Vysoká pec. Zariadenie, princíp činnosti a účel. Konštrukcia a princíp činnosti vysokých pecí Teplota vo vysokej peci

Napriek veľkému počtu syntetických a polymérnych materiálov, ktoré sa rozšírili v modernom priemysle a každodennom živote, použitie zliatin železa nie je nižšie ako dlaň. Najkritickejšie časti, mechanizmy, nástroje a ďalšie komponenty sú vyrobené z rôznych akostí a druhov kovov, ktoré majú potrebné vlastnosti na riešenie zadaných úloh. Aktívne hľadanie úplnej náhrady kovových zliatin zatiaľ nebolo úspešné, pretože rozdiel vo vlastnostiach materiálov je príliš veľký. Rozvoj hutníctva sa nezastavuje, objavujú sa nové technológie a metódy výroby vysokopevnostných a tvrdých materiálov. Zároveň sa nezabudlo na staré, tradičné metódy tavenia kovov, vypracované po stáročia a podrobne študované mnohými generáciami hutníkov. Zoberme si návrh vysokej pece - jeden z najstarších návrhov na výrobu zlievarenskej liatiny, ktorý sa dodnes aktívne používa.

Príbeh

Potreba zlepšiť technológiu tavenia železa vznikla už dávno. Nízkotaviteľné rudy, nachádzajúce sa takmer na povrchu zeme, nemali veľké objemy a rýchlo sa spotrebovali. Existujúca taviaca technika bola neudržateľná a neumožňovala prácu so žiaruvzdornými rudami. Bolo potrebné zlepšiť existujúce vybavenie a technológie. V prvom rade bolo potrebné zväčšiť rozmery pecí a výrazne posilniť režim tlakovania.

Prvé zmienky o konštrukciách podobných vysokým peciam sa našli v Číne. Pochádzajú zo 4. storočia. V Európe sa vzhľad vysokých pecí datuje do 15. storočia, predtým sa používali takzvané pece na vyfukovanie syra. Bezprostredným predchodcom vysokej pece bola katalánska vyhňa, ktorá využívala technologické postupy blízke vysokopecnému spôsobu výroby. Jeho charakteristické znaky boli:

Proces nepretržitého nabíjania;
Použitie výkonných hydraulicky poháňaných jednotiek na prívod vzduchu.

vysoká pec zo 14. storočia

Objem katalánskej kováčskej dielne bol iba 1 m³, čo neumožňovalo získať veľké objemy produktov. V 13. storočí vznikol v európskom kniežatstve Štajersko Stutofen, zväčšená a vylepšená verzia katalánskej polnice. Bol vysoký asi 3,5 m a mal dva technologické otvory - spodný na prívod vzduchu, horný na odsávanie krity (surového železa). Stukofen vyrábal tri druhy železných polotovarov:

Oceľ;
Kujné železo;
Liatina.

Rozdiel medzi nimi bol v obsahu uhlíka – najviac ho bolo v liatine (viac ako 1,7 %), v oceli menej ako 1,7 % a v kujnej liatine 0,04 %. Negatívne bol hodnotený vysoký obsah uhlíka, keďže liatinu nie je možné kovať, zvárať a ťažko sa z nej vyrábajú zbrane.

To je dôležité! Pôvodne bola liatina klasifikovaná ako priemyselný odpad, pretože sa nedala kovať. Postoj k nej sa zmenil až po začatí druhotného tavenia, ktoré sa začalo robiť pre nedostatok taviteľných rúd. Konvertibilné železo získané z liatiny malo vyššiu kvalitu, čo slúžilo ako podnet na rozšírenie procesu premeny.

Ďalšie rozširovanie kapacít a zdokonaľovanie technológie podnietili vznik blaufenu, ktorý bol už asi 5–6 m vysoký, schopný taviť liatinu a železo súčasne. Išlo už prakticky o vysokú pec, aj keď o niečo menšiu, zjednodušenú konštrukciu. Vznikol dvojstupňový proces, kedy prvou etapou bola výroba liatiny a druhou tavenie železa z nej pod zvýšeným tlakom.

Vznik prvých vysokých pecí v Európe sa datuje do konca 15. storočia. Takmer okamžite sa podobné návrhy objavili v Anglicku a v USA boli prvé vysoké pece vytvorené oveľa neskôr - v roku 1619. Prvú vysokú pec v Rusku postavil A. A. Vinius vo svojej manufaktúre v Tule. Proces pozostával z nasledujúcich krokov:

Umiestnenie surového železa pred ústie, roztavenie a vypustenie liatiny.

Strata určitého množstva uhlíka počas prechodu v blízkosti výduchov.

Prívod výsledného železa do trysky, silný impulz, počas ktorého prebytočný uhlík vyhorel a mäkké železo sa usadilo na dne.

Železo bolo odstránené zo spodnej časti vyhne a kované, pričom sa odstránila tekutá troska a ošípané sa zhutnili. Pri tejto metóde bola výťažnosť hotového železa asi 92 % pôvodnej hmotnosti liatiny a jeho kvalita výrazne prevyšovala kritický výrobok.

Vážnym problémom sa stala palivová kríza. Drevené uhlie sa používalo na tavenie rudy, čo viedlo k ničeniu lesov. Problém narástol do takých rozmerov, že kov sa do Anglicka dovážal z Európy, neskôr z Ruska, 2 storočia. Ukázalo sa, že les rastie pomalšie ako horí. Pokusy použiť uhlie ukázali, že obsahuje veľké množstvo síry, čo výrazne znižuje kvalitu kovu. Uskutočnilo sa veľa experimentov, ktoré neboli úspešné.

Toto je zaujímavé! Riešenie našiel až v roku 1735 anglický hutník A. Derby II., ktorý našiel spôsob, ako premeniť uhlie na koks. Odvtedy bol problém s palivom prekonaný a proces dostal nový impulz pre vývoj.

Ďalším revolučným objavom bolo zahrievanie vzduchu používaného na preplňovanie. Umožnil výrazne znížiť spotrebu uhlia až o 36 %. Existujú špeciálne požiadavky na kvalitu a kvalitu kovu, pokiaľ ide o obsah mangánu, kremíka a fosforu. Technológia a dizajn pecí sa zdokonaľovali a dopĺňali, postupne sa dostávali do moderného vzhľadu.

Dizajn a princíp činnosti

Vysoká pec je vertikálna šachtová konštrukcia pripomínajúca kužeľ, ktorý sa rozširuje smerom nadol. Výška pece môže dosiahnuť 70 m, pracovný objem je 2700 m³. Denná produktivita vysokej pece tejto veľkosti dosahuje 5000 ton liatiny. Hlavnou črtou prevádzky vysokých pecí je kontinuita procesu. Práce sa vykonávajú 24 hodín denne a nezastavia sa, kým nie je pec generálne opravená alebo demontovaná, čo môže trvať 3 až 15 rokov. Ak sa práca zastaví a kachle ostanú bez paliva, dôjde k takzvanej „kontaminácii“, stuhnutiu materiálov vo vnútri. Nie je možné reštartovať pec, ktorá bola zastavená abnormálnym spôsobom. Táto špecifickosť núti špecialistov neustále sa starať o udržiavanie prevádzkového režimu inštalácie, ale tiež im umožňuje dosiahnuť maximálnu produktivitu.

