Υψικάμινος. Συσκευή, αρχή λειτουργίας και σκοπός. Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας υψικάμινων Θερμοκρασία σε υψικάμινο

Παρά τον μεγάλο αριθμό συνθετικών και πολυμερών υλικών που έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα στη σύγχρονη βιομηχανία και την καθημερινή ζωή, η χρήση κραμάτων σιδήρου δεν είναι κατώτερη από την παλάμη. Τα πιο κρίσιμα μέρη, μηχανισμοί, εργαλεία και άλλα εξαρτήματα είναι κατασκευασμένα από διάφορες ποιότητες και τύπους μετάλλων που έχουν τις απαραίτητες ιδιότητες για την επίλυση των εργασιών που έχουν ανατεθεί. Οι ενεργές αναζητήσεις για πλήρη αντικατάσταση κραμάτων μετάλλων δεν έχουν ακόμη πετύχει, καθώς η διαφορά στις ιδιότητες των υλικών είναι πολύ μεγάλη. Η ανάπτυξη της μεταλλουργίας δεν σταματά· αναδύονται νέες τεχνολογίες και μέθοδοι για την παραγωγή υλικών υψηλής αντοχής και σκληρών υλικών. Ταυτόχρονα, οι παλιές, παραδοσιακές μέθοδοι τήξης μετάλλων, που επεξεργάστηκαν στο πέρασμα των αιώνων και μελετήθηκαν λεπτομερώς από πολλές γενιές μεταλλουργών, δεν έχουν ξεχαστεί. Ας εξετάσουμε το σχεδιασμό μιας υψικάμινου - ένα από τα παλαιότερα σχέδια για την παραγωγή χυτοσιδήρου χυτηρίου, το οποίο χρησιμοποιείται ενεργά μέχρι σήμερα.

Ιστορία

Η ανάγκη βελτίωσης της τεχνολογίας τήξης σιδήρου προέκυψε εδώ και πολύ καιρό. Τα μεταλλεύματα χαμηλής τήξης, που βρίσκονται σχεδόν στην επιφάνεια της γης, δεν είχαν μεγάλους όγκους και καταναλώθηκαν γρήγορα. Η υπάρχουσα τεχνική τήξης ήταν αβάσιμη και δεν επέτρεπε την εργασία με πυρίμαχα μεταλλεύματα. Υπήρχε ανάγκη βελτίωσης του υπάρχοντος εξοπλισμού και τεχνολογίας. Πρώτα απ 'όλα, ήταν απαραίτητο να αυξηθεί το μέγεθος των κλιβάνων και να ενισχυθεί σημαντικά η λειτουργία συμπίεσης.

Οι πρώτες αναφορές για κατασκευές παρόμοιες με υψικάμινους βρέθηκαν στην Κίνα. Χρονολογούνται στον 4ο αιώνα. Στην Ευρώπη, η εμφάνιση των υψικάμινων χρονολογείται από τον 15ο αιώνα· πριν από αυτό, χρησιμοποιήθηκαν οι λεγόμενοι φούρνοι φουσκώματος τυριού. Ο άμεσος προκάτοχος της υψικάμινου ήταν η Καταλανική σφυρηλάτηση, η οποία χρησιμοποιούσε τεχνολογικές τεχνικές κοντά στη μέθοδο παραγωγής της υψικάμινου. Τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του ήταν:

• Διαδικασία παροχής συνεχούς χρέωσης.
• Χρήση ισχυρών μονάδων παροχής αέρα με υδραυλική κίνηση.

υψικάμινος 14ου αιώνα

Ο όγκος του καταλανικού σφυρηλάτησης ήταν μόνο 1 m³, γεγονός που δεν επέτρεπε την απόκτηση μεγάλων ποσοτήτων προϊόντων. Τον 13ο αιώνα, στο ευρωπαϊκό πριγκιπάτο της Στυρίας δημιουργήθηκε το Stutofen, μια διευρυμένη και βελτιωμένη εκδοχή του καταλανικού σάλπιγγα. Είχε ύψος περίπου 3,5 μ. και είχε δύο τεχνολογικά ανοίγματα - το κάτω για παροχή αέρα, το πάνω για την εξαγωγή της κρίτσας (ακατέργαστο σίδηρο). Η Stukofen παρήγαγε τρεις τύπους ημικατεργασμένων προϊόντων σιδήρου:

• Ατσάλι;
• Ελατός σίδηρος;
• Χυτοσίδηρος.

Η διαφορά μεταξύ τους ήταν στην περιεκτικότητα σε άνθρακα - το μεγαλύτερο μέρος ήταν σε χυτοσίδηρο (πάνω από 1,7%), στον χάλυβα ήταν λιγότερο από 1,7%, και στον ελατό σίδηρο ήταν 0,04%. Το υψηλό επίπεδο περιεκτικότητας σε άνθρακα αξιολογήθηκε αρνητικά, καθώς ο χυτοσίδηρος δεν μπορεί να σφυρηλατηθεί, να συγκολληθεί και είναι δύσκολο να κατασκευαστούν όπλα από αυτό.

Είναι σημαντικό! Αρχικά, ο χυτοσίδηρος ταξινομήθηκε ως βιομηχανικό απόβλητο επειδή δεν μπορούσε να σφυρηλατηθεί. Οι στάσεις απέναντί ​​του άλλαξαν μόνο μετά την έναρξη της δευτερογενούς τήξης, η οποία άρχισε να γίνεται λόγω έλλειψης εύτηκτων μεταλλευμάτων. Ο μετατρέψιμος σίδηρος που λαμβάνεται από χυτοσίδηρο ήταν υψηλότερης ποιότητας, γεγονός που χρησίμευσε ως κίνητρο για την επέκταση της διαδικασίας μετατροπής.

Η περαιτέρω επέκταση της χωρητικότητας και η βελτίωση της τεχνολογίας οδήγησαν στην εμφάνιση του blaufen, το οποίο ήταν ήδη περίπου 5-6 μέτρα ύψος, ικανό να λιώνει χυτοσίδηρο και σίδηρο ταυτόχρονα. Ήταν ήδη πρακτικά μια υψικάμινος, αν και κάπως μικρότερος, απλοποιημένος σχεδιασμός. Καθιερώθηκε μια διαδικασία δύο σταδίων, όταν το πρώτο στάδιο ήταν η παραγωγή χυτοσιδήρου και το δεύτερο ήταν η τήξη του σιδήρου από αυτόν υπό αυξημένη πίεση.

Η εμφάνιση των πρώτων υψικάμινων στην Ευρώπη χρονολογείται από τα τέλη του 15ου αιώνα. Σχεδόν αμέσως, παρόμοια σχέδια εμφανίστηκαν στην Αγγλία και στις ΗΠΑ δημιουργήθηκαν οι πρώτοι υψικάμινοι πολύ αργότερα - το 1619. Η πρώτη υψικάμινος στη Ρωσία κατασκευάστηκε από τον A. A. Vinius στο εργοστάσιό του στην Τούλα. Η διαδικασία περιελάμβανε τα ακόλουθα βήματα:

Τοποθετώντας χυτοσίδηρο μπροστά στο στόμα, λιώνοντας, χυτοσίδηρος ρέει κάτω.

Απώλεια λίπους άνθρακα κατά τη διέλευση κοντά στα tuyeres.

Παροχή του προκύπτοντος σιδήρου στο ακροφύσιο, μια ισχυρή ώθηση, κατά την οποία η περίσσεια άνθρακα κάηκε και ο μαλακός σίδηρος κατακάθισε στο κάτω μέρος.

Ο σίδηρος αφαιρέθηκε από τον πυθμένα του σφυρηλάτησης και σφυρηλατήθηκε, αφαιρώντας την υγρή σκωρία και συμπυκνώνοντας τους χοίρους. Με αυτή τη μέθοδο, η απόδοση του τελικού σιδήρου ήταν περίπου 92% του αρχικού βάρους του χυτοσιδήρου και η ποιότητά του ξεπερνούσε σημαντικά αυτή ενός κρίσιμου προϊόντος.

Η κρίση των καυσίμων έγινε σοβαρό πρόβλημα. Το κάρβουνο χρησιμοποιήθηκε για την τήξη του μεταλλεύματος, γεγονός που οδήγησε στην καταστροφή των δασών. Το πρόβλημα μεγάλωσε σε τέτοιες διαστάσεις που το μέταλλο εισήχθη στην Αγγλία από την Ευρώπη, και αργότερα από τη Ρωσία, για 2 αιώνες. Αποδείχθηκε ότι το δάσος μεγαλώνει πιο αργά από ότι καίγεται. Οι προσπάθειες χρήσης άνθρακα έδειξαν ότι περιέχει μεγάλη ποσότητα θείου, γεγονός που μειώνει σημαντικά την ποιότητα του μετάλλου. Πραγματοποιήθηκαν πολλά πειράματα που δεν είχαν επιτυχία.

Αυτό είναι ενδιαφέρον! Η λύση βρέθηκε μόλις το 1735 από τον Άγγλο μεταλλουργό A. Derby II, ο οποίος βρήκε τρόπο να μετατρέψει τον άνθρακα σε κοκ. Από τότε, το πρόβλημα των καυσίμων ξεπεράστηκε και η διαδικασία έλαβε μια νέα ώθηση για ανάπτυξη.

Η επόμενη επαναστατική ανακάλυψη ήταν η θέρμανση του αέρα που χρησιμοποιείται για την υπερφόρτιση. Κατέστησε δυνατή τη σημαντική μείωση της κατανάλωσης άνθρακα έως και 36%. Υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις για την ποιότητα και την ποιότητα του μετάλλου όσον αφορά την περιεκτικότητα σε μαγγάνιο, πυρίτιο και φώσφορο. Η τεχνολογία και ο σχεδιασμός των κλιβάνων βελτιώθηκαν και συμπληρώθηκαν, φτάνοντας σιγά σιγά σε μια σύγχρονη εμφάνιση.

Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας

Ο υψικάμινος είναι μια κατασκευή τύπου κάθετου άξονα, που μοιάζει με κώνο, που εκτείνεται προς τα κάτω. Το ύψος του κλιβάνου μπορεί να φτάσει τα 70 m, ο όγκος εργασίας είναι 2700 m³. Η ημερήσια παραγωγικότητα μιας υψικάμινου αυτού του μεγέθους φτάνει τους 5000 τόνους χυτοσίδηρου. Το κύριο χαρακτηριστικό της λειτουργίας των υψικάμινων είναι η συνέχεια της διαδικασίας. Οι εργασίες εκτελούνται όλο το εικοσιτετράωρο και δεν σταματούν έως ότου επισκευαστεί ή αποσυναρμολογηθεί ο κλίβανος, κάτι που μπορεί να διαρκέσει από 3 έως 15 χρόνια. Εάν διακοπεί η εργασία και η σόμπα μείνει χωρίς καύσιμα, θα συμβεί η λεγόμενη «μόλυνση», η στερεοποίηση των υλικών στο εσωτερικό. Είναι αδύνατο να επανεκκινήσετε έναν φούρνο που έχει σταματήσει με ασυνήθιστο τρόπο. Αυτή η ιδιαιτερότητα αναγκάζει τους ειδικούς να ανησυχούν συνεχώς για τη διατήρηση του τρόπου λειτουργίας της εγκατάστασης, αλλά τους επιτρέπει επίσης να έχουν τη μέγιστη παραγωγικότητα.

Υλικά που απαιτούνται για την υλοποίηση της διαδικασίας υψικάμινου:

• Οπτάνθρακας (καύσιμο);
• Σιδηρομετάλλευμα (συσσωμάτωση, σφαιρίδια).
• Ροή (άμμος, ασβεστόλιθος και άλλα απαραίτητα υλικά που οργανώνουν την άνοδο της σκωρίας προς τα πάνω).

Υπάρχουν πολύ λίγα κοιτάσματα σιδηρομεταλλεύματος, η ποιότητα του οποίου επιτρέπει τη χρήση του στη διαδικασία τήξης χωρίς προεπεξεργασία, στον κόσμο. Ως εκ τούτου, στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται ειδικά παρασκευασμένες πρώτες ύλες - συσσωματώματα ή σφαιρίδια, τα οποία είναι σβώλοι εμπλουτισμένου μεταλλεύματος. Έχουν τη μορφή στρογγυλών κόκκων (σφαιριδίων) ή σωματιδίων ακανόνιστου σχήματος (συσσωματώματος) μεγέθους 2–5 cm.

Διάγραμμα σχεδίασης υψικάμινου

Ο σχεδιασμός του κλιβάνου είναι ένας τεράστιος κατακόρυφος πύργος, επενδεδυμένος με πυρίμαχα τούβλα στο εσωτερικό. Τοποθετείται σε σταθερή βάση, ανυψωμένη πάνω από το μηδενικό επίπεδο σε ένα ορισμένο ύψος. Το επάνω, ανθεκτικό στη θερμότητα τμήμα της βάσης ονομάζεται κούτσουρο. Η κορυφή του θεμελίου έχει μια οριζόντια πλατφόρμα - μια πλατφόρμα, η οποία αναλαμβάνει όλα τα δυναμικά και θερμοκρασιακά φορτία, και επομένως είναι υδρόψυκτη. Ο φούρνος προστατεύεται εξωτερικά με ένα ανθεκτικό μεταλλικό περίβλημα, το πάχος του οποίου είναι 4–6 cm.

Το εσωτερικό του κλιβάνου είναι ένας πύργος σε σχήμα κώνου που αποτελείται από διάφορα τμήματα:

• δικό μου (ή οθωμανικό). Το κωνικό τμήμα του πύργου, σταδιακά επεκτείνεται προς τα κάτω.
• Λίμα. Το ευρύτερο (μεσαίο) τμήμα του πύργου, στο οποίο ξεκινούν οι διαδικασίες σχηματισμού σκωρίας και τήξης των πρώτων υλών. Η θερμοκρασία σε αυτή την περιοχή κυμαίνεται από 1400°.
• Ώμοι. Ένα σχετικά σύντομο τμήμα σε μορφή κώνου, που λεπταίνει στο κάτω μέρος. Εδώ συμβαίνει η τελική τήξη του μετάλλου. Η θερμοκρασία σε αυτή την περιοχή είναι 1600–1900°.
• Κέρατο. Το κάτω μέρος του πύργου όπου βρίσκονται οι οπές παροχής αέρα (tuyeres). Εκεί βρίσκονται και οι τάφους από χυτοσίδηρο και σκωρία (τρύπες απελευθέρωσης χυτοσιδήρου και σκωρίας). Το κάτω μέρος του σφυρηλάτησης είναι το πάνω μέρος του θεμελίου (κάτω).

Χρησιμοποιώντας μια συσκευή πλήρωσης, το μείγμα και η ροή τροφοδοτούνται στον κλίβανο. Καθώς ο χυτοσίδηρος και η σκωρία λιώνουν και αφαιρούνται, τα υλικά πέφτουν κάτω και νέες μερίδες παίρνουν τη θέση τους. Τα αέρια που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια χημικών διεργασιών απομακρύνονται μέσω αγωγών που βρίσκονται στο πάνω μέρος του πύργου. Έχουν υψηλή θερμοκρασία και χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση του φρέσκου ρεύματος που εισέρχεται στην υψικάμινο για συμπίεση. Η θέρμανση πραγματοποιείται σε καπάκια - εγκαταστάσεις που προσλαμβάνουν καθαρό αέρα, θερμότητα σε συσκευές ανταλλαγής θερμότητας και παρέχουν ζεστό αέρα στον κλίβανο.

Διαγράμματα υψικαμίνων

Ο σχεδιασμός των υψικάμινων και η διαδικασία τήξης είναι πρακτικά τα ίδια σε όλες τις χώρες και δεν έχουν θεμελιώδεις διαφορές. Υπάρχουν όμως διαφορετικά σχήματα φέρουσες κατασκευές που έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά και ιδιαιτερότητες.

Χαρακτηριστικά σχημάτων διαφορετικών σχεδίων κλιβάνων

1. Σκωτικό σύστημα (α). Ο λάκκος πυρκαγιάς είναι τοποθετημένος σε ειδικές υποστηρικτικές κατασκευές που ονομάζονται κύριες κολώνες. Κατά κανόνα, ο αριθμός τους αντιστοιχεί στον αριθμό των tuyeres. Αυτό γίνεται για ευκολία στη λειτουργία και συντήρηση των οπών παροχής αέρα. Εάν χρησιμοποιείτε άλλες επιλογές τοποθέτησης, τα tuyeres θα πρέπει να τοποθετηθούν ανομοιόμορφα, γεγονός που θα επηρεάσει τη λειτουργία συμπίεσης και τη συνολική ποιότητα του μετάλλου. Το μειονέκτημα αυτού του σχήματος είναι η δυνατότητα μετάδοσης κραδασμών από τις συσκευές φόρτωσης στη δομή του κλιβάνου. Επιπλέον, υπάρχουν δυσκολίες στην πραγματοποίηση επειγουσών επισκευών ή ανακατασκευής. Ταυτόχρονα, μια τέτοια σόμπα είναι φθηνότερη και έχει μικρότερο βάρος, γεγονός που μειώνει τον χρόνο κατασκευής.
2. Γερμανικά (β). Ο πυροσβεστικός λάκκος εγκαθίσταται στα δικά του στηρίγματα (κολώνες). Αυτό βελτιώνει την ποιότητα της υπηρεσίας σφυρηλάτησης, αλλά δημιουργείται η πιθανότητα υπερβολικής πίεσης στην περιοχή των ώμων λόγω φορτίων από το βάρος του πύργου. Η ενίσχυση της δομής δημιουργεί προβλήματα με την πρόσβαση στους ώμους, γεγονός που επηρεάζει τον τρόπο και την ποιότητα της εργασίας.
3. Συνδυασμένο (γ). Σε αυτή την έκδοση, η πίεση στους ώμους μειώνεται, αλλά αυτό γίνεται σε βάρος της πιο σύνθετης συντήρησης του τμήματος της εστίας. Ταυτόχρονα, αυτό το σχέδιο εξασφαλίζει υψηλή αντοχή του περιβλήματος, το οποίο συνεχίζει να λειτουργεί αποτελεσματικά ακόμη και με την παρουσία αισθητών ρωγμών. Αυτό το χαρακτηριστικό του κυκλώματος εκτιμάται από ειδικούς που εργάζονται με πρώτες ύλες με υψηλό ποσοστό ψευδαργύρου. Δημιουργεί υπερβολική πίεση στους τοίχους του πύργου, αυξάνοντας τη συχνότητα των μεγάλων επισκευών.
4. Ιαπωνικά (g). Οι δομές στήριξης είναι 6 κολώνες εξοπλισμένες με βραχίονες. Παρά την αυξημένη φέρουσα ικανότητα, υπάρχουν αξιοσημείωτα μειονεκτήματα - η ανισορροπία φορτίου αυξάνει το βάρος των στηριγμάτων, η διάμετρος του αεραγωγού αυξάνεται σε σύγκριση με άλλες επιλογές σχεδιασμού, γεγονός που συμβάλλει στην αύξηση των φορτίων στον εξοπλισμό tuyere. Ένα επιπλέον μειονέκτημα είναι η δυσκολία οργάνωσης της μεταφοράς δαπέδου στην περιοχή σφυρηλάτησης.
5. Αμερικανός (δ). Το σχήμα διακρίνεται από την παρουσία 4 στηλών που φέρουν φορτίο. Τα πλεονεκτήματα είναι η μείωση των κραδασμών που παρουσιάζονται κατά τη λειτουργία των μηχανισμών φόρτωσης, καθώς και η σημαντικά βελτιωμένη πρόσβαση στην περιοχή του τάφου και του tuyere.

Αυτά τα σχήματα αναπτύχθηκαν και βελτιώθηκαν υπό διαφορετικές συνθήκες, γεγονός που ήταν ο λόγος για την εμφάνιση κάποιων διαφορών στο σχεδιασμό. Ωστόσο, όλα λειτουργούν με μεγάλη επιτυχία και παράγουν προϊόντα υψηλής ποιότητας.

υψικάμινος DIY

Το να φτιάξετε μόνοι σας μια υψικάμινο με την πρώτη ματιά φαίνεται σαν μια γελοία ιδέα. Είναι απίθανο να περάσει από το μυαλό κανένας να οργανώσει ένα εργαστήριο μινιατούρας μεταλλουργίας στον χώρο του. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για αυτό:

1. Έλλειψη πρώτων υλών. Υπάρχουν μόνο 2 κοιτάσματα με πλούσιο μετάλλευμα στον κόσμο - στη Βραζιλία και στην Αυστραλία. Είναι σχεδόν αδύνατο να αγοράσετε πέλλετ ή συσσωματώματα - δεν διατίθενται για δωρεάν πώληση, όλες οι προμήθειες περνούν από ανταλλακτήρια εμπορευμάτων και ανέρχονται σε χιλιάδες τόνους.
2. Είναι αδύνατο να ληφθεί άδεια για την κατασκευή μιας μικροσκοπικής μεταλλουργικής μονάδας παραγωγής. Η σιδηρούχα μεταλλουργία αποτελεί πηγή σημαντικών περιβαλλοντικών προβλημάτων, επομένως κανένας υπάλληλος δεν θα διακινδύνευε να δώσει άδεια σε μια τέτοια επιχείρηση.
3. Οι γείτονες θα πλημμυρίσουν όλες τις αρχές με παράπονα, αφού οι συνεχείς καπνοί και αναθυμιάσεις θα κάνουν τη ζωή τους αφόρητη.

