Стародавня доменна піч. Доменна піч: пристрій та принцип роботи

Продуктивність визначається розмірами печі. Максимальна потужність спостерігається за обсягом печей шахтного типу 2-5 тис. куб. м. Їх діаметр становить 11-16 м, висота - 32-37 м.

Схема домни

Шахтна піч складається з наступних елементів:
колошника;
шахти;
розпару;
заплічиків;
горна;
ляща.

Колошник– один із елементів робочого простору, на якому передбачається певний рівень матеріалів, що розподіляються за перерізом шахти.

Шахта- Циліндрічна частина домни, де підтримується температура, достатня для плавлення шихти. У цій частині печі відбувається відновлення заліза.

Розпар- Найбільш широка ділянка конструкції, призначена для основних процесів плавлення. Нижче знаходяться заплічники, що сприяють перегріву та переміщенню розплаву та шлаку на наступну ділянку конструкції.

Горн розміщується над ляском, яка є кладкою, виконаною із застосуванням шамотної цегли. Горн є частиною печі, де збираються і . Між заплечиками і гірником знаходяться фурми для подачі гарячого (повітря, збагаченого киснем) та природного газу.

Принцип роботи

Шихта піддається за допомогою скіпового витягу і потрапляє у приймальну лійку. Склад шихти представлений вапняком, коксом, офлюсованим агломератом та рудою. Можливе додавання котунів.
Конуси колошника (великий та малий) працюють по черзі, передаючи суміш матеріалів у шахту. У процесі роботи домни відбувається поступове надходження шихти. Нагрівання здійснюється в результаті горіння коксу, що супроводжується виділенням тепла.

Температура гірничого газу знаходиться в межах від 1900 до 2100 градусів за Цельсієм. До його складу входять N 2 H 2 і CO. Під час руху в шарі він не тільки сприяє її нагріванню, а й запускає процеси відновлення заліза. Висока температура газу досягається за рахунок високої температури повітря, що знаходиться в повітронагрівачах (1000-2000 градусів).
Газ температурою 250 - 300 градусів, що надходить із печі, колошниковий, після видалення пилу – доменний. Найнижча теплота згоряння доменного газу відповідає 3,5 - 5,5 МДж/м 3 . Склад буває різним, визначається в результаті подачі природного газу та збагачення дуття киснем, представлений такими речовинами:

N 2 - 43-59%;
CO - 24-32%;
CO 2 - 10-18%;
H 2 - 1-13%;
CH 4 - 0,2-0,6%.

В основному газ необхідний для надання певної температури насадок доменних повітронагрівачів. У поєднанні з природним або коксовим газом його застосовують для різних печей, у т. ч. термічних та нагрівальних.
Залізо, що надійшло в нижню частину домни, піддається плавленню і накопичується в горні у вигляді чавуну. Рідкоструминний шлак утворюється з оксидів , заліза, з'єднаних з , і залишається на поверхні чавуну, тому що має меншу щільність.

Періодично чавун та шлак виходять через відповідні льотки – чавунну, шлакову. У випадках, коли кількість шлаку незначна, використовується лише чавунна льотка. Відділення шлаку відбувається на розливному майданчику. Температура чавуну у рідкому вигляді знаходиться в межах від 1420 до 1520 градусів.

Висока продуктивність доменної печі досягається за рахунок наявності потужних повітронагрівачів, що є теплообмінниками регенеративного типу. Нерідко повітронагрівачі домни називають кауперами на честь їхнього творця.
Каупер - вертикально розташований кожух у формі циліндра, створений з листової та насадки з цегли. Камера горіння повітронагрівача, а саме – її нижня частина, складається з пальника та повітропроводу гарячого дуття. У піднасадочному просторі застосовані клапани, що дозволило забезпечити з'єднання з відведенням до димового борову та повітропроводом холодного дуття.

Сучасний варіантшахтної печі виготовляється з чотирма кауперами, що працюють поперемінно: нагрівання насадки одного з двох кауперів відбувається за рахунок надходження нагрітих до високої температури димових газів, через третій каупер проникає повітря, що нагрівається. Четвертий каупер є резервним.

Тривалість дуття становить 50-90 хвилин, потім охолоджений каупер нагрівається, дуття здійснюється наступного гарячого каупера. При розігріві працює пальник, димові гази без перешкод проникають у димовий борів через відкритий клапан. У цей час клапани, що знаходяться на повітропроводах гарячого та холодного дуття, закриті.
В результаті спалювання палива утворюються продукти горіння, які переміщуються вгору і надходять з камери горіння в підкупольний простір, потім опускаються та нагрівають насадку. Тільки після цього продукти палива, що мають температуру 250-400 градусів, надходять до димаря через димовий клапан.

Під час дуття відбувається зворотний процес: димовий клапан закритий, пальник не працює, при цьому клапани, встановлені на повітропроводах гарячого, холодного дуття, відкриті. Холодне дуття в піднасадковий простір подається під тиском 3,5-4 ат, потім переміщається через розігріту насадку і в нагрітому вигляді через камеру горіння проходить в повітропровід гарячого дуття, звідки подається в піч.

У певних умовах можуть відбуватися зволоження дуття та збагачення азотом чи киснем. При використанні азоту вдається економно витрачати та контролювати процес плавлення у доменній печі. Економія коксу можлива і в результаті збагачення дуття киснем до 35-40% при поєднанні з природним газом. Шляхом підвищення вологості до 3-5% вдається отримати більш високу температуру нагрівання дуття в каупері. Такі результати досягаються завдяки інтенсифікації променистого теплообміну насадці.

Висота кауперів становить близько 30-35 м, діаметр – не більше 9 м. Верхню та нижню частини насадки виконують з динасової або високоглиноземистої цегли та вогнетривкої відповідно. З насадкової цегли, що має товщину 40 мм, створюють комірки 4545, 13045, 110110 мм. У доменних печах застосовуються й інші насадки, а саме насадки, що складаються з блоків з шістьма гранями, з горизонтальними проходами і круглими осередками. Також використовуються насадки, основа яких – високоглиноземні кульки.

На кожен кубічний метр об'єму цегляної насадки передбачена приблизна поверхня нагріву 22-25 кв. м. Об'єм домни в 1-2 рази більший за об'єм насадки каупера. Наприклад, за обсягом печі 3000 куб. м об'єм каупера становитиме близько 2000 куб. м (3000/1,5).

Найпоширенішими є каупери, що оснащені вбудованою камерою горіння. Серед їх основних недоліків – надмірне нагрівання склепіння, деформація камери горіння внаслідок тривалої роботи печі. Пальник каупера буває виносний, а також камера горіння може розташовуватися під куполом. За наявності виносного пальника забезпечуються висока стійкість та зручність, але ціна таких пристроїв є найвищою. Каупери, оснащені підкупольною камерою горіння, найдешевші, але процес експлуатації складніший, тому що пальник і клапани розташовані досить високо.

У процесі дуття температура, до якої нагрівається повітря (1350-1400 градусів), поступово зменшується та знаходиться в межах від 1050 до 1200 градусів. При використанні домни, яка працює стаціонарно, таких перепадів уникають шляхом регулювання температури. Потрібні показники з'являються внаслідок додавання холодного повітря, що надійшло з повітропроводу холодного дуття. Знижується температура дуття до 1000-2000 градусів, а разом із нею і вміст холодного повітря у суміші.

Орієнтовний матеріальний баланс отримання чавуну у домні

Розглянемо тепловий баланс виплавки 1 кг чавуну. При складанні балансів враховуються агломерат, чавун, шлак і доменний газ.

Окатиші: оксид заліза (III) – 81 %, діоксид кремнію – 7 %, оксид кальцію – 5 %, оксид заліза (II) – 4 %, оксид та оксид – 1 %, оксид марганцю – 0,3 %, оксид фосфору – близько 0,09%, сірка – близько 0,03%.

Агломерат: оксид заліза (III) – 63 %, оксид заліза (II) – 16 %, оксид кальцію – 10 %, діоксид кремнію – 7 %, оксид алюмінію – 2 %, оксид магнію та оксид марганцю – 1 %, оксид фосфору – близько 0,25%, сірка – близько 0,01%.

Чавун: залізо – 94,2 %, вуглець – 4,5 %, марганець – 0,7 %, кремній – 0,6 %, сірка – близько 0,03 %.

Шлак: оксид кальцію – 43 %, діоксид кремнію – 36 %, оксид алюмінію – 10 %, оксид магнію – 7 %, оксид марганцю – 2 %, оксид заліза (II) та сірка – 1 %.

Доменний газ: азот – 44 %, – 25,2 %, вуглекислий газ – 18 %, водень – 12,5 %, метан – 0,3 %.

Зробимо аналіз витрати палива внаслідок застосування офлюсованого агломерату. Витрати палива визначаються, виходячи з витрати природного газу і коксу (510-560 кг у. крім виходу доменного газу (170-210 кг у.т./т металу). У результаті загальна витрата виглядає так: 535 + 95 - 190 = 440 (кг у. т. / Т сплаву).

Враховуючи те, що на виробництво коксу та агломерату вже пішла певна кількість палива (близько 430-490 кг на 1 т сплаву та 1200-1800 кг на 1 т сплаву відповідно), загальна витрата первинного палива, необхідного для отримання тонни сплаву, становить: 440 + 40 + 170 = 650 (кг у. т./т), з яких 170 і 40 кг у.

Продуктивність домни оцінюють за коефіцієнтом використання корисного обсягу (КВПВ). Показник розраховують як відношення корисного обсягу конструкції до виплавки чавуну протягом 24 годин. Для сучасних печей нормою є показник 043-075 куб. м добу./т. Чим нижче КВП, тим ефективніше використовується піч.
Логічне розглядати показник як відношення продуктивності до одиниці обсягу. Зручніше застосовувати показник питомої продуктивності домни (Пу = 1/КВПВ), значення якого становить 1,3-2,3 т (куб. м/добу).

