Yüksek fırın. Cihaz, çalışma prensibi ve amacı. Yüksek fırınların tasarımı ve çalışma prensibi Yüksek fırında sıcaklık

Modern endüstride ve günlük yaşamda yaygınlaşan çok sayıda sentetik ve polimer malzemeye rağmen, demir alaşımlarının kullanımı avuç içi kadar düşük değildir. En kritik parçalar, mekanizmalar, aletler ve diğer bileşenler, verilen görevleri çözmek için gerekli özelliklere sahip çeşitli kalite ve türlerdeki metallerden yapılmıştır. Malzemelerin özelliklerindeki fark çok büyük olduğundan, metal alaşımlarının tamamen değiştirilmesine yönelik aktif araştırmalar henüz başarılı olamadı. Metalurjinin gelişimi durmuyor, yüksek mukavemetli ve sert malzemelerin üretimi için yeni teknolojiler ve yöntemler ortaya çıkıyor. Aynı zamanda, yüzyıllar boyunca üzerinde çalışılan ve birçok nesil metalurji uzmanı tarafından ayrıntılı olarak incelenen eski, geleneksel metal eritme yöntemleri de unutulmadı. Günümüze kadar aktif olarak kullanılan dökümhane dökme demir üretimi için en eski tasarımlardan biri olan yüksek fırının tasarımını ele alalım.

Hikaye

Demir eritme teknolojisini geliştirme ihtiyacı uzun zaman önce ortaya çıktı. Neredeyse dünyanın yüzeyinde bulunan düşük erime noktalı cevherler büyük hacimlere sahip değildi ve hızla tükendi. Mevcut eritme tekniği savunulamazdı ve refrakter cevherlerle çalışmaya izin vermiyordu. Mevcut ekipman ve teknolojinin iyileştirilmesine ihtiyaç vardı. Her şeyden önce fırınların boyutunun arttırılması ve basınçlandırma modunun önemli ölçüde güçlendirilmesi gerekiyordu.

Yüksek fırınlara benzer yapılardan ilk kez Çin'de bahsedildi. 4. yüzyıla kadar uzanıyorlar. Avrupa'da yüksek fırınların ortaya çıkışı 15. yüzyıla kadar uzanıyor, bundan önce peynir üfleme fırınları kullanılıyordu. Yüksek fırının hemen öncüsü, yüksek fırın üretim yöntemine yakın teknolojik teknikleri kullanan Katalan demirhanesiydi. Ayırt edici özellikleri şunlardı:

Sürekli şarj besleme süreci;
Güçlü hidrolik tahrikli hava besleme ünitelerinin kullanımı.

14. yüzyıldan kalma yüksek fırın

Katalan demirhanesinin hacmi yalnızca 1 m³ idi ve bu da büyük miktarlarda ürün elde edilmesine izin vermiyordu. 13. yüzyılda Katalan borazanının büyütülmüş ve geliştirilmiş bir versiyonu olan Stutofen, Avrupa'nın Steiermark prensliğinde yaratıldı. Yaklaşık 3,5 m yüksekliğindeydi ve iki teknolojik açıklığı vardı; alttaki hava beslemesi için, üstteki ise kritsa'nın (ham demir) çıkarılması için. Stukofen üç tip yarı mamul demir ürün üretti:

Çelik;
Dövülebilir demir;
Dökme demir.

Aralarındaki fark karbon içeriğindeydi; çoğu dökme demirde (%1,7'den fazla), çelikte %1,7'den azdı ve dövülebilir demirde içerik %0,04'tü. Dökme demir dövülemediği, kaynaklanamadığı ve ondan silah yapımı zor olduğu için yüksek düzeyde karbon içeriği olumsuz olarak değerlendirildi.

Bu önemli! Başlangıçta dökme demir, dövülemediği için endüstriyel atık olarak sınıflandırıldı. Buna yönelik tutumlar ancak eriyebilir cevher kıtlığı nedeniyle yapılmaya başlanan ikincil eritme işleminin başlamasından sonra değişti. Dökme demirden elde edilen dönüştürülebilir demir daha yüksek kalitedeydi ve bu da dönüşüm sürecini genişletmeye yönelik bir teşvik görevi gördü.