Αναφέρονται μόνο οι πιο βασικοί λόγοι· στην πραγματικότητα υπάρχουν πολλοί περισσότεροι. Αποκλείεται η χρήση υψικάμινου για παραγωγή μετάλλων σε ιδιωτική κατοικία.

Ωστόσο, εάν λάβετε υπόψη τις ιδιαιτερότητες της υψικάμινου, ιδίως τη λειτουργία συνεχούς καύσης, τότε μπορείτε να τη χρησιμοποιήσετε για τη θέρμανση των χώρων. Αυτή είναι μια αποτελεσματική λύση για την παροχή θερμότητας τόσο σε οικιακούς όσο και σε επαγγελματικούς χώρους - γκαράζ, θερμοκήπια, βοηθητικά κτίρια κ.λπ. σιγοκαίει το υλικό μέσα σε 15–20 ώρες. Αυτό επιτυγχάνεται λόγω της περιορισμένης παροχής αέρα, η οποία δεν επιτρέπει στο καύσιμο να καίει ενεργά και παρατείνει τη διαδικασία για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Μπορείτε να φτιάξετε μόνοι σας μια υψικάμινο

Ο φούρνος συνήθως κατασκευάζεται από μεταλλικό βαρέλι. Κόψτε προσεκτικά το κάτω μέρος (θα χρειαστεί αργότερα), τοποθετήστε το βαρέλι σε μια προκατασκευασμένη βάση. Ο κομμένος κύκλος είναι ενισχυμένος με τμήματα καναλιού για να προσθέσει περισσότερο βάρος - θα πιέσει προς τα κάτω το καύσιμο, προάγοντας τη συμπαγή τοποθέτηση και το αποτελεσματικό ψήσιμο. Κόβουν μια τρύπα για την καμινάδα, συνήθως αρκεί ένας σωλήνας με διάμετρο 10 εκ. Στη συνέχεια πρέπει να κόψετε ένα καπάκι για το βαρέλι από ένα φύλλο μετάλλου, αφού το κάτω μέρος χρησιμοποιείται ήδη ως πίεση για καύσιμο. Ένας κύκλος κατάλληλου μεγέθους κόβεται και συγκολλάται προσεκτικά στο βαρέλι. Κάνει επίσης μια τρύπα για τον σωλήνα. Στο κάτω μέρος του βαρελιού ανοίγεται μια τρύπα για την πόρτα από την οποία θα προστεθεί καύσιμο. Μπορείτε να φτιάξετε μια επιπλέον πόρτα από κάτω για να αφαιρέσετε τη στάχτη.

Η καμινάδα είναι συγκολλημένη από πάνω, το μήκος του ευθύγραμμου τμήματός της (μέχρι τον πρώτο αγκώνα) πρέπει να υπερβαίνει τη διάμετρο του βαρελιού (ιδανικά πολύ μεγαλύτερο). Κατά τη λειτουργία, η σόμπα ζεσταίνεται πολύ, τόσοι πολλοί άνθρωποι την επενδύουν με τούβλα ή δημιουργούν μια οθόνη που αντανακλά τη θερμότητα. Ο βέλτιστος τρόπος λειτουργίας βρίσκεται πειραματικά. Πρέπει να τηρούνται τα μέτρα πυρασφάλειας· ιδανικά, θα πρέπει να διατίθεται ξεχωριστός χώρος χωρίς εύφλεκτα αντικείμενα για μια τέτοια σόμπα.

Βίντεο: η γέννηση του χάλυβα

Η υψικάμινος είναι ένα από τα παλαιότερα και πιο δοκιμασμένα σχέδια. Η αποτελεσματικότητά του έχει δοκιμαστεί με το χρόνο, οι τεχνολογικές μέθοδοι και τεχνικές έχουν μελετηθεί και δοκιμαστεί προσεκτικά. Οι δυνατότητες της υψικαμίνου είναι τέτοιες που η λειτουργία τέτοιων συσκευών θα διαρκέσει για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, τα σχέδια και οι τεχνολογίες θα βελτιωθούν.

Ο χυτοσίδηρος τήκεται σε υψικάμινους, που είναι φρεατοειδής φούρνος. Η ουσία της διαδικασίας παραγωγής χυτοσιδήρου σε υψικάμινους είναι η αναγωγή των οξειδίων του σιδήρου που περιλαμβάνονται στο μετάλλευμα με αέρια (CO, H2) και στερεά (C) αναγωγικά μέσα που σχηματίζονται κατά την καύση του καυσίμου στον κλίβανο.

Η διαδικασία τήξης υψικαμίνου είναι συνεχής. Τα υλικά πηγής (συσσωμάτωση, σφαιρίδια, οπτάνθρακας) φορτώνονται στον κλίβανο από πάνω και θερμαινόμενος αέρας και αέριο, υγρό ή κονιοποιημένο καύσιμο τροφοδοτούνται στο κάτω μέρος. Τα αέρια που λαμβάνονται από την καύση του καυσίμου διέρχονται από τη στήλη φόρτισης και της δίνουν τη θερμική τους ενέργεια. Το φθίνον φορτίο θερμαίνεται, μειώνεται και στη συνέχεια τήκεται. Το μεγαλύτερο μέρος του κωκ καίγεται στο κάτω μισό του κλιβάνου, παρέχοντας μια πηγή θερμότητας, και μέρος του οπτάνθρακα δαπανάται για τη μείωση και την ενυδάτωση του σιδήρου.

Η υψικάμινος είναι μια ισχυρή και εξαιρετικά παραγωγική μονάδα που καταναλώνει τεράστια ποσότητα υλικών. Μια σύγχρονη υψικάμινος καταναλώνει περίπου 20.000 τόνους φορτίου την ημέρα και παράγει περίπου 12.000 τόνους χυτοσίδηρου κάθε μέρα.

Για να εξασφαλιστεί η συνεχής παροχή και απελευθέρωση τέτοιων μεγάλων ποσοτήτων υλικών, είναι απαραίτητο ο σχεδιασμός του κλιβάνου να είναι απλός και αξιόπιστος στη λειτουργία για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το εξωτερικό της υψικάμινου περικλείεται σε μεταλλικό περίβλημα συγκολλημένο από χαλύβδινα φύλλα πάχους 25–40 mm. Στο εσωτερικό του περιβλήματος υπάρχει πυρίμαχη επένδυση, που ψύχεται στο κάτω μέρος του κλιβάνου χρησιμοποιώντας ειδικά ψυγεία - μεταλλικά κουτιά μέσα στα οποία κυκλοφορεί το νερό. Λόγω του γεγονότος ότι απαιτείται μεγάλη ποσότητα νερού για την ψύξη του κλίβανου, ορισμένοι φούρνοι χρησιμοποιούν ψύξη με εξάτμιση, η ουσία της οποίας είναι ότι παρέχεται πολλές φορές λιγότερο νερό στα ψυγεία από ό,τι με τη συνήθη μέθοδο. Το νερό θερμαίνεται μέχρι να βράσει και εξατμίζεται γρήγορα, απορροφώντας μεγάλη ποσότητα θερμότητας.

Το εσωτερικό περίγραμμα του κατακόρυφου τμήματος μιας υψικάμινου ονομάζεται προφίλ κλιβάνου. Ο χώρος εργασίας του κλιβάνου περιλαμβάνει:

• λάκκο πυρκαγιάς?
• δικος μου;
• ατμός;
• ώμους?
• κέρατο

Koloshnik

Αυτό είναι το πάνω μέρος της υψικάμινου, μέσω του οποίου φορτώνονται υλικά γόμωσης και αφαιρείται η υψικάμινος ή το άνω αέριο. Το κύριο μέρος της συσκευής υψικάμινου είναι η συσκευή πλήρωσης. Οι περισσότεροι υψικάμινοι διαθέτουν συσκευές φόρτισης διπλού κώνου. Στην κανονική θέση, και οι δύο κώνοι είναι κλειστοί και απομονώνουν αξιόπιστα το εσωτερικό του κλιβάνου από την ατμόσφαιρα. Μετά τη φόρτωση του φορτίου στη χοάνη λήψης, ο μικρός κώνος χαμηλώνεται και το φορτίο πέφτει στον μεγάλο κώνο. Ο μικρός κώνος κλείνει. Αφού συγκεντρωθεί η καθορισμένη ποσότητα φορτίου στον μεγάλο κώνο, ο μεγάλος κώνος χαμηλώνεται με τον μικρό κώνο κλειστό και το φορτίο χύνεται στον κλίβανο. Μετά από αυτό, ο μεγάλος κώνος κλείνει. Έτσι, ο χώρος εργασίας της υψικάμινου σφραγίζεται μόνιμα.

Τα υλικά φόρτισης συνήθως τροφοδοτούνται στο λαιμό του κλιβάνου από τη μία πλευρά. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια κλίση στο χωνί ενός μικρού κώνου. Η μακροχρόνια λειτουργία μιας υψικάμινου με λοξό επίπεδο φόρτισης είναι απαράδεκτη. Για την εξάλειψη αυτού του φαινομένου, η χοάνη λήψης και ο μικρός κώνος περιστρέφονται. Μετά τη φόρτωση της φόρτισης, η χοάνη μαζί με τον κώνο περιστρέφεται κατά γωνία πολλαπλάσιο του 60, λόγω της οποίας, μετά την εκφόρτωση πολλών τροφοδοτήσεων, η ανομοιομορφία εξαλείφεται εντελώς.

Οι σύγχρονοι φούρνοι μπορούν να εγκαταστήσουν συσκευές φόρτισης που είναι πιο περίπλοκες στο σχεδιασμό. Αντί για μεγάλο κώνο, τοποθετείται ένας περιστρεφόμενος αγωγός, η γωνία του οποίου μπορεί να ρυθμιστεί. Αυτός ο σχεδιασμός σας επιτρέπει να αλλάξετε τη θέση της παροχής υλικού ανάλογα με τη διάμετρο της κορυφής.