Економія палива можлива за дотримання таких рекомендацій:

Підвищення тиску газу на колошнику до 1,5-2 атм (за рахунок зменшення обсягу газів вдається скоротити видалення колошникового пилу або збільшити витрати дуття);
застосування пилокутного палива в горні для економії близько 0,8 кг коксу на кілограм пилокутного палива;
підвищення температури, до якої нагрівається повітря в кауперах, зменшення витрати коксу;
застосування теплоти газів, що відходять, кауперів з метою підвищити температуру повітря і доменного газу до їх подачі в камеру горіння;
подача нагрітих відновлювальних газів так само, як у печах металізації (вдається знизити витрату коксу, можлива економія до 20 % палива);
застосування фізичної теплоти вогненно-рідких шлаків (вирішення цієї проблеми є перспективним, але поки що не реалізовано через періодичний вихід шлаків).

Виготовлення доменних печей – це ресурсозатратний та дорогий процес, який не можна поставити на потік. Так як домни застосовуються виключно в промисловості, їх проектування та складання здійснюються під конкретний металургійний комплекс, що включає багато об'єктів і вузлів внутрішньої інфраструктури. Така ситуація спостерігається у РФ, а й у інших країнах світу, мають власні об'єкти металургії.

Вартість виготовлення та монтажу доменної печі досить висока, що пов'язано із складністю виконання робіт. Прикладом може бути великий доменний комплекс №7 під назвою «Росіянка», встановлений у 2011 році. Його вартість склала 43 млрд. рублів, до виробництва були залучені найкращі інженери РВ та країн зарубіжжя.

Комплекс включає такі вузли:

приймальний пристрій для руди;
припливні станції бункерної естакади та центрального вузла;
бункерна естакада;
компресорна станція (встановлена на ливарному дворі);
установка для вдування пиловугільного палива;
утилізаційна ТЕЦ;
центр управління та адміністративний корпус;
ливарний двір;
домна;
повітронагрівальні блоки;
насосна станція.

Продуктивність комплексу:

Новий комплекс забезпечує виробництво понад 9450 тонн чавуну за добу, корисний обсяг печі дорівнює 490 куб.м, а робочої – 3650 куб.м. Конструкція домни забезпечує безвідходне та екологічно чисте виробництво чавуну, як побічні продукти отримують доменний газ для ТЕЦ і шлак, що використовується в дорожньому будівництві.

Література та джерела

Бабарикін Н. Н.Теорія та технологія доменного процесу. – Магнітогорськ: ГОУ ВПО «МДТУ», 2009. – С. 15. – 257 с.
Карабасов Ю. С., Чорноусов П. І., Коротченко Н. А., Голубєв О. В.Металургія та час: енциклопедія. Т. 6. Металургія та соціум. Взаємний вплив та розвиток. - Москва: Вид. Будинок МІСіС, 2014. – 224 с. - ISBN 978-5-87623-536-7.
Тлумачний металургійний словник. Основні терміни / За ред. В. І. Куманіна. - М: Рус. яз., 1989. – 446 с. - ISBN 5-200-00797-6.
Єфименко Г. Г., Гіммельфарб А. А., Левченко В. Є.Металургія чавуну. – Київ.: Вища школа, 1988. – 352 с.
Ферсман А. Е.Цікава геохімія. – М.: Детгіз, 1954. – 486 с.
Рамм А. Н.Сучасний доменний процес. - Москва.: Металургія, 1980. - 303 с.
Товаровський І. Г.Доменна плавка. 2-ге видання. – Дніпропетровськ: «Пороги», 2009.-768 с.
Андронов В. Н.Екстракція чорних металів із природної та техногенної сировини. Доменний процес. – Донецьк: Норд-Прес, 2009.-377 с. - .
Г. Н. Єланський, Б. В. Лінчевський, А. А. КальменєвОснови виробництва та обробки металів. Москва 2005 р.

Призначення печей

Виробництво чавуну у доменній печі є важливою галуззю діяльності чорної металургії. Ця робота вимагає не тільки необхідності використання спецобладнання, а й ретельного дотримання певних технологій.

Виплавка проводиться у доменній печі з порожніх порід та рудної речовини. У ролі рудної речовини може бути червоний, бурий, шпатовий, магнітний залізняк або марганцеві руди.

Відновлення заліза — один із основних етапів виробництва чавуну. В результаті цього процесу залізо набуває твердості. Далі його опускають у розпар, який сприяє розчиненню вуглецю в залізі. Таким чином, відбувається утворення чавуну. Саме в гарячій частині печі починає плавитися сам чавун, повільно стікаючи до нижньої частини.

Принцип роботи доменної печі залежить від цього громіздкого пристосування. Існують печі коксові та деревокутовими. Перші працюють на коксі, другі відповідно – на деревному вугіллі. Шахтна піч розрахована на безперервний принцип дії. Форма даного обладнання є двома конусами, складеними широкими сторонами основами. Між цими конусами розташована частина печі, що має циліндричну форму - розпар.

Індустріальна доменна піч, звана плавильною, призначена для перекладу матеріалу, що обробляється, з одного стану в інший. Так, твердий стан поступово, під впливом температури, що перевищує температуру плавлення, перетворюється на рідке. Матеріал, доведений до рідкого стану, може перебувати у зваженому положенні, а також у кристалізаторі, тиглі, горні шахти або ванні на подині. Індустріальні доменні печі застосовуються з метою виробництва металів із руд. Саме в них проходять ще процеси виплавки кольорових металів та сталі, варіння скла та інших.

Ремонт доменних печей можна проводити кількома способами. Основні ремонтні роботивиробляються у міру потреби або у зв'язку з плановим капітальним ремонтом. Саме в цей період безперервний процес роботи припиняється. Капітальний ремонт поділяється на три види розрядів. За першим ремонтним розрядом слід випускати з горна рідкі продукти плавки повністю та проводити ретельний огляд всього обладнання. Другий розряд позначає середній ремонт із заміною деяких елементів. Третя категорія ремонту передбачає зміну засипних пристроїв та виправлення колошникового захисту.

Довідкова інформація

ДокументиЗакониВиявленняЗатвердження документівДоговоруЗапити пропозиційТехнічні завданняПлани розвиткуДокументознавствоАналітикаМіроприйняттяКонкурсиПідсумкиАдміністрації містНаказиКонтрактиВиконання робітПротоколи розгляду заявокАукціониПроектиПатокиБюджетні організаціїМуніци Звітиза згадкамиДокументна базаЦінні папери ПоложенняФінансові документи ПостановиРубрикатор за темамиФінансиміста Російської Федераціїрегіонипо точним датамРегламенти ТерміниНаукова термінологія Фінансова Економічна ЧасДати2015 2016Документи у фінансовій сфері

Як працює

У домну шихта засипається через колошник безперервними порціями.

Для забезпечення безперервності роботи, біля домни встановлюється склад для котунів (агломерату), флюсу та коксу – бункер, призначений для складання шихти.

Постачання сировини в бункери, як і подача шихти до засипних пристроїв на колошник, проводиться за безперервною схемою з використанням транспортерів.

Опускаючись під своєю масою, шихта потрапляє в середню частину печі, де під впливом гарячих газів, що утворюються в результаті згоряння коксу, залізорудний матеріал нагрівається, а гази, що залишилися, виходять через колошник.

У горні, що знаходиться внизу печі, розташовуються апарати для подачі під тиском гарячих повітряних потоків – фурми. У фурмах є віконця з термостійким склом, що дозволяють виробляти візуальний контроль процесу.

Зверніть увагу: для захисту від впливу високих температур пристрої охолоджуються водою по каналах, що є всередині.

Кокс, що згорає в горні, дає необхідну для плавлення руди температуру, що перевищує +2000 гр.

У процесі горіння відбувається з'єднання коксу та кисню з утворенням вуглекислого газу.

Вплив високої температури на вуглекислий газ перетворює останній на оксид вуглецю, що відбирає у руди, і відновлює залізо. Процес утворення чавуну відбувається після проходження заліза крізь шари розпеченого коксу.В результаті такого процесу залізо насичується вуглецем.

Після того як чавун у горні накопичився, рідкий метал випускається через отвори, що знаходяться внизу – льотки. Насамперед через верхню льотку випускається шлак, а потім, через нижню льотку – чавун. Спеціальними каналами чавун зливається в розміщені на залізничних платформах ковші і транспортується на подальшу обробку.

Ливарний чавун, який надалі буде використаний для виробництва виливків, потрапляє в розливний апарат і, застигаючи, перетворюється на бруски – чушки.

Для виробництва сталі використовується чавун, який називається переробним – він становить до 80% виробництва.

Переробний чавун транспортується до сталеливарного цеху з конверторами, мартенівськими або електричними печами. У сучасних, величезного розміру домнах підтримки процесів горіння використовується як потоки гарячого повітря, а й чистий кисень, застосовуваний разом із природним газом.

Така технологія дозволяє витрачати менше коксу, але є технологічно складнішою. Тому контролю процесу виробництва, вибору оптимальних режимів плавки використовуються комп'ютери, здатні вести одночасний аналіз роботи всіх систем.

Дивіться пізнавальне відео, в якому описуються принцип роботи та нюанси функціонування доменної печі:

Влаштування домни

Конструкція домни дуже складна, це великий комплекс, який включає наступні елементи:

зона гарячого дуття;
зона плавлення (сюди входять горн та заплічки);
розпар, тобто зона, де відбувається відновлення FeO;
шахта, де відбувається відновлення Fe2O3;
колошник із попереднім нагріванням матеріалу;
доменний газ;
зона, де знаходиться стовп матеріалу;
випуски для шлаку та рідкого чавуну;
збір для газів, що відходять.