Materiály potrebné na realizáciu procesu vysokej pece:

Uhoľný koks (palivo);
Železná ruda (aglomerát, pelety);
Flux (piesok, vápenec a iné potrebné materiály, ktoré organizujú stúpanie trosky nahor).

Na svete je veľmi málo ložísk železnej rudy, ktorej kvalita umožňuje jej využitie v procese tavenia bez predbežnej úpravy. Preto sa vo väčšine prípadov používajú špeciálne upravené suroviny - aglomerát alebo pelety, čo sú hrudky obohateného rudného materiálu. Majú formu okrúhlych granúl (peliet) alebo nepravidelne tvarovaných častíc (aglomerát) s veľkosťou 2–5 cm.

Schéma konštrukcie vysokej pece

Konštrukcia pece je masívna zvislá veža, z vnútornej strany obložená šamotovými (žiaruvzdornými) tehlami. Je inštalovaný na pevnom základe, zdvihnutý nad nulovú úroveň do určitej výšky. Horná, tepelne odolná časť základne sa nazýva pahýľ. Vrch základu má vodorovnú plošinu - plošinu, ktorá preberá všetky dynamické a teplotné zaťaženia, a preto je chladená vodou. Rúra je zvonka chránená odolným kovovým plášťom, ktorého hrúbka je 4–6 cm.

Vnútro pece je kužeľovitá veža pozostávajúca z niekoľkých sekcií:

Moja (alebo otomanská). Kužeľovitá časť veže, postupne sa rozširujúca smerom nadol.
Rasp. Najširšia (stredná) časť veže, v ktorej sa začínajú procesy tvorby trosky a tavenia surovín. Teplota v tejto oblasti sa pohybuje od 1400°.
Ramená. Relatívne krátka časť vo forme kužeľa, zužujúca sa dole. Tu dochádza ku konečnému roztaveniu kovu. Teplota v tejto oblasti je 1600-1900 °.
Horn. Spodná časť veže, kde sú umiestnené otvory na prívod vzduchu (výfukové trubice). Nachádzajú sa tu aj liatinové a troskové odpichové otvory (otvory na uvoľňovanie liatiny a trosky). Spodná časť kováčskej dielne je horná časť základu (spodná časť).

Pomocou plniaceho zariadenia sa zmes a tavivo privádzajú do pece. Keď sa liatina a troska roztavia a odstránia, materiály padajú a ich miesto zaujmú nové časti. Plyny vznikajúce pri chemických procesoch sú odvádzané potrubím umiestneným v hornej časti veže. Majú vysokú teplotu a používajú sa na ohrev čerstvého prúdu vstupujúceho do vysokej pece na tlakovanie. Vykurovanie sa vykonáva v cowperoch - inštaláciách, ktoré nasávajú čerstvý vzduch, teplo v teplovýmenných zariadeniach a privádzajú horúci vzduch do pece.

Schémy vysokej pece

Konštrukcia vysokých pecí a proces tavenia sú prakticky rovnaké vo všetkých krajinách a nemajú zásadné rozdiely. Existujú však rôzne schémy nosných konštrukcií, ktoré majú svoje vlastné charakteristiky a špecifiká.

Vlastnosti schém rôznych konštrukcií pecí

Škótska schéma (a). Ohnisko je namontované na špeciálnych nosných konštrukciách nazývaných hlavné stĺpy. Ich počet spravidla zodpovedá počtu výduchov. To sa robí pre ľahkú obsluhu a údržbu otvorov na prívod vzduchu. Ak použijete iné možnosti umiestnenia, dúchadlá budú musieť byť umiestnené nerovnomerne, čo ovplyvní režim tlakovania a celkovú kvalitu kovu. Nevýhodou tejto schémy je možnosť prenosu vibrácií z nakladacích zariadení na konštrukciu pece. Okrem toho sú ťažkosti pri vykonávaní naliehavých opráv alebo rekonštrukcie. Zároveň je takýto sporák lacnejší a má menšiu hmotnosť, čo znižuje čas výstavby.
Nemčina (b). Ohnisko je inštalované na vlastných podperách (stĺpoch). To zlepšuje kvalitu prevádzky kováčskej dielne, ale vytvára možnosť nadmerného namáhania v oblasti ramien v dôsledku zaťaženia od hmotnosti veže. Posilnenie konštrukcie vytvára problémy s prístupom k ramenám, čo ovplyvňuje režim a kvalitu práce.
Kombinované (c). V tejto verzii je znížené namáhanie ramien, ale to sa deje na úkor zložitejšej údržby ohniskovej časti. Táto schéma zároveň zaisťuje vysokú pevnosť plášťa, ktorý naďalej efektívne funguje aj v prítomnosti viditeľných trhlín. Túto vlastnosť okruhu oceňujú špecialisti pracujúci so surovinami s vysokým percentom zinku. Vytvára nadmerný tlak na steny veže, čím sa zvyšuje frekvencia veľkých opráv.
japončina (g). Nosnými konštrukciami je 6 stĺpov vybavených konzolami. Napriek zvýšenej nosnosti existujú značné nevýhody - nevyváženosť zaťaženia zvyšuje hmotnosť podpier, zväčšuje sa priemer vzduchového potrubia v porovnaní s inými konštrukčnými možnosťami, čo prispieva k zvýšeniu zaťaženia dúchacieho zariadenia. Ďalšou nevýhodou je náročnosť organizácie prepravy podlahy v priestore vyhne.
Američan (d). Schéma sa vyznačuje prítomnosťou 4 nosných stĺpov. Výhodou sú znížené vibrácie, ktoré vznikajú pri prevádzke nakladacích mechanizmov, ako aj výrazne zlepšený prístup k odpichovému otvoru a oblasti dúchacej trubice.

Tieto schémy boli vyvinuté a vylepšené za rôznych podmienok, čo bolo dôvodom niektorých rozdielov v dizajne. Všetky sú však celkom úspešne prevádzkované a vyrábajú vysoko kvalitné produkty.

DIY vysoká pec

Vyrobiť si vysokú pec sami na prvý pohľad vyzerá ako smiešny nápad. Je nepravdepodobné, že by niekoho napadlo zorganizovať na svojom mieste miniatúrnu hutnícku dielňu. Existuje na to niekoľko dôvodov:

Nedostatok surovín. Na svete zostali len 2 ložiská s bohatou rudou – v Brazílii a v Austrálii. Kúpiť pelety alebo aglomerát je takmer nemožné - nie sú k dispozícii na voľný predaj, všetky dodávky prechádzajú cez komoditné burzy a dosahujú tisíce ton.
Nie je možné získať povolenie na výstavbu miniatúrneho hutníckeho výrobného zariadenia. Hutníctvo železa je zdrojom značných environmentálnych problémov, takže žiadny úradník by neriskoval udelenie povolenia takémuto podniku.
Susedia zaplavia všetky úrady sťažnosťami, pretože neustály dym a výpary spôsobia, že ich život bude neznesiteľný.