Κατά τη διαδικασία τήξης της υψικαμίνου, σχηματίζεται μεγάλη ποσότητα αερίου, το οποίο αφαιρείται από το πάνω μέρος του κλιβάνου. Αυτός ο τύπος αερίου ονομάζεται αέριο κορυφής. Το αέριο περιέχει εύφλεκτα συστατικά CO και H2 και, ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ως αέριο καύσιμο στη μεταλλουργική παραγωγή. Επιπλέον, περνώντας από τη στήλη φόρτισης, το αέριο συλλαμβάνει μικρά σωματίδια υλικών που περιέχουν σίδηρο, σχηματίζοντας τη λεγόμενη σκόνη καπνού. Η σκόνη συλλέγεται σε ειδικούς καθαριστές αερίου και χρησιμοποιείται ως πρόσθετο στο φορτίο κατά τη συσσωμάτωση ή την παραγωγή pellet.

Δικος μου

Ο άξονας αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος του συνολικού ύψους και όγκου του κλιβάνου. Το προφίλ του άξονα, που είναι ένας κόλουρος κώνος που εκτείνεται προς τα κάτω, εξασφαλίζει ομοιόμορφο χαμήλωμα και χαλάρωση των υλικών πλήρωσης. Το σημαντικό ύψος του άξονα επιτρέπει τη θερμική και χημική επεξεργασία των υλικών με την αύξηση των θερμών αερίων.

Raspar

Αυτό είναι το μεσαίο κυλινδρικό τμήμα του χώρου εργασίας του κλιβάνου, με τη μεγαλύτερη διάμετρο. Ο ατμός δημιουργεί κάποια επιπλέον αύξηση στον όγκο του κλιβάνου και εξαλείφει πιθανές καθυστερήσεις στα υλικά φόρτισης.

Ώμοι

Αυτό είναι ένα τμήμα του προφίλ του κλιβάνου που βρίσκεται κάτω από τον θάλαμο ατμού και είναι ένας κόλουρος κώνος με την ευρεία βάση του να βλέπει προς τον θάλαμο ατμού. Η ανάστροφη κωνικότητα των ώμων αντιστοιχεί σε μείωση του όγκου των λιωμένων υλικών κατά το σχηματισμό χυτοσιδήρου και σκωρίας.

Κέρατο

Αυτό είναι το κατώτερο κυλινδρικό τμήμα του κλιβάνου όπου εκτελούνται διεργασίες υψικάμινου υψηλής θερμοκρασίας. Στον κλίβανο καίγεται οπτάνθρακας και σχηματίζεται αέριο υψικαμίνου, αλληλεπίδραση μεταξύ υγρών φάσεων, συσσώρευση υγρών προϊόντων τήξης (χυτοσίδηρος και σκωρία) και η περιοδική απελευθέρωσή τους από τον κλίβανο. Το σφυρηλάτηση αποτελείται από ένα άνω ή tuyere τμήμα και έναν κάτω ή μεταλλικό δέκτη. Το κάτω μέρος του μεταλλικού δέκτη ονομάζεται ξεφλουδισμένος.

Στο κάτω μέρος της εστίας υπάρχουν τάφους από χυτοσίδηρο και σκωρία, που είναι τρύπες για την απελευθέρωση χυτοσιδήρου και σκωρίας. Μετά την απελευθέρωση του χυτοσιδήρου, η οπή κλείνει με μια ειδική πυρίμαχη μάζα χρησιμοποιώντας ένα λεγόμενο πιστόλι, το οποίο είναι ένας κύλινδρος με ένα έμβολο. Πριν ανοίξετε την οπή βρύσης από χυτοσίδηρο, το πιστόλι γεμίζεται με πυρίμαχη μάζα οπής βρύσης. Μετά το τέλος της παραγωγής χυτοσιδήρου, το πιστόλι φέρεται στην οπή βρύσης και με τη βοήθεια ενός μηχανισμού εμβόλου, η μάζα της οπής βρύσης συμπιέζεται έξω από το πιστόλι και γεμίζει το κανάλι της οπής βρύσης. Για το άνοιγμα μιας οπής βρύσης από χυτοσίδηρο, χρησιμοποιείται ένα ειδικό μηχάνημα διάτρησης, το οποίο ανοίγει μια οπή στη μάζα της οπής βρύσης μέσω της οποίας απελευθερώνεται ο χυτοσίδηρος.

Οι τάφους από σκωρία βρίσκονται σε ύψος 1500 - 2000 mm από το επίπεδο της θυρίδας από χυτοσίδηρο και κλείνουν χρησιμοποιώντας ένα πώμα σκωρίας, το οποίο είναι μια χαλύβδινη ράβδος με άκρη. Ο χυτοσίδηρος και η σκωρία που εξέρχονται από την υψικάμινο κατευθύνονται μέσω αγωγών σε χυτοσίδηρο και κουτάλες σκωρίας. Επί του παρόντος, η σκωρία παράγεται κυρίως μαζί με το χυτοσίδηρο και διαχωρίζεται από το χυτοσίδηρο με μια ειδική συσκευή στον αγωγό του κλιβάνου.

Η σκωρία που ρέει από την υψικάμινο μέσω της οπής βρύσης από χυτοσίδηρο διαχωρίζεται από τον χυτοσίδηρο στον αγωγό του κλιβάνου χρησιμοποιώντας μια διαχωριστική πλάκα και ένα πέρασμα, που λειτουργούν ως υδραυλικό σφράγισμα. Ο χυτοσίδηρος υψηλής πυκνότητας περνά στο κενό κάτω από τη διαχωριστική πλάκα, ενώ η ελαφρύτερη σκωρία απορρίπτεται σε έναν πλευρικό αγωγό.

Εάν είναι απαραίτητο να προμηθευτεί χυτοσίδηρος σε άλλες επιχειρήσεις, χύνεται σε πλινθώματα (πλανάκια) βάρους 30–40 kg σε ειδική μηχανή χύτευσης.

Στο πάνω μέρος της εστίας, σε απόσταση 2700 - 3500 mm από τον άξονα της οπής της βρύσης από χυτοσίδηρο κατά μήκος της περιφέρειας της εστίας, τοποθετούνται σε ίσα χρονικά διαστήματα αεραγωγοί, μέσω των οποίων η εκτόξευση θερμαίνεται στους 1100 - 1300 °C. τροφοδοτείται στον κλίβανο, καθώς και φυσικό αέριο και άλλα πρόσθετα καυσίμων (μαζούτ, κονιοποιημένο καύσιμο άνθρακα). Κάθε υψικάμινος εφοδιάζεται με υψικάσμα από τον δικό του φυσητήρα. Η εκρηκτική θέρμανση πραγματοποιείται σε θερμαντήρες αέρα αναγεννητικού τύπου, όταν, υπό την επίδραση της θερμότητας του καμένου αερίου, πρώτα θερμαίνεται το ακροφύσιο του θερμαντήρα αέρα από πυρίμαχα τούβλα και στη συνέχεια διέρχεται αέρας μέσω αυτού, λαμβάνοντας θερμότητα από το ακροφύσιο. Κατά τη διάρκεια της περιόδου θέρμανσης του ακροφυσίου, τροφοδοτείται αέριο και αέρας στον θάλαμο καύσης για την καύση του. Τα προϊόντα καύσης, περνώντας από το ακροφύσιο, το θερμαίνουν και μπαίνουν στην καμινάδα. Κατά τη διάρκεια της περιόδου υψικαμίνου, ο ψυχρός αέρας εισέρχεται στο θερμαινόμενο ακροφύσιο, θερμαίνεται και στη συνέχεια τροφοδοτείται στον υψικάμινο. Μόλις το ακροφύσιο κρυώσει τόσο πολύ που ο αέρας δεν μπορεί να θερμανθεί στην καθορισμένη θερμοκρασία, μεταφέρεται στον επόμενο θερμαντήρα αέρα και ο ψυχόμενος τίθεται σε θέρμανση. Το ακροφύσιο του θερμαντήρα ψύχεται πιο γρήγορα παρά θερμαίνεται. Επομένως, το μπλοκ αερόθερμα υψικαμίνου αποτελείται από 3-4 συσκευές, εκ των οποίων η μία θερμαίνει τον αέρα και οι υπόλοιπες θερμαίνονται. Το προφίλ μιας υψικαμίνου χαρακτηρίζεται από τις διαμέτρους, τα ύψη και τις γωνίες κλίσης μεμονωμένων στοιχείων. Οι διαστάσεις ορισμένων φούρνων φαίνονται στον Πίνακα 1.

Πίνακας 1 - Διαστάσεις κλιβάνου

Διαστάσεις, mm	Χρήσιμος όγκος κλιβάνου, m3
	2000	3000	5000
Διάμετρος:
σιδηρουργείο	9750	11700	14900
raspara	10900	12900	16300
πυρκαγιάς	7300	8200	11200
Υψος:
γεμάτος	32350	34650	36900
χρήσιμος	29200	32200	32200
σιδηρουργείο	3600	3900	4500
ορυχεία	18200	20100	19500

Οι διαστάσεις κάθε μέρους του κλιβάνου πρέπει να συνδέονται μεταξύ τους και να είναι σε ορισμένες αναλογίες με τα μεγέθη άλλων τμημάτων του κλιβάνου. Το προφίλ του κλιβάνου πρέπει να είναι ορθολογικό, γεγονός που εξασφαλίζει τις πιο σημαντικές συνθήκες για τη διαδικασία της υψικαμίνου:

• ομαλή και σταθερή μείωση των υλικών φόρτισης.
• ευνοϊκή κατανομή της επερχόμενης ροής αερίου.
• ευνοϊκή ανάπτυξη διαδικασιών ανάκτησης και σχηματισμός χυτοσιδήρου και σκωρίας.

Οι κύριες ποσότητες που χαρακτηρίζουν τις διαστάσεις του χώρου εργασίας είναι ο χρησιμοποιήσιμος όγκος του φούρνου και το ωφέλιμο ύψος. Περιλαμβάνουν το ύψος και τον όγκο με υλικά και προϊόντα τήξης. Κατά τον προσδιορισμό αυτών των παραμέτρων, το ανώτερο επίπεδο λαμβάνεται ως το σημάδι της κάτω ακμής του μεγάλου κώνου της συσκευής πλήρωσης στη χαμηλωμένη θέση και το κάτω επίπεδο είναι το επίπεδο του άξονα της οπής βρύσης από χυτοσίδηρο.