Висота доменної печі може сягати 40 м, вага – до 35 000 тон, місткість робочої зони залежить від параметрів комплексу.

Точні значення залежать від завантаження підприємства та його призначення, вимог до обсягів одержуваного металу та інших параметрів.

Докладніший варіант пристрою:

Розряди ремонту домни

Для підтримки робочого стану домни регулярно проводиться капітальний ремонт (кожен 3-15 років). Він поділяється на три види:

Перший розряд включає роботи з випуску продуктів плавлення, огляду обладнання, зайнятого в технологічному процесі.
Другий розряд - це повна заміна елементів обладнання, що підлягає середнім ремонтним роботам.
Третій розряд вимагає повної заміни пристрою, після чого виконується нове засипання сировини з правкою колошників.

Системи та обладнання

Доменна піч - це не тільки установка для отримання чавуну, але й численні допоміжні вузли. Це система подачі шихти та коксу, відведення шлаку, розплавленого чавуну та газів, система автоматичного керування, каупери та багато іншого.

Принципи роботи печі залишилися такими ж, як і століття тому, але сучасні комп'ютерні системита автоматизація виробництва зробили домну більш ефективною та безпечною.

Каупери

Сучасний пристрій доменної печі передбачає використання каупера для нагріву повітря, що подається. Це встановлення циклічної дії із жаростійкого матеріалу, що забезпечує нагрівання насадки до 1200°С.

Каупер включає при охолодженні насадки до 800-900 ° С, що дозволяє забезпечити безперервність процесу, знизити витрату коксу та підвищити загальну ефективність конструкції.

Раніше такий пристрій не застосовувався, але з 19 ст. воно є обов'язковою частиною домни.

Кількість батарей кауперів залежить від розмірів комплексу, але зазвичай їх не менше трьох, що робиться з розрахунком на можливу аварію та збереження працездатності.

Колошниковий апарат

Колошниковий апарат - ця частина є найбільш відповідальною і важливою, що включає три газові затвори, що діють за узгодженою схемою. . Цикл роботи цього вузла виглядає так:

Цикл роботи цього вузла виглядає так:

у вихідному положенні конус піднято, він перегороджує вихід, нижній конус опущений;
скіп завантажує в колошник шихту;
воронка, що обертається, повертається і пропускає сировину через вікна на малий конус;
лійка повертається у вихідне положення, закриваючи вікна;
малий конус опускається, завантаження проходить у міжконусний простір, після чого піднімається конус;
великий конус приймає вихідне становище, випускаючи шихту в порожнину домни переробки.

Скіп

Скіпи – це спеціальні підйомники шихти. За допомогою таких підйомників калошів зі скіпової ями захоплюється сировина, що подається нагору похилою естакадою.

Потім калоші перекидаються, подаючи шихту в завантажувальну ділянку, і повертаються вниз за новою порцією. Процес цей сьогодні здійснюється автоматично, для керування використовуються спеціальні комп'ютеризовані вузли.

Фурми та льотки

Сопло фурми печі направлене в її порожнину, через нього можна спостерігати перебіг процесу плавки. Для цього через спеціальні повітроводи монтуються смотрелки з жаростійким склом. На зрізі тиск може досягати значення 2,1-2,625 МПа.

Літки використовуються для зливу чавуну та шлаку, відразу після випуску вони щільно запечатуються спеціальною глиною. Раніше використовували гармати, які вибудовували пластичним глиняним ядром, сьогодні застосовуються дистанційно керовані гармати, які можуть підходити до конструкції впритул. Таке рішення дало можливість знизити травматичність та аварійність процесу, зробити його більш надійним.

Влаштування домни

Сучасна піч – це величезна конструкція вагою до 35000 т і висотою до 40 м. Щоб багаторічна виплавка без простоїв була можливою, піч має бути міцною та надійною. Зовні пристрій покритий сталевим кожухом – основа фанерована товстими листами (до 4 см).

Зсередини розташована вогнестійка футерування. Вона потребує постійного охолодження, тому внизу монтують металоємності, у яких циркулює вода. Оскільки рідини потрібно дуже багато, іноді застосовують охолодження випаровуванням. Суть методу – у випаровуванні окропу, що активно поглинає при цьому теплову енергію.

Малюнок 2. Влаштування доменної печі

Пекти являє собою споруду, що складається з безлічі елементів. Основні представлені:

колошником ();
розпаром;
шахтою;
гірському;
заплечиками.

Колошник

Це верхній елемент, який служить для завантаження сировини (шихти) та відведення відпрацьованих газів. Головна частина колошника – засипний агрегат. Найчастіше апарати для засипки шихти двоконусні. Між засипками обидва конуси прикриті. Після подачі сировини менший елемент опускається, і залізняк потрапляє у більший. Як тільки набирається необхідна порція, малий конус закривається, з великої руди потрапляє у піч. Після цього герметизується і велике пристрій.

Більш просунуті домни мають покращену конструкцію колошника. Роль великого конуса грає жолоб, що обертається, з регульованим кутом нахилу. Завдяки цьому можливе засипання сировини з будь-якого боку.

Колошник служить і газовідведенням. У процесі виплавки утворюється дуже багато газу. Разом з ним видаляється і залізовмісний пил, який уловлюють газоочисники.

Рисунок 3. Схема доменного виробництва

Шахта

Шахта займає більшу частину пічного простору. Конструкція, що розширюється донизу, є усіченим конусом. Завдяки цьому подача шихти відбувається поступово. Доменна піч - споруда вертикальна і досить висока. Це необхідно для забезпечення хімічної та термообробки сировини нагрітими газами.

Розпар

Елемент у формі циліндра розташований у середній частині робочої доменної зони. Для розпару характерний максимальний діаметр. Призначення конструкції – збільшення пічного простору та ліквідація непотрібної сировини. Тут утворюється порожня порода.

Заплечики

Укорочений конусоподібний варіант розпару – усічений компонент звернений широкою частиною догори. За допомогою рюкзаків знижують обсяг шихти, що виплавляється при виробництві чавуну.

Горн

Основна частина, в якій відбувається виплавка металів. Тут горить кокс і утворюється газ, накопичується шлак і чавун та відбувається регулярний випуск рідкого металу з конструкції. Складається горн із фурменної зони та металоприймача. Через фурми, за допомогою повітронагрівача та кільцевого повітроводу, в піч надходить гаряче повітря. Він необхідний горіння палива. Дно металоприймача називається лещадь.

Внизу горна знаходяться шлакові та чавунні льотки – отвори, через які проходить розплавлений метал. Після випуску чавуну отвір закривають за допомогою поршневого механізму вогнестійкою масою.

Шлакові отвори знаходяться на 1,5-2 м вище за чавунні льотки. Їх закривають за допомогою сталевих штопорів із наконечниками. Від чавуну шлак відокремлюється за допомогою агрегату, розташованого на пічному жолобі. Обидві складові подаються до спеціальних ковшів.

Все це гігантська споруда має величезну масу. Таку вагу необхідно передавати ґрунту рівномірно. Тому домну встановлюють на масивному бетонному фундаменті, товщина підошви якого може досягати 4 м. Підошва служить опорою колон, на які, у свою чергу, спираються металоконструкції. Верхню фундаментну частину виконують із жаростійкого бетону у форматі монолітного циліндра.

Тиск величезної маси на ґрунт компенсується пристроєм потужного фундаменту.

У таблиці представлено взаємозв'язок розмірів деяких сучасних печей.

Паливо для домни

Працює піч для виготовлення чавуну на такій сировині, як кокс, який відбувається у спеціальних коксових печах, де виплавляється чавун. Отримують кокс із спеціального коксуючого кам'яного вугілля. Як правило, на великому металургійному заводі, Кокс виробляється у спеціальних коксохімічних цехах, де в середньому знаходиться по 50-70 печей або камер коксування. Усі вони поєднуються в одну камеру.

Весь процес є повністю автоматизованим, а сутність його полягає в тому, що склад з роздробленого коксівного та некоксованого кам'яного вугілля завантажується в порожнину камери і підігрівається без доступу повітря до 1000 оС.

Обігрів камери здійснюється зовні. Щоб температура всередині порожнини печі зберігалася на рівні 1000 оС, у просторі між камерами потрібна підтримка температури 1400 оС. Підігрів коксової батареї здійснюється газом, який поєднується з підігрітим повітрям. При коксуванні, а також у момент нагрівання кам'яного вугілля до температури 100 оС починається повільне випаровування вологи, а далі при нагріванні вугілля до 350 оС йде його просушування та видалення смол.

При підвищенні температури до позначки 450 оС починається розм'якшення частинок в коксівному вугіллі, а частинки, отримані цим способом, починають обволікати некоксуючі частини вугілля, що утворює суцільну масу, а згодом єдиний сплав. Щоб зробити правильний і якісний склад, потрібно повне дотримання всіх етапів. Коли тепло маси сягає 480-650 оС, маса починає виділяти органічні газоподібні продукти сухої перегонки вугілля.

Як тільки газ, що виділяється, спучує суцільну масу з вугілля, він починає поступово залишати її, після чого залишається ніздрювате вугілля і велика кількість дрібних пор і тріщин що є напівкоксом. Коли температура досягає 650-1000 оС, він стає коксом із сріблястим та світловато-сірим кольором.

Якщо правильно користуватися виробництвом, то одержують до 750 коксу з 1 тонни вугілля, а також 300м3 коксового газу та практично 35 кг кам'яновугільної смоли. У тому числі 12 кг бензолу та 3 кг аміаку. Вугілля – це відмінне джерело тепла, яке використовують у приватних будинках для опалення.

