Самая широкая часть домны 6 букв

Самая широкая часть домны Ответы на кроссворды и сканворды 6 букв

Часть вторая. Производство чугуна

Первая стадия металлургического передела, в результате которого из железной руды получают металлоизделия, необходимые для машиностроения и других отраслей хозяйства, — доменный процесс. Обогащенная железная руда плавится в доменных печах при температурах, превышающих 1000 °С. При этом проходит химическая реакция восстановления, из железной руды выжигается большая часть примесей, и она превращается в чугун.
Доменный процесс происходит в доменных печах (домнах) — высоких круглых в сечении сооружениях, сужающихся кверху. Доменная печь устанавливается на бетонном фундаменте, на котором уложена кладка из огнеупорного кирпича, образующая лещадь печи. В нижней части печи — горне — имеются чугунные и шлаковые лётки для выпуска чугуна и шлака. Верхняя, сужающаяся часть печи называется шахтой, она заканчивается цилиндрическим колошником. Расстояние от уровня чугунных лёток (располагаются ниже шлаковых лёток, так как чугун плотнее и тяжелее шлака) до верха колошника называют полезной высотой доменной печи. Важнейшая характеристика доменной печи — ее полезный объем. Самая мощная в России и мире доменная печь — печь № 5 «Северянка» Череповецкого металлургического комбината (ОАО «Северсталь»). Ее производительность достигает 11 тыс. т чугуна в сутки, таким образом, за год только эта печь может дать 4 млн т чугуна, это почти столько же, сколько выплавляет в год чугуна отнюдь не маленький Нижнетагильский металлургический комбинат. В процессе доменной плавки происходит встречное движение: вниз движутся сырые материалы (шихта) — железная руда, обогащенная руда (агломерат или окатыши), флюсы (добавки, улучшающие процесс) и топливо (кокс), загружаемые в доменную печь сверху, а вверх — газы, образующиеся в горне печи. В результате взаимодействия этих потоков окислы (оксиды) железа восстанавливаются, отдавая свой кислород углероду кокса и окиси углерода, образующейся при горении кокса. Полученное железо образует чугун, скапливающийся на самом нижнем уровне доменной печи и сливающийся через лётки в специальные ковши. Расплавленная пустая порода руды, зола кокса и флюсы образуют шлак, всплывающий над чугуном и периодически удаляющийся из печи.

Доменная печь № 5 «Северянка» — самая большая в мире, находится в Череповце

Доменная печь № 5 «Северянка» — самая большая в мире, находится в Череповце

Доменная печь № 5 «Северянка» — самая большая в мире,
находится в Череповце

Чугун — сплав железа с углеродом (содержание углерода более 2%, обычно 3—4,5%), некоторым количеством марганца, кремния, серы, фосфора, а иногда и других элементов. Углерод в чугуне может находиться в связанном состоянии в виде карбида железа Fe2C (белый чугун) либо в свободном состоянии в виде графита (серый чугун). Чугун — прочный, но хрупкий материал. Чугун для получения металлоизделий (ванн, труб и т.д.) и художественного чугунного литья (решетки, предметы домашнего обихода, чугунная посуда и др.) выплавляют в очень ограниченных количествах. Основная же часть чугуна идет дальше по стадиям металлургического передела и перерабатывается в сталь.
В черной металлургии большое развитие получило комбинирование производства. Особенно большую выгоду дает комбинирование процессов металлургического передела с коксованием угля.
В связи с этим преобладающая часть кокса выпускается металлургическими предприятиями. В российской черной металлургии основная часть чугуна (так же как стали и проката) выпускается именно комбинатами. Наибольшие объемы металлургической продукции дают комбинаты полного цикла, которые в своем технологическом цикле совмещают все стадии металлургического передела — производство чугуна, стали и проката. Однако в отрасли есть предприятия, которые выпускают только чугун (например, Косогорский металлургический завод или завод «Свободный Сокол» в Липецке) или чугун и сталь (завод «Тулачермет»).
На металлургических комбинатах жидкий чугун из доменных печей разливается в специальные ковши, поставленные на железнодорожные платформы, — чугуновозы. Локомотивами эти ковши транспортируются для последующего передела в сталеплавильные цеха, как правило, на небольшие расстояния, чтобы чугун не успел остыть.
География производства чугуна определяется двумя главными факторами размещения:
1. Ориентация на железорудные месторождения (см. карту в № 25—26) — Нижний Тагил, Магнитогорск, Новотроицк, Чусовой, Серов, Челябинск, Белорецк, Сатка, Новокузнецк, в определенной степени также Липецк и Тула (не сильно отдаленные от центров КМА).
2. Ориентация на месторождения коксующегося угля — Новокузнецк (Кузбасс).

