Основне технологічне обладнання печі

Це обладнання призначене для забезпечення необхідної стійкості корпусу печі та для виконання процесу плавки чавуну: футеровка, арматура підводу дуття, кисню; випуску чавуну і шлаку (льотки); завантаження шихти і розподілення її по перерізу колошнику та інше.

На сьогодні в Україні експлуатуються доменні печі корисним об`ємом 1033…5500 м³.

На кладку доменної печі об`ємом 5000 м³ витрачається 3,5 тис.т. вогнетривів; на повітронагрівачі й інші допоміжні пристрої доменного цеху – 27,5 тис.т. Витрата вогнетривів на виробництво чавуну становить до 3 кг/т.

Для футеровки лещаді застосовують два типи кладки – цільновуглецеву (вуглецеві й графитовані блоки) і комбіновану (сполучення вуглецевих і високоглиноземистих виробів). Для футеровки горна застосовують більш різноманітний асортимент вогнетривів – вуглецеві блоки, вироби на основі корунду з добавками Si, C, Cr₂O₃, карборундові вогнетриви. Кладку заплічників і тонкостінної частини розпару виконують із використанням карбідкремнієвих вогнетривів на різних в'яжучих (Si₃N₄, Si₂ON₂, самозв'язані) або шамотної цегли (Al₂O₃ 37...42%). Охолоджувана вогнетривка кладка заплічників досить швидко покривається шаром гарнісажу, що захищає її від прогару. Товстостінна частина розпару й шахта викладаються високощільними високо-глиноземистими блоками або щільною шамотною цеглою (Al₂O₃≥42%). Кладка колошникової частини печі виконана із шамотної цегли (Al₂O₃ 37...39%) і захищена сталевими плитами від ударних навантажень, що виникають при падінні шихтових матеріалів із засипного апарата.

Для футеровки повітронагрівачів доменних печей застосовують шамотні (Al₂O₃ 28...42%), мулітокорундові (Al₂O₃≥72%) і динасові вогнетриви.

Вогнетривка футеровка (кладка) доменної печі призначена для зменшення теплових втрат і запобігання кожуха від впливів високих температур і від контакту з рідким металом і шлаками.

Кожух доменної печі являє собою зварну конструкцію, що складається із циліндричних або конічних поясів зі сталевого листа. Товщина кожуха, лещаді й горна становить 30…50мм, заплечиків – 30…50мм, шахти, колошника й купола печі – 22…45мм. Кожух виготовлено зі сталі з високою ударною в'язкістю, пластичністю, міцністю, термостійкістю (16Г2АФ, 10Г2С1 та інші).

Лещадь. Раніше лещадь доменної печі викладали з якісної шамотної цегли, однак ріст обсягу печей і інтенсифікація плавки викликали швидке руйнування кладки. Тому в цей час леваді виробляють суцільно вуглеційними або комбінованими.

Застосування вуглеційних вогнетривів викликане тим, що через їхню високу теплопровідність знижується перегрів і в наслідку цього зменшується руйнування кладки лещаді. У комбінованої лещаді, її низ і зовнішня частина (склянку) викладають із вуглеційних блоків, а внутрішню центральну частину – з високоглиноземних мулитних виробів, що містять більш 65% Al₂O₃. Висота лещаді становить приблизно 5,6м. Для зменшення зносу лещаді, передбачене повітряне охолодження її знизу. Між лещадю й пнем фундаменту закладаються чавунні плити товщиною 180мм. У плити залиті сталеві трубки діаметром 140мм, у які подають охолоджене повітря (рис.1.5).

Футеровку горна до рівня фурм виконують із вуглеційністих блоків, а в зоні фурм, чавунних і шлакових льоток - із шамотної цегли.­ Горно від лещаді до рівня шлакових льоток (металоприймач) викладається з вуглеційністих блоків трапецієподібної форми або з маломірної вуглеційністої цегли, а від рівня льоток до заплічок (фурмена зона) - шамотною цеглою, ретельно підібраною по товщині й довжині. Товщина швів вуглеційністої кладки не повинна перевищувати 2,5мм; товщина радіальних і горизонтальних швів шамотної кладки - 0,5мм, а кільцевих швів -1мм (рис.1.6).

Рис.1.5. Конструкція лещаді та горна доменної печі:

1-фундамент печі; 2-донні холодильники; 3-металеве днище; 4-графітовані блоки; 5- високоглиноземиста цегла; 6- вуглеційні блоки; 7- вуглеційна маса; 8 – переферійні холодильники; 9, 10 - шамотна цегла.

 

 

 

Рис. 1.6. Вогнетривка кладка горна в районі чавунних льоток

 

При конічній формі кожуха горна товщина кладки змінюється від лещаді до заплічок з 1325 до 345мм. Вуглеційністі блоки горна захищаються кладкою із шамотної цегли товщиною 230…345мм, що перешкоджає окислюванню вуглецю блоків при задувці печі. Шви між захисною кладкою й вуглеційністими блоками заповнюється вуглеційністою пастою.Прорізи в районі чавунних льоток викладаються із шамотної цегли класу А.

Заплечики. Кладку заплечиків роблять найчастіше тонкостінною (товщина 230…345мм) із шамотної цегли в один ряд, при цьому цегла примикає до периферійних плитових холодильників залитими цеглою. Іноді замість шамотної цегли застосовують карбідо-кремнієву цеглу. Кладка за плечиків швидко зношується й замість неї на поверхні холодильника формується шар гарнісажу із застиглого шлаків і дрібних шматків шихти (рис.1.7).