Ο σκοπός μιας υψικάμινου είναι να πραγματοποιεί τις διεργασίες τήξης σιδηροκραμάτων και χυτοσιδήρου. Για την παραγωγή αυτών των υλικών χρησιμοποιούνται πρώτες ύλες σιδηρομεταλλεύματος. Η ιστορία της προέλευσης του ονόματος αυτού του εξοπλισμού χρονολογείται από τον 14ο αιώνα. Ο όρος "domain" προέρχεται από τη λέξη blowing. Οι πρώτες σόμπες εμφανίστηκαν στην Ευρώπη και στη συνέχεια, μετά τον 16ο αιώνα, ήρθαν στη Ρωσία.

Ο σχεδιασμός μιας υψικάμινου έχει ως εξής: ο κλίβανος είναι εγκατεστημένος σε ένα θεμέλιο και ένα χαλύβδινο περίβλημα καλύπτει το εξωτερικό. Το θεμέλιο είναι αρκετά ψηλό· η επιφάνειά του, το ανθεκτικό στη θερμότητα τμήμα του ονομάζεται κούτσουρο. Το περίβλημα έχει συνήθως πάχος 4 έως 6 cm· στο εσωτερικό του, κατά μήκος των τοίχων, υπάρχουν πυρίμαχα προϊόντα. Στην κορυφή της θεμελίωσης υπάρχει μια κορυφογραμμή, η οποία υπόκειται στην υδροστατική πίεση της λιωμένης μάζας και στις υψηλές θερμοκρασίες. Οι στοίβες από τσιπούρες που βρίσκονται μέσα στο περίβλημα περιβάλλουν ειδικά ψυγεία. Αντιπροσωπεύονται από πλάκες από χυτοσίδηρο με πηνία μέσω των οποίων κυκλοφορεί το νερό.

Απαραίτητος εξοπλισμός στη σιδηρούχα μεταλλουργία

Η παραγωγή υψικαμίνων είναι ένα από τα δύσκολα καθήκοντα στον τομέα της μεταλλουργίας. Αλλά ταυτόχρονα, αυτό το σχέδιο χρονολογείται περισσότερο από έναν αιώνα. Με την ανάπτυξη της επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου, ο σχεδιασμός του κλιβάνου άλλαξε ελαφρώς, άρχισαν να προστίθενται στοιχεία και εξαρτήματα που κατέστησαν δυνατή την πολύ επιτάχυνση της διαδικασίας παραγωγής. Επιπλέον, πολλοί δύσκολοι τρόποι ελέγχου στους σύγχρονους φούρνους έχουν αυτοματοποιηθεί.

Η λειτουργία υψικαμίνων είναι ένα σημαντικό συστατικό της σύγχρονης βιομηχανίας σιδήρου και χάλυβα. Στη σύγχρονη παραγωγή, χρησιμοποιείται μόνο εξοπλισμός με υψηλό επίπεδο παραγωγικότητας. Επιπλέον, οι προηγμένες υψικάμινοι είναι εξοπλισμένες με συστήματα αυτοματισμού. Ο ρόλος του αυτοματισμού είναι να ρυθμίζει, να ελέγχει και να καταγράφει τα κύρια χαρακτηριστικά των εργασιών τήξης. Ένας σύγχρονος κλίβανος μπορεί να ελέγξει το επίπεδο στο οποίο χύνεται το φορτίο, την παροχή μεταλλεύματος, τη θερμοκρασία έκρηξης και την πίεση του αερίου.

Η παραγωγικότητα τέτοιων κλιβάνων αυξάνεται, θα έλεγε κανείς, ανάλογα με την εποχή. Οι βελτιώσεις στο σύστημα τήξης καθιστούν δυνατή την αύξηση της παραγωγικότητας του εξοπλισμού αρκετές φορές.

Ένα διάγραμμα μιας υψικάμινου δίνει μια οπτική ιδέα για το πώς λειτουργεί. Εδώ μπορείτε να παρατηρήσετε πώς αλλάζει ο σχεδιασμός του εξοπλισμού σε περιοχές με συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας. Επίσης, λαμβάνοντας υπόψη το διάγραμμα, μπορείτε να δείτε πού χύνονται τα συστατικά των πρώτων υλών και σε ποιο επίπεδο.

Οι διεργασίες σε έναν υψικάμινο πραγματοποιούνται με αυστηρά καθορισμένη σειρά. Ο ίδιος ο φούρνος έχει κατακόρυφο σχήμα, συγκρίσιμο με τον τύπο του άξονα. Το ύψος μπορεί να ποικίλλει ελαφρώς, αλλά δεν υπερβαίνει τα 35 μ. Η διάμετρος της δομής είναι συνήθως 2,5 - 3 φορές μικρότερη. Η διαδικασία προχωρά με μια συγκεκριμένη σειρά. Πρώτον, αποκαθίσταται ο σίδηρος. Στη συνέχεια αποκαθίστανται άλλα στοιχεία - φώσφορος, θείο και άλλα. Η προκύπτουσα σκωρία, η οποία έχει ήδη αλλάξει σημαντικά τα συστατικά της, ρέει προς τα κάτω και συσσωρεύεται στην περιοχή της εστίας. Είναι η χημική σύνθεση της σκωρίας που καθορίζει τη σύνθεση του χυτοσιδήρου.

Αρχή λειτουργίας του εξοπλισμού

Η αρχή λειτουργίας μιας υψικάμινου εκφράζεται σε διάφορες φυσικές και χημικές λειτουργίες. Η παρουσία αυτών των λειτουργιών καθορίζεται από την περιοχή θερμοκρασίας του ίδιου του κλιβάνου και το φορτίο του υλικού. Γενικά, μπορούν να διακριθούν οι ακόλουθες διαδικασίες:

• η διαδικασία αποσύνθεσης ασβεστόλιθου, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ανθρακικού ανυδρίτη και οξειδίου του ασβεστίου.
• αποκατάσταση σιδήρου και άλλων στοιχείων.
• ενανθράκωση του σιδήρου?
• τήξη μετάλλων?
• ο σχηματισμός και η τήξη της σκωρίας·
• καύση καυσίμου και άλλα.

Ένας θερμαντήρας αέρα υψικαμίνου είναι μια συσκευή στην οποία ο αέρας προθερμαίνεται. Αυτός ο αέρας στη συνέχεια τροφοδοτείται στον κλίβανο. Ο πρώιμος εξοπλισμός για την τήξη χυτοσιδήρου δεν είχε τέτοιο στοιχείο όπως θερμαντήρας αέρα. Η ανάπτυξη της συσκευής κατέστησε δυνατή τη σημαντική μείωση του κόστους καυσίμου.

Το φορτίο με τη σύγχρονη έννοια είναι ένα μείγμα οπτάνθρακα, πυροσυσσωμάτωσης σιδηρομεταλλεύματος και ρευστών πρώτων υλών. Πριν από τη διαδικασία τήξης, η γόμωση υφίσταται ειδική προετοιμασία. Πρώτα θρυμματίζεται και μετά κοσκινίζεται. Μετά το κοσκίνισμα, τα μεγάλα κομμάτια στέλνονται για εκ νέου σύνθλιψη.

Το αποτέλεσμα της διαδικασίας καύσης είναι η αύξηση της θερμοκρασίας. Το υψηλότερο σημείο θερμοκρασίας μπορεί να φτάσει περισσότερους από 2000 βαθμούς Κελσίου. Οι διεργασίες συμβαίνουν υπό την πίεση θερμών αερίων. Όταν ανεβαίνουν, αυτά τα αέρια ψύχονται στους 300-400 βαθμούς κοντά στο kokoshnik.

Σκοπός των κλιβάνων

Η παραγωγή χυτοσιδήρου στην υψικάμινο είναι ένας σημαντικός κλάδος της βιομηχανίας σιδήρου και χάλυβα. Αυτή η εργασία απαιτεί όχι μόνο την ανάγκη χρήσης ειδικού εξοπλισμού, αλλά και την προσεκτική τήρηση ορισμένων τεχνολογιών. Η τήξη πραγματοποιείται σε υψικάμινο από απόβλητα πετρώματα και μεταλλεύματα. Η ουσία του μεταλλεύματος μπορεί να είναι ερυθρό, καφέ, spar, μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα ή μεταλλεύματα μαγγανίου.

Η αναγωγή σιδήρου είναι ένα από τα κύρια στάδια της παραγωγής χυτοσιδήρου. Ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, ο σίδηρος γίνεται σκληρός. Στη συνέχεια, βυθίζεται στον ατμό, ο οποίος προάγει τη διάλυση του άνθρακα στο σίδερο. Έτσι, σχηματίζεται χυτοσίδηρος. Είναι στο ζεστό μέρος του κλιβάνου που ο ίδιος ο χυτοσίδηρος αρχίζει να λιώνει, ρέοντας αργά προς τα κάτω στο κάτω μέρος.

Η αρχή λειτουργίας μιας υψικάμινου εξαρτάται από τον τύπο αυτής της ογκώδους συσκευής. Υπάρχουν φούρνοι οπτάνθρακα και φούρνοι με κάρβουνο. Οι πρώτοι δουλεύουν στο κοκ, οι δεύτεροι αντίστοιχα στο κάρβουνο. Ο φούρνος άξονα έχει σχεδιαστεί για συνεχή λειτουργία. Το σχήμα αυτού του εξοπλισμού είναι δύο κώνοι, διπλωμένοι με φαρδιές πλευρές στη βάση. Ανάμεσα σε αυτούς τους κώνους υπάρχει ένα τμήμα του κλιβάνου που έχει κυλινδρικό σχήμα - ατμός.

Μια βιομηχανική υψικάμινος, που ονομάζεται smelter, έχει σχεδιαστεί για να μεταφέρει το επεξεργασμένο υλικό από τη μια κατάσταση στην άλλη. Έτσι, η στερεά κατάσταση σταδιακά, υπό την επίδραση θερμοκρασίας που υπερβαίνει το σημείο τήξης, μετατρέπεται σε υγρή κατάσταση. Το υλικό που φέρεται σε υγρή κατάσταση μπορεί να βρίσκεται σε αναρτημένη θέση, καθώς και σε κρυσταλλωτή, χωνευτήριο, σφυρηλάτηση ορυχείου ή λουτρό σε εστία. Οι βιομηχανικές υψικάμινοι χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μετάλλων από μεταλλεύματα. Σε αυτά λαμβάνουν χώρα οι διαδικασίες τήξης μη σιδηρούχων μετάλλων και χάλυβα, τήξης γυαλιού και άλλων.