Чугуновоз — вагон для перевозки жидкого чугуна установлен в виде памятника на Косогорском металлургическом заводе (Тула)

Чугуновоз — вагон для перевозки жидкого чугуна
установлен в виде памятника на
Косогорском металлургическом заводе (Тула)

В некоторых случаях размещение объектов черной металлургии определяется транспортным фактором. Самый красноречивый пример — Череповец, в сколько-нибудь значимой близости от которого нет ни железной руды, ни угля, а вот производство чугуна, стали и проката, притом крупное, в виде металлургического комбината «Северсталь», есть. Принцип размещения станет понятным при взгляде на экономическую карту: Череповец находится в центре треугольника, вершинами которого служат Кольский полуостров и Карелия (добыча железной руды), Печорский угольный бассейн (коксующийся уголь), Центральная Россия (потребление чугуна, стали и проката). Таким образом, этот центр черной металлургии прекрасно использует все выгоды своего географического положения.
По сравнению с географией размещения железорудной промышленности (см. № 25—26) в выплавке чугуна наблюдается серьезный территориальный сдвиг. Стадия выплавки чугуна в экстремальных северных широтах (Кольский полуостров, Карелия) не представлена, почти отсутствует в Сибири (за исключением Новокузнецка), зато концентрируется на Урале и в Центральной России. Именно эти два региона да еще юг Западной Сибири образуют три металлургические базы нашей страны. На Урале — в колыбели отечественной промышленной металлургии — производится 43% российского чугуна в двух центрах концентрации: Южно-Уральском (Магнитогорск, Новотроицк, Челябинск, Белореченск, Сатка) и Северо-Уральском (Нижний Тагил, Чусовой, Серов, Алапаевск). Центральная база дает 42% чугуна страны, здесь особняком расположен металлургический комбинат «Северсталь» в Череповце, и по два предприятия, выплавляющих чугун, находятся в Туле и Липецке — двух старых центрах металлургии. Самая молодая металлургическая база страны — Сибирская. Здесь выплавляется 15% российского чугуна, причем оба таких предприятия находятся в одном и том же городе — Новокузнецке. Подумайте сами и задайте вопрос детям на уроке, почему сравнительно часто сразу несколько металлургических предприятий одного профиля «кучкуются» в одном городе или в соседних городах?

Разливка чугуна на металлургическом заводе им. Серова
Разливка чугуна на
металлургическом заводе им. Серова

Найденные пространственные несоответствия размещения железорудного сырья и первой стадии металлургического передела имеют географические и экономические следствия. Не все металлургические базы в равной степени обеспечены сырьем. В большей мере «сырьевой голод» характерен для Урала, где порядком поисчерпавшиеся железные руды уже давно не соответствуют мощностям металлургических предприятий. Поэтому дефицит железной руды там восполняется поставками из Казахстана (Соколовско-Сарбайское месторождение), из КМА и даже с Кольского полуострова. Если учесть при этом и дальность поставок коксующегося угля из Кузбасса, то можно говорить о существенном удорожании металла, полученного на уральских заводах. Липецк и Тула используют руду КМА, Череповец, как мы уже говорили, подпитывается Костомукшей, Оленегорском и Ковдором, на комбинаты Новокузнецка идет железорудное сырье с Коршуновского месторождения, из Горной Шории и Хакасии.

Производство чугуна на основных
металлургических предприятиях России,
млн т

Предприятие 1998 1999 2000
Магнитогорский металлургический комбинат 6,9 7,7 8,5
Северсталь 7,0 7,4 7,7
Новолипецкий металлургический комбинат 6,1 7,4 7,6
Западно-Сибирский металлургический комбинат 3,0 4,1 4,5
Нижнетагильский металлургический комбинат 2,4 3,6 4,3
Мечел 2,1 2,2 2,9
Kузнецкий металлургический комбинат 1,4 1,8 2,6
Тулачермет 2,0 2,0 2,1
Носта 2,0 1,9 2,0
Чусовской металлургический завод 1,5 0,7
Kосогорский металлургический завод 0,4 0,5
Липецкий металлургический завод
«Свободный Сокол»
0,2 0,3
Металлургический завод им. Серова 0,2 0,3
Саткинский металлургический завод 0,2 0,2

По данным интернет-портала «Экономика и финансы»

Металлопрокат в Мариуполе, Днепре и Киеве

Постоянно на складе компании более 2000 тонн листового проката. Различные марки стали, включая ст45, 65Г, 10ХСНД, 09Г2С, 40Х, 30ХГСА и зарубежные аналоги S690QL, S355, A514 и др.

  • Устройство домны

    Современная печь – это огромная конструкция весом до 35000 т и высотой до 40 м. Чтобы многолетняя выплавка без простоев была возможной, печь должна быть прочной и надёжной. Снаружи устройство покрыто стальным кожухом – основа облицована толстыми листами (до 4 см).

    Изнутри расположена огнестойкая футеровка. Она нуждается в постоянном охлаждении, поэтому внизу монтируют металлоёмкости, в которых циркулирует вода. Поскольку жидкости нужно очень много, иногда применяют охлаждение испарением. Суть метода – в испарении кипящей воды, активно поглощающей при этом тепловую энергию.


    Рисунок 2. Устройство доменной печи

    Печь представляет собой сооружение, состоящее из множества элементов. Основные представлены:

    Колошник

    Это верхний элемент, который служит для загрузки сырья (шихты) и отвода отработанных газов. Главная часть колошника – засыпной агрегат. В большинстве случаев аппараты для засыпки шихты двуконусные. Между засыпками оба конуса прикрыты. После подачи сырья меньший элемент опускается, и железная руда попадает в больший. Как только набирается необходимая порция, малый конус закрывается, из большого руда попадает в печь. После этого герметизируется и крупное устройство.

    Более продвинутые домны имеют улучшенную конструкцию колошника. Роль большого конуса играет вращающийся желоб с регулируемым углом наклона. Благодаря этому возможна засыпка сырья с любой стороны.

    Колошник служит и газоотводом. В процессе выплавки образуется огромное количество газа. Вместе с ним удаляется и железосодержащая пыль, которую улавливают газоочистители.