Рис. 1.7. Конструкція заплечиків і тонкостінної частини розпару:

1-холодильники заплечиків; 2- холодильники тонкостінної частини розпару; 3- мараторні холодильники; 4- вогнестійка кладка.

 

Шахта, розпар. Кладку розпару й охолодженої частини шахти (2/3 висоти знизу) виконують із шамотного й карбідо-кремнієвої цегли. Кладку верхньої частини шахти – із шамоту. Цеглу укладають в 2…3 ряди в перев'язку. Кладка шахти з розпаром може бути товсто-, середньо-, і тонкостінної. Раніше широко застосовували товстостінну кладку, товщина якої верху шахти (800…900мм і до 1300мм) у районі розпара. В останні роки роблять тонко- і середньо-стінні шахти.

Тонкостінна шахта має в охолоджуваній частині товщину кладки 230…345мм і у верхній неохолоджуваній частині – 575…690мм. Середньостінна шахта має товщину кладки в охолоджуваній частині 575…900мм і в неохолоджуваній – 700мм.

При наявності опорного кільця кладка товстостінної частини pозпapa опирається на маратор,попередньо вирівняний шаром шамотно-глинистої маси, ретельно втрамбованої. Кладка товстостінної частини розпара й шахти ведеться концентричними кільцями з горизонтальним укладанням цегли й з дотриманням перев'язок вертикальних, радіальних і кільцевих швів. Товщина вогнетривкої кладки товстостінної частини розпара й нижньої (охолоджуваної) частини шахти становить 575…690мм, верхньої (неохолоджуваної) 805…920мм.

Колошникова частина печі виконується зі сталевих литих плит, що витримують ударне навантаження, яке виникає при падінні шихтових матеріалів із засипного апарата. Використовують захисні плити колошника підвісної конструкції. Неохолоджувані плити кріпляться між собою болтами, а до кожуха печі - за допомогою кронштейнів, серег і штирів. Вогнетривка кладка шахти закінчується на 50…120мм нижче захисних плит колошника; зазор між кладкою й плитами забивається щільно втрамбованою глинясто-азбестовою масою.Футеровка колошника складається з одного ряду шамотної цегли, що викладається біля кожуха.

Холодильники доменної печі визначені для зменшення пошкоджень вогнестійкої кладки і встановлюються між кожухом и клад­кою.

Лещадь по периметру охолоджується двома рядами (по висоті) вертикальних плитових гладких холодильників (рис.1.8). Зазор між окремими холодильниками заповнюється чавунною замазкою (90% дрібної чавунної стружки й 10% сухого нашатирю й сірки). Холодильник являє собою металеву плиту, відлиту із чавуну, товщиною 160мм, із залитим змійовиком зі сталевих безшовних труб, по якому циркулює вода.

Рис. 1.8. Периферійний плитовий холодильник лещаді

 

Донна частина лещаді охолоджується гладкими плитовими холодильниками (рис.1.9.) із залитими трубами Ø140мм, по яких продувається повітря в кількості 60 тис. м³/год., двома вентиляторами (один з них резервний), розташованими в будівлі під ливарним двором.

Вогнетривка кладка горна охолоджується двома рядами (по висоті) вертикальних плитових гладких холодильників, що розташовані по периферії горна. Конструктивно плитові холодильники горна відрізняються від холодильників лещаді лише формою холодильників фурменої зони. Складна конфігурація холодильників пов'язана з необхідністю установки арматури пристрою для підведення повітря в піч. Між кладкою стін горна й холодильниками залишається зазор 100…150мм, заповнений вуглеційнистою масою.

Рис. 1.9. Донний повітряний холодильник лещаді

 

Вогнетривка кладка заплечиків вигорає досить швидко, а холодильники покриваються гарнисажем, що захищає їх від прогару.

Холодильники розпару виконуються стовщеними для створення кільцевої опори, що сприяє втриманню вищерозташованній кладки.

Вогнетривка кладка товстостінної частини розпара, що опирається на маратор, охолоджується горизонтальним холодильниками, що представляють собою чавунну плиту товщиною 250мм, у торці якої залиті вогнетривкі цегли. Усередині холодильника залитий змійовик, по якому циркулює вода.

По периферії товстостінна частина розпара прохолоджується вертикальними плитовими ребристими холодильниками типу холодильників заплечиків.

Шахта у доменній печі обсягом 1513м³ на 2/3 висоти охолоджується. вертикальними холодильниками, які розташовані по периферії. Для охолодження застосовуються вертикальні холодильники двох типів.

Холодильники першого типу - плитові гладкі або ребристі, без залитої цегли, конструктивно не відрізняються від холодильників лещаді й горна; холодильники другого типу являють собою плиту із кронштейном, що призначений для опори верхніх рядів кладки. При використанні води її охолодуюча здатність використається недостатньо, оскільки перепад температур становить усього 2…4 – 6…12⁰С. У зв'язку із цим на охолодження потрібна велика витрата води - 1,5­…1,6 м³/год. на 1м³ корисного обсягу печі. Це потребує спорудження водоводів великого діаметру, потужних водозабірних засобів й устаткування для подачі, перекачування, охолодження й очищення води.