Uvádzajú sa len tie najzákladnejšie dôvody, v skutočnosti je ich oveľa viac. Použitie vysokej pece na výrobu kovov v súkromnom dome je vylúčené.

Ak však vezmete do úvahy špecifiká vysokej pece, najmä režim nepretržitého spaľovania, môžete ju použiť na vykurovanie miestností. Ide o efektívne riešenie pre zásobovanie teplom obytných aj obchodných priestorov - garáž, skleníky, pomocné objekty a pod. tlenie materiálu do 15-20 hodín. Dosahuje sa to vďaka obmedzenému prívodu vzduchu, ktorý neumožňuje aktívne horenie paliva a predlžuje proces na dlhú dobu.

Môžete si vyrobiť vysokú pec sami

Rúra je zvyčajne vyrobená z kovového suda. Opatrne vyrežte dno (bude potrebné neskôr), nainštalujte sud na vopred pripravený základ. Vyrezaný kruh je vystužený kanálovými časťami, aby sa pridala väčšia hmotnosť - bude tlačiť na palivo, čím sa podporuje kompaktné umiestnenie a efektívne tlenie. Vyrežú otvor na komín, väčšinou stačí rúra s priemerom 10 cm.Potom treba z plechu vyrezať vrchnák na sud, keďže dno sa už používa ako prítlak na palivo. Vystrihne sa kruh vhodnej veľkosti a opatrne sa privarí k hlavni. Vytvára tiež otvor pre potrubie. V spodnej časti suda je vyrezaný otvor pre dvierka, cez ktoré sa bude dopĺňať palivo. Zospodu môžete vytvoriť ďalšie dvierka na odstránenie popola.

Komín je zvrchu privarený, dĺžka jeho rovnej časti (až po prvé koleno) by mala presahovať priemer hlavne (ideálne oveľa väčší). Počas prevádzky sa kachle veľmi zahrievajú, preto ich veľa ľudí obkladá tehlami alebo vytvára clonu odrážajúcu teplo. Optimálny prevádzkový režim sa nájde experimentálne. Musia sa dodržiavať protipožiarne opatrenia, v ideálnom prípade by mala byť pre takúto pec vyčlenená samostatná miestnosť bez horľavých predmetov.

Video: zrod ocele

Vysoká pec patrí medzi najstaršie a najosvedčenejšie konštrukcie. Jeho účinnosť bola overená časom, technologické metódy a techniky boli starostlivo študované a testované. Schopnosti vysokej pece sú také, že prevádzka takýchto zariadení bude trvať veľmi dlho, zdokonaľujú sa návrhy a technológie.

Surové železo sa taví vo vysokých peciach, ktoré sú šachtovou pecou. Podstatou procesu výroby liatiny vo vysokých peciach je redukcia oxidov železa obsiahnutých v rude plynnými (CO, H2) a pevnými (C) redukčnými činidlami vznikajúcimi pri spaľovaní paliva v peci.

Proces tavenia vo vysokej peci je kontinuálny. Do pece sa zhora vkladajú suroviny (aglomeráty, pelety, koks), do spodnej časti sa privádza ohriaty vzduch a plynné, kvapalné alebo práškové palivo. Plyny získané spaľovaním paliva prechádzajú cez vsádzkový stĺpec a dodávajú mu svoju tepelnú energiu. Zostupujúca náplň sa zahrieva, redukuje a potom roztaví. Väčšina koksu sa spaľuje v spodnej polovici pece, čo predstavuje zdroj tepla, a časť koksu sa vynakladá na redukciu a nauhličovanie železa.

Vysoká pec je výkonná a vysoko produktívna jednotka, ktorá spotrebuje obrovské množstvo materiálov. Moderná vysoká pec spotrebuje denne asi 20 000 ton vsádzky a denne vyrobí asi 12 000 ton surového železa.

Aby sa zabezpečilo nepretržité zásobovanie a uvoľňovanie takého veľkého množstva materiálov, je potrebné, aby konštrukcia pece bola jednoduchá a spoľahlivá v prevádzke počas dlhého časového obdobia. Vonkajšia časť vysokej pece je uzavretá v kovovom plášti zvarenom z oceľových plechov hrúbky 25–40 mm. Na vnútornej strane plášťa je žiaruvzdorná výmurovka, chladená v spodnej časti pece pomocou špeciálnych chladničiek - kovových boxov, vo vnútri ktorých cirkuluje voda. Vzhľadom na to, že na chladenie pece je potrebné veľké množstvo vody, niektoré pece využívajú chladenie odparovaním, ktorého podstatou je, že do chladničiek sa dodáva niekoľkonásobne menej vody ako pri bežnom spôsobe. Voda sa zohreje do varu a rýchlo sa vyparí, pričom absorbuje veľké množstvo tepla.

Vnútorný obrys zvislej časti vysokej pece sa nazýva profil pece. Pracovný priestor pece zahŕňa:

ohnisko;
môj;
para;
ramená;
roh

Koloshnik

Ide o hornú časť vysokej pece, cez ktorú sa nakladajú vsádzkové materiály a odvádza sa vysokopecný alebo kychtový plyn. Hlavnou časťou vysokopecného zariadenia je plniace zariadenie. Väčšina vysokých pecí má dvojkužeľové plniace zariadenia. V normálnej polohe sú oba kužele uzavreté a spoľahlivo izolujú vnútro pece od atmosféry. Po naložení nálože do prijímacieho lievika sa malý kužeľ spustí a nálož padne na veľký kužeľ. Malý kužeľ sa zatvára. Po nazbieraní určeného množstva vsádzky na veľký kužeľ sa veľký kužeľ spustí s uzavretým malým kužeľom a vsádzka sa naleje do pece. Potom sa veľký kužeľ uzavrie. Tým je pracovný priestor vysokej pece trvalo utesnený.

Vsádzkové materiály sa zvyčajne privádzajú do hrdla pece z jednej strany. V dôsledku toho sa v lieviku malého kužeľa vytvorí svah. Dlhodobá prevádzka vysokej pece so šikmou úrovňou vsádzky je neprijateľná. Na odstránenie tohto javu sa prijímací lievik a malý kužeľ otáčajú. Po naložení vsádzky sa lievik spolu s kužeľom pootočí o násobok uhla 60, vďaka čomu sa po vyložení niekoľkých posuvov úplne eliminujú nerovnosti.

Moderné pece môžu inštalovať nabíjacie zariadenia, ktoré sú zložitejšie v dizajne. Namiesto veľkého kužeľa je inštalovaný otočný žľab, ktorého uhol je možné nastaviť. Táto konštrukcia umožňuje meniť umiestnenie prívodu materiálu podľa priemeru vrchnej časti.

