Глава IV. Устройство доменной печи

1. Профиль

Современная доменная печь представляет собой крупное и сложное сооружение и относится к типу шахтных печей. Все протекающие в ней физико-химические процессы осуществляются по принципу противотока: сверху вниз непрерывно движется столб шихтовых материалов, а навстречу ему - восходящий поток горячих газов. Это наилучшим образом обеспечивает использование тепловой и химической энергии в процессе выплавки чугуна из шихты.

Вертикальный разрез по оси внутреннего пространства, ограниченного кладкой, составляет профиль печи. Размеры профиля имеют важное значение для работы печи.

Название отдельных частей профиля соответствует отдельным конструктивным узлам печи. Профиль состоит из отдельных элементов: верхней цилиндрической части - колошника, конической шахты, цилиндрического распара (наибольший диаметр печи), сужающихся книзу заплечиков и цилиндрического горна. Суммарный объем отдельных частей профиля образует объем доменной печи.

Современный профиль доменной печи был разработан в процессе развития доменного производства (рис. 13).

Металлурги прошлого боялись измельчения древесного угля, а позже кокса, вследствие чего не увеличивали высоту печи, а стремились увеличить распар; горн оставляли узким. Небольшой диаметр горна объясняется также тем, что металлурги того времени располагали очень слабыми воздуходувными средствами. Они опасались, что будет невозможно получить высокие температуры в горне, необходимые для выплавки чугуна. При очень широком распаре и чрезмерно узком горне заплечики были очень пологими. Такие печи, конечно, работали плохо. Наблюдения за работой печей того времени показали, что по мере разгара горна работа печей улучшалась. Это дало повод к расширению диаметра горна и постепенному сужению распара. Увеличение диаметра горна началось со второй половины XIX в. после того, как доменщики начали располагать более мощными воздуходувками.

Развитие профиля тесно связано с увеличением размеров печи. Увеличивались постепенно высота и диаметры. Таким образом, увеличивалось внутреннее рабочее пространство - объем печи.

Рис. 13. Развитие профиля доменных печей

В верхней части печи высоту ограничивает большой конус засыпного аппарата, в нижней - отверстие для выпуска чугуна, находящееся в нижней части горна и называемое чугунной леткой.

Полезной высотой печи называется расстояние от оси чугунной летки до уровня нижней кромки опущенного большого конуса. Объем рабочего пространства, соответствующего этой высоте, считается полезным объемом печи. За полную высоту доменной печи принимается расстояние от оси чугунной летки до верха колошникового фланца металлического кожуха печи.

При проектировании новых доменных печей по заданной производительности профиль их рассчитывают, пользуясь способами, которые разработаны русскими учеными - акад. М. А. Павловым и проф. А. Н. Раммом.

Практика работы современных мощных доменных печей показала, что увеличение их размеров, а значит, и объема не только не ухудшило, а, наоборот, улучшило технико-экономические показатели плавки при соответствующем улучшении качества шихтовых материалов.

На рис. 14 представлен вертикальный разрез современной доменной печи полезным объемом 2700 м³.

Рис. 14. Вертикальный разрез современной доменной печи полезным объемом 2700 м³