Vysokopecní zařízení, princip činnosti vysoké pece

Tavení železa v průmyslovém měřítku je nemožné bez velkých, složitých a výkonných pecí. Vysoká pec je vertikální šachtová konstrukce, ve které se železná ruda taví na užitečný kov. Konstrukce vysoké pece předpokládá nepřetržitý provoz konstrukce po dobu 3-12 let až do větších oprav.

Zařízení vysoké pece

Moderní pec je obrovská konstrukce o hmotnosti až 35000 40 tun a výšce až 4 m. Aby bylo možné dlouhodobé tavení bez prostojů, musí být pec silná a spolehlivá. Vnější strana zařízení je pokryta ocelovým pláštěm – základna je obložena silným plechem (až XNUMX cm).

Vnitřek je vyložen ohnivzdornou podšívkou. Vyžaduje neustálé chlazení, proto jsou na dně instalovány kovové nádrže, ve kterých cirkuluje voda. Protože je potřeba hodně kapaliny, někdy se používá chlazení odpařováním. Podstatou metody je odpařování vroucí vody, která aktivně absorbuje tepelnou energii.
*

Trouba je konstrukce skládající se z mnoha prvků. Představeny jsou ty hlavní:

• rošt (rošt);
• napařování;
• moje;
• hora;
• ramena.

Koloshnik

Jedná se o horní prvek, který slouží k nakládání surovin (vsázce) a odvodu výfukových plynů. Hlavní částí vysoké pece je vsázková jednotka. Ve většině případů jsou dávková plnicí zařízení dvoukuželová. Mezi náplněmi jsou oba kužely zakryty. Po přivedení suroviny menší prvek klesá dolů a železná ruda padá do většího. Jakmile se shromáždí potřebná část, malý kužel se uzavře a ruda z velkého kužele vstupuje do pece. Poté je velké zařízení také utěsněno.

Pokročilejší vysoké pece mají vylepšenou konstrukci hrdla. Roli velkého kužele plní otočný skluz s nastavitelným úhlem sklonu. To umožňuje plnit surovinu z jakékoli strany.

Hrdlo pece slouží zároveň jako výstup plynu. Proces tavení produkuje obrovské množství plynu. Spolu s ním se odstraňuje i prach obsahující železo, který zachycují plynové čističe.

Moje

Šachta zabírá většinu prostoru pece. Struktura, která se směrem ke dnu rozšiřuje, je komolý kužel. Díky tomu je dávka dodávána rovnoměrně. Vysoká pec je vertikální a poměrně vysoká konstrukce. To je nezbytné pro zajištění chemického a tepelného zpracování surovin zahřátými plyny.

Raspar

Válcový prvek je umístěn ve střední části pracovní zóny vysoké pece. Největší průměr je typický pro páru. Účelem návrhu je zvětšit prostor pece a eliminovat zbytečné suroviny. Vzniká zde hlušina.

Ramena

Zkrácená kónická verze rašple – komolý díl směřuje širokou částí nahoru. Ramena slouží ke snížení objemu roztavené vsázky při výrobě litiny.

Horn

Hlavní část, ve které probíhá tavení kovů. Zde hoří koks a vzniká plyn, hromadí se struska a litina a z konstrukce se pravidelně uvolňuje tekutý kov. Pec se skládá z dmyšní zóny a kovového přijímače. Horký vzduch vstupuje do pece přes trysky, přes ohřívač vzduchu a prstencový vzduchový kanál. Je nezbytný pro spalování paliva. Spodní část kovového přijímače se nazývá dno.

Ve spodní části pece jsou struskové a litinové odpichové otvory – otvory, kterými prochází roztavený kov. Po uvolnění litiny se otvor pomocí pístového mechanismu uzavře ohnivzdornou hmotou.

Struskové otvory jsou umístěny 1,5-2 m nad litinovými odpichovými otvory. Uzavírají se pomocí ocelových vývrtek s hroty. Struska se odděluje od litiny pomocí jednotky umístěné na žlabu pece. Obě složky se plní do speciálních pánví.

Celá tato gigantická stavba má obrovskou hmotnost. Tato hmotnost musí být přenášena na zem rovnoměrně. Proto je vysoká pec instalována na masivním betonovém základu, jehož tloušťka základny může dosáhnout 4 m. Základna slouží jako podpěra pro sloupy, které zase nesou kovové konstrukce. Horní základová část je ze žáruvzdorného betonu ve formě monolitického válce.