Як працює доменна піч

Із чого складається доменна піч цілком зрозуміло, проте потрібно розібратися з тим, як саме вона працює.

Принцип роботи доменної печі

Технологія роботи:

Конструкція піч зроблена таким чином, що відбувається попадання шихти в порожнину чаші за допомогою засипного пристрою, що нагадує на вигляд невеликий конус, який розташований вгорі.
Після цього із чаші ресурс переходить на порожнину великого конуса, а далі шихта вирушає в піч. За рахунок такої системи газ із доменної печі не проникає в атмосферу навколо заводу.
Як тільки завантажений малий конус та його лійка, щоб прийняти сировину, потрібно повернути конструкцію на кут у 60 градусів, що потрібно для розподілу шихти максимально рівномірно.
Далі відбувається робота металургійної печі, а шахта проходить процес розплавлення та спускання вниз, що дозволяє звільнити місце для нової порції ресурсу.
Особливо важливо дотримуватися постійного заповнення корисного обсягу.
У сучасних доменних печах корисний об'єм може становити 2000 - 50000 м2, а висота досягає близько 35 м, що набагато більше ніж діаметр.

Конструкція саме такого плану продумана не так, оскільки принцип роботи вимагає постійного рухуматеріалу і газу назустріч один одному, за рахунок чого здійснюється грамотне виробництво без дефектів. Конструкція горна та ляща виготовляється із цегляних блоків, у складі яких є глинозем. Також можуть використовуватися вуглецеві блоки, розташовані всередині сталевих кожухів і охолоджуються водою, яка надходить водопровідною системою з холодильника, зробленого спеціально для доменної печі. Такий профіль роботи – це Майнкрафт, тут треба бути обережним. Велика піч або міні використовуватиметься, вирішувати вам. Але той, хто винайшов її продумав все до дрібниць у розрізі, треба стежити, щоб фурма була справна.

Устаткування незамінне в чорній металургії

Виробництво доменних печей - одне з нелегких завдань у галузі металургії. Але в той же час ця конструкція налічує вже не одне сторіччя. З розвитком науково-технічного прогресу конструкція печі трохи видозмінилася, стали додаватися елементи та деталі, що дозволяють набагато прискорити виробничий процес. Крім того, багато складних для здійснення контролю режимів у сучасних печах автоматизувалися.

Робота доменної печі – важлива складова сучасної чорної металургії. У сучасне виробництвозастосовується тільки обладнання з високим рівнемпродуктивність. Крім того, прогресивні доменні печі оснащені системами автоматики. Роль автоматики у тому, щоб регулювати, контролювати й реєструвати основні показники робочих операцій із виплавці. Сучасна піч може контролювати рівень, на який засипана шихта, подачу руди, температуру дуття та тиск газу.

Продуктивність таких печей зростає, можна сказати, у ногу з часом. Удосконалення системи виплавки дозволяють збільшити продуктивність обладнання у кілька разів.

Схема доменної печі дає візуальне поняття принципу роботи. Тут можна спостерігати, як змінюється конструкція обладнання у місцях підвищеного температурного режиму. Також з урахуванням схеми можна побачити, де засипаються складові сировини і до якого рівня.

Процеси в доменній печі відбуваються у строго встановленому порядку. Сама піч має вертикальну форму, яку можна порівняти з шахтним типом. Висота може трохи відрізнятися, але не перевищує 35 м. Діаметр споруди, як правило, у 2,5 – 3 рази менший. Процес протікає у певній послідовності. Спочатку відбувається відновлення заліза. Потім відновлюються інші елементи – фосфор, сірка та інші. Шлак, що утворюється, вже істотно змінив свої складові, стікає вниз і накопичується в області горна. Саме хімічним складом шлаку визначається склад чавуну.

Принцип роботи домни

Для отримання чавуну необхідні такі інгредієнти: шихта (руда, флюс, кокс), висока температура, постійна подача повітря забезпечення безперервного горіння.

Термохімічні реакції

Відновлення заліза з оксидів шляхом ступінчастої хімічної реакції:

3Fe2O 3 +CO→2Fe 3 O 4 +CO 2 ,

Fe 3 O 4 +CO→3FeO+CO 2 ,

FeO+CO→Fe+CO 2 .

Загальна формула:

Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2 .

Отримання необхідної кількості вуглекислого та чадного газу забезпечує горіння коксу:

С + Про 2 → СО 2 ,

2 + С → 2СО.

Для відокремлення заліза від домішок використовується вапняковий флюс. Хімічні реакції, що утворюють шлак:

СаСО 3 → СаО + СО 2

СаО + SiO 2 →CaSiO 3 .

Принцип роботи доменної печі такий. Після завантаження доменну піч починають розпалювати газом. У міру підвищення температури підключається каупер та починається продування повітрям. Кокс – паливо для доменної печі – починає інтенсивніше горіти, і температура у шахті значно збільшується. При розкладанні флюсу утворюється багато вуглекислого газу. Чадний газ в хімічних реакціяхвиступає відновником.

Схема виробництва чавуну

Після згоряння коксу та розкладання флюсу стовп шихти опускається, зверху додається чергова порція. Знизу в найширшій частині шахти відбувається повне відновлення заліза за температур 1850°С - 2000°С. Потім воно стікає в горн. Тут відбувається збагачення заліза вуглецем.

Температура в доменній печі змінюється у бік збільшення у міру опускання шихти. Процес відновлення протікає за 280 °С, а плавка відбувається після 1500 °С.

Розлив розплаву відбувається у два етапи. На першому через льотки зливається шлак. На другому через чавунні льотки зливається чавун. Більше 80% чавуну, що виплавляється, йде на виробництво сталі. З решти чавуну відливають у опоках болванки.

Працює доменна піч безперервно. Від завантаження шихти до отримання металу проходить 3-20 днів - все залежить від обсягу печі.

Посилання

На Вікіскладі є медіафайли на тему Доменна печь
(недоступне посилання з 24-10-2015)

Печі
Опалювальні	Аммосовська піч Банна піч Буржуйка Голландська піч Камін Котацу Пелетовий котел Пекти Утермарка Пекти Франкліна Хібаті
Опалювально-варильні	Російська піч Шведка
Кухонні	Оджаг Печі для піци Тандир Чименея
Промислові	Барабанна пекти Вагранка Вакуумно-дугова піч Топка Доменна піч Дугова піч Індукційна піч Конвертер Мартенівська піч Методична печі Муфельна піч Відбивна печь Піч Ванюкова Прохідна піч

Технічне обслуговування та ремонт обладнання

Доменна піч - обладнання, що працює безперервно. Тому питання технічного обслуговування дуже серйозне. Його мета полягає у запобіганні несвоєчасному зносу печі, для чого мають проводитися всі регламентні роботи згідно з технічним паспортом.

Якщо на виробництві є правила технічної експлуатаціїобладнання, то всі роботи з утримання печі в робочому стані мають виконуватися ним. Якщо таких правил немає, то піч обслуговується згідно з паспортом, матеріалами проектування або будь-якими директивними матеріалами.

Ремонт такого громіздкого обладнання здійснюється не одним способом. Періодичні ремонтні роботи виконуються за необхідності. Робочий процес у ці моменти не зупиняється, виплавка чавуну продовжується.

Капітальний ремонт проводиться згідно нормативним документам. Для організації доменна піч зупиняється.

Капітальний ремонт поділяється на три види:

Перший розряд. При ньому з горна печі випускаються всі продукти плавлення. Проводиться огляд печі та всього обладнання, що бере участь у технологічному процесі.
Другий розряд. Призначений для заміни елементів обладнання, які підлягають середнім ремонтним роботам.
Третій розряд. Ця категорія служить для повної заміни пристрою, для засипання вихідної сировини та виправлення колошників.

Дуже часто зупинку доменної печі для капітального ремонту поєднують з реконструкцією основного або додаткового обладнання.

Обслуговування та ремонт доменної печі

Будь-яке обладнання, що працює в цілодобовому режимі, потребує постійного обслуговування. Регламенти закладаються в технічний паспортобладнання. Недотримання графіка технічного обслуговування спричиняє скорочення терміну експлуатації.

Роботи з технічного обслуговування доменних печей поділяються на періодичні та капітальні ремонти. Періодичні роботи проводяться без зупинки робочого процесу.

Капітальний ремонт за обсягом виконуваних робіт ділиться на три розряди. Під час першого розряду проводиться огляд всього обладнання, причому з шахти витягуються розплави. Під час другого розряду проводиться ремонт футеровки, заміна елементів обладнання, що вийшли з ладу. При третьому розряді провадиться повна заміна агрегату. Зазвичай такий ремонт поєднують із модернізацією чи реконструкцією домни.

Влаштування доменної печі

Основні складові доменної печі включають колошник, шахту, розпару, заплечики та горн.

Докладніше про кожного з них:

Колошник або тобто верхня частина печі, яка обладнана газовідведеннями, призначеними для видалення колошникового газу, куди за рахунок засипних установок проводять процес завантаження.
Шахта, розташована під колошником, що має вигляд усіченого конуса, який розширюється до нижньої частини, за рахунок чого спрощується процес надходження сировини з порожнини колошника, а сама шахта призначена для підготовки вихідної сировини з оксиду руди та відновлення заліза.
Розпара, про який йшлося раніше.
Заплічники, які виглядають як усічений конус, що розширюється до верху, призначені вони для завершення процесу шлакоутворення, а також для залишення в ньому невеликої кількості флюсу і твердого палива.
Горн, в якому здійснюється горіння палива, що надійшло, а також він потрібний для того, щоб накопичувати чавун і шлак, які спочатку йдуть в рідкому вигляді.

