§2. Профиль печи и основные размеры

Профилем доменной печи называют очертание рабочего пространства, ограниченного футеровкой. В горизонтальных (поперечных) сечениях профиль представляет собой окружности переменного диаметра. Профиль печи в вертикальном осевом сечении представлен на рис. 21; основные элементы профиля– это горн, заплечики, распар, шахта и колошник, составляющие полезный объем печи, т.е. объем от оси чугунной летки – О.Ч.Л. – до низа подвижных элементов засыпного аппарата в опущенном положении (в полезный объем не входят объем 1 нижней части горна от оси чугунной летки до кладки лещади, где находится несливаемый слой жидкого чугуна, и ограниченный куполом 3 печи объем 2, в котором расположены элементы засыпного аппарата).

Колошник имеет форму цилиндра и служит для приема загружаемой сверху шихты. Ниже колошника расположена расширяющаяся книзу шахта; это расширение необходимо, чтобы обеспечить свободное опускание шихтовых материалов, объем которых увеличивается в результате нагрева. Распар, представляющий собой короткий цилиндр, служит для создания плавного перехода от расширяющейся шахты к сужающимся заплечикам. Заплечики выполнены в виде усеченного конуса; такая их форма необходима, поскольку здесь происходит

68

Рис. 21. Профиль доменной печи

плавление рудной части шихты, в результате чего объем шихты уменьшается и суживающиеся заплечики не позволяют шихте слишком быстро опускаться в горн. Последний имеет цилиндрическую форму, в нижней его части скапливаются жидкие чугун и шлак, а в верхнюю подают дутье и здесь сгорает топливо (кокс).

Основным размером доменной печи является полезный объем. В нашей стране доменные печи строятся по типовым проектам, в соответствии с которыми предусмотрены следующие величины полезного объема, м³: 1033, 1386, 1513, 1719, 2002, 2300, 2700, 3000, 3200, 4500, 5000 и 5500.

Основные размеры профиля печи– это полезная высота, высота и диаметр отдельных элементов профиля, полная высота печи. Полезной высотой Я (рис.21) называют расстояние от оси чугунной летки до низа большого конуса 5 или низа вращающегося распределителя шихты (лотка) в опущенном положении. Полная высота печи Я_п (рис.21)- расстояние от оси чугунной летки до верхней кромки колошникового фланца 4, который служит опорой засыпного аппарата.

Оптимальные соотношения между размерами выработаны на основании многолетнего опыта эксплуатации печей. Известен ряд методов приближенного расчета размеров печи. Например, по методу Н.К.Леонидова их рассчитывают, исходя из величины полезного объема V. Полезную высоту Я находят из выражения: Я = 6,42К°¹². Высоты h и диаметры D отдельных частей печи вычисляют по следующим эмпирическим формулам, м: для горна Л_г = 0,125Я, D_v = 0,342К°^>44; для заплечиков Л₃ = 0,11Я; для распара Л_р = 0,07Я, D_p= 0,384К°'⁴⁴; для шахты Л_ш = 0,60Я; для колошника Л_к = 0,095Я, D_K = = 0,593К°'³³.

Полная высота обычно изменяется в пределах от 1,085 до 1,11 полезной высоты. Угол наклона шахты а составляет

69

Таблица 1. Основные размеры доменных печей

			Полезный	объем печи,	Мз
Параметр
	1033	1719	2002	3200	5000	5500
Высота, м:
полная Нп	28,75	31,25	32,36	35,29	36,1	41,0
полезная Я	26,0	28,5	29,4	32,13	33,5	34,8
горна Аг	3,2	3,2	3,6	3,9	4,4	5,7
заплечиков Л3	3,0	3,0	3,0	3,4	3,7	3,7
распара Лр	2,0	2,0	1,7	2,3	1,7	2,0
шахты Лш	15,0	17,8	18,2	19,6	20,7	20,4
колошника Лк	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 £>к	5,8	6,9	7,3	8,9	10,8	11,2

82–85°, угол /3 наклона заплечиков 79–81°. Отношение по лезной высоты к диаметру распара составляет 2,83–2,11, как правило, уменьшаясь при росте полезного объема печи. Отношение диаметра колошника к диаметру распара равно 0,62–0,7 и диаметра распара к диаметру горна 1,1–1,13.

В табл. 1 приведены основные размеры некоторых отечественных типовых печей. Можно видеть, что по мере увеличения объема печи заметно возрастают поперечные размеры элементов профиля при незначительном росте высоты. Это объясняется тем, что высота существующих печей достаточна для завершения в основном теплообмена между опускающейся шихтой и поднимающимся потоком горячих газов, и кроме того, увеличение высоты печи нежелательно, поскольку ведет к росту давления столба шихты на ее нижние слои, повышая вероятность раздавливания непрочного кокса.