Доменная печь

Доменная печь, домна – большая металлургическая вертикально расположенная печь для выплавки чугуна из железорудного сырья.

Название доменной печи происходит от названия ее предшественницы, небольшой печи, называемой «дъмниця», «Домница», название которой в свою очередь происходит от древнего восточнославянского слова "дуете", т.е. "дуют", "дуть". Таким образом, название "доменная печь" означает "дутьевых печь", то есть такая печь, в которую подается дутье – воздух. Та же основа в перегласованому виде выступает в слове «дым».

История доменного производства

Доменные печи появились в Европе в ХV веке. Их начинают строить в бельгийской провинции Намюр конце ХV века, а также в Англии в 1491 году. В качестве топлива использовали древесный уголь. В 1709 году английский изобретатель Абрахам Дерби успешно применил в доменной плавке каменно-угольный кокс. В России доменные печи появились в 1620 году недалеко от Тула и Каширы, а в Украине в 1871 г. на Юзовском заводе (Донецк), была построена Джоном Юзом.

Профиль доменной печи

Строение доменной печи Внутренний облик печи по вертикальному сечению называется профилем. В горизонтальном сечении печь круглая. Многовековым опыт установил наиболее рациональную форму профиля, которая описывается определенными закономерностями.

Современная доменная печь является сооружением высотой от 26 до 35 м. Это высота собственно печи, а высота всех металлоконструкций доменной печи вместе с колошниковой устройством и газоотводы может достигать более 80 м.

Верхняя часть доменной печи называется колошником, она служит для загрузки шихты. Ниже колошника идет крупнейшая по высоте часть домны – шахта, по форме представляет собой конус, расширяется книзу. Это расширение необходимо для облегчения опускания твердых материалов за увеличения их объема при нагревании. К нижней части шахты примыкает широкая цилиндрическая часть – распара, в которой происходит расплавление шихты. Ниже распара расположены заплечики, имеющих форму усеченного конуса с меньшей основанием внизу. Такой сечение здесь объясняется убыванию объема материалов вследствие плавления. Нижней частью профиля является цилиндрическое горн, в котором происходит горение кокса и собираются жидкие продукты плавки. Горно разделяется на две части, верхнюю – фурменной зону и нижнюю – металоприймальник, где собираются редкие продукты плавки. Низкая часть печи называется подом.

В верхней части горна на фурменной зоне располагаются фурменной приборы, через которые в доменную печь подается нагретый воздух – дутье. Именно в этом участке печи происходит горение кокса и температуры достигают наибольшего значения 1900 – 2000 0 С. По мере вверх температура снижается, и в колошника доходит до 200 – 350 0 С. В нижней части горна содержится чугунная летка, через которую выпускают продукты плавки – чугун и шлак. Ранее использовались специальные шлаковые летки, однако за последние несколько десятилетий вошло в практику выпускать чугун и шлак через одну чугунную летку с разделением их друг от однго уже в главном желобе, который примыкает к печи и каким продукты плавки попадают при выпуске из летки.

Засыпной аппарат

Оборудование фурменнои зоны
Литейный двор (дворик, площадку)
Литейный дворик доменной печи при выпуске чугуна на доменной печи на заводе в городе Клебек (?) В Бельгии Литейный дворик доменной печи при выпуске чугуна на чешском заводе Tinec Iron and Steel Works Непосредственно к печи примыкает литейный двор, на котором расположены приборы для раскрытия чугунной летки, для ее закрытия после выпуска чугуна и шлака, желоба и канавы для транспортировки чугуна и шлака в ковши. Выпущенные из печи через летку жидкие продукты плавки попадают в главный желоб, в котором проходит разделение чугуна и шлака благодаря разнице в плотности. От главного жолоюу отходят в разные стороны чугунная канава и шлаковая канава. По чугунной канаве жидкий чугун сливается в чавуновозы или миксеры, а шлак по шлаковой канаве – в шлаковозы или поступает непосредственно к установке припичнои грануляции шлака.

Доменное производство 

Верхняя ее часть служит для загрузки шихты. В шихте есть руда, кокс и шлакотворни материалы, способствующие снижению температуры плавления шлака и удалению вредных примесей. В домне расплавляют НЕ железняк, а агломерат (мелкую породу, зпикаеться в куски) или окатыши (грудки сферической формы, получаемые из мелкой руды или тонкоизмельченного концентрата).
В печи на разной высоте устанавливается разная температура, благодаря чему протекают различные процессы перехода руды в металл.

В нижней части печи, где приток кислорода достаточно велик, кокс сгорает, образуя диоксид углерода, который, вступает в реакцию с коксом и образует монооксид углерода.
Монооксид углерода взаимодействует с оксидами железа, отнимая у них кислород и восстанавливая до металла:
F e 2 O 3 + 3 C O = 2 F e + 3 C O 2
Полученное железо коксу насищуеться углеродом и получается сплав, содержащий 2 – 4% углерода. Такой сплав называется чугуном. Кроме углерода В него входят небольшая доля кремния и марганца. В количестве десятых долей процента в состав чугуна входят также вредные примеси – сера и фосфор.

После выгорания кокса чугун расплавляется и стекает в горн – нижнюю часть доменной печи, а шлаки, содержащиеся в нем, всплывают на поверхность чугуна. Жидкие продкты плавки удаляются через чугунную летку. непосредственно к чугунной летки прилегает главный желоб в котором проходит разделение чугуна и шлака благодаря разнице в плотности. чугуна через чугунную канаву сливается в чавуновозы или миксеры, а шлак – в шлаковозы или поступает непосредственно к установке припичнои грануляции шлака.

Доменные ферросплавов – сплавы железа с кремнием, марганцем и другими элементами. Применяются для накаливания и легирования сталей.
Побочные продукты – шлак и доменный газ. С шлака производят цемент, шлаковату. Доменный газ применяют как топливо для подогрева воздуха, подаваемого в доменную печь.