Počas procesu tavenia vo vysokej peci vzniká veľké množstvo plynu, ktorý sa odvádza z hornej časti pece. Tento typ plynu sa nazýva špičkový plyn. Plyn obsahuje horľavé zložky CO a H2, a preto sa používa ako plynné palivo v hutníckej výrobe. Okrem toho plyn pri prechode nábojovým stĺpcom zachytáva malé častice materiálov obsahujúcich železo a vytvára takzvaný dymový prach. Prach sa zhromažďuje v špeciálnych čističkách plynu a používa sa ako prísada do vsádzky pri aglomerácii alebo výrobe peliet.

Moje

Šachta tvorí väčšinu celkovej výšky a objemu pece. Profil drieku, ktorým je zrezaný kužeľ rozširujúci sa smerom ku dnu, zabezpečuje rovnomerné spúšťanie a uvoľňovanie materiálov vsádzky. Značná výška šachty umožňuje tepelné a chemické spracovanie materiálov stúpajúcimi horúcimi plynmi.

Raspár

Toto je stredná valcová časť pracovného priestoru pece s najväčším priemerom. Naparovanie vytvára určité dodatočné zväčšenie objemu pece a eliminuje možné oneskorenia vsádzkového materiálu.

Ramená

Toto je časť profilu pece umiestnená pod parnou komorou a je to zrezaný kužeľ so širokou základňou smerujúcou k parnej komore. Spätné zúženie nákružkov zodpovedá zmenšeniu objemu roztavených materiálov pri tvorbe liatiny a trosky.

Horn

Toto je spodná valcová časť pece, kde sa vykonávajú vysokoteplotné vysokopecné procesy. V peci sa spaľuje koks a vzniká vysokopecný plyn, dochádza k interakcii medzi kvapalnými fázami, hromadeniu tekutých produktov tavenia (surové železo a troska) a ich periodickému uvoľňovaniu z pece. Kováčska dielňa sa skladá z hornej alebo dúchacej časti a spodného alebo kovového prijímača. Spodná časť kovového prijímača je tzv šupinatá.

Na dne ohniska sú liatinové a troskové odpichové otvory, čo sú otvory na uvoľňovanie liatiny a trosky. Po uvoľnení liatiny sa odpichový otvor uzavrie špeciálnou žiaruvzdornou hmotou pomocou takzvanej pištole, čo je valec s piestom. Pred otvorením liatinového odpichového otvoru sa pištoľ naplní žiaruvzdornou hmotou odpichového otvoru. Po ukončení výroby liatiny sa pištoľ pristaví k odpichovému otvoru a pomocou piestového mechanizmu sa hmota odpichového otvoru vytlačí z pištole a naplní kanál odpichového otvoru. Na otvorenie liatinového odpichového otvoru sa používa špeciálna vŕtačka, ktorá do hmoty odpichového otvoru vyvŕta otvor, cez ktorý sa uvoľňuje liatina.

Troskové odpichové otvory sú umiestnené vo výške 1500 - 2000 mm od úrovne liatinového odpichového otvoru a sú uzavreté pomocou troskovej zátkou, čo je oceľová tyč s hrotom. Liatina a troska opúšťajúce vysokú pec sú smerované cez sklzy do liatinových a troskových panví. V súčasnosti sa troska vyrába najmä spolu s liatinou a od liatiny sa oddeľuje špeciálnym zariadením na sklze pece.

Troska prúdiaca z vysokej pece cez liatinový odpichový otvor sa od liatiny na sklze pece oddeľuje pomocou oddeľovacej dosky a priechodu, ktoré fungujú ako hydraulické tesnenie. Vysokohustotná liatina prechádza do medzery pod deliacou doskou, pričom ľahšia troska je odvádzaná do bočného žľabu.

Ak je potrebné dodať liatinu iným podnikom, naleje sa do ingotov (ingotov) s hmotnosťou 30–40 kg na špeciálnom odlievacom stroji.

V hornej časti ohniska, vo vzdialenosti 2700 - 3500 mm od osi liatinového odpichového otvoru po obvode ohniska, sú v rovnakých intervaloch inštalované vzduchové dúchadlá, cez ktoré sa dúcha ohrieva na 1100 - 1300 °C. sa privádza do pece, ako aj zemný plyn a ďalšie palivové prísady (vykurovací olej, práškové uhoľné palivo). Každá vysoká pec je vybavená dúchadlom z vlastného dúchadla. Prudký ohrev sa vykonáva v ohrievačoch vzduchu regeneračného typu, keď sa pod vplyvom tepla spaľovaného plynu najskôr ohrieva tryska ohrievača vzduchu zo žiaruvzdorných tehál a potom cez ňu prechádza vzduch, ktorý odoberá teplo. tryskou. Počas doby ohrevu dýzy sa do spaľovacej komory privádza plyn a vzduch na jej spaľovanie. Produkty spaľovania, ktoré prechádzajú cez dýzu, ju ohrievajú a idú do komína. Počas periódy ohrevu tryskaním vstupuje studený vzduch do vyhrievanej trysky, je ohrievaný a potom privádzaný do vysokej pece. Len čo dýza vychladne natoľko, že vzduch nie je možné zohriať na nastavenú teplotu, prenesie sa do ďalšieho ohrievača vzduchu a ochladený sa zahreje. Ohrievacia dýza chladne rýchlejšie, ako sa ohrieva. Preto blok ohrievačov vzduchu pre vysoké pece pozostáva z 3 až 4 zariadení, z ktorých jedno ohrieva vzduch a ostatné sú ohrievané. Profil vysokej pece je charakterizovaný priemermi, výškami a uhlami sklonu jednotlivých prvkov. Rozmery niektorých rúr sú uvedené v tabuľke 1.

Tabuľka 1 - Rozmery pece

Rozmery, mm	Užitočný objem pece, m3
Rozmery, mm	2000	3000	5000
Priemer:
kováčske dielo	9750	11700	14900
raspara	10900	12900	16300
top	7300	8200	11200
výška:
plný	32350	34650	36900
užitočné	29200	32200	32200
kováčske dielo	3600	3900	4500
míny	18200	20100	19500

Rozmery každej časti pece musia byť navzájom prepojené a musia byť v určitých proporciách s veľkosťami ostatných častí pece. Profil pece musí byť racionálny, čo zabezpečuje najdôležitejšie podmienky pre proces vysokej pece:

plynulé a stabilné spúšťanie nábojových materiálov;
priaznivé rozloženie prichádzajúceho prúdu plynu;
priaznivý vývoj procesov zhodnocovania a tvorby liatiny a trosky.

Hlavnými veličinami charakterizujúcimi rozmery pracovného priestoru sú využiteľný objem pece a využiteľná výška. Zahŕňajú výšku a objem naplnený materiálmi a výrobkami tavenia. Pri určovaní týchto parametrov sa horná úroveň považuje za značku spodného okraja veľkého kužeľa plniaceho zariadenia v spustenej polohe a spodná úroveň je úroveň osi liatinového odpichového otvoru.

