ВВЕДЕНИЕ. Уральский федеральный университет им

Уральский федеральный университет им. Первого президента России Б.Н. Ельцина

УСТРОЙСТВО И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ

Екатеринбург 2012

ВВЕДЕНИЕ

Основным агрегатом для получения чугуна из железорудных материалов является доменная печь: шахтный плавильный агрегат непрерывного действия. Все протекающие в ней процессы (теплообмен, восстановление, разложение плавильных материалов и т.д.) осуществляются в потоке движущихся навстречу друг другу кусковых материалов шихты и восстановительного газа. Протекание физико – химических и тепловых процессов в противоточном режиме определяет их высокую эффективность. Так, коэффициент использования тепла в доменной печи (тепловой к.п.д.) достигает в некоторых случаях 70 -80 %, что является совершенно недостижимым для других типов металлургических печей. Высока и степень использования основных газообразных восстановителей – монооксида углерода (СО) и водорода (Н₂). На хорошо работающих доменных печах состав выходящего из печи газа приближается к равновесному, т.е. к максимально возможной степени использования его восстановительного потенциала. Высокая эффективность доменного процесса предопределяет то, что (по словам академика Бардина) доменная печь на ближайшее обозримое будущее является единственным восстановительным агрегатом для массового производства черных металлов.

Становление и развитие доменного производства как основного способа получения чугуна относится к XVIII – XX векам и стало возможным благодаря целому ряду важнейших изобретений и достижений научно – технической революции, часть из которых представлена в табл. 1.