    Рисунок 3. Схема доменного производства

    Шахта

    Шахта занимает большую часть печного пространства. Конструкция, расширяющаяся книзу, представляет собой усечённый конус. Благодаря этому подача шихты происходит равномерно. Доменная печь – сооружение вертикальное и достаточно высокое. Это необходимо для обеспечения хим- и термообработки сырья нагретыми газами.

    Распар

    Элемент в форме цилиндра расположен в средней части рабочей доменной зоны. Для распара характерен наибольший диаметр. Назначение конструкции – увеличение печного пространства и ликвидация ненужного сырья. Здесь образуется пустая порода.

    Заплечики

    Укороченный конусообразный вариант распара – усечённый компонент обращён широкой частью вверх. С помощью заплечиков снижают объём выплавляемой шихты при производстве чугуна.

    Основная часть, в которой и происходит выплавка металлов. Здесь горит кокс и образуется газ, накапливается шлак и чугун и происходит регулярный выпуск жидкого металла из конструкции. Состоит горн из фурменной зоны и металлоприёмника. Через фурмы, посредством воздухонагревателя и кольцевого воздуховода, в печь поступает горячий воздух. Он необходим для горения топлива. Дно металлоприёмника называется лещадь.

    Внизу горна находятся шлаковые и чугунные летки – отверстия, через которые проходит расплавленный металл. После выпуска чугуна отверстие закрывают с помощью поршневого механизма огнеустойчивой массой.

    Шлаковые отверстия находятся на 1,5-2 м выше чугунных леток. Их закрывают с помощью стальных штопоров с наконечниками. От чугуна шлак отделяется посредством агрегата, расположенного на печном желобе. Обе составляющие подаются в специальные ковши.

    Всё это гигантское сооружение имеет огромную массу. Такой вес необходимо передавать грунту равномерно. Поэтому домну устанавливают на массивном бетонном фундаменте, толщина подошвы которого может достигать 4 м. Подошва служит опорой колоннам, на которые, в свою очередь, опираются металлоконструкции. Верхнюю фундаментную часть выполняют из жаростойкого бетона в формате монолитного цилиндра.

    Давление огромной массы на грунт компенсируется устройством мощного фундамента

    В таблице представлена взаимосвязь размеров некоторых современных печей.

    добавить свое слово

    Самая широкая часть домны 6 букв

    Распар

    например:

    оборотная частьнаселенная частьсеверная частьрешающая частьнаселенную часть

    Составить слова из слова Распар

    Отгадайте загадку:

    Вокруг проруби сидят белые голуби. Показать ответ>>

    Волос на волос, тело на тело и начинается тёмное дело. Показать ответ>>

    Волос на волос, тело на тело, и получается тёмное дело. Показать ответ>>

    Ответы на сканворды и кроссворды

    Spravochnik
    slovar_a.png?v=1

    html-код помощника
    кроссвордиста:

    Для того чтобы добавить в словарь кроссвордиста новое слово, или свое определение к существующему слову, нажмите на кнопку “Добавить слово или определение”, заполните открывшуюся форму и нажмите кнопку “отправить”. После прохождения ручной модерации слово или определение к слову будет добавлено в словарь.

    Главная

    » ответы на сканворды и кроссворды

    Афоризм

    Высшая степень искусства говорить — уменье молчать.

    Экспресс-тест

    Примета

    ЩЕКИ – если они горят, кто-то где-то о вас говорит. С помощью золотого кольца вы можете узнать, хорошо отзываются о вас посторонние или же злословят. Проведите кольцом по щеке, если след будет белым, вам опасаться нечего, а если он окажется черным, то вас ругают на чем свет стоит.

    Что такое доменное производство

    Устройство доменной печи состоит из оборудования, посредством, которого очищается газ, из подбункерных помещений, которые нужны для гидроуборки. Также в ней есть разливочные машины и изделия, отвечающие за переработку шлака.

    Если требуется ремонт составляющих доменной печи, то используется исключительно огнеупорный материал, с помощью которого ремонтируется:

    • Воздухонагреватель;
    • Воздухопровод;
    • Желоба;
    • Чугуновозные ковши.

    Для того чтобы интенсифицировать плавку, может использоваться топливнокислородная высокоскоростная горелка или плазменная горелка. Помимо этого, внутри доменных печей присутствует автоматизированная установка, за счет которой удается дистанционно управлять вагонами-весами, а также осуществлять гидрообеспыливание подбункерного помещение, укрытие ковшей и желобов по которым течет металл.

    В доменном производстве используется природный газ, увлажненное дутье с постоянной влажностью, а также дутье, которое обогащено кислородом.

    Доменная революция

    , «Эксперт» №29 (667) 27 июл 2009, 00:00

    Главное изобретение, которое дала промышленная революция в Англии в XVIII веке, — массовое производство железа в доменных печах. Порожденная им в XIX веке «эра стали» продолжается и сейчас

    По учебникам древней истории мы помним, что был когда-то железный век — давным-давно, больше трех тысяч лет назад. Люди тогда открыли для себя новый металл. Однако «эрой железа», «эрой стали» можно назвать лишь последние 150–200 лет. Только в эти столетия железо вошло в нашу жизнь мощно и всеобъемлюще. Присмотритесь, оно есть везде: мы в нем живем (многоэтажки буквально пронизаны стальной арматурой и балками), мы по нему ходим (мосты), ездим (автомобили и железные дороги), на нем едим (посуда), даже компьютер, детище современных технологий, по массе в основном состоит из железа. Трудно поверить, но за свою жизнь каждый гражданин индустриально развитого общества «потребляет» в том или ином виде примерно 50 тонн этого металла. Железо доступно не только жителям городов, но и кочевникам и африканским племенам. Потому что его много. Потому что оно дешево.