Kapasitenin daha da genişletilmesi ve teknolojinin iyileştirilmesi, halihazırda yaklaşık 5-6 m yüksekliğinde olan ve aynı anda dökme demir ve demiri eritebilen blaufen'in ortaya çıkmasına neden oldu. Biraz daha küçük ve basitleştirilmiş bir tasarıma rağmen, pratikte bir yüksek fırındı. İlk aşama dökme demir üretimi, ikincisi ise artan basınç altında demirin eritilmesi olduğunda iki aşamalı bir süreç kuruldu.

Avrupa'da ilk yüksek fırınların ortaya çıkışı 15. yüzyılın sonlarına kadar uzanıyor. Hemen hemen benzer tasarımlar İngiltere'de ortaya çıktı ve ABD'de ilk yüksek fırınlar çok daha sonra - 1619'da yaratıldı. Rusya'daki ilk yüksek fırın A. A. Vinius tarafından Tula'daki fabrikasında inşa edildi. Süreç aşağıdaki adımlardan oluşuyordu:

Pik demirin ağzın önüne konulması, eritilmesi ve dökme demirin aşağıya doğru boşaltılması.

Tüyerlerin yakınından geçiş sırasında bir miktar karbon kaybı.

Ortaya çıkan demirin nozüle beslenmesi, aşırı karbonun yandığı ve yumuşak demirin dibe çöktüğü güçlü bir destek.

Demir ocağının tabanından demir çıkarıldı ve dövülerek sıvı cüruf uzaklaştırıldı ve domuzlar sıkıştırıldı. Bu yöntemle, bitmiş demirin verimi, dökme demirin orijinal ağırlığının yaklaşık %92'si kadardı ve kalitesi, kritik bir ürününkini önemli ölçüde aştı.

Akaryakıt krizi ciddi bir sorun haline geldi. Cevheri eritmek için kömür kullanıldı ve bu da ormanların yok olmasına neden oldu. Sorun o kadar büyüdü ki, metal İngiltere'ye Avrupa'dan ve daha sonra Rusya'dan 2 yüzyıl boyunca ithal edildi. Ormanın yandığından daha yavaş büyüdüğü ortaya çıktı. Kömür kullanma girişimleri, büyük miktarda kükürt içerdiğini ve bu da metalin kalitesini önemli ölçüde azalttığını göstermiştir. Başarısız olan birçok deney yapıldı.

Bu ilginç! Çözüm ancak 1735 yılında kömürü koka dönüştürmenin bir yolunu bulan İngiliz metalurji uzmanı A. Derby II tarafından bulundu. O zamandan beri yakıt sorunu aşıldı ve süreç, gelişmeye yeni bir ivme kazandırdı.

Bir sonraki devrim niteliğindeki keşif, aşırı şarj için kullanılan havanın ısıtılmasıydı. Kömür tüketimini %36'ya kadar önemli ölçüde azaltmayı mümkün kıldı. Manganez, silikon ve fosfor içeriği açısından metalin kalitesi ve kalitesi için özel gereksinimler vardır. Fırınların teknolojisi ve tasarımı iyileştirildi ve tamamlandı, yavaş yavaş modern bir görünüme kavuştu.

Tasarım ve çalışma prensibi

Yüksek fırın, aşağıya doğru genişleyen, koniye benzeyen dikey şaft tipi bir yapıdır. Fırının yüksekliği 70 m'ye ulaşabilir, çalışma hacmi 2700 m³'tür. Bu büyüklükteki bir yüksek fırının günlük verimliliği 5000 ton dökme demire ulaşıyor. Yüksek fırınların çalışmasının temel özelliği sürecin sürekliliğidir. Çalışmalar 24 saat sürüyor ve fırının bakımı yapılana veya sökülene kadar durmuyor, bu da 3 ila 15 yıl sürebiliyor. İşin durdurulması ve sobanın yakıtsız bırakılması durumunda “kirlenme” denilen, içindeki malzemelerin katılaşması meydana gelecektir. Anormal bir şekilde durdurulan bir fırının yeniden çalıştırılması mümkün değildir. Bu özellik, uzmanları sürekli olarak kurulumun çalışma modunu sürdürme konusunda endişelenmeye zorlar, ancak aynı zamanda maksimum üretkenlik elde etmelerine de olanak tanır.

Yüksek fırın işlemini uygulamak için gerekli malzemeler:

Kömür kok (yakıt);
Demir cevheri (sinter, peletler);
Akı (kum, kireçtaşı ve cürufun yukarı doğru yükselişini düzenleyen diğer gerekli malzemeler).