Таблица 1. -Основные этапы развития доменного производства

Дата	Этап развития
XIVв	Появление первых доменных печей в Европе
1701 г	Получен первый чугун в Невьянской домне (высота печи 12 аршин, производительность 124 пуда чугуна в сутки
1735 г	А.Дерби – сын получил патент на коксование каменного угля. Доменная плавка на коксе проводилась на заводе Колбрукдейль(Англия)
1755 г	Первое применение паровой машины для привода воздуходувного компрессора, подающего дутье в доменную печь завода Брэдли, Вилькинсон, Англия
1765 -1767 гг	И.И. Ползунов впервые в мире построил пароатмосферную (воздуходувную) машину на Колыново – Вознесенском заводе в Барнауле, Россия
1768 -1769 гг	Джон Смитон предложил использовать цилиндрические воздуходувные машины для подачи дутья в доменные печи, Шотландия
1769 г	Д.Уатт получил первый патент на паровую машину – «Способ уменьшить в огневых машинах потребление пара и, следовательно, топлива», Англия
1781 г	Д.Уатт получил второй патент на пять решений использования упругой силы пара, Англия
1784 г	Построен универсальный паровой двигатель, Д.Уатт, Англия
1790 г	Зыков И.Г. ввел в работу поршневые воздуходувки на Петрокаменском и Невьянском заводах, Россия
1799 г	Седдегер исследовал возможности применения нагретого дутья, Англия
1812 (1822) г	Леукс (Лейс) предложил нагревать дутье для доменной печи, Германия
1828 г	Джеймс Нельсон получил патент на «Нагрев дутья перед подачей его в доменную печь». Осуществлено в 1829 г на заводе «Клейд», Шотландия
1830 г	Штромейер предложил добавлять пар к дутью, Германия
1831 г	Джон Дейвис предложил вдувать пылевидный уголь в фурмы доменной печи, Англия
1838 г	Дж. Вандель предложил взамен кирпичных устоев, которые держали кладку шахты, использовать опорное кольцо и чугунные колонны
1838 г	Барнет получил патент на вдувание природного газа и нефти в фурмы доменных печей, Англия
1839 г	Джон Гиббонс опубликовал статью о «естественном» рациональном профиле доменной печи, Англия
1840 -1850 гг	Сооружение доменных печей с тонким каменным, а затем и металлическим кожухом, Шотландия
1850 г	Парри. Изобретение засыпного устройства «воронка -конус» для загрузки шихты в доменную печь, Англия
1857 г	Э.Каупер предложил способ нагрева воздуха и конструкцию кирпичного регенеративного воздухонагревателя
	Н.Солли изобрел воздушную фурму с внутренней полостью, охлаждаемой водой. Фурмы изготавливались литыми из бронзы. Шотландия
	Люрман изобрел шлаковую фурму. Впервые шлаковая фурма установлена на заводе «Фриденсхютте». Германия
	Г.Бессемер получил патент США № 117246 на способ доменной плавки с высоким давлением в рабочем пространстве печи
	Г.Бессемер получил патент на технологию работы доменных печей на дутье, обогащенном кислородом, США
	К.Амберс получил патент на вдувание угля в фурмы доменных печей, Германия
	Первое применение углеродистых огнеупоров для футеровки доменных печей, Ф.Бургес, Германия
	Изобретение вращающегося распределителя к засыпному аппарату, Браун
	Изобретена паровая турбина, К.Лаваль, Швеция
	На заводе Камбрия – Вон изобретена пушка для забивки чугунной летки леточной массой, США
	Пуск в эксплуатацию первой печи с тонкостенной шахтой Бургеса на заводе «Вулкан» около Дуйсбурга, Германия
	Приобретение патента на изобретение вращающегося распределителя шихты фирмой Мак-Ки, США
1913 - 1914	На заводе Угре-Мари осуществлены опыты по применению в доменной плавке дутья, обогащенного кислородом, Бельгия
	Есманский П.М. высказал предположение, что «работа доменной печи при более высоком давлении в ее пространстве будет более эффективной», Россия
1938-1948	Начало широкого применения агломерата в шихте доменных печей. П.И. Коробов, А.Ф.Борисов, Л.Д. Юпко, Россия, Украина
	Разработка конструкции и сооружение цельноуглеродистой лещади на печи № 8 ММК, Россия
1958-1959	Освоение технологии доменной плавки с применением природного газа в сочетании с обогащенным кислородом дутьем. Л.Д. Юпко, В.И.Литвиненко, Украина
	Изобретение системы испарительного охлаждения промышленных печей, авт. св. СССР № 70344, Украина
	Изобретение распределительно – засыпного аппарата с односкатным вращающимся лотком – желобом, авт. св. СССР № 125576, Е.Ф. Вегман, А.А. Вагин, Россия
1960 – 1970	Применение воздушного охлаждения лещади доменной печи, Россия, Украина
	Разработка распределительно – засыпного аппарата с односкатным вращающимся лотком – желобом, меняющим угол наклона (собственность фирмы Пауль Вюрт, франц. Патент № 2053327, патент ФРГ № 2035458),Р.Мар, ЭЛежи, Франция
1980 -1987	Укладка в лещади доменных печей графитовых, полуграфитовых и углеродистых блоков с микропористой структурой, страны ЕЭС
	Разработка конструкции, строительство и эксплуатация бесшахтного воздухонагревателя печи № 4 НТМК, В.С.Новиков, Н.М.Бабушкин, Я.П. Калугин, Аминов, Россия
1983 -1986	Монтаж подвижных плит колошника на доменных печах ЗСМК и КМК, Россия
	Разработка и применение медных вертикальных плит для охлаждения кладки доменных печей. Фирмы «Маннесман»и «Тиссеншталь», ФРГ
1985 -1992	Проектирование, изготовление, монтаж и начало эксплуатации на ЗСМК роторного загрузочного устройства, авт.св. России № 969739, Б.И.Ашпин, А.С. Шинкаренко, И.Г. Игонин, А.И. Нефедов, В.И. Люленков, Е.И. Гринберг, Россия
	Впервые в практике доменного производства осуществлено водяное охлаждение подлещадного пространства доменной печи № 1 ЗСМК объемом 3000 м^3, Россия

С момента возникновения и до настоящего времени доменное производство претерпело громадные качественные изменения. Увеличение производства чугуна привело к созданию высокопроизводительных доменных печей большого объема (рис.1) с высокой степенью механизации и автоматизации технологического процесса. Техника доменного производства продолжает непрерывно совершенствоваться.

Рис. 1.Доменное производство комбината Shougang; современные технологии

В данном учебном пособии рассматриваются конструкции и оборудование современных доменных печей различных поколений, существующих в настоящее время в России. Это позволяет не только изучить существующую технику доменного производства, но и современные тенденции ее совершенствования. Учебное пособие предназначено для технологического персонала доменных цехов, а также для студентов, обучающихся по специальности металлургия черных металлов, специализирующихся по металлургии чугуна при изучении ими дисциплины: «Устройство и проектирование доменных печей».

Изучение этой дисциплины предполагает, что обучающиеся ознакомлены с ранее пройденными дисциплинами: «Теория доменной плавки», «Технология доменной плавки», а также «Производство чугуна и прямое получение железа».

Учебное пособие является совместным трудом преподавательского состава кафедры «Металлургия железа и сплавов» УрФУ. Авторы выражают глубокую благодарность и признательность ведущим специалистам доменного производства ОАО «Чусовской металлургический завод» за ……...

Дата добавления: 2015-07-18