.

5. В.А. Гладких, М.И. Гасик, А.Н. Овчарук, Ю.С. Пройдак. Ферросплавныеэлектр Днепропетровск: Системные технологии, 2007г. 259с.

6. Д.Я. Поволоцкий, В.Е. Рощин, Н.В. Мальков. «Электрометаллургия стали и феррсвов» М: «Металлургия» 1995 г. с.592.

Қосымша әдебиет

4. В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, A.M. Якушев. Общая металлургия. __М: ИКЦ «Академ-книга», 2002г. с.768.

5. Н.Д. Лукашкин, Л.С. Кохан, A.M. Якушев «Конструкция и расчет машин и агрегатов металлургических заводов», учебник для вузов. М: ИКЦ «Академкнига», 2003г. 456 с.

Дәріс 5