Dünyada, kalitesi ön işlem gerektirmeden izabe prosesinde kullanılmasına olanak sağlayan çok az sayıda demir cevheri yatağı bulunmaktadır. Bu nedenle, çoğu durumda, özel olarak hazırlanmış hammaddeler kullanılır - zenginleştirilmiş cevher malzemesi yığınları olan aglomera veya peletler. 2-5 cm büyüklüğünde yuvarlak granüller (peletler) veya düzensiz şekilli parçacıklar (aglomera) formundadırlar.

Yüksek fırın tasarım şeması

Fırının tasarımı, içi şamot (refrakter) tuğlalarla kaplı devasa bir dikey kuledir. Sıfır seviyesinin üzerine belirli bir yüksekliğe kadar yükseltilmiş sağlam bir temel üzerine kuruludur. Tabanın ısıya dayanıklı üst kısmına güdük denir. Temelin üst kısmında yatay bir platform bulunur; bu platform, tüm dinamik ve sıcaklık yüklerini üstlenir ve bu nedenle su ile soğutulur. Fırın, kalınlığı 4-6 cm olan dayanıklı metal bir kasa ile dışarıdan korunmaktadır.

Fırının içi birkaç bölümden oluşan koni şeklinde bir kuledir:

Benimki (veya osmanlı). Kulenin koni şeklindeki kısmı giderek aşağı doğru genişliyor.
Törpü. Cüruf oluşumu ve hammaddelerin erimesi işlemlerinin başladığı kulenin en geniş (orta) kısmı. Bu bölgedeki sıcaklık 1400° arasında değişmektedir.
Omuzlar. Altta sivrilen, koni şeklinde nispeten kısa bir bölüm. Burası metalin son erimesinin gerçekleştiği yerdir. Bu bölgedeki sıcaklık 1600–1900°'dir.
Korna. Hava besleme deliklerinin (tüyerlerin) bulunduğu kulenin alt kısmı. Dökme demir ve cüruf delikleri (dökme demir ve cürufu serbest bırakmak için delikler) de burada bulunur. Demirhanenin alt kısmı temelin üst kısmıdır (altta).

Bir doldurma aparatı kullanılarak karışım ve eritken fırına beslenir. Dökme demir ve cüruf eriyip uzaklaştırıldıkça malzemeler aşağıya düşer ve yerlerini yeni parçalar alır. Kimyasal işlemler sırasında oluşan gazlar kulenin üst kısmında yer alan boru hatları vasıtasıyla uzaklaştırılmaktadır. Yüksek sıcaklığa sahiptirler ve basınçlandırma için yüksek fırına giren taze akışı ısıtmak için kullanılırlar. Isıtma, temiz hava alan, ısı değişim cihazlarında ısı alan ve fırına sıcak hava sağlayan tesisler olan ineklerde gerçekleştirilir.

Yüksek fırın diyagramları

Yüksek fırınların tasarımı ve eritme işlemi tüm ülkelerde pratik olarak aynıdır ve hiçbir temel farklılığa sahip değildir. Ancak kendi özelliklerine ve özelliklerine sahip farklı taşıyıcı yapı şemaları vardır.

