11. Устройство доменной печи

Доменная печь это печь шахтного типа, в к-ой процесс плавки чугуна непрерывный, сверху подают офлюсованный агломерат и кокс, снизу подогретый воздух: газообразное, пылевидное или жидкое топливо. Вертикальный разрез дом-ой печи по её оси наз-ют профилем дом-ой печи, в к-ом различают: колошник, шахту, распар, заплечики, горн

Снаружи дом-ая печь заключена в металлический сварной или клепаный корпус, толщиной 20-25мм в верхней части и 30-35мм в нижней.

Верхняя часть(колошник и шахта) опирается на мараторное кольцо к-ое лежит на колоннах, нижняя часть дом-ой печи опирается на фундамент к-ый состоит из подошвы в виде восьмигранной плиты толщиной 4-6м и пня толщиной 2-2,5м, выполненного из жароупорного бетона, способного выдерживать t-ры до 1400 ͦС. Над фундаментом располагается лещадь, к-рую выполняют из углеродистых блоков и высокоглиноземистого кирпича. Низ лещади охлаждается при помощи плит воздушного охлаждения. Толщина лещади ≈ 5,5м. Фундамент и лещадь охлаждают снаружи чугунными блоками холодильниками, в к-ых по трубкам циркулирует вода.

Горн состоит из металлоприёмника, в к-ом скапливаются чугун и шлак, и фурменной зоны где расположены фурмы от 18 до 20 штук, а для крупных печей до 42 фурм. Кладка металлоприёмника 1,5м толщиной, и охлаждается снаружи чугунными листовыми плитами холодильниками. Дополнительно горн заключён в броню. Чугун и шлак выпускают через соответствующие лёдки. При этом ось чугунной лёдки располагается на 50см выше лещади. Нагретый воздух до t-ры 1100-1300С подаётся в печь по кольцевому воздухопроводу и фурмам. Заплечики выполняют тонкостенными из полуторного кирпича, и охлаждают ребристыми плитовыми холодильниками. Поэтому благодаря интенсивному охлаждению на внутренней поверхности заплечиков образуется слой застывшего шлака перемешенного с графитом, к-ый и защищает футеровку от контакта с жидкими продуктами дом-ой плавки. Распар так же выполяют тонкостенным из полуторного кирпича и охлаждают ребристыми плитовыми холодильниками. Шахта дом-ой печи выкладывается из шамотного кирпича с зазором 50-200мм, между бронёй и кладкой, к-ой заполняется глинисто-азбестовой массой. Шахта охлаждается на 2/3 её высоты. Снизу с помощью холодильников расположенных в шахмотном порядке по 24 штуки в ряду при 12-16 рядах.

Колошник снабжён защитными литыми сегментами для защиты футеровки от разрушения при загрузке шихты. Нижняя часть дом-ой печи охлаждается водой под давлением 5 атм., верхняя 8 атм. Часто используется вариант испарительного охлаждения.

12.Образование чугуна и шлака в доменной печи.

Железо, восстановленное в дом. печи поглощает углерод и другие элементы, образуя чугун. В этом процессе большую роль играет свежевосстановленое железо, которое служит катализатором для распада оксида углерода на сажестый углерод и диоксид углерода: 2COC+CO₂ * Эта реакция протекает на поверхности губчатого железа и, обладая повышенной хим. активностью, сажестый углерод взаимодействует с атомами железа образуя Fe₃C (карбид железа). * Этот процесс получает заметное развитие приt-рах 450-600°С. Углерод понижает t-ру плавления железа, и примерно при 1250°С происходит оплавление частиц железа и образование капель чугуна. На разных горизонтах дом. печи в чугун в небольших кол-вах переходят и др.восстановительные элементы: Si,Mn,P,V,As,S,Cr,Ni,Cu. Окончательное сод-ие углерода в чугуне зависит от t-ры чугуна и его хим. состава. Помимо чугуна в дом. печи образуется также шлак в который переходят не восстановившиеся оксиды элементов CaO,MgO,Al₂O₃,SiO₂ и небольшое кол-во оксидов железа и марганца. Сначала образуются первичные шлаки в составе которых имеется повышенное сод-ие оксидов железа и марганца. По мере опускания доменного шлака в дом. печи и повышения его t-ры в нём увеличивается сод-ие оксидов Si,Mg,Al и Ca и уменьшается сод-ие оксидов железа и марганца. На уровне горизонта фурм к шлаку добавляется зола сгоревшего кокса и переходит сера в виде соединений с кальцием и магнием. Конечный шлак на 85-95% состоит из CaO,Al₂O₃,SiO₂;и содержит от 2-10% MgO; 0.2-0.6% FeO; 0.3-3% MnO; 1.5-2.5%S в виде CaS. Присутствие в дом. шлаках MgO; FeO; MnO способствует их разжижению.