Для того щоб паливо спалювалося, потрібно повітря, температура якого найбільша, яка тільки може бути в даному виробництві. Схема надходження дуже проста, тому що він забирається з вулиці за допомогою повітрозабірників, потім переходить у повітронагрівач за рахунок кільцевого повітроводу за рахунок фурми.

Повітронагрівачі

Основна стаття: Доменний повітронагрівач

Повітронагрівачі споруджуються при домнах з моменту винаходу Е. А. Каупера, тобто з 1857 року. Повітронагрівачі мають вигляд великих веж, розташованих поруч із домною. З домни по трубі - газовідводу - в повітронагрівач надходить гарячий колошниковий газ, який у спеціальній камері всередині повітронагрівача змішується з повітрям, що надходить по іншій трубі, і згоряє. Ще більш гарячий газ, що утворюється, проходить через насадку - складену з цегли колону із зазором між ними для проходу газу. Цей газ нагріває насадку та виводиться з повітронагрівача через третю трубу. Коли насадка нагріється до необхідної температури, в повітронагрівач пускають звичайне, ненагріте повітря, яке, проходячи через насадку, нагрівається до температури понад 1000 ° С і далі йде в домну для виплавки чавуну. Насадка при цьому поступово охолоджується, і коли вона досить охолоне, її знову розігрівають спалюванням колошникового газу. Звідси видно, що процес нагрівання повітря для домнини не є безперервним, а оскільки виплавка чавуну в домні йде постійно, при ній споруджують кілька повітронагрівачів - поки один з них працює на нагрівання насадки колошниковим газом з домни, інший працює на нагрівання насадкою повітря для домни.

Таганрог. Металургійний завод

Доменна піч у Дуйсбурзі, Німеччина

Фурми доменної печі

Складові доменної шихти: котуни, кокс, вапняк

Окатиші на рудному дворі доменного цеху

А своїми руками

Чорна металургія є високорентабельним бізнесом. Чи знаєте ви, що підйом на ній у кілька разів вищий, ніж від видобутку золота? Думаєте, нафти та газу залишилося мало? Ні, їх за нинішніх темпів споживання та повної зневаги екологією вистачить ще на 120-150 років. А от залізняку залишилося всього років на 30. То чи не можна налагодити металургійне виробництво у себе на подвір'ї?

Товарне з метою отримання прибутку – аж ніяк. Перше, про дозволи забудьте та думати. Чорна металургія чи не головна загроза довкіллю. ІП та фізособи на неї ніде, ніяк і ні за які хабарі не ліцензуються, а покарання за порушення суворі.

Друге – сировина. Родовищ багатої руди, яку одразу можна вантажити в домну, у світі залишилося аж 2: в Австралії та Бразилії. Промислові запаси болотної руди вичерпані ще в давнину, і для їх відновлення потрібні багато тисяч років. Агломерату та котунів у широкому продажу немає і не буде.

Загалом приватна чорна металургія для ринку це зараз абсолютно нереально. Спробуйте краще друкувати на 3D-принтері. Перспективна справа, з часом 3D друк якщо не замінить металургію повністю, то точно витіснить її в невеликі ніші, де без металу ніяк не обійтися. Для екології це буде рівнозначно скорочення споживання вуглеводневого палива не менше ніж у 7-9 разів.

Схема доменної печі

Принцип роботи домни буде описаний трохи нижче, а ось про допоміжні пристрої та механізми, за допомогою яких можна забезпечити якісну виплавку чавуну можна прочитати нижче. Щоб забезпечити грамотну подачу палива використовується спеціальне обладнання, за допомогою якого закладається сировина в порожнину печі без помилок. Доменної печі потрібно постійне обслуговування, щоб випуск шлаку та чавуну здійснювався без дефектів, і відповідно не страждало виробництво та витрати. Для цього є спеціальне ливарне подвір'я, на якому встановлено мостовий кран.

Доменна піч потребує постійного обслуговування

Для нагрівання повітря в печі використовуються спеціальні повітронагрівачі, кожен з яких регулярно оглядається та діагностується щодо виявлення дефектів.

Крім цього, є спеціальна система, яка зволожує гаряче повітря, що надходить у піч. Це потрібно процесу виробництва. Також установка забезпечена спеціальними повітродувними машинами, які дозволяють стискати повітря, потрібне для спалювання палива. Тиск у порожнині колошника у сучасній печі може досягати 25 МПА. Є такі установки як газоочисники, що використовуються для очищення колошникового газу.

Доменне виробництво вважається затребуваним і з моменту свого виникнення у Росії у світі загалом, оскільки досі використовуються прокатні металеві вироби, з яких здійснюється будівництво різних конструкцій.

Опис процесу редагування коду

Доменну пічнеобхідно встановити впритул до будь-якого теплогенератора: твердотільний, рідинний, радіоізотопний або електричний (при цьому помаранчеві виходи повинні стикатися), закласти залізний злиток і повітря (у старих версіях: капсули зі стисненим повітрям). Для виплавки одного зливка сталі потрібно 6 капсул з повітрям. Що більше тепла виробить теплогенератор, то швидше відбуватиметься нагрівання доменної печі. Загартовування одного зливка займає 300 секунд, або 5 хвилин. Максимальна місткість повітря – 8000 мВ. Для постійного нагріву печі необхідно поставити джерело сигналу червоного пилу (важіль, червоний факел і т. д.) або вставити.

Доменний процес

Загальна схема доменної печі з системами, що обслуговують, дана на рис. Ливарний двір – приналежність невеликих доменних печей, що дають переважно ливарний чавун. Великі домни дають понад 80% переробного чавуну, який чавуновоз з розливного майданчика відразу відвозить до конверторних, мартенівських або електроплавильних цехів для переділу в сталь. З ливарного чавуну відливають у земляні форми-опоки, як правило, болванки – чушки – які відправляються виробникам металовиробів, де переплавляються для відливання у вироби та деталі у печах-вагранках. Чавун і шлак традиційно випускаються через окремі отвори - льотки, але домни нової будівлі все частіше постачаються загальним льотком, розділеним на чавунний і шлаковий жароупорною плитою.

Загальна схема влаштування доменної печі

Примітка:болванки сирого заліза без надлишку вуглецю, отриманого з чавуну та призначеного для переділу у високоякісну конструкційну або спецсталь (другий-четвертий переділи) називаються слябами. У металургії професійна термінологія розроблена не менш детально та точно, ніж у морській справі.

В даний час запасів вугілля та коксових печей при домнах, схоже, зовсім не залишилося. Сучасна доменна піч працює на коксі, що привіз. Коксовий газ – смертельно отруйний убивця екології, але ж він найцінніша хімічна сировина, яку потрібно використовувати негайно, ще гарячою. Тому коксохімічне виробництво давно вже виділилося в окрему галузь, а кокс металургам постачають транспортом. Що, до речі, гарантує стабільність його якості.

Як працює домна

Неодмінна умова успішної роботи доменної печі - надлишок вуглецю в ній протягом усього доменного процесу. Термохімічну (виділена червоним) та техніко-економічну схему доменного процесу див. на рис; виплавка чавуну в доменній печі відбувається слід. чином. Нову домну або реконструйовану після капремонту 3-го розряду (див. нижче) заповнюють матеріалами та розпалюють газом; також розігрівають один із кауперів (див. далі). Потім починають дмухати повітря. Відразу посилюється горіння коксу, що підвищує температуру в домні, починається розкладання флюсу з виділенням вуглекислого газу. Його надлишок в атмосфері печі при достатку повітря, що вдметься, не дає коксу догоріти повністю, і у великих кількостях утворюється монооксид вуглецю - чадний газ. Він у разі не отрута, а енергійний відновник, жадібно забирає кисень в оксидів заліза, складових руду. Відновлення заліза газоподібним моноокислом замість менш активного твердого вільного вуглецю – принципова відмінність домни від домниці.

Хімічні процеси та температура в різних зонах доменної печі

У міру згоряння коксу та розпаду флюсу стовп матеріалів у домні осідає. Загалом доменна піч є двома складеними основами зрізаних конуса, див. далі. Верхній, високий, це шахта домни, в ній залізо з різноманітних оксидів та гідроксиду відновлюється до моноксиду. заліза FeO. Найширша частина доменної печі (місце поєднання основ конусів) називається розпаром (розпар, розпару – неправильно). У розпарі осідання завантаження сповільнюється, і залізо відновлюється з FeO до чистого Fe, яке виділяється краплями і стікає в горні домни. Руда ніби париться, потіючи розплавленим залізом, від чого й назва.

Примітка:час проходження чергового колаша шихти в домні від верху шахти до розплаву в горні становить від 3 до 20 і більше діб залежно від розміру доменної печі.

Температура в доменній печі в межах стовпа завантаження зростає від 200-250 градусів під колошником до 1850-2000 градусів у розпарі. Відновлене залізо, стікаючи вниз, контактує з вільним вуглецем і за таких температур сильно насичується. Вміст вуглецю в чавуні перевищує 1,7%, але вибити його, як з крику, з чавуну неможливо. Тому отриманий з домни чавун одразу, щоб не витрачати кошти та ресурси на його переплавку, відвозять рідким для першого переділу у звичайну конструкційну сталь чи сляби, а доменна піч, як правило (великі та надвеликі домни – виключно), працює у складі металургійного комбінату .