Farklı fırın tasarımlarının şemalarının özellikleri

İskoç şeması (a). Ateş çukuru, ana sütunlar adı verilen özel destek yapılarına monte edilir. Kural olarak sayıları tüyer sayısına karşılık gelir. Bu, hava besleme deliklerinin çalıştırılması ve bakımının kolaylığı için yapılır. Diğer yerleştirme seçeneklerini kullanırsanız tüyerlerin eşit olmayan şekilde yerleştirilmesi gerekecektir, bu da basınçlandırma modunu ve metalin genel kalitesini etkileyecektir. Bu şemanın dezavantajı, titreşimin yükleme cihazlarından fırın yapısına iletilmesi olasılığıdır. Ayrıca acil onarım veya yeniden inşanın yapılmasında da zorluklar yaşanmaktadır. Aynı zamanda böyle bir soba daha ucuzdur ve daha az ağırlığa sahiptir, bu da inşaat süresini kısaltır.
Almanca (b). Ateş çukuru kendi destekleri (sütunları) üzerine kuruludur. Bu, demirci hizmetinin kalitesini artırır, ancak kulenin ağırlığından kaynaklanan yükler nedeniyle omuz bölgesinde aşırı gerilim oluşması olasılığını yaratır. Yapının güçlendirilmesi, işin modunu ve kalitesini etkileyen omuzlara erişimde sorunlar yaratır.
Kombine (c). Bu versiyonda omuzlardaki stres azaltılır, ancak bu, ocak bölümünün daha karmaşık bakımı pahasına yapılır. Aynı zamanda bu şema, gözle görülür çatlakların varlığında bile etkili bir şekilde çalışmaya devam eden kasanın yüksek mukavemetini sağlar. Devrenin bu özelliği, yüksek oranda çinko içeren hammaddeler üzerinde çalışan uzmanlar tarafından takdir edilmektedir. Kule duvarlarında aşırı basınç oluşturarak büyük onarımların sıklığını artırır.
Japonca (g). Destekleyici yapılar braketlerle donatılmış 6 sütundur. Artan yük taşıma kapasitesine rağmen, gözle görülür dezavantajlar vardır - yük dengesizliği desteklerin ağırlığını arttırır, diğer tasarım seçeneklerine kıyasla hava kanalının çapı artar, bu da tuyere ekipmanı üzerindeki yüklerin artmasına katkıda bulunur. Ek bir dezavantaj, demirhane alanında zemin taşımasını organize etmenin zorluğudur.
Amerikalı (d). Şema, 4 adet taşıyıcı kolonun varlığı ile ayırt edilir. Avantajları, yükleme mekanizmalarının çalışması sırasında oluşan titreşimin azaltılmasının yanı sıra, musluk deliği ve tüyer alanına önemli ölçüde geliştirilmiş erişimdir.

Bu şemalar farklı koşullar altında geliştirildi ve iyileştirildi, bu da tasarımda bazı farklılıkların ortaya çıkmasına neden oldu. Ancak hepsi oldukça başarılı bir şekilde işletilmekte ve yüksek kalitede ürünler üretmektedir.

DIY yüksek fırın

İlk bakışta yüksek fırını kendiniz yapmak saçma bir fikir gibi görünüyor. Kendi sahasında minyatür bir metalurji atölyesi düzenlemek kimsenin aklına gelmez. Bunun birkaç nedeni var:

Hammadde eksikliği. Dünyada zengin cevher içeren yalnızca 2 yatak kaldı - Brezilya'da ve Avustralya'da. Pelet veya aglomera satın almak neredeyse imkansızdır - bunlar ücretsiz satışa sunulmaz, tüm tedarikler ticaret borsalarından geçer ve binlerce ton tutarındadır.
Minyatür metalurji üretim tesisi kurmak için izin almak mümkün değildir. Demir metalurjisi önemli çevre sorunlarının kaynağıdır, dolayısıyla hiçbir yetkili böyle bir girişime izin verme riskini göze alamaz.
Sürekli duman ve duman hayatlarını dayanılmaz hale getireceği için komşular tüm yetkililere şikayette bulunacak.

Yalnızca en temel nedenler belirtilmiştir; gerçekte çok daha fazlası vardır. Özel bir evde metal üretimi için yüksek fırının kullanılması hariçtir.

Bununla birlikte, yüksek fırının özelliklerini, özellikle de sürekli yanma modunu dikkate alırsanız, bunu odaları ısıtmak için kullanabilirsiniz. Bu, hem konut hem de işyeri binalarına (garaj, seralar, yardımcı binalar vb.) ısı sağlamak için etkili bir çözümdür. Yakıtın sık sık yüklenmesi gereken ve verimliliğin oldukça düşük olduğu geleneksel katı yakıtlı sobanın aksine, yüksek fırın eşit ısı sağlar. malzemenin 15-20 saat içinde yanması. Bu, yakıtın aktif olarak yanmasına izin vermeyen ve süreci uzun bir süre uzatan sınırlı hava beslemesi nedeniyle elde edilir.

Yüksek fırını kendiniz yapabilirsiniz

Fırın genellikle metal bir varilden yapılır. Tabanı dikkatlice kesin (daha sonra gerekli olacaktır), namluyu önceden hazırlanmış bir temel üzerine yerleştirin. Kesilen daire, daha fazla ağırlık eklemek için kanal bölümleriyle güçlendirilmiştir - yakıta baskı yaparak kompakt yerleştirmeyi ve etkili bir şekilde yanma işlemini teşvik edecektir. Baca için bir delik açarlar, genellikle 10 cm çapında bir boru yeterlidir, daha sonra alt kısım zaten yakıt için basınç olarak kullanıldığı için namlu için bir metal levhadan bir kapak kesmeniz gerekir. Uygun büyüklükte bir daire kesilir ve namluya dikkatlice kaynak yapılır. Aynı zamanda boru için bir delik de açar. Yakıtın ekleneceği kapı için namlunun alt kısmına bir delik açılır. Külü çıkarmak için altına ek bir kapı yapabilirsiniz.