    Рис. Примитивная печь для «сырого дутья»

    Но так было не всегда. Двести лет назад стальные изделия были редки и дороги. Не было технологий их производства в большом количестве. «Эра стали», стартовавшая где-то в середине XIX века, была бы невозможна без изобретения массового производства чугуна английскими металлургами в ходе доменного процесса — технологии, до неузнаваемости изменившей жизнь человечества.

    Случайно рожденный

    Первый процесс получения железа зародился в недрах первобытно-общинного строя. Существовал он в течение многих веков, оставаясь жизнеспособным в Средневековье, перекочевав оттуда в Новое время, когда и ушел в небытие. А назывался этот процесс сырое дутье.

    Фото. Реконструированная якутскими археологами «сыродутная печь»

    Для получения мягкого железа (фактически стали) повсеместно применялись сыродутные горны небольших размеров, с дутьем от ручных мехов, позднее ручной труд был заменен водяным колесом. В качестве топлива применялся древесный уголь. В результате трехчасовой плавки в подобном примитивном горне выплавлялась загрязненная шлаком и другими примесями крица, после пяти-шестикратной проковки которой получалась стальная чушка весом несколько килограммов.

    Фото. Крица, выплавленная археологами-реконструкторами

    За сутки на одном горне удавалось получить около 500 килограммов железа, при этом до 70–75% руды уходило в отходы. Такой метод был чрезвычайно трудоемким и непроизводительным. С течением времени потребность в металле возрастала, задувались все новые и новые горны, увеличивались их размеры. Но увеличение размеров горнов и силы дутья привело к тому, что в железе начало повышаться содержание углерода — критически важного компонента, сильно влияющего на свойства получаемого материала. Вместо привычной густой массы крицы на дне горна стал появляться жидкий металл, который после застывания становился хрупким, не поддавался ковке и ломался при ударе. Вначале этот металл, позднее названный чугуном, считали просто непригодным и браковали, именуя его грязным, сорным камнем или даже «свинским железом» (pig iron).

    Но вскоре было замечено, что чугун хорошо заполняет формы и из него можно получать качественные отливки, не хуже чем из меди и бронзы, но существенно дешевле. Тогда чугун начали выпускать через пробитые в основании горна отверстия и разливать в формы. Так зародилось чугунное литье, которое в усовершенствованном виде стало в наши дни основным видом литья в машиностроении. Горны, выросшие в высоту и превратившиеся в шахтные печи, стали называть домницами, а потом доменными печами, или просто домнами (слово «домна» образовано от старославянского «дмение» — дутьё, отсюда же и эпитет «надменный» — надутый). Металлурги быстро взяли на вооружение основные преимущества домны: масштаб, простоту строения и технологического процесса, некритические температуры работы — и начали планомерно их совершенствовать.

    Рис. Схема доменной печи 15-го века с водяным приводом горна

    К концу XIX века мощности крупнейших домен начали достигать уже приличных по сегодняшним меркам величин — 1–1,5 тыс. тонн чугуна в сутки. Для сравнения: крупнейшая в России и Европе доменная печь № 5 «Северянка» на «Северстали» может выдавать по 11 тыс. тонн чугуна в сутки (более 4 млн тонн в год)*. Только одна эта домна-гигант способна за один цикл выплавлять около 6 тыс. тонн металла — по массе это железнодорожный состав из 100 вагонов.

    Фото. Доменная печь «Северянка»

    Но так ведь это чугун, а как же сталь? Ведь сейчас наиболее распространены изделия из стали, а не из чугуна. Когда металлурги научились получать в большом количестве чугун, они, естественно, попытались с минимальными затратами превратить его в сталь. Новый способ переработки чугуна в чистое железо был найден довольно быстро. Уже давно было замечено, что если в кричной горн загружать чугун в смеси с древесным углем, то при горении последнего происходит расплавление чугуна и окисление его примесей и углерода. После изобретения доменных печей этот процесс был выделен в отдельное производство — в пудлинговых печах. Но сталь, в сравнении с чугуном, получалась гораздо дороже. Только к концу XIX века были изобретены технологии превращения чугуна в сталь массовым и довольно дешевым способом.Скажем еще, что перспектив замены домен на более совершенные устройства пока никаких нет. Еще в XIX веке были замечены основные недостатки доменного процесса: неэкологичность (значительные выбросы в атмосферу продуктов горения), дискретность (хотя плавка идет непрерывно, чугун можно сливать лишь время от времени — несколько раз в сутки) и двустадийность (чугун требуется переплавлять еще раз — в сталь). Многочисленные усилия металлургов, ученых и частных компаний во второй половине XX века, направленные на преодоление этих недостатков, вроде бы увенчались успехом. Были построены заводы по прямому восстановлению железа, в них сталь получалась прямо из железной руды. Они были одностадийны, непрерывны, более экологичны, чем домны. Однако существенно более дороги — как по линии капитальных вложений, так и по текущему обслуживанию. В частности, они многократно энергозатратнее — потребляют значительно больше энергии и газа (единственный в России завод такого типа — Оскольский электрометаллургический комбинат — построен по импортной технологии и эффективен только благодаря особым отношениям с «Газпромом»). Так что до сих пор подавляющее большинство вводимых в мире новых мощностей по выплавке чугуна и стали основаны на доменном процессе.