Бізнес та фінанси

БізнесБанкиБагатство і добробутКорупція(Злочинність)МаркетингМенеджментІнвестиціїЦінні папериУправлінняВідкриті акціонерні товаристваПроектиДокументиЦінні папери — контрольЦінні папери — оцінкиОблігаціїБоргиВалютуНерухомість(Оренда)ПрофесіїРоботаТоргівляПослугиФінс ПромисловістьМеталургіяНафтаСільське господарствоЕнергетика БудівництвоАрхітектураІнтер'єрПідлога та перекриттяПроцес будівництваБудівельні матеріалиТеплоізоляціяЕкстер'єр

Наш час тільки не називали: століттям атома, космосу, пластиків, електроніки, композитів і т.д., і т.п. Насправді наше століття поки все-таки залізне – його сплави все ще становлять ядро техніки; решта хоч і дуже сильна, але периферія. Шлях заліза в конструкції, вироби та споруди починається виплавкою чавуну з руди доменної печі.

Примітка:багатих залізняків, безпосередньо після видобутку придатних на виплавку, у світі майже не залишилося. Теперішні доменні печі працюють на збагаченому агломераті та котунах. Далі у тексті під рудою мається на увазі саме така сировина для чорної металургії.

Сучасна доменна піч (домна) – грандіозна споруда висотою до 40 м, вагою до 35 000 тонн та робочим об'ємом до 5500 куб. м, що видає за одну плавку до 6000 тонн чавуну. Забезпечує роботу домни сонм систем та агрегатів, що займають площу в десятки та сотні га. Все це господарство виглядає переконливо і в зупині при загашеній домні в похмурий день, а в роботі просто феєрично. Випуск чавуну з домни також захоплююче видовище, хоча в сучасних доменних печах він уже не схожий на картину з дантового пекла.

Основний принцип

Принцип роботи домни полягає у безперервності металургійного процесу на весь термін експлуатації печі до чергового капремонту, що проводиться раз на 3-12 років; загальний термін служби домни може перевищувати 100 років. Доменна піч шахтна: зверху до неї періодично занурюють порціями (колошами) шихту з руди з вапняковим флюсом і кокс, а знизу також періодично випускають розплавлений чавун і розплав зливають шлаку, тобто. стовп вихідних матеріалів у шахті домни поступово осідає, перетворюючись на чавун та шлак, а зверху його нарощують. Однак шлях чорної металургії до цієї начебто нескладної схеми був довгий і важкий.

Історія

Залізний вік змінив бронзовий головним чином через доступність сировини. Сире залізо багато поступалося бронзі у всьому іншому, включаючи трудомісткість та собівартість; останні, втім, у часи рабства мало кого хвилювали. Але болотяну руду, що представляє собою майже чистий гідроокис заліза, або багату гірську залізну руду, в давнину можна було знайти всюди, на відміну від родовищ міді і особливо олова, необхідних для отримання бронзи.

Перше залізо з мінеральної сировини було одержано, судячи з даних археології, випадково, коли в мідеплавильну піч завантажили не ту руду. При розкопках найдавніших плавилень біля печей іноді знаходять явно викинуті шматки залізної криці (див. нижче). Дефіцит сировини змусив придивитися до них краще, ну, а розуміли стародавні загалом не гірше за нас.

Спочатку залізо з руди отримували т. зв. сиродутним способом у печі-домниці (не домні!). Відновлення Fe з оксидів у своїй відбувалося з допомогою вуглецю палива (деревного вугілля). Температура в домниці не досягала точки плавлення заліза в 1535 градусів Цельсія, і в результаті відновлення в домниці затверджувалася маса губчастого заліза, перенасиченого вуглецем - крицю. Щоб витягти крицю, домницю доводилося ламати, а потім ущільнювати крицю і буквально вибивати з неї надлишковий вуглець, довго, сильно й уперто проковуючи важким молотом. З того часу, плюсами сиродутного процесу була можливість отримувати крицю в дуже маленькій печі та висока якістькричного заліза: воно міцніше литого і погано піддається іржавінню. Як одержують залізо сиродутним способом, див. відео нижче.

Відео: виплавлення заліза сиродутним способом

Китай першим, набагато раніше від інших країн, перейшов від рабства до феодалізму. Рабська праця у виробництві там перестала застосовуватись і товарно-грошові відносини почали розвиватися, ще коли на Заході міцно стояла Древній Рим. Сиродутний процес одразу став нерентабельним, але повернутися до бронзи вже не можна було, її просто не вистачило б. Роль флюсу в полегшенні виплавки з руди металу була відома ще в бронзовому столітті, для плавки заліза потрібно тільки посилити наддув, і китайці шляхом спроб і помилок до IV ст. н. е. навчилися будувати доменні печі з наддувом хутром, що рухається водяним колесом, зліва на рис.

До ідентичної конструкції у другій половині XV ст. прийшли німці, праворуч на рис. Цілком самостійно: історики простежують безперервний ряд удосконалень від домниці через штукофени та блауофени до домні. Головне, що внесли до чорної металургії німецькі металурги – перепалювання високоякісного кам'яного вугілля в кокс, що значно здешевило вартість палива для домни.

Страшним ворогом початкового доменного процесу було т. зв. закозление, коли внаслідок порушення режиму дуття чи нестачі вуглецю в шихті в піч «сідав козел», тобто. шихта спекалася у суцільну масу. Щоб витягти козла, домну доводилося ламати. Показовим є такий історичний приклад.

Уральські заводчики Демидови, як відомо, славилися своєю жорстокістю і нелюдським поводженням з робітниками, тим більше, що тих багато було «безпачпортних», кріпаків-утікачів і дезертирів. «Робітних» одного разу зовсім допекло, і вони висунули прикажчику свої вимоги, треба сказати, досить скромні. Той їх за демидівським звичаєм буквально послав російською. Тоді робітники пригрозили: «А ну давай самого сюди, бо козла в грубку посадимо!». Прикажчик витягнувся, зблід, на коня і – галопом геть. Не минуло години (за часів гужового транспорту – миттєво), прискакав на змиленому коні змилений «сам», і з ходу: «Братці, та ви чого? Та я що, чого вам?» Робітники повторили вимоги. Господар, образно кажучи, присів, сказав «Ку!» і тут же наказав прикажчику виконати все досконало.

До ХІХ ст. домни були фактично сиродутними: у них вдувалося непідігріте і не збагачене киснем атмосферне повітря. У 1829 р. англієць Дж. Б. Нілсон спробував підігріти повітря, що вдується, всього до 150 градусів (попередньо запатентувавши свою повітрогрійку в 1828 р.) Витрата дорогого коксу відразу впала на 36%. У 1857 р. теж англієць Е. А. Каупер (Cowper) вигадав регенеративні повітронагрівачі, названі згодом на його честь кауперами. У кауперах повітря за рахунок допалювання доменних газів, що відходять, нагрівалося до 1100-1200 градусів. Витрата коксу знизився ще в 1,3-1,4 рази і, що теж дуже важливо, домна з кауперами виявилася не схильною до козлення: при появі його ознак, що траплялося вкрай рідко при дуже грубих порушеннях техпроцесу, завжди залишався час роздмухати піч. Крім того, в кауперах за рахунок часткового розпаду парів води повітря, що забирається, збагачувалося киснем до 23-24% проти 21% в атмосфері. У введенням у схему домни кауперів процеси доменної печі з погляду термохімії досягли досконалості.

Доменний газ одразу став цінною вторинною сировиною; про екологію тоді не думали. Щоб його не марнувати, незабаром домну доповнили колошниковим апаратом (див. далі), що дозволяв завантажувати шихту і кокс, не випускаючи доменний газ в атмосферу. У цьому еволюція доменної печі у принципі закінчилася; подальший її розвиток йшов шляхом важливих, але приватних удосконалень, поліпшення техніко-економічних, а потім і екологічних показників.

Доменний процес

Примітка:болванки сирого заліза без надлишку вуглецю, отриманого з чавуну та призначеного для переділу у високоякісну конструкційну або спецсталь (другий-четвертий переділи) називаються слябами. У металургії професійна термінологія розроблена не менш детально та точно, ніж у морській справі.

Як працює домна

У міру згоряння коксу та розпаду флюсу стовп матеріалів у домні осідає. Загалом доменна піч є двома складеними основами зрізаних конуса, див. далі. Верхній, високий, це шахта домни, в ній залізо з різноманітних оксидів та гідроксиду відновлюється до моноксиду заліза FeO. Найширша частина доменної печі (місце поєднання основ конусів) називається розпаром (розпар, розпару – неправильно). У розпарі осідання завантаження сповільнюється, і залізо відновлюється з FeO до чистого Fe, яке виділяється краплями і стікає в горні домни. Руда ніби париться, потіючи розплавленим залізом, від чого й назва.

Примітка:час проходження чергового колаша шихти в домні від верху шахти до розплаву в горні становить від 3 до 20 і більше діб залежно від розміру доменної печі.

Конструкція домни

Конструкція доменної печі як споруди дана на рис.

Вся домна збирається у сталевому футлярі з товщиною стінок від 40 мм. У жаротривкий пень домни (цоколь, оголовок, наверші підземного фундаменту) замуровується ляща (під) циліндричного горна. Футерівка горна досягає товщини 1,3-1,8 м і неоднорідна: осьова зона ліща футерується високоглиноземистою цеглою, що погано проводить тепло, а боки - графітованими матеріалами, що мають досить високу теплопровідність. Так потрібно, оскільки термохімія розплаву в горні ще не заспокоїлася і там виділяється деякий надлишок тепла проти втрат на охолодження. Якщо його не відвести вбік, на жаростійкий пень, будова доменної печі вимагатиме чергового ремонту вищого розряду (див. нижче).

Частина домни, що розширюється вгору, - заплечики - футерується вже графітованими блоками товщиною бл. 800 мм; такої ж товщини шамотне футерування шахти. Шамот, як і футеровка горна з заплечиками, не змочується розплавленим шлаком, але ближче до останнього хімічного складу. Тобто домна в роботі мінімально обростає нагаром і краще тримає внутрішній профіль, що спрощує та здешевлює черговий ремонт.