Baca üste kaynak yapılır, düz kısmının uzunluğu (ilk dirseğe kadar) namlunun çapını (ideal olarak çok daha büyük) aşmalıdır. Çalışma sırasında soba çok ısınır, pek çok kişi onu tuğlalarla kaplar veya ısıyı yansıtan bir ekran oluşturur. En uygun çalışma modu deneysel olarak bulunur. Yangın güvenliği önlemlerine uyulmalı, ideal olarak böyle bir soba için yanıcı nesnelerin bulunmadığı ayrı bir oda tahsis edilmelidir.

Video: çeliğin doğuşu

Yüksek fırın en eski ve kanıtlanmış tasarımlardan biridir. Etkinliği zamanla test edilmiş, teknolojik yöntem ve teknikler dikkatle incelenmiş ve test edilmiştir. Yüksek fırının yetenekleri, bu tür cihazların çok uzun süre çalışmasını sağlayacak, tasarımlar ve teknolojiler iyileştirilecek şekildedir.

Pik demir, şaft fırını olan yüksek fırınlarda eritilir. Yüksek fırınlarda dökme demir üretme işleminin özü, cevherin içerdiği demir oksitlerin, yakıtın fırında yanması sırasında oluşan gaz halindeki (CO, H2) ve katı (C) indirgeyici maddelerle indirgenmesidir.

Yüksek fırında eritme işlemi süreklidir. Kaynak malzemeler (sinter, pelet, kok) fırına üstten yüklenir ve alt kısma ısıtılmış hava ve gaz, sıvı veya toz halindeki yakıt verilir. Yakıtın yanmasından elde edilen gazlar şarj kolonundan geçerek ona termal enerjisini verir. Aşağıya doğru inen yük ısıtılır, azaltılır ve daha sonra eritilir. Kokun büyük kısmı fırının alt yarısında yakılarak bir ısı kaynağı sağlanır ve kokun bir kısmı demirin indirgenmesi ve karbonlaştırılması için harcanır.

Yüksek fırın, büyük miktarda malzeme tüketen güçlü ve son derece verimli bir ünitedir. Modern bir yüksek fırın günde yaklaşık 20.000 ton şarj tüketir ve her gün yaklaşık 12.000 ton pik demir üretir.

Bu kadar büyük miktarlarda malzemenin sürekli olarak tedarik edilmesini ve salınmasını sağlamak için fırın tasarımının basit ve uzun bir süre boyunca güvenilir olması gerekir. Yüksek fırının dışı, 25-40 mm kalınlığındaki çelik saclardan kaynaklanmış metal bir mahfaza içine alınmıştır. Kasanın iç kısmında, fırının alt kısmında özel buzdolapları - içinde suyun dolaştığı metal kutular - kullanılarak soğutulan refrakter bir astar bulunmaktadır. Fırını soğutmak için büyük miktarda suya ihtiyaç duyulması nedeniyle, bazı fırınlar buharlaşmalı soğutmayı kullanır; bunun özü, buzdolaplarına normal yönteme göre birkaç kat daha az su sağlanmasıdır. Su kaynama noktasına kadar ısınır ve hızla buharlaşarak büyük miktarda ısı emer.

Yüksek fırının dikey bölümünün iç hatlarına fırın profili adı verilir. Fırının çalışma alanı şunları içerir:

ateş çukuru;
bana ait;
buhar;
omuzlar;
korna

Koloşnik

Bu, yüksek fırının, şarj malzemelerinin yüklendiği ve yüksek fırının veya üst gazın çıkarıldığı üst kısmıdır. Yüksek fırın cihazının ana kısmı doldurma aparatıdır. Yüksek fırınların çoğunda çift konili şarj cihazları bulunur. Normal pozisyonda her iki koni de kapalıdır ve fırının iç kısmını atmosferden güvenilir bir şekilde izole eder. Yük alma hunisine yüklendikten sonra küçük koni indirilir ve yük büyük koninin üzerine düşer. Küçük koni kapanır. Büyük koni üzerinde belirtilen miktarda yük toplandıktan sonra büyük koni, küçük koni kapatılarak indirilir ve yük fırına dökülür. Bundan sonra büyük koni kapanır. Böylece yüksek fırının çalışma alanı kalıcı olarak kapatılır.