Η επισκευή υψικαμίνων μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορους τρόπους. Οι μεγάλες επισκευές πραγματοποιούνται ανάλογα με τις ανάγκες ή σε συνδυασμό με προγραμματισμένες μεγάλες επισκευές. Σε αυτό το διάστημα αναστέλλεται η συνεχής διαδικασία εργασίας. Οι μεγάλες επισκευές χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες. Στην πρώτη κατηγορία επισκευής, τα υγρά προϊόντα τήξης πρέπει να απελευθερωθούν πλήρως από τον κλίβανο και να γίνει ενδελεχής έλεγχος όλου του εξοπλισμού. Η δεύτερη κατηγορία υποδεικνύει μια μέση επισκευή με την αντικατάσταση ορισμένων στοιχείων. Η τρίτη κατηγορία επισκευής περιλαμβάνει την αλλαγή των συσκευών πλήρωσης και τη ρύθμιση της προστασίας της υψικαμίνου.

ΕΠΙΚΑΙΡΟΠΟΙΗΜΕΝΟ:

2016-08-18

Η υψικάμινος είναι ένας απαραίτητος εξοπλισμός στις μεταλλουργικές διεργασίες. Τέτοιοι κλίβανοι εμφανίστηκαν πριν από πολύ καιρό και επέτρεψαν την τήξη πρώτων υλών σιδηρομεταλλεύματος, μετατρέποντάς τα σε διάφορα είδη οικιακής χρήσης, στρατιωτικά όπλα κ.λπ. Πώς μοιάζει σήμερα μια υψικάμινος και τι είναι αυτή η μονάδα; Σχετικά με αυτό στο υλικό μας.

Φωτογραφία υψικάμινου

Η υψικάμινος έχει μακρά ιστορία. Τέτοιες μονάδες εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στην Ευρώπη τον 14ο αιώνα.

Μόνο λίγους αιώνες αργότερα, τον 16ο αιώνα, οι υψικάμινοι έφτασαν στο ρωσικό έδαφος.

Στις σόμπες, η διαδικασία τήξης του χυτοσιδήρου πραγματοποιείται συνεχώς. Οι πρώτες ύλες για τη τήξη φορτώνονται στην κορυφή του κλιβάνου και τα συστήματα για την παροχή καυσίμου και οξυγόνου παρέχονται στο κάτω μέρος. Όταν θερμαίνεται, το σιδηρομετάλλευμα λιώνει.

Με υψηλή απόδοση, οι σόμπες διακρίνονται από αρκετά απλό σχεδιασμό και εξαιρετική αξιοπιστία. Μόνο κάτω από τέτοιες συνθήκες μπορείτε να επιτύχετε το επιθυμητό αποτέλεσμα από τη λειτουργία του εξοπλισμού.

Πώς λειτουργεί όμως ένας σύγχρονος υψικάμινος;

• Ο σχεδιασμός είναι μια συσκευή εντυπωσιακού μεγέθους, το ύψος της οποίας μπορεί να φτάσει τα 30 μέτρα ή περισσότερο.
• Η διάμετρος της συσκευής είναι περίπου τρεις φορές μικρότερη.
• Τα τοιχώματα της σόμπας είναι κατασκευασμένα από πυρίμαχο ή χρησιμοποιούνται άλλα υλικά με εξαιρετικά ανθεκτικά στη φωτιά χαρακτηριστικά.
• Το κάτω μέρος της εστίας και η βάση είναι κατασκευασμένα από μπλοκ άνθρακα, τα οποία έχουν υψηλό βαθμό αντοχής στη φωτιά. Για να διασφαλιστεί ότι τα χαρακτηριστικά πυράντοχης είναι πάντα σε υψηλό επίπεδο, παρέχονται μεταλλικά ψυγεία μέσω των οποίων κυκλοφορεί το νερό.
• Εξωτερικά, ο εξοπλισμός περικλείεται σε χαλύβδινο περίβλημα πάχους 40 χιλιοστών.
• Λόγω της προσέγγισης υψηλής τεχνολογίας και των δυνατοτήτων της σύγχρονης τεχνολογίας, οι υψικάμινοι φτάνουν σε μάζα αρκετών δεκάδων χιλιάδων τόνων.
• Το τεράστιο βάρος των περίπου 30 χιλιάδων τόνων απαιτεί κατάλληλη βάση.
• Η θεμελίωση αποτελείται από μια πλάκα από σκυρόδεμα πάχους 4 μέτρων με μια κολόνα και έναν μονολιθικό κύλινδρο προσαρτημένο σε αυτήν. Για την κατασκευή τους χρησιμοποιείται ειδικό θερμοανθεκτικό σκυρόδεμα.
• Ένας υψικάμινος είναι τοποθετημένος στην κορυφή του θεμελίου.
• Ο κλίβανος που προορίζεται για την τήξη πρώτων υλών έχει εντυπωσιακό όγκο, καθώς με την αύξηση του μεγέθους βελτιώνεται η απόδοση του εξοπλισμού.
• Τα μεγαλύτερα μοντέλα υψικαμίνων έχουν ωφέλιμο όγκο περίπου 3 χιλιάδες κυβικά μέτρα.
• Ειδικοί σωληνίσκοι που είναι απαραίτητοι για την παροχή αέρα τοποθετούνται στην κορυφή του σφυρηλάτησης. Δεν έχουν εγκατασταθεί περισσότερες από 36 μονάδες.
• Ένας υψικάμινος απαιτεί τεράστια ποσότητα αέρα για να λειτουργήσει. Για την κάλυψη των αναγκών της σόμπας, χρησιμοποιούνται φυσητήρες turbo.
• Ο θερμαντήρας αέρα, που είναι απαραίτητο δομικό στοιχείο, είναι υπεύθυνος για τη θέρμανση του αέρα.
• Οι σύγχρονοι φούρνοι μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς διακοπή για 10 χρόνια. Κατά τη φόρτωση πρώτων υλών, ο κατασκευαστής λαμβάνει χυτοσίδηρο στην έξοδο.
• Οι πρώτες ύλες είναι γεμάτες με γαλότσες - αυτές είναι ειδικές, βαθμονομημένες μερίδες που μπορεί να χειριστεί τέλεια μια υψικάμινος.
• Ένας υψικάμινος μπορεί να παράγει περίπου 5 χιλιάδες τόνους χυτοσιδήρου την ημέρα.
• Οι διαδικασίες φόρτωσης και προετοιμασίας είναι μηχανοποιημένες.
• Προκειμένου να επιτευχθεί υψηλής ποιότητας τήξη χυτοσιδήρου, ο σχεδιασμός της υψικάμινου προβλέπει ορισμένους βοηθητικούς μηχανισμούς φόρτωσης και ανύψωσης των πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται.

Χαρακτηριστικά της εργασίας

Γνωριστήκαμε με τον σχεδιασμό και ορισμένα χαρακτηριστικά μιας υψικάμινου. Τώρα είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τις τεχνολογικές διεργασίες που συμβαίνουν σε αυτόν τον βιομηχανικό εξοπλισμό.

1. Οι πρώτες ύλες είναι ουσίες μεταλλεύματος. Αυτό μπορεί να είναι οποιοδήποτε είδος σιδηρομεταλλεύματος ή μετάλλευμα που περιέχει μαγγάνιο.
2. Η υψικάμινος είναι μια συσκευή για την παραγωγή χυτοσιδήρου και την τήξη του από τις κατάλληλες πρώτες ύλες.
3. Όταν τοποθετείτε υλικά στο φούρνο, είναι σημαντικό να διατηρείτε ορισμένες αναλογίες. Ένα μείγμα που επιλέγεται σωστά σε αναλογία ονομάζεται μείγμα. Η σύνθεσή του περιλαμβάνει μετάλλευμα, ροή και κωκ.
4. Το κύριο βήμα στη διαδικασία παραγωγής σιδήρου είναι η μείωση του σιδήρου. Ο σίδηρος που λαμβάνεται με τον ατμό, όπου διαλύεται ο άνθρακας, η υψικάμινος παράγει χυτοσίδηρο.
5. Στα υψηλότερα σημεία θερμοκρασίας της υψικάμινου, ο χυτοσίδηρος αρχίζει να λιώνει.
6. Λόγω του καλά μελετημένου σχεδίου λειτουργίας της υψικάμινου, η διαδικασία καύσης είναι συνεχής. Η καύση υποστηρίζεται από κατάλληλα παρεχόμενα τμήματα αέρα.
7. Ο αέρας προθερμαίνεται στις απαιτούμενες θερμοκρασίες που παρέχονται από τις τεχνολογίες της διαδικασίας τήξης. Όταν παρεχόταν κρύος αέρας, ο φούρνος δεν ζεσταινόταν, αλλά κρυωνόταν. Αυτό θα οδηγούσε σε πιο αργή διαδικασία τήξης προϊόντων.
8. Ένας ειδικός σωλήνας εξασφαλίζει την αφαίρεση των προϊόντων καύσης.
9. Στην έξοδο, οι υψικάμινοι παράγουν χυτοσίδηρο σε υγρή μορφή, ο οποίος απελευθερώνεται μέσω ειδικών οπών στο κάτω μέρος της κατασκευής.
10. Μια μεγάλη κουτάλα συλλαμβάνει το λιωμένο χυτοσίδηρο και το μεταφέρει στα συνεργεία για περαιτέρω επεξεργασία.
11. Η επεξεργασία υγρού σιδήρου σε χάλυβα δεν αποτελεί υποχρεωτικό στάδιο της τεχνολογικής διαδικασίας. Όλα εξαρτώνται από τα καθήκοντα στα οποία επικεντρώνεται η μεταλλουργική επιχείρηση που χρησιμοποιεί υψικάμινους.
12. Τα υπολείμματα ανακυκλωμένων υλικών δεν πηγαίνουν σε ΧΥΤΑ. Φεύγουν από τον φούρνο μέσω κατάλληλων συσκευών. Λέγονται τάφους σκωρίας. Αυτά τα απόβλητα χρησιμοποιούνται για την περαιτέρω παραγωγή οικοδομικών υλικών.

Χαρακτηριστικά συντήρησης και επισκευής

Δεδομένου ότι οι υψικάμινοι λειτουργούν συνεχώς, το θέμα της συντήρησής τους πρέπει να προσεγγίζεται με ιδιαίτερη προσοχή.