Горн і заплічники працюють у найважчих умовах, зайві вагові навантаження для них небезпечні, тому шахта домни спирається своїми плечима (кільцеподібним виносом) на міцне сталеве кільце – маратор – на сталевих колонах, замурованих у пень. Таким чином, вагові навантаження горна із заплечиками та шахти передаються на основу домни окремо. Гаряче повітря з кауперів задувається в домну з кільцевого колектора трубчастого з теплоізоляцією через спеціальні пристрої - фурми, див. далі. Фурм у домні буває від 4-х до 36 (у доменних печах-гігантах на 8000-10 000 тонн шихти та 5-6 тис. тонн чавуну на добу).

Розряди ремонту

Поточний стан доменної печі визначається за хімічним складом чавуну та шлаку. Якщо вміст домішок підходить до межі, призначається ремонт домнини 1-го розряду. З горна випускають розплави, глушать каупери (див. далі) і залишають домну на малому диханні, з температурою всередині горна 600-800 градусів. Ремонт 1-го розряду включає візуальний огляд, ревізію механічного стану, вимірювання показників профілю печі і взяття проб футеровки для хімічного аналізу. Колись домну на малому диханні оглядали люди у спеціальних захисних костюмах із автономними дихальними приладами, нині це робиться дистанційно. Після ремонту 1-го розряду домну можна знову запускати без розпалювання.

Результатом ремонту 1-го розряду найчастіше (якщо не проморгали погану руду, флюс і/або бракований кокс) призначається ремонт 2-го розряду, під час якого підправляється футеровка. Її часткова чи повна перекладка, рихтування чи заміна колошникового апарату здійснюються у порядку ремонту 3-го розряду. Він, як правило, приурочується до технічної реконструкціїпідприємства, т.к. вимагає повного зупинки, охолодження печі, а потім її перезавантаження, розпалювання та перезапуску.

Системи та обладнання

Пристрій доменної печі сучасного зразка включає десятки допоміжних систем, керованих потужними комп'ютерами. Металурги наших днів, як і раніше, носять каски з темними окулярами, але сидять у кабінах з кондиціонером за пультом з дисплеями. Проте принципи роботи основних систем та пристроїв, що забезпечують роботу доменної печі, залишилися незмінними.

Каупери

Повітронагрівач Каупера (див. мал.) - Влаштування циклічної дії. Спочатку насадка-регенератор з теплоємного жаростійкого матеріалу нагрівається доменними доменними газами. Коли температура насадки досягне прибл. 1200 градусів, каупер перемикається на дуття: зовнішнє повітря через нього проганяється в домну протитечією. Насадка охолола до 800-900 градусів - каупер перемикають знову прогрів.

Оскільки дмухати в домну потрібно безперервно, кауперів при ній має бути не менше 2-х, але будують їх не менше 3-х, із запасом на аварію та ремонт. Для великих, надвеликих та гігантських доменних печей будують батареї кауперів із 4-6 секцій.

Колошниковий апарат

Це найвідповідальніша частина домни, особливо у світлі теперішніх вимог екології. Пристрій колошникового апарату домни показано на рис. праворуч; він є 3 узгоджено діючих газових затвора. Цикл його роботи такий:

вихідний стан – верхній конус піднятий, перегороджує вихід атмосферу. Вікна в днищі воронки, що обертається, припадають на горизонтальну перегородку і перекриті. Нижній конус опущений, дає вихід доменним газам до димососа і далі циклон;
скіп (див. далі) перекидається і вивалює колошник матеріалів у приймальну лійку;
воронка, що обертається, з вікнами в днищі повертається і пропускає завантаження на малий конус;
воронка, що обертається, повертається у вихідний стан (вікна закриті перегородкою);
великий конус піднімається, відтинаючи доменні гази;
малий конус опускається, пропускаючи завантаження міжконусний простір;
малий конус піднімається додатково перекриваючи вихід в атмосферу;
великий конус опускається у вихідний стан, випускаючи завантаження до шахти домни.

Таким чином, матеріали в шахті печі лягають шарами, опуклими донизу та увігнутими зверху. Це абсолютно необхідно для нормальної роботи домни, тому нижній (великий) затвор завжди обернено-конічний. Верхні можуть бути іншої конструкції.

Скіп

Скіп, з англ. - Ківш, черпак, роззявлена паща. Колоша (з фр.) - Жменя, ківш, черпак. До речі, звідси й калоші. Доменні печі забезпечуються переважно скіповими підйомниками матеріалів. Скип домни (праворуч на рис.) зачерпує зі скіпової ями калош матеріалу, піднімається спеціальним механізмом по похилій естакаді (ліворуч на рис.), перекидається в колошниковий апарат і повертається назад.

Фурми та льотки

Пристрій фурми доменної печі показано зліва на рис., чавунної льотки в центрі, а шлакової праворуч:

Сопло фурми спрямоване в серце доменного процесу; через нього зручно візуально контролювати його хід, для чого на повітроводі фурми влаштовується смотрелка з жаростійким склом. Тиск повітря на зрізі сопла фурми - 2-2,5 ати (2,1-2,625 МПа понад атмосферне).Літки після випуску розплаву запечатуються грудкою жаростійкої глини. Раніше по них для цього стріляли пластичним глиняним ядром із спеціальної гармати. Нині льотки запечатуються дистанційно керованою електричною гарматою (назва – данина традиції), що наближається до льотка впритул. Це набагато зменшило аварійність, травмонебезпечність та екологічність доменного процесу.

А своїми руками?

Контрольна робота

з дисципліни «Матеріалознавство та технологія конструкційних матеріалів»

Варіант №10

Виконав: студент

УРБАС, б-НФГДз-32

Шифр: 131720

Щербаков В. Г.

Перевірив: Мельникова І.П.

Саратов, 2017

Завдання №1. 3

1.1. Зобразіть схему доменної печі. 3

1.2. Опишіть сутність відновлювального плавлення. 4

1.3. Вкажіть продукти, доменну плавку та техніко-економічний показник роботи доменної печі. 11

Завдання № 2. 12

2.1. Опишіть явища, які у металі під час нагрівання. 12

2.2. Викладіть поняття температурного інтервалу обробки металів тиском та принцип його визначення за діаграмою. 14

2.3. Орієнтовно визначте по діаграмі температурний інтервал для сталі з вмістом вуглецю 0.5% ……………………………………………………………………………………………… …………15

Завдання №3. 22

Зобразіть схему ацетилено-кисневого полум'я та опишіть його будову. Вкажіть особливості зварювання міді Розробте процес зварювання обічайки (рис. 38 а, б) із міді марки М3р. Виробництво – штучне. Визначте характер полум'я газового зварювання, тип пальника та його потужність. Виберіть марку та діаметр присадного дроту. Вкажіть склад флюсу та спосіб зварювання (лівий, правий). За розмірами шва визначте масу наплавленого металу. Встановіть витрату дроту з урахуванням втрат, кисню, ацитилену, карбіду кальцію і час зварювання виробу. Вкажіть методи контролю якості зварного шва.

Завдання № 4. 23

Наведіть схеми обробки поверхонь 1, 2, 3 деталі, креслення якої дано на рис. 6. Для кожної схеми вкажіть назву верстата, інструменту та затискних пристроїв. Наведіть ескізи інструменту для обробки поверхні 3 та пристрої для закріплення заготовки при обробці поверхні 1. 23

Список літератури.. 24

Контрольне завдання № 1

Зобразіть схему доменної печі. Опишіть сутність відновлювального плавлення. Вкажіть продукти, доменну плавку та техніко-економічний показник роботи доменної печі.

Доменна піч призначена для виплавки чавуну.

Схема доменного процесу.

Суть цього процесу у тому, що у печі відбувається відновлення оксидів заліза, які у вихідному матеріалі - руді, продуктами згоряння палива - воднем, оксидом вуглецю і твердим вуглецем. Влаштування доменної печі шахтного типу не відрізняється великою складністю. Вона складається з кількох деталей.

Конструкція печі

Верхня частина доменної печі називається колошником. Він обладнаний газовідведеннями, що служать для видалення колошникового газу. Сюди за допомогою спеціального засипного апарату завантажується сировина.

Під колошником розташовується шахта, що має вигляд усіченого конуса, що розширюється донизу. Така форма дозволяє спростити процес надходження до неї сировини з колошника. У шахті спеціальним чином готується вихідна сировина з оксидів руди, що відновлюється залізо.

Найширша частина доменної печі зветься розпар. Тут плавиться порожня порода флюсу та руди, за рахунок чого з них виходить шлак.

Наступна частина печі є усіченим конусом, що розширюється догори. Називається вона заплічки. У цьому відділенні конструкції закінчується шлакообразование, залишаючи у ньому кілька флюсу і твердого палива.

Горіння палива, що надійшло зверху, відбувається в горні. Він також служить для накопичення чавуну та шлаку, які перебувають у рідкому стані.

Щоб відбувалося спалювання палива, необхідне гаряче повітря. Він надходить у піч від повітронагрівачів за допомогою кільцевого повітроводу, проходячи через фурми. Дно горна, що носить назву ляща, розташовується на масивному фундаменті із залізобетону. Тут відбувається накопичення шлаку та чавуну. По закінченні процесу плавки чавун і шлак випускаються спеціальними жолобами через льотки, призначені для цього, в ковші.

Принцип роботи доменної печі

Схема доменної печі

Конструкція доменної печі влаштована таким чином, що шихта потрапляє у чашу через засипний пристрій, виконаний у вигляді невеликого конуса, розташованого вгорі. Далі з чаші, потрапляючи на великий конус під час його опускання, шихта надходить у піч. Така система не дозволяє газу з доменної печі проникати у навколишнє середовище. Після завантаження малий конус і вирва для прийому сировини повертаються на кут, кратний 60 градусів. Це потрібно для того, щоб шихта розподілялася рівномірно.