Şarj malzemeleri genellikle fırın boğazına bir taraftan beslenir. Sonuç olarak, küçük bir koninin hunisinde bir eğim oluşur. Yüksek fırının çarpık şarj seviyesiyle uzun süreli çalışması kabul edilemez. Bu durumu ortadan kaldırmak için alıcı huni ve küçük koni döner hale getirilmiştir. Yükü yükledikten sonra huni, koni ile birlikte 60'ın katları kadar bir açıyla döndürülür, bu sayede birkaç beslemenin boşaltılmasından sonra eşitsizlik tamamen ortadan kaldırılır.

Modern fırınlara tasarımı daha karmaşık olan şarj cihazları takılabilir. Büyük bir koni yerine, açısı ayarlanabilen döner bir oluk takılıdır. Bu tasarım, malzeme beslemesinin yerini üst kısmın çapına göre değiştirmenize olanak sağlar.

Yüksek fırında eritme işlemi sırasında büyük miktarda gaz oluşur ve bu gaz fırının üst kısmından çıkarılır. Bu tür gazlara üst gaz denir. Gaz, yanıcı bileşenler CO ve H2 içerir ve bu nedenle metalurjik üretimde gaz yakıt olarak kullanılır. Ek olarak, gaz, şarj kolonundan geçerek, demir içeren malzemelerin küçük parçacıklarını yakalayarak baca tozu adı verilen şeyi oluşturur. Toz, özel gaz arıtıcılarında toplanır ve aglomerasyon veya pelet üretimi sırasında şarja katkı maddesi olarak kullanılır.

Bana ait

Şaft, fırının toplam yüksekliğinin ve hacminin çoğunu oluşturur. Şaftın tabana doğru genişleyen kesik koni şeklindeki profili, şarj malzemelerinin eşit şekilde indirilmesini ve gevşemesini sağlar. Şaftın önemli yüksekliği, sıcak gazların yükselmesiyle malzemelerin termal ve kimyasal olarak işlenmesine olanak tanır.

Raspar

Bu, fırın çalışma alanının en büyük çapa sahip orta silindirik kısmıdır. Buharlama, fırın hacminde bir miktar ilave artış yaratır ve besleme malzemelerindeki olası gecikmeleri ortadan kaldırır.

Omuzlar

Bu, buhar odasının altında bulunan fırın profilinin bir parçasıdır ve geniş tabanı buhar odasına bakan kesik bir konidir. Omuzların ters konikliği, dökme demir ve cüruf oluşumu sırasında erimiş malzemelerin hacmindeki bir azalmaya karşılık gelir.

Korna

Yüksek sıcaklıkta yüksek fırın işlemlerinin gerçekleştirildiği fırının alt silindirik kısmıdır. Fırında kok yakılır ve yüksek fırın gazı oluşur, sıvı fazlar arasında etkileşim, sıvı eritme ürünlerinin (pik demir ve cüruf) birikmesi ve bunların fırından periyodik olarak salınması meydana gelir. Dövme, bir üst veya tüyer kısmı ve bir alt veya metal alıcıdan oluşur. Metal alıcının alt kısmına denir pul pul.

Ocağın alt kısmında dökme demir ve cürufun serbest bırakılması için delikler olan dökme demir ve cüruf delikleri bulunmaktadır. Dökme demir serbest bırakıldıktan sonra musluk deliği, pistonlu bir silindir olan tabanca adı verilen özel bir refrakter kütle ile kapatılır. Dökme demir musluk deliğini açmadan önce tabanca, musluk deliği refrakter kütlesi ile doldurulur. Dökme demir üretimi bittikten sonra tabanca armatür deliğine getirilir ve bir piston mekanizması yardımıyla döküm deliği kütlesi tabancadan sıkıştırılarak döküm deliği kanalını doldurur. Dökme demir musluk deliğini açmak için, içinden dökme demirin serbest bırakılacağı musluk deliği kütlesinde bir delik açan özel bir delme makinesi kullanılır.