• Ο σκοπός της συντήρησης είναι να αποτραπεί η πρόωρη φθορά. Για να γίνει αυτό, οι υπεύθυνοι για τη συντήρηση πρέπει να βασίζονται αυστηρά στο δελτίο τεχνικών δεδομένων που παρέχεται από τον κατασκευαστή για τους φούρνους τους.
• Εάν υπάρχουν εξειδικευμένοι κανόνες λειτουργίας για μια συγκεκριμένη υψικάμινο στην παραγωγή, όλες οι δραστηριότητες συντήρησης εκτελούνται αυστηρά στη βάση τους.
• Ελλείψει καταλόγου κανόνων, θα πρέπει να βασίζεται κανείς σε άλλα υλικά της οδηγίας.
• Εκτελούνται περιοδικές εργασίες επισκευής καθώς παρουσιάζονται δυσλειτουργίες. Ταυτόχρονα, η διαδικασία παραγωγής χυτοσιδήρου σε υψικάμινο δεν πρέπει να σταματήσει.
• Η εξαίρεση είναι οι μεγάλες επισκευές, εάν είναι απαραίτητο, η υψικάμινος διακόπτεται.

Υπάρχουν τρεις τύποι μεγάλων ανακαινίσεων.

1. Επισκευή πρώτης κατηγορίας. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε όλες τις πρώτες ύλες από τον κλίβανο και να πραγματοποιήσετε οπτική επιθεώρηση του εξοπλισμού που συμμετέχει στις τεχνολογικές διαδικασίες.
2. Επισκευές δεύτερης κατηγορίας. Προβλέπει την αντικατάσταση στοιχείων που έχουν δευτερεύοντα ρόλο στο σχεδιασμό μιας υψικαμίνου.
3. Επισκευή τρίτης κατηγορίας. Συνεπάγεται την πλήρη αντικατάσταση των μονάδων που είναι απαραίτητες για τη φόρτωση πρώτων υλών και τη διανομή πρώτων υλών.

Δεν είναι ασυνήθιστο να κλείνουν οι υψικάμινοι για να πραγματοποιηθούν εργασίες επισκευής και να εκσυγχρονιστεί περαιτέρω ο εξοπλισμός. Με αυτόν τον τρόπο, ο κατασκευαστής μειώνει τη συχνότητα διακοπής λειτουργίας του εξοπλισμού, χάνοντας λιγότερα χρήματα.

Οι υψικάμινοι είναι μοναδικές συσκευές που εκπλήσσουν με τις διαστάσεις και τις δυνατότητές τους.

Η παραγωγικότητα καθορίζεται από το μέγεθος του κλιβάνου. Η μέγιστη ισχύς παρατηρείται όταν ο όγκος των κλιβάνων τύπου άξονα είναι 2-5 χιλιάδες κυβικά μέτρα. μ. Η διάμετρός τους είναι 11-16 μ., το ύψος – 32-37 μ.

Διάγραμμα υψικαμίνου

Ο φρεατικός φούρνος αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:
μπλουζα;
ορυχεία?
raspara;
ώμους?
σιδηρουργείο;
τσιπούρες.

Koloshnik- ένα από τα στοιχεία του χώρου εργασίας, το οποίο προβλέπει ένα ορισμένο επίπεδο υλικών κατανεμημένων σε όλη τη διατομή του άξονα.

Δικος μου– το κυλινδρικό τμήμα της υψικάμινου, όπου διατηρείται επαρκής θερμοκρασία για την τήξη του φορτίου. Στο ίδιο μέρος του κλιβάνου, ο σίδηρος μειώνεται.

Raspar– το ευρύτερο τμήμα της δομής, που προορίζεται για τις κύριες διαδικασίες τήξης. Παρακάτω υπάρχουν ώμοι που συμβάλλουν στην υπερθέρμανση και μετακίνηση του τήγματος και της σκωρίας στο επόμενο τμήμα της κατασκευής.

Η σφυρηλάτηση τοποθετείται πάνω από την προεξοχή, η οποία είναι μια τοιχοποιία κατασκευασμένη με πυρότουβλα. Το σφυρηλάτηση είναι το μέρος του κλιβάνου όπου και συλλέγονται. Ανάμεσα στους ώμους και την εστία υπάρχουν σωληνάκια για την παροχή ζεστού (αέρα εμπλουτισμένου με οξυγόνο) και φυσικού αερίου.

Αρχή λειτουργίας

Η φόρτιση σηκώνεται χρησιμοποιώντας ένα ανυψωτικό πηδαλίου και πέφτει στη χοάνη λήψης. Η σύνθεση του φορτίου αντιπροσωπεύεται από ασβεστόλιθο, οπτάνθρακα, fluxed πυροσυσσωμάτωση και μετάλλευμα. Είναι δυνατή η προσθήκη pellets.
Οι επάνω κώνοι (μεγάλοι και μικροί) λειτουργούν εναλλάξ, μεταφέροντας ένα μείγμα υλικών στον άξονα. Κατά τη λειτουργία της υψικάμινου, εμφανίζεται σταδιακή τροφοδοσία. Η θέρμανση συμβαίνει ως αποτέλεσμα της καύσης οπτάνθρακα, που συνοδεύεται από την απελευθέρωση θερμότητας.

Η θερμοκρασία του αερίου της εστίας κυμαίνεται από 1900 έως 2100 βαθμούς Κελσίου. Αποτελείται από N 2, H 2 και CO. Όταν κινείται στο στρώμα, όχι μόνο συμβάλλει στη θέρμανση του, αλλά ενεργοποιεί και τις διαδικασίες μείωσης του σιδήρου. Η υψηλή θερμοκρασία αερίου επιτυγχάνεται λόγω της υψηλής θερμοκρασίας του αέρα στους αερόθερμους (1000-2000 μοίρες).
Το αέριο με θερμοκρασία 250 - 300 μοίρες που προέρχεται από τον κλίβανο είναι ένα κορυφαίο αέριο, μετά την αφαίρεση της σκόνης - ένα αέριο έκρηξης. Η χαμηλότερη θερμογόνος δύναμη του αερίου υψικαμίνου αντιστοιχεί σε 3,5 - 5,5 MJ/m 3 . Η σύνθεση μπορεί να είναι διαφορετική, καθορίζεται ως αποτέλεσμα της παροχής φυσικού αερίου και του εμπλουτισμού της έκρηξης με οξυγόνο και αντιπροσωπεύεται από τις ακόλουθες ουσίες:

Ν 2 - 43-59%;
CO – 24-32%;
CO 2 – 10-18%;
Η 2 – 1-13%;
CH 4 – 0,2-0,6%.

Βασικά, το αέριο χρειάζεται για να προσδώσει μια ορισμένη θερμοκρασία στα ακροφύσια των θερμαντήρων υψικαμίνου. Σε συνδυασμό με φυσικό αέριο ή αέριο φούρνου οπτάνθρακα, χρησιμοποιείται για διάφορους κλιβάνους, συμπεριλαμβανομένων θερμικών και θέρμανσης.
Ο σίδηρος που εισέρχεται στο κάτω μέρος της υψικαμίνου υφίσταται τήξη και συσσωρεύεται στον κλίβανο με τη μορφή χυτοσιδήρου. Η υγρή σκωρία σχηματίζεται από οξείδια του σιδήρου σε συνδυασμό με και παραμένει στην επιφάνεια του χυτοσιδήρου, επειδή έχει μικρότερη πυκνότητα.

Περιοδικά, χυτοσίδηρος και σκωρία βγαίνουν από τις αντίστοιχες τάφους - χυτοσίδηρος, σκωρία. Σε περιπτώσεις που η ποσότητα της σκωρίας είναι ασήμαντη, χρησιμοποιείται μόνο μια οπή βρύσης από χυτοσίδηρο. Ο διαχωρισμός της σκωρίας γίνεται στο σημείο χύτευσης. Η θερμοκρασία του χυτοσιδήρου σε υγρή μορφή κυμαίνεται από 1420 έως 1520 βαθμούς.

Η υψηλή παραγωγικότητα της υψικάμινου επιτυγχάνεται λόγω της παρουσίας ισχυρών αερόθερμων, οι οποίοι είναι αναγεννητικοί εναλλάκτες θερμότητας. Οι θερμαντήρες αέρα υψικαμίνων ονομάζονται συχνά cowpers προς τιμήν του δημιουργού τους.
Το Cowper είναι ένα κάθετα τοποθετημένο κυλινδρικό περίβλημα κατασκευασμένο από καλύμματα από φύλλο και τούβλο. Ο θάλαμος καύσης του θερμαντήρα αέρα, δηλαδή το κάτω μέρος του, αποτελείται από έναν καυστήρα και έναν αεραγωγό θερμής έκρηξης. Χρησιμοποιήθηκαν βαλβίδες στο χώρο του υπο-ακροφύσου, οι οποίες επέτρεψαν την παροχή σύνδεσης με την έξοδο στο χοιρινό καπνό και τον αγωγό ψυχρής έκρηξης.

Η μοντέρνα έκδοση του κλιβάνου άξονα είναι κατασκευασμένη με τέσσερις αγωγούς, που λειτουργούν εναλλάξ: η θέρμανση του ακροφυσίου ενός από τους δύο αεραγωγούς συμβαίνει λόγω της εισαγωγής καυσαερίων που θερμαίνονται σε υψηλή θερμοκρασία και ο θερμός αέρας διεισδύει μέσω του τρίτου καλύμματος. Το τέταρτο cowper είναι μια ρεζέρβα.

Η διάρκεια της έκρηξης είναι 50-90 λεπτά, στη συνέχεια θερμαίνεται ο ψυχρός καπάκι και η έκρηξη εκτελείται στον επόμενο πιο ζεστό καπάκι. Κατά το ζέσταμα, ο καυστήρας λειτουργεί και τα καυσαέρια εισέρχονται στο χοιρινό καπνό μέσω της ανοιχτής βαλβίδας χωρίς εμπόδια. Αυτή τη στιγμή, οι βαλβίδες που βρίσκονται στους αεραγωγούς θερμού και ψυχρού αέρα εκτόξευσης είναι κλειστές.
Ως αποτέλεσμα της καύσης του καυσίμου, σχηματίζονται προϊόντα καύσης, τα οποία κινούνται προς τα πάνω και εισέρχονται από τον θάλαμο καύσης στον χώρο κάτω από τον θόλο, στη συνέχεια κατεβαίνουν και θερμαίνουν το ακροφύσιο. Μόνο μετά από αυτό, τα προϊόντα καυσίμου που έχουν θερμοκρασία 250-400 μοίρες εισέρχονται στην καμινάδα μέσω της βαλβίδας καπνού.

Κατά την ανατίναξη, συμβαίνει η αντίστροφη διαδικασία: η βαλβίδα καπνού είναι κλειστή, ο καυστήρας δεν λειτουργεί, ενώ οι βαλβίδες που είναι εγκατεστημένες στους αεραγωγούς θερμού και ψυχρού αέρα εκτόξευσης είναι ανοιχτές. Η ψυχρή έκρηξη τροφοδοτείται στο χώρο του υποφυσικού αερίου υπό πίεση 3,5-4 atm, στη συνέχεια κινείται μέσα από ένα θερμαινόμενο ακροφύσιο και, σε θερμαινόμενη μορφή, περνά μέσα από τον θάλαμο καύσης στον αγωγό αέρα θερμής έκρηξης, από όπου τροφοδοτείται στο κάμινος.

