Дыхание домны

В доменную печь непрерывно загружают агломерат или другие железорудные материалы, топливо, флюсы - те самые три основных "блюда", о которых мы уже знаем. Материалы эти всегда подают в определенной пропорции, печь всегда заполнена шихтой. Одновременно в ней находится до 7000 тонн материалов - 120 железнодорожных вагонов. Сама конфигурация печи способствует "подпиранию" шихты. Да и воздух, подаваемый в печь для сжигания топлива, поступает под давлением, и шихта как бы держится на воздушной подушке. Домна "вдыхает" огромное количество воздуха. И зачастую ее не устраивает обычный воздух, а требуется обогащенный кислородом.

На одну тонну чугуна расходуется от 2500 до 3500 кубических метров воздуха (до 8000 кубических метров в одну минуту). Такая масса холодного воздуха охлаждала бы печь, снижая ее производительность, увеличивая расход топлива, нарушая нормальное течение технологического процесса.

Чтобы избежать этих неприятностей, металлурги нагревают воздух перед подачей его в печь до температуры 1200°С и выше в воздухонагревателях (или как их называют по имени изобретателя - кауперах). Воздухонагреватели располагают рядом с доменной печью. Они представляют собой башни высотой до 50 метров. Снаружи, как и доменная печь, воздухонагреватель закрыт металлическим кожухом (наружный диаметр его составляет 9 метров), изнутри он как бы разделен на две части: камеру горения и часть, заполненную огнеупорной насадкой (ребристой поверхностью из огнеупорного материала).

В камере горения сжигают топливо. Образующиеся при этом продукты сгорания пропускают через огнеупорную насадку, которой они отдают свое тепло. Постепенно насадка раскаляется. Когда она нагреется до достаточно высокой температуры, подачу топлива прекращают. С противоположной стороны мощными воздуходувными машинами в воздухонагреватель начинают нагнетать холодный воздух, который, проходя через раскаленную насадку, забирает ее тепло, нагревается, выходит из воздухонагревателя и направляется к огромному кольцевому воздухопроводу, опоясывающему доменную печь. Его называют фурменным поясом. Отсюда по специальным ответвлениям (рукавам) через фурмы воздух равномерно вдувается в домну.

Так как для нагрева насадки воздухонагревателя требуется определенное время, то для бесперебойного снабжения горячим воздухом возле каждой доменной печи их устанавливают несколько (три для одной печи или семь для двух). Одни воздухонагреватели еще нагреваются, а другие уже работают (нагревают воздух).

Воздух для охлаждения доменной печи берут непосредственно из атмосферы. Его влажность в течение года колеблется в очень широких пределах, а это неблагоприятно сказывается на работе печи. То идут дожди или снег, и в печь попадает слишком много влаги, то жарко, дует суховей и воздух очень сухой. Чтобы избежать этих резких колебаний, металлурги решили увлажнять дутье, т.е. добавлять в него постоянно определенное количество влаги в виде пара (до 25 - 30 граммов на один кубический метр дутья). Оказалось, что при этом в горне под воздействием высоких температур попадающая в него вода разлагается и не только стабилизирует работу печи: в ней образуется дополнительный восстановитель - водород, который ускоряет реакции восстановления.

Итак, домна вдыхает раскаленный увлажненный воздух, а что же выдыхает этот гигант? Оказывается ценное топливо - доменный газ. В сутки домна объемом 5000 кубических метров выдает 27000 тонн колошникового газа (его называют так потому, что выходит он через верхнюю часть печи - колошник). Однако он загрязнен, в нем много рудной и коксовой пыли. Поэтому отсюда его направляют по трубам на очистку в башни-газоочистители, расположенные рядом с печью.

Для освобождения газа от пыли используют различные виды очистки: и сухую, и мокрую, и электростатическую. При сухой очистке частицы пыли осаждаются под действием сил тяжести при изменении скорости и направления движения газа. В мокрых пылеуловителях проходящий по ним газ орошают жидкостью (чаще всего водой), которую разбрызгивают оросительными устройствами. Взвешенные в газе частицы пыли смачиваются, становятся тяжелее и выпадают из движущегося газового потока под действием сил тяжести или инерции. Они собираются на дне газоочистителя или на перегородках в нем - насадках различной формы.

Очищать газ можно, воздействуя на него электрическим полем высокого напряжения. В этом случае внутри газоочистителя тем или иным способом располагают электроды, к которым подают электрический ток. Газ, проходящий через газоочиститель, ионизируется, частицы пыли получают определенный электрический заряд и притягиваются к электродам.

Очищенный от пыли газ, выводимый из пылеуловителей, используют как топливо тут же на заводе, даже в самом доменном цехе (его теплота сгорания составляет 850-950 килокалорий на один кубический метр). Им отапливают воздухонагреватели, мартеновские печи, нагревательные колодцы, в которых нагревают слитки перед прокаткой. А скапливающуюся в газоочистителях пыль через специальные затворы в их дне разгружают в железнодорожные вагоны и направляют на агломерацию или окомкование и снова используют в домне.

Создатель металлургической школы

Советский металлург академик Михаил Александрович Павлов, трудовая деятельность которого началась в конце прошлого столетия, много внимания уделял усовершенствованию конструкции доменной печи и технологии доменной плавки. Работая на разных металлургических предприятиях России, он занимался улучшением пудлинговых печей, газогенераторов, проводил опыты по применению горячего дутья в доменных печах, изучал процессы прямого восстановления железа в домне и на Сулинском металлургическом заводе освоил плавку чугуна на антраците.

Павлов М.А

М.А. Павлов был сторонником внедрения передовой техники в русскую металлургию, принимал активное участие в создании мощных доменных печей. Его педагогическая деятельность началась в 1900 году в Екатеринославском высшем горном училище (сейчас Днепропетровский горный институт). Он был профессором Ленинградского горного института и Московского института стали и сплавов.

Павлов совмещал преподавание в вузах с литературной деятельностью. Им написан ряд фундаментальных трудов по металлургии, получивших широкое признание. По его учебникам изучают металлургию студенты многих стран. М.А. Павлов автор курса "Металлургия чугуна", "Расчет доменных шихт" и других. С 1902 года М.А. Павлов начал выпускать "Атлас чертежей по доменному производству", в дополнение к которому опубликовал свой способ определения размеров доменных печей. Он активно сотрудничал в научных журналах. Академик М.А. Павлов очень любил молодежь. В основном для нее он написал книгу о своей жизни "Воспоминания металлурга".