Účelom vysokej pece je vykonávať procesy tavenia ferozliatin a liatiny. Na výrobu týchto materiálov sa používajú suroviny železnej rudy. História vzniku názvu takéhoto zariadenia siaha až do 14. storočia. Pojem „doména“ pochádza zo slova fúkanie. Prvé kachle sa objavili v Európe a potom, po 16. storočí, prišli do Ruska.

Konštrukcia vysokej pece je nasledovná: pec je inštalovaná na základe a oceľový plášť pokrýva vonkajšiu stranu. Základ je pomerne vysoký, jeho povrchová, tepelne odolná časť sa nazýva pahýľ. Plášť má zvyčajne hrúbku 4 až 6 cm, vo vnútri, pozdĺž stien, sú ohňovzdorné výrobky. Na vrchu základu je hrebeň, ktorý je vystavený hydrostatickému tlaku roztavenej hmoty a vysokým teplotám. Hromady pleskáčov umiestnené vo vnútri plášťa obklopujú špeciálne chladničky. Predstavujú ich liatinové platne s cievkami, cez ktoré cirkuluje voda.

Nevyhnutné vybavenie v metalurgii železa

Výroba vysokých pecí je jednou z náročných úloh v oblasti hutníctva. Zároveň však tento dizajn pochádza z viac ako jedného storočia. S rozvojom vedecko-technického pokroku sa dizajn pece mierne zmenil, začali sa pridávať prvky a diely, ktoré umožnili značne urýchliť výrobný proces. Navyše mnohé ťažko ovládateľné režimy v moderných peciach boli automatizované.

Prevádzka vysokých pecí je dôležitou súčasťou moderného železiarskeho a oceliarskeho priemyslu. V modernej výrobe sa používajú iba zariadenia s vysokou úrovňou produktivity. Okrem toho sú pokročilé vysoké pece vybavené automatizačnými systémami. Úlohou automatizácie je regulovať, kontrolovať a zaznamenávať hlavné charakteristiky taviacich operácií. Moderná pec dokáže regulovať úroveň nalievania vsádzky, dodávku rudy, teplotu výbuchu a tlak plynu.

Produktivita takýchto pecí rastie, dalo by sa povedať, v súlade s dobou. Vylepšenia taviaceho systému umožňujú niekoľkonásobne zvýšiť produktivitu zariadenia.

Schéma vysokej pece poskytuje vizuálnu predstavu o tom, ako to funguje. Tu môžete sledovať, ako sa mení konštrukcia zariadení v oblastiach s vysokou teplotou. Pri zohľadnení diagramu môžete tiež vidieť, kde sa zložky surovín nalievajú a na akú úroveň.

Procesy vo vysokej peci prebiehajú v prísne stanovenom poradí. Samotná pec má vertikálny tvar, porovnateľný s typom šachty. Výška sa môže mierne líšiť, ale nepresahuje 35 m Priemer konštrukcie je zvyčajne 2,5 - 3 krát menší. Proces prebieha v určitom poradí. Po prvé, železo sa obnoví. Potom sa obnovia ďalšie prvky - fosfor, síra a iné. Vzniknutá troska, ktorá už výrazne zmenila svoje zložky, steká dole a hromadí sa v oblasti ohniska. Práve chemické zloženie trosky určuje zloženie liatiny.

Princíp činnosti zariadenia

Princíp činnosti vysokej pece je vyjadrený v niekoľkých fyzikálnych a chemických operáciách. Prítomnosť týchto operácií je určená teplotnou oblasťou samotnej pece a zaťažením materiálu. Vo všeobecnosti možno rozlíšiť tieto procesy:

proces rozkladu vápenca, ktorého výsledkom je tvorba anhydridu kyseliny uhličitej a oxidu vápenatého;
obnova železa a iných prvkov;
karburizácia železa;
tavenie kovov;
tvorba a tavenie trosky;
spaľovanie paliva a iné.

Vysokopecný ohrievač vzduchu je zariadenie, v ktorom sa predhrieva vzduch. Tento vzduch sa potom privádza do pece. Skoré zariadenie na tavenie liatiny nemalo taký prvok ako ohrievač vzduchu. Vývoj zariadenia umožnil výrazne znížiť náklady na palivo.

Náboj v modernom ponímaní je zmesou koksu, aglomerátu železnej rudy a tavených surovín. Pred procesom tavenia sa vsádzka podrobuje špeciálnej príprave. Najprv sa rozdrví, potom preoseje. Po preosiatí sa veľké kusy posielajú na opätovné drvenie.

Výsledkom spaľovacieho procesu je zvýšenie teploty. Najvyššia teplota môže dosiahnuť viac ako 2000 stupňov Celzia. Procesy prebiehajú pod tlakom horúcich plynov. Pri stúpaní sa tieto plyny ochladzujú na 300-400 stupňov v blízkosti kokoshnika.

Účel pecí

Výroba surového železa vo vysokej peci je dôležitým odvetvím železiarskeho a oceliarskeho priemyslu. Táto práca si vyžaduje nielen potrebu používať špeciálne vybavenie, ale aj starostlivé dodržiavanie určitých technológií. Tavenie sa vykonáva vo vysokej peci z odpadových hornín a rudnej hmoty. Rudnou látkou môže byť červená, hnedá, železná ruda, magnetická železná ruda alebo mangánové rudy.

Redukcia železa je jednou z hlavných etáp výroby liatiny. V dôsledku tohto procesu sa železo stáva tvrdým. Ďalej sa ponorí do pary, ktorá podporuje rozpúšťanie uhlíka v žehličke. Tak vzniká liatina. Práve v horúcej časti pece sa samotná liatina začína taviť a pomaly steká do spodnej časti.

Princíp činnosti vysokej pece závisí od typu tohto objemného zariadenia. Existujú koksárne a pece na drevené uhlie. Tí prví pracujú na kokse, tí druhí na drevenom uhlí. Šachtová pec je určená na nepretržitú prevádzku. Tvar tohto zariadenia sú dva kužele, zložené so širokými stranami na základni. Medzi týmito kužeľmi je časť pece, ktorá má valcový tvar - para.

Priemyselná vysoká pec, nazývaná tavič, je určená na prenos spracovaného materiálu z jedného stavu do druhého. Pevné skupenstvo teda postupne vplyvom teploty presahujúcej bod topenia prechádza do kvapalného skupenstva. Materiál privedený do tekutého stavu môže byť v zavesenej polohe, ako aj v kryštalizátore, tégliku, banskej vyhni alebo kúpeli na ohnisku. Priemyselné vysoké pece sa používajú na výrobu kovov z rúd. Práve v nich prebiehajú procesy tavenia neželezných kovov a ocele, tavenia skla a iné.