    Кому сказать спасибо

    А началось все с промышленного переворота в Англии в середине XVIII века. Строительство текстильных фабрик было весьма капитало- и материалоемким делом. Переход от мануфактуры к фабрике, от ручного труда к машинному потребовал огромного количества металла.

    Несколько десятилетий англичане интенсивно использовали древесный уголь в качестве топлива для домен и не знали горя, пока не начали ощущать его все нарастающую нехватку. Но местные изобретатели еще в середине века стали заменять в плавке древесный уголь каменноугольным коксом. На картах Урала в местах старых крупных железоделательных заводов (Невьянский, Нижнетагильский) даже сейчас видны огромные пустые прогалины — без леса. А все потому, что переход на кокс в российской металлургии прошел на столетие позже.

    Фото. Каменноугольный кокс

    Кокс, как топливо, крайне важен для доменного производства. Его использование, помимо того что бережет лес, дает возможность плавить железную руду одномоментно тысячами тонн. Кокс не только служит эффективным топливом во время плавки, но и из-за своей твердости разбивает рудные куски, не позволяя руде спечься в один комок и «запороть» плавку.

    Английские металлурги решили еще одну важную проблему — как использовать горячие колошниковые газы, образующиеся в доменной печи. Сначала их просто выбрасывали в атмосферу. Но в середине XIX века англичанин Эдуард Каупер изобрел способ подогрева воздуха в печи отходящими газами в устройствах, названных его именем, — кауперах. С этого времени кауперы стали постоянными спутниками доменных печей.

    Фото. Кауперы Самарского МЗ

    Английским металлургам принадлежит и другое важное технологическое открытие, на этот раз в области выплавки стали. В конце XVIII века Генри Корт запатентовал пудлинговую печь, на поду которой осуществлялось пудлингование (от англ. puddle — ванна расплавленного металла), которое окончательно вытеснило кричной передел. Пудлингование — это плавка чугуна в сталь в пламени пудлинговой печи, в которой топливо сгорает в топке, отделенной от загруженного в нее чугуна порогом.

    Рис. Схема мартеновской печи

    Впоследствии эта технология была доведена до совершенства — в 1864 году в устройствах француза Пьера Мартена, по имени которого названы сталеплавильные печи, используемые в некоторых странах (в том числе в России) и по сей день. В 1855 году для получения стали англичанин Генри Бессемер придумал продувать чугун воздухом, а в 1878 году англичанин Сидней Томас догадался использовать для этого кислород. Так появились кислородные конвертеры для выплавки стали.

    Рис. Схема конвертерной печи

    В общем, теперь, наверно, уже не кажется удивительным, что Англия быстро вышла на первое место в мире по выплавке железа. Если в 1768 году в стране выплавлялось 62 тыс. тонн чугуна, то уже в 1796-м — 125 тыс. тонн (немногим меньше, чем у тогдашнего лидера — Российской империи), а в 1806-м — 250 тыс. тонн (первое место в мире). За последующие полвека среднегодовые темпы роста выплавки чугуна в Англии превышали 10%, и к середине XIX века Англия давала больше половины мирового производства.

    К концу XIX века мировой лидер выплавлял в год 8 млн тонн чугуна. Но это была уже не Британия, а США.

    Новый лидер

    Взрывной рост потребления чугуна пришелся на 1830-е, когда сначала в Англии, а потом и в других развитых странах (США, Франция, Германия) началось стремительное строительство железных дорог. В период с 1840-х по 1880-е годы от 25 до 40% производившегося в мире чугуна уходило на возведение железнодорожного полотна. Среднегодовой прирост железнодорожной сети за этот период составил 17%!

    Англия довольно быстро — за два десятилетия — обзавелась собственной железной дорогой. Это дало возможность английским металлургам занять лидирующие позиции по экспорту рельсов и чугуна в мире. В основном они обслуживали потребности быстрорастущей американской экономики. Строительство железных дорог началось в США всего на несколько лет позже, чем в Англии, но первое рельсопрокатное производство возникло только в 1845 году.

    В 1850 году импорт чугуна в США составил 409 тыс. тонн — это сравнимо с внутренним производством. На тот момент железнодорожное строительство стало одним из самых выгодных вложений капиталов. От него инвестиционные потоки распространились и на металлургию, бывшую в то время в США еще в зачаточном состоянии. Буквально за десять лет, с 1847-го по 1857-й, в Соединенных Штатах было построено более 100 домен. Американские металлурги не могли упустить крупнейший в мире рынок — собственный, — ведь уже в 1860 году на США приходилась половина железнодорожной сети мира, насчитывавшей 100 тыс. километров.

    Попробуем прикинуть потребность строителей железных дорог в металле. Вес одного рельса длиной 25 метров — около 2 тонн. На 25 метров пути нужно два рельса, или 4 тонны металла. Значит, на 100 метров потребуется 16 тонн, а на километр — 160 тонн. Построенные к 1860 году 50 тыс. километров железных дорог в США «съели» 8–10 млн тонн металла. Разогнавший американскую экономику железнодорожный бум продолжался до конца столетия. Неудивительно, что только благодаря этому американцы в 1890 году обогнали англичан по выплавке чугуна, выйдя на первое место в мире. Потом разрыв продолжал увеличиваться: железные дороги становились все более скоростными, и чугунные рельсы нужно было заменять на стальные, начали возводиться первые высотные здания, требовавшие большого количества строительной арматуры, появились первые автомобили — почти целиком из железа и т. д.

