Висока пещ

По своето устройство високата пещ е шахтова пещ и като всички такива пещи работи по противотоковия принцип: отгоре надолу се свлича шихтовият материал, а в обратна посока се движат въздухът и газовете, получени при горенето. Състои се от два пресечени конуса, чиито основи са свързани посредством къса цилиндрична част. Долният по-малък конус, обърнат с основата си нагоре, завършва също така с цилиндрична част (фиг. 1).

Този профил на високата пещ осигурява правилно движение на шихтовия материал и равномерно разпределение на газовете по сечението на пещта. При движението на шихтовите материали отгоре надолу те се загряват и увеличават своя обем. С постепенното разширение на пещта (горен конус) се избягва увеличението на триенето както в самата шихта, така и със стените на пещта. След като започне размекването и стопяването на рудата и прибавките, обемът на вложения материал отново се намалява, поради което пещта се стеснява (долен конус). В най-долната част се събират стопеният метал и течната шлака. Тук пещта е цилиндрична. В горния край на цилиндричната част се вдухва въздухът, който благодарение на малкия диаметър на пещта в това място достига лесно вътрешността на шихтовия материал. При движението си нагоре вследствие разширението на пещта въздухът и получените газове се разпределят по височината й по-добре, отколкото например при цилиндричен профил.

Горната част на пещта, където се намират приспособленията за пълнене се нарича гърло: горният конус, който заема приблизително 3/5 от цялата височина – шахта; най-широката част на пещта (междинният цилиндър) – распер, а долната цилиндрична част – огнище.

За изпускане на стопения чугун в долната част на огнището се намира изпускателен отвор 12 (фиг. 1). Оттук по специален улей чугунът се излива в разливъчната кофа или в открити форми. На известна височина над него се намира отворът за изпускане на шлаката (обикновено се правят два такива отвора). Вдухването на необходимия за горене въздух в пещта, а също и на горивото (течно или газообразно, ако се използва такова), се извършва през формите 9, които са от 9 до 16 на брой и са разпределени равномерно по периферията на огнището. Те се охлаждат обилно с вода. Във формите въздухът постъпва от въздушния пояс, който опасва пещта и е свързан с главния въздухопровод. За по-голяма сигурност се поставят и по няколко резервни форми, през които се вдухва въздух при нужда, ако се наруши правилният ход на пещта. Отвеждането на газовете се извършва посредством специални отвори, които се намират в най-горната част на пещта.

Отвътре високата пещ се иззижда с висококачествени шамотни тухли. Подът на пещта и стените на огнището в тази част, която се намира под нивото на стопения метал и шлака,  се иззиждат с въглеродни тухли. Отвън високата пещ е обшита с метална обшивка, която се прави от заварена ламарина. Обшивката на огнището и на долния конус се нарича броня, а на шахтата – кожух.

Високите температури, които се развиват в долните части на пещта (дъно, огнище, долен конус), биха предизвикали бързо разрушаване на зидарията, ако не се прибягва до водно охлаждане. За тази цел се използват специални охладителни касети, които се вграждат в зидарията на пещта.

За предпазване на огнеупорната облицовка от разрушаване при насипването на шихтовия материал от вътрешната страна на горната част на шахтата (гърлото) се поставят стоманен или чугунени пояси.

Основен размер на високата пещ е нейната полезна височина, тоест разстоянието от средата на отвора за изпускане на чугун до отвора за пълнене. На полезната височина отговаря полезният обем, тоест обемът на материала (стопен чугун, шлака и шихтов материал), който се съдържа в пещта. Пълна височина на високата пещ се нарича височината от оста на отвора за изпускане на чугун до върха на долния затварящ конус (в горно положение).

Средната производителност на високата пещ за 1 куб.м от полезния й обем зависи от размерите на пещта и се движи между 1,0 – 1,8 t чугун за денонощие. Съвременните високи пещи се строят с полезен обем до 3500 куб.м, а вече се предвижда построяването на пещи с обем 5000 куб. м (год. Производителност на пещ с обем 3200 куб. м. е около 2,2 млн. тона, а на пещ с обем 5000 куб. м – 6 млн. тона чугун). За да може да работи правилно, високата пещ е снабдена с редица спомагателни съоръжения, по-важни от които са съоръженията за пълнене на пещта и съоръженията за загряване на вдухвания въздух.

Съоръжения за пълнене на високата пещ. Тъй като във високата пещ се насипват непрекъснато огромни количества материал, които при това трябва да се издигат на доста голяма височина, пълненето на високата пещ се механизира. При това механизмите, които се използват за пълнене на пещта, трябва да бъдат устроени така, че през време на насипването на материала да не се изпуска навън високопещният газ.

Материалите се издигат със специални асансьори.

За уплътняването на насипния отвор съществуват два основни начина:

  1. Отворът за пълнене се затваря с два лежащи един над друг конуса – горен малък и долен голям конус, които могат да се задвижват надолу и нагоре независимо един от друг (фиг. 2).

Шихтовият материал се насипва от обръщаемата вагонетка в цилиндъра, който се намира над малкия конус. При спускане на последния, материалът пада в пространството между двата конуса. След повдигане (затваряне) на горния конус се отваря долният конус и материалът се насипва в пещта. Тази система е намерила най-широко приложение.

  1. Отворът за пълнене се затваря само с един конус, снабден с противотежест. Материалът се издига със специална кофа, която се затваря отдолу с конусообразно дъно и приляга плътно върху насипния отвор. След като кофата легне върху отвора отварят се последователно нейното дъно и конусът на пещта.

При този начин на пълнене се избягва непосредственият контакт между пещта и атмосферата, а с това и загубата на високопещ газ.

Въздухонагреватели

За да се осигури нормален ход на процесите във високата пещ при достатъчно висока температура и за да се намали разходът на кокс, вдухваният въздух предварително се загрява до температура 950-1200 градуса по Целзий. За това се използва топлината на високопещния газ, който се изгаря в специални въздухонагреватели, наречени каупери.

Кауперите (фиг. 3) представляват цилиндрични кули от стоманена ламарина с диаметър от 6 до 8 м и височина от 30 до 50 метра. Отвътре те са иззидани с огнеупорни тухли и са разделени на две отделения: горивна шахта с кръгло или елиптично сечение и огнеупорна решетка.

Топлият горлив високопещен газ постъпва чрез газовата горелка в горивната камера на каупера, където се смесва с въздух и изгаря. Горещите газове преминават през огнеупорната решетка, на която отдават топлината си, и след това се изпускат в комина.

При такова движение на газовете по-силно се загрява горната част на огнеупорната решетка, която се обтича от най-горещите газове. Колкото се слиза по-надолу, температурата става по-ниска. След като решетката и стените на каупера се нагреят достатъчно (1200-1400 градуса по Целзий), притокът на високопещен газ и въздух се спира, а се отваря каналът за студен въздух. Преминавайки в обратна посока през решетката, той отнема част от акумулираната в нея топлина и се загрява постепенно, докато достигне максималната температура, след което през отвора за горещ въздух посредством въздухопровода се изпраща във високата пещ.

При такова загряване кауперите работят периодично и за да се осигури непрекъсната работа на високата пещ, тя трябва да бъде снабдена най-малко с три каупера: единият загрява въздуха в продължение на 1 час, а в същото време всеки от другите два се загрява в продължение на 2 часа.

Кауперите се строят с нагрявана повърхност до 27 000 кв.м.

  • Изображения: paulwurth.com, danieli.com, sites.google.com
  • Информация: „Технология на машиностроителните материали“, Л. Калев
51 Прегледа