Oprava vysokých pecí sa môže vykonávať niekoľkými spôsobmi. Väčšie opravy sa vykonávajú podľa potreby alebo v súvislosti s plánovanými väčšími opravami. Počas tohto obdobia je nepretržitý proces práce pozastavený. Veľké opravy sú rozdelené do troch typov kategórií. V prvej kategórii opráv musia byť tekuté taviace produkty úplne uvoľnené z pece a musí sa vykonať dôkladná kontrola všetkých zariadení. Druhá kategória označuje priemernú opravu s výmenou niektorých prvkov. Tretia kategória opráv zahŕňa výmenu plniacich zariadení a nastavenie ochrany vysokej pece.

Aktualizované:

2016-08-18

Vysoká pec je nepostrádateľným zariadením v hutníckych procesoch. Takéto pece sa objavili už veľmi dávno a umožnili taviť suroviny železnej rudy, premieňať ich na rôzne predmety pre domácnosť, vojenské zbrane atď. Ako dnes vyzerá vysoká pec a čo je táto jednotka? O tom v našom materiáli.

Fotografia vysokej pece

Vysoká pec má dlhú históriu. Takéto jednotky sa prvýkrát objavili v Európe v 14. storočí.

Až o niekoľko storočí neskôr, v 16. storočí, sa vysoké pece dostali na ruské územie.

V kachliach sa proces tavenia liatiny vykonáva nepretržite. Suroviny na tavenie sú naložené na hornú časť pece a systémy na dodávku paliva a kyslíka sú umiestnené v spodnej časti. Pri zahrievaní sa železná ruda topí.

Pri vysokom výkone sa kachle vyznačujú pomerne jednoduchým dizajnom a vynikajúcou spoľahlivosťou. Iba za takýchto podmienok môžete dosiahnuť požadovaný výsledok z prevádzky zariadenia.

Ako však funguje moderná vysoká pec?

Dizajn je zariadenie pôsobivej veľkosti, ktorého výška môže dosiahnuť 30 metrov alebo viac;
Priemer zariadenia je približne trikrát menší;
Steny kachlí sú vyrobené zo šamotu alebo sú použité iné materiály s vynikajúcimi ohňovzdornými vlastnosťami;
Spodná časť ohniska a základňa sú vyrobené z uhlíkových blokov, ktoré majú vysoký stupeň požiarnej odolnosti. Aby sa zabezpečilo, že vlastnosti požiarnej odolnosti sú vždy na vysokej úrovni, sú k dispozícii kovové chladničky, cez ktoré cirkuluje voda;
Z vonkajšej strany je zariadenie uzavreté v oceľovom plášti s hrúbkou 40 milimetrov;
Vďaka high-tech prístupu a schopnostiam modernej techniky dosahujú vysoké pece hmotnosť niekoľko desiatok tisíc ton;
Obrovská hmotnosť asi 30 tisíc ton si vyžaduje vhodný základ;
Základ tvorí 4 metre hrubá betónová doska so stĺpom a na ňu pripevnený monolitický valec. Na ich výrobu sa používa špeciálny žiaruvzdorný betón;
Na vrchu základu je namontovaná vysoká pec;
Pec určená na tavenie surovín má pôsobivý objem, pretože s rastúcou veľkosťou sa účinnosť zariadenia zlepšuje;
Najväčšie modely vysokých pecí majú užitočný objem asi 3 tisíc metrov kubických;
V hornej časti vyhne sú namontované špeciálne dúchadlá potrebné na prívod vzduchu. Nie je nainštalovaných viac ako 36 jednotiek;
Vysoká pec vyžaduje na prevádzku obrovské množstvo vzduchu. Na uspokojenie potrieb kachlí sa používajú turbodúchadlá;
Ohrievač vzduchu, ktorý je nevyhnutným konštrukčným prvkom, je zodpovedný za ohrev vzduchu;
Moderné pece môžu fungovať bez prerušenia 10 rokov. Pri nakladaní surovín dostane výrobca na výstupe liatinu;
Suroviny sú naložené galošami – ide o špeciálne, kalibrované porcie, s ktorými si vysoká pec dokonale poradí;
Vysoká pec je schopná vyrobiť asi 5 tisíc ton liatiny za deň;
Procesy nakladania a prípravy sú mechanizované;
Aby sa dosiahlo kvalitné tavenie liatiny, konštrukcia vysokej pece poskytuje určité pomocné mechanizmy na nakladanie a zdvíhanie použitých surovín.

Vlastnosti práce

Zoznámili sme sa s dizajnom a niektorými vlastnosťami vysokej pece. Teraz je potrebné pochopiť technologické procesy, ktoré sa vyskytujú v tomto priemyselnom zariadení.

Východiskovým materiálom sú rudné látky. Môže to byť akýkoľvek druh železnej rudy alebo rudy, ktorá obsahuje mangán.
Vysoká pec je zariadenie na výrobu liatiny a jej tavenie z príslušných surovín.
Pri vkladaní materiálov do pece je dôležité zachovať určité proporcie. Správne zvolená zmes v pomere sa nazýva zmes. Jeho zloženie zahŕňa rudu, tavivo a koks.
Hlavným krokom v procese výroby železa je redukcia železa. Železo získané parením, kde sa uhlík rozpúšťa, vysoká pec vyrába liatinu.
V najvyšších teplotných bodoch vysokej pece sa liatina začína taviť.
Vďaka premyslenej prevádzkovej schéme vysokej pece je proces spaľovania kontinuálny. Spaľovanie je podporované správne privádzanými časťami vzduchu.
Vzduch sa predhrieva na požadované teploty, ktoré zabezpečujú technológie taviaceho procesu. Pri prívode studeného vzduchu sa rúra nezohrievala, ale chladila. To by viedlo k pomalšiemu procesu tavenia produktov.
Špeciálne potrubie zabezpečuje odstraňovanie produktov spaľovania.
Na výstupe vysoké pece vyrábajú liatinu v tekutej forme, ktorá sa uvoľňuje cez špeciálne otvory v spodnej časti konštrukcie.
Veľká naberačka zachytáva roztavené surové železo a prepravuje ho do dielní na ďalšie spracovanie.
Spracovanie tekutého železa na oceľ nie je povinnou etapou technologického procesu. Všetko závisí od toho, na aké úlohy sa hutnícky podnik využívajúci vysoké pece zameriava.
Zvyšky recyklovaných materiálov neputujú na skládku. Opúšťajú pec cez príslušné zariadenia. Nazývajú sa troskové odpichové otvory. Tento odpad sa využíva na ďalšiu výrobu stavebných materiálov.

Vlastnosti údržby a opravy

Keďže vysoké pece pracujú nepretržite, k otázke ich údržby je potrebné pristupovať obzvlášť opatrne.

Účelom údržby je zabrániť predčasnému opotrebovaniu. Za týmto účelom sa osoby zodpovedné za údržbu musia striktne spoliehať na technický list poskytnutý výrobcom pre ich pece;
Ak existujú špecializované prevádzkové pravidlá pre konkrétnu vysokú pec vo výrobe, všetky činnosti údržby sa vykonávajú striktne na ich základe;
Ak neexistuje zoznam pravidiel, treba sa spoľahnúť na iné direktívne materiály;
V prípade výskytu porúch sa vykonávajú pravidelné opravy. Zároveň by sa proces výroby liatiny vo vysokej peci nemal zastaviť;
Výnimkou sú veľké opravy, v prípade potreby sa vysoká pec zastaví.