Υπό ορισμένες συνθήκες, η έκρηξη μπορεί να υγρανθεί και να εμπλουτιστεί με άζωτο ή οξυγόνο. Όταν χρησιμοποιείται άζωτο, είναι δυνατή η οικονομική χρήση του και ο έλεγχος της διαδικασίας τήξης σε υψικάμινο. Η εξοικονόμηση οπτάνθρακα είναι επίσης δυνατή ως αποτέλεσμα του εμπλουτισμού της έκρηξης με οξυγόνο έως και 35-40% όταν συνδυάζεται με φυσικό αέριο. Αυξάνοντας την υγρασία στο 3-5%, είναι δυνατό να ληφθεί υψηλότερη θερμοκρασία θέρμανσης της έκρηξης στο cowper. Τέτοια αποτελέσματα επιτυγχάνονται λόγω της εντατικοποίησης της μεταφοράς θερμότητας ακτινοβολίας στο ακροφύσιο.

Το ύψος των καλουπιών είναι περίπου 30-35 μ., η διάμετρος δεν είναι μεγαλύτερη από 9 μ. Το πάνω και το κάτω μέρος του ακροφυσίου είναι κατασκευασμένα από πυρίτιο ή τούβλο υψηλής αλουμίνας και πυρίμαχο, αντίστοιχα. Οι κυψέλες των 4545, 13045, 110110 mm δημιουργούνται από συσκευασμένα τούβλα με πάχος 40 mm. Άλλα ακροφύσια χρησιμοποιούνται επίσης σε υψικάμινους, συγκεκριμένα ακροφύσια που αποτελούνται από μπλοκ με έξι πλευρές, με οριζόντιες διόδους και στρογγυλές κυψέλες. Χρησιμοποιούνται επίσης ακροφύσια με βάση μπάλες υψηλής αλουμίνας.

Για κάθε κυβικό μέτρο όγκου ακροφυσίου από τούβλα, παρέχεται κατά προσέγγιση επιφάνεια θέρμανσης 22-25 τετραγωνικών μέτρων. μ. Ο όγκος της υψικάμινου είναι 1-2 φορές μεγαλύτερος από τον όγκο του ακροφυσίου cowper. Για παράδειγμα, με όγκο κλιβάνου 3000 κυβικά μέτρα. m όγκος cowper θα είναι περίπου 2000 κυβικά μέτρα. m (3000/1,5).

Τα πιο συνηθισμένα είναι τα καπάκια εξοπλισμένα με ενσωματωμένο θάλαμο καύσης. Μεταξύ των βασικών τους μειονεκτημάτων είναι η υπερβολική θέρμανση της οροφής και η παραμόρφωση του θαλάμου καύσης ως αποτέλεσμα της μακροχρόνιας λειτουργίας του κλιβάνου. Ο καυστήρας Cowper μπορεί να είναι απομακρυσμένος και ο θάλαμος καύσης μπορεί επίσης να βρίσκεται κάτω από έναν θόλο. Με έναν εξωτερικό καυστήρα, εξασφαλίζεται υψηλή αντοχή και ευκολία, αλλά η τιμή τέτοιων συσκευών είναι η υψηλότερη. Τα καπάκια εξοπλισμένα με θάλαμο καύσης κάτω από το θόλο είναι τα φθηνότερα, αλλά η διαδικασία λειτουργίας είναι πιο περίπλοκη, καθώς ο καυστήρας και οι βαλβίδες βρίσκονται αρκετά ψηλά.

Κατά τη διαδικασία εμφύσησης, η θερμοκρασία στην οποία θερμαίνεται ο αέρας (1350-1400 μοίρες) μειώνεται σταδιακά και κυμαίνεται από 1050 έως 1200 βαθμούς. Όταν χρησιμοποιείτε σταθερή υψικάμινο, τέτοιες διαφορές αποφεύγονται με τη ρύθμιση της θερμοκρασίας. Οι απαιτούμενοι δείκτες εμφανίζονται ως αποτέλεσμα της προσθήκης ψυχρού αέρα που προέρχεται από τον αγωγό ψυχρής εκτόξευσης αέρα. Η θερμοκρασία έκρηξης μειώνεται στους 1000-2000 μοίρες και μαζί της η περιεκτικότητα του κρύου αέρα στο μείγμα.

Κατά προσέγγιση ισοζύγιο υλικού για την παραγωγή χυτοσιδήρου σε υψικάμινο

Ας εξετάσουμε το ισοζύγιο θερμότητας της τήξης 1 κιλού χυτοσιδήρου. Κατά την κατάρτιση των ισοζυγίων λαμβάνονται υπόψη η πυροσυσσωμάτωση, ο χυτοσίδηρος, η σκωρία και το αέριο υψικαμίνου.

Πέλλετ: οξείδιο σιδήρου (III) – 81%, διοξείδιο του πυριτίου – 7%, οξείδιο ασβεστίου – 5%, οξείδιο σιδήρου (II) – 4%, οξείδιο και οξείδιο – 1%, οξείδιο μαγγανίου – 0,3%, οξείδιο φωσφόρου – περίπου 0,09 %, θείο - περίπου 0,03%.

Συσσωματώματα: οξείδιο σιδήρου (III) – 63%, οξείδιο σιδήρου (II) – 16%, οξείδιο ασβεστίου – 10%, διοξείδιο του πυριτίου – 7%, οξείδιο αργιλίου – 2%, οξείδιο μαγνησίου και οξείδιο μαγγανίου – 1%, οξείδιο φωσφόρου – περίπου 0,25%, θείο - περίπου 0,01%.

Χυτοσίδηρος: σίδηρος – 94,2%, άνθρακας – 4,5%, μαγγάνιο – 0,7%, πυρίτιο – 0,6%, θείο – περίπου 0,03%.

Σκουριές: οξείδιο του ασβεστίου – 43%, διοξείδιο του πυριτίου – 36%, οξείδιο αλουμινίου – 10%, οξείδιο μαγνησίου – 7%, οξείδιο μαγγανίου – 2%, οξείδιο σιδήρου (II) και θείο – 1%.

Αέριο υψικαμίνου: άζωτο – 44%, – 25,2%, διοξείδιο του άνθρακα – 18%, υδρογόνο – 12,5%, μεθάνιο – 0,3%.

Ας αναλύσουμε την κατανάλωση καυσίμου ως αποτέλεσμα της χρήσης ρευστοποιημένου συσσωματώματος. Το κόστος καυσίμου καθορίζεται με βάση την κατανάλωση φυσικού αερίου και οπτάνθρακα (510-560 kg ισοδύναμου καυσίμου/τόνο κράματος), συνολικά με την κατανάλωση αερίου που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του θερμαντήρα αέρα (90-100 kg ισοδύναμο καυσίμου/τόνο κράματος), με εξαίρεση την παραγωγή αερίου υψικαμίνου (170-210 kg ισοδύναμου καυσίμου/τόνο κράματος). Ως αποτέλεσμα, η συνολική κατανάλωση έχει ως εξής: 535 + 95 - 190 = 440 (kg s.e./t κράματος).

Λαμβάνοντας υπόψη ότι μια ορισμένη ποσότητα καυσίμου έχει ήδη δαπανηθεί για την παραγωγή οπτάνθρακα και συσσωματώματος (περίπου 430-490 kg ανά 1 τόνο κράματος και 1200-1800 kg ανά 1 τόνο κράματος, αντίστοιχα), η συνολική κατανάλωση πρωτογενούς καυσίμου απαιτείται για να παραχθεί ένας τόνος κράματος είναι: 440 + 40 + 170 = 650 (kg s.e./t), από τα οποία 170 και 40 kg s.e./t, υπολογισμένα ανά τόνο κράματος, δαπανώνται για την παραγωγή οπτάνθρακα.

Η παραγωγικότητα μιας υψικαμίνου εκτιμάται από τον συντελεστή χρησιμοποίησης χρήσιμου όγκου (VUF). Ο δείκτης υπολογίζεται ως η αναλογία του χρήσιμου όγκου της κατασκευής προς την τήξη του χυτοσιδήρου εντός 24 ωρών. Για τις σύγχρονες σόμπες, ο κανόνας είναι 0,43-0,75 κυβικά μέτρα. m ημέρα/τ. Όσο χαμηλότερο είναι το CIPO, τόσο πιο αποτελεσματικά χρησιμοποιείται ο φούρνος.
Είναι πιο λογικό να θεωρηθεί ο δείκτης ως ο λόγος της παραγωγικότητας προς μια μονάδα όγκου. Είναι πιο βολικό να χρησιμοποιείτε τον δείκτη της ειδικής παραγωγικότητας μιας υψικάμινου (Pu = 1/KIPO), η τιμή του οποίου είναι 1,3-2,3 τόνοι (κυβικά m/ημέρα).

Η εξοικονόμηση καυσίμου είναι δυνατή ακολουθώντας αυτές τις συστάσεις:

Αύξηση της πίεσης του αερίου στην κορυφή σε 1,5-2 atm (με τη μείωση του όγκου των αερίων είναι δυνατό να μειωθεί η απομάκρυνση της άνω σκόνης ή να αυξηθεί ο ρυθμός ροής έκρηξης).
τη χρήση κονιοποιημένου καυσίμου άνθρακα στον κλίβανο για εξοικονόμηση περίπου 0,8 kg οπτάνθρακα ανά κιλό κονιοποιημένου καυσίμου άνθρακα·
Αύξηση της θερμοκρασίας στην οποία θερμαίνεται ο αέρας στα καπάκια για μείωση της κατανάλωσης οπτάνθρακα.
τη χρήση θερμότητας από καυσαέρια καυσαερίων για την αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα και του αερίου υψικαμίνου προτού τροφοδοτηθούν στον θάλαμο καύσης·
παροχή θερμαινόμενων αναγωγικών αερίων με τον ίδιο τρόπο όπως στους κλιβάνους επιμετάλλωσης (είναι δυνατή η μείωση της κατανάλωσης οπτάνθρακα, είναι δυνατή η εξοικονόμηση έως και 20% του καυσίμου).
τη χρήση φυσικής θερμότητας από πύρινες υγρές σκωρίες (η λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι πολλά υποσχόμενη, αλλά δεν έχει ακόμη εφαρμοστεί λόγω της περιοδικής απελευθέρωσης σκωριών).