    Эра стали не закончилась

    Сталь переняла эстафету у чугуна по массовому обустройству человечества лишь с конца XIX века. В предыдущие десятилетия она также довольно широко использовалась, но была гораздо более дорогим металлом, чем чугун. Только после изобретения бессемеровского (1855), мартеновского (1864) и томасовского (1878) процессов себестоимость производства стали резко снизилась, что вкупе с лучшими прочностными характеристиками позволило ей за считаные десятилетия стать незаменимым материалом номер один в мире.

    В XX веке сталь и чугун уже применялись повсеместно. Активно развивающиеся экономики США, СССР, Германии тратили огромное количество металла — десятки миллионов тонн в год уходили на строительство дорог, мостов, домов; на производство автомобилей и продукцию ВПК. Сейчас в подобном положении находится Китай, за 20 лет доведший выплавку стали до казавшихся совсем недавно нереальными 500 млн тонн — около 40% мирового производства. Нечто похожее ждет и Индию.

    Так что век стали закончится еще не скоро. В этом можно не сомневаться: в отличие от углеводородов ресурсов железных руд человечеству хватит на многие сотни лет. А ближайшие конкуренты стали как главного конструкционного и строительного материала — сплавы на основе алюминия, магния и титана, более легкие и прочные и вдобавок нержавеющие — еще десятки лет будут оставаться в разы дороже и поэтому в разы менее востребованными.

    ***

    *P.S. Сведения статьи несколько устарели. Крупнейшая в России и Европе доменная печь «Россиянка» была построена в 2011г в комплексе Новолипецкого МЗ:

    Фото. Доменная печь «Россиянка», построенная в 2011г по самым последним экологическим стандартам.

    Самая широкая часть доменной печи

    Конструкция доменной печи состоит из множества элементов и помещений, о которых написано выше.

    Макет доменной печиМакет доменной печи

    К ним можно отнести:

    • Подбункерные помещения;
    • Ковши;
    • Телеги;
    • Пути и т.д.

    Есть в доменной печи самая широкая часть, и называется она распар, которая является самым мощным местом в конструкции, а верхнюю часть называют колошником. Строение горна имеет и дно, которое называется лещадь, для укладки которого изначально нужно подготавливать массивный железобетонный фундамент. Его назначение в проведении такого процесса как накопление чугуна и шлака. Как только они накоплены их отправляют по специальным желобам через полость летки п ковшам.

    Дополнительные печные элементы

    Функционирование печи требует работы вспомогательных устройств. Среди них:

    • воздухонагреватели; крупные элементы башенного типа располагают рядом с печью; в них поступает колошниковый газ, который затем сгорает; благодаря этому образуется ещё более горячий газ, посредством сложной системы нагревающий воздух; последний – нагретый до температуры, как минимум, 1000 градусов – идёт в ход для выплавки чугуна;
    • воздуходувные машины; сжатый воздух необходим для топливного горения; в печь воздух поступает благодаря устройствам, образующим давление порядка 25 МПа;
    • устройства для подъёма и засыпки шихты;
    • газоочистители для очистки колошниковых газов;
    • прочие вспомогательные устройства – например, мостовые краны, которыми оборудованы литейные дворы.


    Рисунок 4. Пример современной доменной печи

    Современные печи оснащаются системами автоматики. Компьютеризация позволяет контролировать и регулировать основные параметры, связанные с функционированием домны. Под контролем уровень засыпки сырья, давление газа, температура дутья и т. п.

    Современные домны даны на откуп автоматике. Компьютер контролирует основные производственные процессы

    Распар

    Это средняя цилиндрическая часть рабочего пространства печи, имеющая самый большой диаметр. Распар создает некоторое дополнительное увеличение объема печи и устраняет возможные задержки шихтовых материалов.

    Футеровка печи

    Огнеупорная футеровка (кладка) доменной печи предназначена для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха от воздействия высоких температур и от контакта с жидким металлом и шлаком.

    Применяемые огнеупоры. Для футеровки доменной печи применяют качественный (доменный) шамотный кирпич, высокоглиноземистый кирпич, углеродистые блоки, иногда карбидокремниевый кирпич. Основу шамота составляют SiО2 и Аl2O3.

    Для доменных печей стандартом предусмотрено три сорта шамотных изделий с содержанием Аl2O3 соответственно не менее 42, 41 и 39%; они отличаются повышенной плотностью и прочностью, высокой огнеупорностью (> 1750 °С), низким содержанием Fe2O3 (

    Кирпич с более высоким содержанием Аl2O3 применяют для кладки низа печи, а с более низким – для кладки верха. Кроме того, для кладки печей объемом ≤1033 м3 стандартом предусмотрена марка шамота с меньшим (> 37 %) содержанием Аl2O3, меньшей огнеупорностью (> 1730°С), прочностью и плотностью. Кирпич может быть длиной 230 мм (нормальный) и 345 мм (полуторный). Применение кирпичей различной длины обеспечивает хорошее переплетение швов кладки.

    Высокоглиноземистый муллитовый кирпич, применяемый для кладки лещади, содержит > 63 % Аl2O3 при огнеупорности >1800 °С. Доменный карбидокремниевый кирпич содержит > 72 % SiC и > 7 % азота и отличается от огнеупоров на основе Аl2O3 и SiO2 заметно большей прочностью и теплопроводностью.