Existujú tri typy veľkých renovácií.

Oprava prvej triedy. V tomto prípade je potrebné odstrániť všetky suroviny z pece a vykonať vizuálnu kontrolu zariadenia zúčastňujúceho sa na technologických procesoch.
Opravy druhej triedy. Zabezpečuje výmenu prvkov, ktoré majú sekundárnu úlohu pri konštrukcii vysokej pece.
Oprava tretej triedy. Znamená to úplnú výmenu jednotiek, ktoré sú potrebné na nakladanie surovín a výdaj východiskových materiálov.

Nie je nezvyčajné, že sa vysoké pece odstavia kvôli opravám a ďalšej modernizácii zariadení. Týmto spôsobom výrobca znižuje frekvenciu prestojov zariadení a stráca menej peňazí.

Vysoké pece sú jedinečné zariadenia, ktoré udivujú svojimi rozmermi a schopnosťami.

Produktivita je určená veľkosťou pece. Maximálny výkon sa pozoruje, keď je objem šachtových pecí 2 až 5 tisíc metrov kubických. Ich priemer je 11-16 m, výška – 32-37 m.

Schéma vysokej pece

Šachtová pec pozostáva z nasledujúcich prvkov:
vrchol;
bane;
raspara;
ramená;
kováčstvo;
pražmy.

Koloshnik- jeden z prvkov pracovného priestoru, ktorý zabezpečuje určitú úroveň materiálov rozmiestnených po priereze hriadeľa.

Moje– valcová časť vysokej pece, kde sa udržiava teplota dostatočná na roztavenie vsádzky. V tej istej časti pece sa redukuje železo.

Raspár– najširšia časť konštrukcie, určená pre hlavné procesy tavenia. Nižšie sú ramená, ktoré prispievajú k prehrievaniu a pohybu taveniny a trosky do ďalšej časti konštrukcie.

Kovňa je umiestnená nad rímsou, ktorá je murivom zo šamotových tehál. Výhňa je časť pece, kde sa zhromažďujú a zhromažďujú. Medzi ramenami a ohniskom sú dúchadlá na prívod horúceho (vzduchu obohateného kyslíkom) a zemného plynu.

Princíp činnosti

Nálož sa zdvihne pomocou skipového kladkostroja a spadne do prijímacieho lievika. Zloženie vsádzky predstavuje vápenec, koks, tavený aglomerát a ruda. Je možné pridať pelety.
Horné kužele (veľké a malé) pracujú striedavo a prenášajú zmes materiálov do hriadeľa. Počas prevádzky vysokej pece dochádza k postupnému prísunu vsádzky. K zahrievaniu dochádza v dôsledku spaľovania koksu sprevádzaného uvoľňovaním tepla.

Teplota plynu v ohnisku sa pohybuje od 1900 do 2100 stupňov Celzia. Pozostáva z N2, H2 a CO. Pri pohybe vo vrstve prispieva nielen k jej zahrievaniu, ale spúšťa aj procesy redukcie železa. Vysoká teplota plynu je dosiahnutá vďaka vysokej teplote vzduchu v ohrievačoch vzduchu (1000-2000 stupňov).
Plyn s teplotou 250 - 300 stupňov vychádzajúci z pece je kychtový plyn, po odstránení prachu fúkací plyn. Najnižšia výhrevnosť vysokopecného plynu zodpovedá 3,5 - 5,5 MJ/m 3 . Zloženie môže byť rôzne, určené v dôsledku dodávky zemného plynu a obohatenia výbuchu kyslíkom a je reprezentované nasledujúcimi látkami:

N2 – 43-59 %;
CO – 24-32 %;
C02 – 10-18 %;
H2 – 1-13 %;
CH4 – 0,2-0,6 %.

V zásade je plyn potrebný na udelenie určitej teploty dýzam ohrievačov vysokej pece. V kombinácii s prírodným alebo koksárenským plynom sa používa pre rôzne pece vrátane tepelných a vykurovacích.
Železo, ktoré vstupuje do spodnej časti vysokej pece, prechádza tavením a hromadí sa v peci vo forme liatiny. Kvapalná troska sa tvorí z oxidov železa kombinovaných s a zostáva na povrchu liatiny, pretože má nižšiu hustotu.

Liatina a troska pravidelne vystupujú cez zodpovedajúce odpichové otvory - liatina, troska. V prípadoch, keď je množstvo trosky nevýznamné, používa sa iba liatinový odpichový otvor. V mieste odlievania dochádza k oddeľovaniu trosky. Teplota liatiny v tekutej forme sa pohybuje od 1420 do 1520 stupňov.

Vysoká produktivita vysokej pece sa dosahuje vďaka prítomnosti výkonných ohrievačov vzduchu, ktoré sú regeneračnými výmenníkmi tepla. Ohrievače vzduchu pre vysoké pece sa často nazývajú cowpers na počesť ich tvorcu.
Cowper je vertikálne umiestnený plášť valcového tvaru vyrobený z plechových a tehlových uzáverov. Spaľovacia komora ohrievača vzduchu, konkrétne jeho spodná časť, pozostáva z horáka a potrubia horúceho vzduchu. V podtryskovom priestore boli použité ventily, ktoré umožnili zabezpečiť prepojenie s výstupom na dymovnicu a potrubie studeného fúkania vzduchu.

Moderná verzia šachtovej pece je vyhotovená so štyrmi kukaňami, pracujúcimi striedavo: k ohrevu dýzy jednej z dvoch kukaní dochádza v dôsledku nasávania spalín ohriatych na vysokú teplotu a cez tretiu kukaň preniká ohriaty vzduch. Štvrtý cowper je rezerva.

Trvanie výbuchu je 50-90 minút, potom sa ochladený kryt zahreje a výbuch sa vykoná v ďalšom najteplejšom kryte. Pri zahrievaní horák funguje a spaliny vstupujú do dymovodu cez otvorený ventil bez prekážok. V tomto čase sú ventily umiestnené na kanáloch horúceho a studeného vzduchu zatvorené.
V dôsledku spaľovania paliva sa vytvárajú produkty spaľovania, ktoré sa pohybujú nahor a vstupujú zo spaľovacej komory do priestoru pod kupolou, potom klesajú a ohrievajú dýzu. Až potom vstupujú do komína cez dymový ventil palivové produkty s teplotou 250 - 400 stupňov.

Počas tryskania dochádza k opačnému procesu: dymový ventil je zatvorený, horák nefunguje, zatiaľ čo ventily inštalované na potrubí horúceho a studeného vzduchu sú otvorené. Studený dúch je privádzaný do priestoru pomocnej dýzy pod tlakom 3,5-4 atm, potom sa pohybuje cez vyhrievanú dýzu a v ohriatej forme prechádza cez spaľovaciu komoru do potrubia horúceho dúchacieho vzduchu, odkiaľ je privádzaný do pec.