Tlak obrovské hmoty na zem je kompenzován konstrukcí silného základu

Tabulka ukazuje vztah mezi velikostmi některých moderních pecí.

Přídavné prvky pece

Provoz pece vyžaduje obsluhu pomocných zařízení. Mezi nimi:

• ohřívače vzduchu; velké prvky věžového typu jsou umístěny vedle pece; do nich vstupuje vysokopecní plyn a následně hoří; v důsledku toho vzniká ještě teplejší plyn, který ohřívá vzduch složitým systémem; ten – zahřátý na teplotu minimálně 1000 stupňů – se používá k tavení litiny;
• dmychadla vzduchu; Stlačený vzduch je nezbytný pro spalování paliva; vzduch vstupuje do pece přes zařízení, která vytvářejí tlak asi 25 MPa;
• zařízení pro zvedání a plnění dávky;
• pračky plynu pro čištění vysokopecních plynů;
• další pomocná zařízení – například mostové jeřáby, kterými jsou vybaveny slévárenské dvory.

Moderní pece jsou vybaveny automatickými systémy. Automatizace umožňuje sledování a regulaci hlavních parametrů spojených s fungováním vysoké pece. Úroveň plnění surovinou, tlak plynu, teplota tryskání atd. jsou pod kontrolou.

Moderní vysoké pece jsou ponechány automatizaci. Počítač řídí hlavní výrobní procesy

Jaký je princip činnosti vysoké pece?

Princip činnosti vysoké pece je založen na složitých fyzikálních a chemických procesech. Rozlišují se následující operace:

• spalování paliva;
• obnova železa;
• rozklad vápence na oxid vápenatý a oxid uhličitý;
• nasycení železa uhlíkem;
• tavení kovů;
• tavení strusky atd.

V nejobecnějším smyslu je vysokopecní tavení výroba surového železa ze surovin železné rudy. Hlavní materiály, které lze použít k tavení litiny, jsou:

• palivo – koks;
• železná ruda je surovina, ze které se taví litina;
• tavidlo – speciální přísady z písku, vápence a některých dalších materiálů.

Vsázka vstupuje do pece ve formě malých tavených kusů – pelet nebo aglomerátů. Rudnou látkou mohou být manganové rudy nebo různé variace železné rudy. Surovina se nalévá do hrdla pece ve vrstvách, střídavě s vrstvami tavidla a koksu.

Účelem tavidla je oddělit litinu od nečistot a odpadní horniny (strusky)

Struska plave na povrch horké litiny. Než tekutý kov ztuhne, nečistoty se vypustí.

Zásobování surovinami, stejně jako provoz pece, musí být nepřetržité. Konzistenci procesu zajišťují speciální dopravníky. Vsázka, která se dostane do pece přes popsané prvky, prochází řadou technologických procesů.

Při hoření koksu vzniká požadovaná teplota, která by neměla klesnout pod 2000 stupňů. Spalování podporuje spojení kyslíku a uhlí. Zároveň vzniká oxid uhličitý. Pod vlivem vysoké teploty se z posledně jmenovaného stává oxid uhelnatý. Díky tomu je železo obnoveno.

Regenerace železa je jednou z nejdůležitějších výrobních fází. Bez tohoto procesu je nemožné, aby kov získal potřebnou pevnost.

Litina se stává litinou poté, co železo projde roztaveným koksem. Aby byl výsledek možný, musí být železo nasyceno uhlíkem. Mezi litiny patří slitiny, ve kterých uhlík tvoří 2–5 %.

Poté, co se hotový kov nahromadí v peci, je uvolněn odpichovými otvory. Nejprve se horním otvorem uvolní struska a spodním otvorem se pak uvolní litina. Ten je odváděn kanály do kbelíků a posílán k dalšímu zpracování.

Závěr

Vysoká pec je jednou z nejdůležitějších součástí metalurgie železa. V moderní realitě jsou vysoké pece obvykle „zabudovány do“ metalurgických závodů. Průměrná pec je schopna vyrobit přibližně 12000 20000 tun litiny denně při spotřebě přibližně XNUMX XNUMX tun suroviny.