Металургійна піч продовжує працювати, шихта розплавляється і спускається далі вниз, звільняючи місце нових порцій сировини. Корисний обсяг домни повинен бути повністю заповнений. Сучасна доменна піч може мати корисний об'єм від 2000 до 50 000 м³. Її висота може досягати 35 м, що майже втричі більше за її діаметр. Така конструкція придумана невипадково: принцип роботи доменної печі ґрунтується на русі матеріалів та газів назустріч один одному, що дозволяє збільшувати використання тепла до 85%.

Чавун виплавляють у доменних печах, що являють собою шахтну піч. Сутність процесу отримання чавуну в доменних печах полягає у відновленні оксидів заліза, що входять до складу руди, газоподібними (СO, Н2) та твердим (С) відновниками, що утворюються при згорянні палива в печі.

Процес доменної плавки є безперервним. Зверху в піч завантажують вихідні матеріали (агломерат, котуни, кокс), а в нижню частину подають нагріте повітря і газоподібне, рідке або пилоподібне паливо. Гази, отримані від спалювання палива, проходять через стовп шихти і віддають їй теплову енергію. Шихта, що опускається, нагрівається, відновлюється, а потім плавиться. Більша частина коксу згоряє в нижній половині печі, будучи джерелом тепла, а частина коксу витрачається на відновлення та навуглерожування заліза.

Доменна піч є потужним та високопродуктивним агрегатом, у якому витрачається величезна кількість матеріалів. Сучасна доменна піч витрачає близько 20000 тонн шихти на добу та видає щодобово близько 12000 тонн чавуну.

Для забезпечення безперервної подачі та випуску такої великої кількості матеріалів необхідно, щоб конструкція печі була простою та надійною в роботі протягом тривалого часу. Доменна піч зовні укладена у металевий кожух, зварений із сталевих листів товщиною 25 – 40 мм. З внутрішньої сторони кожуха знаходиться вогнетривка футеровка, що охолоджується в нижній частині печі за допомогою спеціальних холодильників, що закладаються, - металевих коробок, усередині яких циркулює вода. У зв'язку з тим, що для охолодження печі потрібна велика кількість води, на деяких печах застосовують випарне охолодження, сутність якого полягає в тому, що холодильники подають води в кілька разів менше, ніж при звичайному способі. Вода нагрівається до кипіння та інтенсивно випаровується, поглинаючи при цьому велику кількість тепла.

Внутрішнє обрис вертикального розрізу доменної печі називають профілем печі. Робочий простір печі включає:

колошник;
шахту;
розпар;
заплічики;
горн.

Колошник

Це верхня частина доменної печі, через яку здійснюється завантаження шихтових матеріалів та відведення доменного чи колошникового газу. Основною частиною колошникового пристрою є засипний апарат. На більшості доменних печей встановлено двоконусні завантажувальні пристрої. У звичайному положенні обидва конуси закриті та надійно ізолюють внутрішній простір печі від атмосфери. Після завантаження шихти у приймальну лійку малий конус опускається і шихта падає великий конус. Малий конус закривається. Після того, як на великому конусі буде набрано задану кількість шихти, великий конус опускається при закритому конусі малому і шихта висипається в піч. Після цього великий конус закривається. Таким чином, робочий простір доменної печі постійно герметизований.

Шихтові матеріали зазвичай подаються на колошник печі з одного боку. В результаті, у вирві малого конуса утворюється укіс. Тривала робота доменної печі з перекосом рівня шихти неприпустима. Для усунення цього явища приймальна лійка і малий конус зроблені обертовими. Після завантаження шихти вирва разом з конусом повертається на кут кратний 60, завдяки чому після розвантаження кількох подач нерівномірність повністю усувається. 0

На сучасних печах можуть встановлюватися складніші за конструкцією засипні апарати. Замість великого конуса встановлюється жолоб, що обертається, кут нахилу якого може регулюватися. Така конструкція дозволяє змінювати місце подачі матеріалів діаметром колошника.

У процесі доменної плавки утворюється велика кількість газу, що відводиться з колошникової частини печі. Такий газ називають колошниковим. Газ містить горючі складові ЗО і Н2 і тому використовується як газоподібне паливо в металургійному виробництві. Крім того, проходячи через стовп шихти, газ захоплює дрібні частинки залізовмісних матеріалів, утворюючи так званий колошниковий пил. Пил уловлюється в спеціальних газоочисниках і використовується як добавка до шихти при агломерації або отриманні котунів.

Шахта

На частку шахти доводиться більша частиназагальної висоти та обсягу печі. Профіль шахти, що є усіченим конусом, що розширюється до низу, забезпечує рівномірне опускання і розпушування шихтових матеріалів. Значна висота шахти дозволяє здійснювати теплову і хімічну обробку матеріалів гарячими газами, що піднімаються.

Розпар

Це середня циліндрична частина робочого простору печі, що має найбільший діаметр. Розпар створює деяке додаткове збільшення об'єму печі та усуває можливі затримки шихтових матеріалів.

Заплечики

Це частина профілю печі, розташована нижче розпару і являє собою усічений конус, звернений широкою основою до розпару. Зворотна конусність рюкзаків відповідає зменшенню обсягу матеріалів, що проплавляються при утворенні чавуну і шлаку.

Горн

Це нижня циліндрична частина печі, де здійснюються високотемпературні доменні процеси плавки. У горні відбувається горіння коксу та утворення доменного газу, взаємодія між рідкими фазами, накопичення рідких продуктів плавки (чавуну та шлаку) та періодичний їх випуск із печі. Горн складається з верхньої або фурменної частини та нижньої або металоприймача. Подіну металоприймача називають ляском.

У нижній частині горна розташовані чавунні та шлакові льотки, що є отворами для випуску чавуну і шлаку. Після випуску чавуну льотку закривають спеціальною вогнетривкою масою за допомогою так званої гармати, яка є циліндром з поршнем. Перед відкриттям чавунної льотки гармату заповнюють літковою вогнетривкою масою. Після закінчення випуску чавуну гармату підводять до льотки, і за допомогою поршневого механізму літкова маса видавлюється з гармати і заповнює літальний канал. Для розкриття чавунної льотки служить спеціальна бурильна машина, яка розсвердлює в літковій масі отвір, яким випускають чавун.

Шлакові льотки розташовуються на висоті 1500 - 2000 мм від рівня чавунної льотки і закриваються за допомогою шлакового стопора, що є сталевим штоком з наконечником. Чавун і шлак, що виходять з доменної печі, направляються по жолобах у чавуновозні та шлаковозні ковші. В даний час шлак в основному випускається разом з чавуном і відокремлюється від чавуну. спеціальним пристроємна жолобі печі.

Шлак, що випливає з доменної печі через чавунну льотку, відокремлюється від чавуну на жолобі печі за допомогою розділової плити і перевалу, що виконують роль гідравлічного затвора. Чавун, що має високу щільність, проходить у зазор під розділовою плитою, а легший шлак відводиться в бічний жолоб.

За необхідності постачання чавуну іншим підприємствам його розливають у зливки (чушки) масою 30 – 40 кг на спеціальній машині розливу.

У верхній частині горна на відстані 2700 – 3500 мм від осі чавунної льотки по колу горна з рівними проміжками встановлюються повітряні фурми, через які подають у піч нагріте до 1100 – 1300 °С дуття, а також природний газ та інші паливні добавки (маз паливо). Кожна доменна піч забезпечується дуванням від повітродувки. Нагрів дуття здійснюється в повітронагрівачах регенеративного типу, коли під дією тепла спалюваного газу спочатку нагрівається насадка повітронагрівача з вогнетривкої цегли, а потім через неї пропускається повітря, що забирає тепло від насадки. У період нагрівання насадки в камеру горіння подається газ та повітря для його горіння. Продукти згоряння, проходячи через насадку, нагрівають її та йдуть у димар. У період нагрівання дуття холодне повітря надходить у нагріту насадку, нагрівається, а потім подається в доменну піч. Як тільки насадка охолола настільки, що повітря не може бути нагріте до заданої температури, його переводять на наступний повітронагрівач, а остиглий ставлять на нагрівання. Насадка повітронагрівача охолоджується швидше, ніж нагрівається. Тому блок воздухонагревателей доменної печі складається з 3 – 4 апаратів, у тому числі один нагріває повітря, інші розігріваються. Профіль доменної печі характеризується діаметрами, висотами та кутами нахилу окремих елементів. Розміри деяких печей наведено у таблиці 1.

Таблиця 1 – Розміри печей

Розміри, мм	Корисний об'єм печі, м3
Розміри, мм	2000	3000	5000
Діаметр:
горна	9750	11700	14900
розпару	10900	12900	16300
колошника	7300	8200	11200
Висота:
повна	32350	34650	36900
корисна	29200	32200	32200
горна	3600	3900	4500
шахти	18200	20100	19500

Розміри кожної частини печі повинні бути ув'язані між собою і перебувати у певних співвідношеннях із розмірами інших частин печі. Профіль печі має бути раціональним, за якого забезпечуються найважливіші умовидоменного процесу:

плавне та стійке опускання шихтових матеріалів;
вигідне розподіл зустрічного газового потоку;
сприятливий розвиток процесів відновлення та утворення чавуну та шлаку.

Основними величинами, що характеризують розміри робочого простору, є корисний об'єм печі та корисна висота. Вони включають висоту та об'єм, заповнені матеріалами та продуктами плавки. При визначенні цих параметрів верхній рівень береться позначка нижньої кромки великого конуса засипного пристрою в опущеному положенні, а нижнім рівнем є рівень осі чавунної льотки.