Cüruf musluk delikleri, dökme demir delik seviyesinden 1500 - 2000 mm yükseklikte bulunur ve uçlu çelik bir çubuk olan bir cüruf durdurucu kullanılarak kapatılır. Yüksek fırından çıkan dökme demir ve cüruf, oluklar aracılığıyla dökme demir ve cüruf potalarına yönlendirilir. Şu anda cüruf esas olarak dökme demirle birlikte üretilmekte ve fırın oluğu üzerindeki özel bir cihazla dökme demirden ayrılmaktadır.

Yüksek fırından dökme demir musluk deliğinden akan cüruf, hidrolik conta görevi gören bir ayırma plakası ve geçişi kullanılarak fırın şutu üzerindeki dökme demirden ayrılır. Yüksek yoğunluklu dökme demir, ayırma plakasının altındaki boşluğa geçerken, daha hafif cüruf yan kanala boşaltılır.

Başka işletmelere dökme demir tedarik edilmesi gerekiyorsa özel bir döküm makinesinde 30-40 kg ağırlığındaki külçelere (külçelere) dökülür.

Ocağın üst kısmında, ocağın çevresi boyunca dökme demir musluk deliğinin ekseninden 2700 - 3500 mm mesafede, hava tüyerleri eşit aralıklarla monte edilir ve içinden hava akımı 1100 - 1300 ° C'ye ısıtılır. fırına doğal gaz ve diğer yakıt katkılarının (fuel oil, toz kömür yakıtı) yanı sıra beslenir. Her yüksek fırına kendi üfleyicisinden gelen üfleme sağlanır. Şok ısıtma, rejeneratif tip hava ısıtıcılarında, yanmış gazın ısısının etkisi altında, refrakter tuğlalardan yapılmış hava ısıtıcısının nozulu ilk önce ısıtıldığında ve daha sonra ısıyı alarak içinden hava geçirildiğinde gerçekleştirilir. nozul. Memenin ısınma süresi boyunca, yanması için yanma odasına gaz ve hava verilir. Nozuldan geçen yanma ürünleri onu ısıtır ve bacaya girer. Yüksek ısıtma periyodu sırasında, soğuk hava ısıtılmış memeye girer, ısıtılır ve daha sonra yüksek fırına beslenir. Meme hava ayarlanan sıcaklığa ısıtılamayacak kadar soğuduğunda bir sonraki hava ısıtıcısına aktarılır ve soğutulan ısıtmaya alınır. Hava ısıtıcı nozulu ısındığından daha hızlı soğur. Bu nedenle, yüksek fırın hava ısıtıcıları bloğu, biri havayı ısıtan, geri kalanı ısıtılan 3-4 cihazdan oluşur. Yüksek fırının profili, bireysel elemanların çapları, yükseklikleri ve eğim açıları ile karakterize edilir. Bazı fırınların boyutları Tablo 1'de gösterilmektedir.

Tablo 1 - Fırın boyutları

Boyutlar, mm	Fırının faydalı hacmi, m3
Boyutlar, mm	2000	3000	5000
Çap:
dövmek	9750	11700	14900
Raspara	10900	12900	16300
tepe	7300	8200	11200
Yükseklik:
tam dolu	32350	34650	36900
kullanışlı	29200	32200	32200
dövmek	3600	3900	4500
mayınlar	18200	20100	19500

Fırının her bir parçasının boyutları birbirine bağlı olmalı ve fırının diğer parçalarının boyutlarıyla belirli oranlarda olmalıdır. Fırın profili rasyonel olmalıdır, bu da yüksek fırın prosesi için en önemli koşulları sağlar:

şarj malzemelerinin düzgün ve stabil bir şekilde indirilmesi;
yaklaşan gaz akışının uygun dağılımı;
geri kazanım süreçlerinin olumlu gelişimi ve dökme demir ve cüruf oluşumu.

Çalışma alanının boyutlarını karakterize eden ana büyüklükler fırının kullanılabilir hacmi ve kullanılabilir yüksekliğidir. Malzemeler ve eritme ürünleriyle dolu yükseklik ve hacmi içerirler. Bu parametreler belirlenirken üst seviye, doldurma cihazının büyük konisinin alt kenarının alçak konumdaki işareti olarak alınır ve alt seviye, dökme demir musluk deliğinin eksen seviyesidir.