    Углеродистые блоки изготовляют из кокса и обожженного антрацита с добавкой в качестве связующего небольшого количества каменноугольного пека. Длина блоков достигает 3…4 м, они прямоугольного сечения 400×400 и 550×550 мм. Блоки в комбинации с высокоглиноземистым кирпичом больших размеров (400×200×100 мм) применяют для кладки самой нижней части печи – лещади.

    Швы между огнеупорными кирпичами заполняют раствором, изготовленным из мертелей, соответствующих классу кирпича. Мертель – это порошок, состоящий из измельченного шамота и огнеупорной глины. Для ответственных видов кладки применяют мертели с добавкой небольших количеств поверхностно-активных и клеющих веществ (сода, сульфитно-спиртовая барда), что позволяет приготавливать растворы с меньшей влажностью при одновременном повышении их пластичности.

    Для заполнения швов между углеродистыми блоками применяют углеродистую пасту, состоящую из кокса и смолопека. Зазор между блоками допускается не более 0,5 мм для вертикальных и не более 1,5 мм для горизонтальных швов.

    Лещадь. Ранее лещади доменных печей выкладывали из качественного шамотного кирпича. Однако рост объема печей и интенсификация плавки вызывали быстрое разрушение такой кладки. Поэтому в настоящее время лещади делают либо цельноуглеродистыми, либо комбинированными из углеродистых и высокоглиноземистых огнеупоров. Применение углеродистых огнеупоров вызвано тем, что из-за их высокой теплопроводности снижается перегрев и вследствие этого уменьшается разрушение кладки лещади.

    Горн. Футеровку горна до уровня фурм выполняют из углеродистых блоков, а в районах фурм и чугунных и шлаковых леток из шамотного (> 42 % Аl2O3) кирпича, поскольку углерод здесь может окисляться кислородом дутья, диоксидом углерода (СO2), а также парами воды из огнеупорных масс. При работе на безводных леточных массах район чугунных леток делают из углеродистых блоков. Для предотвращения окисления углеродистых блоков в период задувки печи их защищают кладкой в один ряд из шамотного кирпича.

    Толщина футеровки у низа горна достигает 1600 мм. Снаружи кладку горна охлаждают гладкими плитовыми холодильниками.

    Заплечики. Кладку заплечиков чаще всего делают тонкостенной (толщина 230 или 345 мм) из шамотного (> 42 % Аl2O3) кирпича в один ряд, при этом кирпич примыкает к периферийным плитовым холодильникам с залитым кирпичом. Иногда вместо шамота применяют карбидокремние вые кирпичи. Кладка заплечиков быстро изнашивается и вместо нее на поверхности холодильников формируется слой гарнисажа (застывшего шлака и мелких кусков шихты).

    Шахта и распар. Кладку распара и охлаждаемой части шахты (~2/3 ее высоты снизу) выполняют из шамотного (> 41…42 % Аl2O3) или карбидокремниевого кирпича, а кладку верхней неохлаждаемой части шахты из шамота, содержащего > 39 % Аl2O3. Кирпичи укладывают в два – три ряда вперевязку.

    Кладка шахты с распаром может быть толсто-, средне- и тонкостенной. В прежние годы широко применяли толстостенную кладку (толщина верха шахты 800…900 мм и до 1300 мм в районе распара) с горизонтальными холодильниками, заглубленными в кладку и служащими ее опорой. Однако в связи с тем, что холодильники расположены на расстоянии друг от друга, плохо охлаждается кожух, и после износа футеровки возникают его местные перегревы, вызывая термическую деформацию и возможность появления трещин.

    Кроме того, вырезы в кожухе для установки горизонтальных холодильников снижают его прочность и делают кожух менее герметичным. В связи с этим в последние годы делают тонко- и среднестенные шахты. Тонкостенная шахта (и распар) имеет в охлаждаемой части толщину кладки 230…345 мм и в верхней неохлаждаемой части 575…690 мм с охлаждением вертикальными ребристыми холодильниками, причем часть холодильников имеет горизонтальные выступы, которые служат опорой для кладки и способствуют удержанию гарнисажа.

    Среднестенная шахта имеет толщину кладки в охлаждаемой части 575…900 мм и в неохлаждаемой 700 мм, охлаждение либо комбинированное из вертикальных ребристых холодильников в сочетании с горизонтальными, либо из вертикальных ребристых холодильников, имеющих горизонтальные выступы.

    В распаре и охлаждаемой части шахты по мере износа кирпича образуется слой гарнисажа. С тем, чтобы уменьшить давление от расширяющейся при нагреве кладки на кожух печи и предотвратить его разрыв, между футеровкой и вертикальными холодильниками по всей высоте печи (кроме распара) предусматривают зазор в 70…200 мм, заполняемый шамотоасбестовой или пластичной углеродистой массой.

    Колошник. Собственно футеровка колошника состоит из одного ряда шамотного кирпича, выкладываемого у кожуха. За ним располагают “колошниковую защиту”, которая воспринимает удары падающих сверху в процессе загрузки кусков шихты. Широко распространенная ее разновидность состоит из стальных сегментов – литых полых коробок, заполненных шамотным кирпичом. Сегменты расположены несколькими кольцевыми рядами по высоте колошника; соседние по окружности сегменты соединены между собой болтами.

    Вся колошниковая защита крепится к кожуху с помощью не скольких подвесок, в каждой из которых сегменты прикреплены к вертикальной пластине, соединенной с серьгой, которая свободно подвешена на штыре, вставленном в отверстие кронштейна; последний прикреплен к кожуху болтами. Такая подвеска позволяет всем сегментам перемещаться вверх в случае роста кладки шахты в вертикальном направлении в результате ее нагрева.