Za určitých podmienok môže byť výbuch navlhčený a obohatený dusíkom alebo kyslíkom. Pri použití dusíka je možné ho ekonomicky využívať a riadiť taviaci proces vo vysokej peci. Úspora koksu je tiež možná v dôsledku obohatenia výbuchu kyslíkom až na 35-40% v kombinácii so zemným plynom. Zvýšením vlhkosti na 3-5% je možné dosiahnuť vyššiu teplotu ohrevu dúchadla v kryte. Takéto výsledky sa dosahujú vďaka zosilneniu prenosu sálavého tepla v dýze.

Výška krytov je asi 30-35 m, priemer nie je väčší ako 9 m. Horná a spodná časť trysky sú vyrobené z kremičitých alebo vysokohlinitých tehál a žiaruvzdorných, resp. Bunky 4545, 13045, 110110 mm sú vytvorené z balených tehál s hrúbkou 40 mm. Vo vysokých peciach sa používajú aj iné dýzy, a to dýzy pozostávajúce z blokov so šiestimi stranami, s horizontálnymi priechodmi a kruhovými bunkami. Používajú sa aj trysky na báze guľôčok s vysokým obsahom oxidu hlinitého.

Na každý meter kubický objemu dýzy tehál je poskytnutá približná vykurovacia plocha 22-25 metrov štvorcových. Objem vysokej pece je 1-2 krát väčší ako objem cowperovej dýzy. Napríklad s objemom pece 3000 metrov kubických. m objem cowper bude asi 2000 metrov kubických. m (3000/1,5).

Najbežnejšie sú cowpery vybavené vstavanou spaľovacou komorou. Medzi ich hlavné nevýhody patrí nadmerné zahrievanie strechy a deformácia spaľovacej komory v dôsledku dlhodobej prevádzky pece. Cowper horák môže byť vzdialený a spaľovacia komora môže byť tiež umiestnená pod kupolou. S externým horákom je zabezpečená vysoká odolnosť a pohodlie, ale cena takýchto zariadení je najvyššia. Cowpery vybavené spaľovacou komorou pod kupolou sú najlacnejšie, ale prevádzkový proces je komplikovanejší, pretože horák a ventily sú umiestnené dosť vysoko.

Počas procesu fúkania sa teplota, na ktorú sa vzduch ohrieva (1350-1400 stupňov), postupne znižuje a pohybuje sa od 1050 do 1200 stupňov. Pri použití stacionárnej vysokej pece sa takýmto rozdielom zabráni reguláciou teploty. Požadované indikátory sa objavia v dôsledku pridania studeného vzduchu prichádzajúceho z potrubia studeného dúchacieho vzduchu. Teplota výbuchu klesá na 1000-2000 stupňov a tým aj obsah studeného vzduchu v zmesi.

Približná materiálová bilancia na výrobu liatiny vo vysokej peci

Zoberme si tepelnú bilanciu tavenia 1 kg liatiny. Pri zostavovaní bilancií sa berie do úvahy aglomerát, liatina, troska a vysokopecný plyn.

Pelety: oxid železitý – 81 %, oxid kremičitý – 7 %, oxid vápenatý – 5 %, oxid železitý – 4 %, oxid a oxid – 1 %, oxid manganatý – 0,3 %, oxid fosforečný – asi 0,09 %, síra - asi 0,03 %.

Aglomerát: oxid železitý – 63 %, oxid železitý – 16 %, oxid vápenatý – 10 %, oxid kremičitý – 7 %, oxid hlinitý – 2 %, oxid horečnatý a oxid mangánu – 1 %, oxid fosforečný – asi 0,25%, síra - asi 0,01%.

Liatina: železo – 94,2 %, uhlík – 4,5 %, mangán – 0,7 %, kremík – 0,6 %, síra – asi 0,03 %.

Troska: oxid vápenatý – 43 %, oxid kremičitý – 36 %, oxid hlinitý – 10 %, oxid horečnatý – 7 %, oxid mangánu – 2 %, oxid železitý a síra – 1 %.

Vysokopecný plyn: dusík – 44 %, – 25,2 %, oxid uhličitý – 18 %, vodík – 12,5 %, metán – 0,3 %.

Poďme analyzovať spotrebu paliva ako výsledok použitia taveného aglomerátu. Náklady na palivo sú stanovené na základe spotreby zemného plynu a koksu (510-560 kg palivového ekvivalentu/t zliatiny), spolu so spotrebou plynu na ohrev ohrievača vzduchu (90-100 kg palivového ekvivalentu/t zliatiny), s výnimkou výstupu vysokopecného plynu (170-210 kg palivového ekvivalentu/t zliatiny). V dôsledku toho je celková spotreba nasledovná: 535 + 95 - 190 = 440 (kg s.e./t zliatiny).

Vzhľadom na to, že na výrobu koksu a aglomerátu sa už minulo určité množstvo paliva (asi 430 – 490 kg na 1 tonu zliatiny, resp. 1 200 – 1 800 kg na 1 tonu zliatiny), je potrebná celková spotreba primárneho paliva na výrobu tony zliatiny je: 440 + 40 + 170 = 650 (kg s.e./t), z čoho 170 a 40 kg s.e./t, v prepočte na tonu zliatiny, sa spotrebuje na výrobu koksu.

Produktivita vysokej pece sa hodnotí pomocou faktora využitia užitočného objemu (VUF). Ukazovateľ sa vypočíta ako pomer užitočného objemu konštrukcie k taveniu liatiny do 24 hodín. Pre moderné kachle je norma 0,43-0,75 metrov kubických. m deň/t. Čím je CIPO nižšia, tým efektívnejšie sa rúra využíva.
Je logickejšie považovať ukazovateľ za pomer produktivity k jednotke objemu. Výhodnejšie je použiť ukazovateľ mernej produktivity vysokej pece (Pu = 1/KIPO), ktorého hodnota je 1,3-2,3 tony (kubický m/deň).

Úspora paliva je možná dodržiavaním týchto odporúčaní:

Zvýšenie tlaku plynu v hornej časti na 1,5-2 atm (zmenšením objemu plynov je možné znížiť odstraňovanie horného prachu alebo zvýšiť rýchlosť prúdenia vzduchu);
použitie práškového uhoľného paliva v peci na úsporu asi 0,8 kg koksu na kilogram práškového uhoľného paliva;
zvýšenie teploty, na ktorú sa ohrieva vzduch v krytoch, aby sa znížila spotreba koksu;
využitie tepla z výfukových plynov z cowperu na zvýšenie teploty vzduchu a vysokopecného plynu pred ich privedením do spaľovacej komory;
prívod ohriatych redukčných plynov rovnako ako v metalizačných peciach (je možné znížiť spotrebu koksu, je možná úspora až 20 % paliva);
využitie fyzikálneho tepla z ohnivých tekutých trosiek (riešenie tohto problému je sľubné, ale zatiaľ nebolo realizované z dôvodu periodického uvoľňovania trosiek).