    Расчет годовой производительности доменной печи

    Годовая производительность печи позволяет судить об эффективности ее эксплуатации. Рассчитывают ее по формуле Пгод = m × Vпол / КИПО, а исходными данными для ее расчета являются:

    • полезный объем домны, Vпол, м3;
    • коэффициент использования полезного объема, КИПО;
    • годовое количество рабочих суток печи, m, дни.

    Для примера выполним расчеты для печи с полезным объемом в 2000 м3. Учитывая характер эксплуатации печи, принимаем количество рабочих суток за календарное количество дней. В 2020 году их было 366. Значение КИПО возьмем из справочников, для отечественных домен постройки 70-80-х годов прошлого века данный коэффициент равен 0,6 и 0,7.

    Пгод = m × Vпол / КИПО = 366 × 2000 / 0,6 = 1 220 000 тонн

    Это означает, что при полной загрузке доменная печь с таким полезным объемом могла в 2020 году дать экономике 1,22 млн. тонн чугуна.

    Украинская металлургия является одной из ведущих в мире. За последние несколько лет она неоднократно занимала 9-е место в ТОП-10 среди многочисленных стран-производителей стали.

    На территории Украины расположена известная во всем мире доменная печь №9. Это самая мощная домна в Европе. Ее полезный объем составляет 5034 кубических метра, а годовая производительность может достигать 4 000 000 тонн.

    Топливо для домны

    Работает печь для изготовления чугуна на таком сырье как кокс, который происходит в специальных коксовых печах, где выплавляется чугун. Получают кокс из специального коксующего каменного угля. Как правило, на крупном металлургическом заводе, кокс вырабатывается в специальных коксохимических цехах, где в среднем находится по 50-70 печей или камер коксования. Все они объединяются в одну камеру.

    Весь процесс является полностью автоматизированным, а сущность его состоит в том, что состав из раздробленного коксующегося и некоксующегося каменного угля загружается в полость камеры и подогревается без доступа воздуха до 1000 оС.

    Обогрев камеры осуществляется снаружи. Чтобы температура внутри полости печи сохранялась на уровне в 1000 оС, в пространстве между камерами требуется поддержание температуры 1400 оС. Подогрев коксовой батареи осуществляется газом, который смешивается с подогретым воздухом. При коксовании, а также в момент нагревания каменного угля до температуры в 100 оС начинается медленное испарение влаги, а далее при нагревании угля до 350 оС идет его просушивание и удаление смол.

    При повышении температуры до отметки в 450 оС начинается размягчение частиц в коксующемся угле, а частички, полученные этим способом, начинают обволакивать некоксующиеся части угля, что образует сплошную массу, а впоследствии единый сплав. Чтобы сделать правильный и качественный состав требуется полное соблюдение всех этапов. Когда тепло массы достигает 480-650 оС, масса начинает выделять органические газообразные продукты сухой перегонки угля.

    Как только выделяющийся газ вспучивает сплошную массу из угля, он начинает постепенно покидать ее, после чего остается ноздреватый уголь и большое количество мелких пор и трещин что является полукоксом. Когда температура достигает 650-1000 оС, он становится коксом с серебристым и светловато-серым цветом.

    Если правильно пользоваться производством, то получают до 750 кокса из 1 тонны угля, а также 300м3 коксового газа и практически 35 кг каменноугольной смолы. В том числе 12 кг бензола и 3 кг аммиака. Уголь – это отличный источник тепла, который используют в частных домах для отопления.

    Профиль печи

    Профилем доменной печи называют очертание рабочего пространства, ограниченного футеровкой. В горизонтальных (поперечных) сечениях профиль представляет собой окружности переменного диаметра.

    Профиль печи в вертикальном осевом сечении представлен на рис. 20; основные элементы профиля – это горн, заплечики, распар, шахта и колошник, составляющие полезный объем печи, т.е. объем от оси чугунной летки – О.Ч.Л. – до низа подвижных элементов засыпного аппарата в опущенном положении (в полезный объем не входят объем 1 нижней части горна от оси чугунной летки до кладки лещади, где находится несливаемый слой жидкого чугуна, и ограниченный куполом 3 печи объем 2, в котором расположены элементы засыпного аппарата).

    Профиль доменной печи
    Рис. 20. Профиль доменной печи

    Колошник имеет форму цилиндра и служит для приема загружаемой сверху шихты. Ниже колошника расположена расширяющаяся книзу шахта; это расширение необходимо, чтобы обеспечить свободное опускание шихтовых материалов, объем которых увеличивается в результате нагрева. Распар, представляющий собой короткий цилиндр, служит для создания плавного перехода от расширяющейся шахты к сужающимся заплечикам.

    Заплечики выполнены в виде усеченного конуса; такая их форма необходима, поскольку здесь происходит плавление рудной части шихты, в результате чего объем шихты уменьшается и суживающиеся заплечики не позволяют шихте слишком быстро опускаться в горн. Последний имеет цилиндрическую форму, в нижней его части скапливаются жидкие чугун и шлак, а в верхнюю подают дутье и здесь сгорает топливо (кокс).

    Основным размером доменной печи является полезный объем. В России доменные печи строятся по типовым проектам, в соответствии с которыми предусмотрены следующие величины полезного объема, м3: 1033, 1386, 1513, 1719, 2002, 2300, 2700, 3000, 3200, 4500, 5000 и 5500.

  • Рейтинг
    ( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
    Загрузка ...