Yüksek fırının amacı ferroalyajların ve dökme demirin eritilmesi işlemlerini gerçekleştirmektir. Bu malzemelerin üretiminde demir cevheri hammaddeleri kullanılmaktadır. Bu tür ekipmanların adının kökeninin tarihi 14. yüzyıla kadar uzanıyor. “Domain” terimi üfleme kelimesinden gelmektedir. İlk sobalar Avrupa'da ortaya çıktı ve 16. yüzyıldan sonra Rusya'ya geldi.

Yüksek fırının tasarımı şu şekildedir: fırın bir temel üzerine monte edilir ve dışını çelik bir mahfaza kaplar. Temel oldukça yüksektir, yüzeyi, ısıya dayanıklı kısmına kütük denir. Kasa genellikle 4 ila 6 cm kalınlığa sahiptir, içinde duvarlar boyunca yangına dayanıklı ürünler bulunur. Temelin üstünde, erimiş kütlenin hidrostatik basıncına ve yüksek sıcaklıklara maruz kalan bir sırt bulunmaktadır. Kasanın içinde bulunan çipura yığınları özel buzdolaplarını çevreliyor. Suyun dolaştığı bobinli dökme demir plakalarla temsil edilirler.

Demir metalurjisinde vazgeçilmez ekipmanlar

Yüksek fırınların üretimi metalurji alanındaki zor işlerden biridir. Ancak aynı zamanda bu tasarımın geçmişi bir asırdan daha eskidir. Bilimsel ve teknolojik ilerlemenin gelişmesiyle birlikte fırının tasarımı biraz değişti, üretim sürecini büyük ölçüde hızlandırmayı mümkün kılan elemanlar ve parçalar eklenmeye başlandı. Ayrıca modern fırınlarda kontrol edilmesi zor birçok mod otomatikleştirilmiştir.

Yüksek fırın işletmesi modern demir-çelik endüstrisinin önemli bir bileşenidir. Modern üretimde yalnızca yüksek düzeyde üretkenliğe sahip ekipmanlar kullanılır. Ayrıca gelişmiş yüksek fırınlar otomasyon sistemleriyle donatılmıştır. Otomasyonun rolü, eritme işlemlerinin ana özelliklerini düzenlemek, kontrol etmek ve kaydetmektir. Modern bir fırın, şarjın döküldüğü seviyeyi, cevher tedarikini, patlatma sıcaklığını ve gaz basıncını kontrol edebilir.

Bu tür fırınların verimliliğinin zamana paralel olarak arttığı söylenebilir. Eritme sistemindeki iyileştirmeler, ekipman verimliliğinin birkaç kat artırılmasını mümkün kılar.

Yüksek fırının şeması, nasıl çalıştığına dair görsel bir fikir verir. Burada, yüksek sıcaklık koşullarında ekipman tasarımının nasıl değiştiğini gözlemleyebilirsiniz. Ayrıca diyagramı dikkate alarak hammadde bileşenlerinin nereye ve hangi seviyeye döküldüğünü görebilirsiniz.

Yüksek fırında işlemler kesin olarak belirlenmiş bir sırayla gerçekleşir. Fırının kendisi, şaft tipiyle karşılaştırılabilecek dikey bir şekle sahiptir. Yükseklik biraz değişebilir ancak 35 m'yi geçmez Yapının çapı genellikle 2,5 - 3 kat daha küçüktür. Süreç belli bir sıra ile ilerlemektedir. İlk önce demir onarılır. Daha sonra diğer elementler geri yüklenir - fosfor, kükürt ve diğerleri. Bileşenlerini önemli ölçüde değiştiren ortaya çıkan cüruf aşağı doğru akar ve ocak bölgesinde birikir. Dökme demirin bileşimini belirleyen cürufun kimyasal bileşimidir.

Ekipmanın çalışma prensibi

Yüksek fırının çalışma prensibi çeşitli fiziksel ve kimyasal işlemlerle ifade edilir. Bu işlemlerin varlığı fırının sıcaklık bölgesi ve malzeme yükü tarafından belirlenir. Genel olarak aşağıdaki süreçler ayırt edilebilir:

karbonik anhidrit ve kalsiyum oksit oluşumuyla sonuçlanan kireçtaşının ayrışma süreci;
demir ve diğer elementlerin restorasyonu;
demirin karbürizasyonu;
metal eritme;
cürufun oluşumu ve erimesi;
yakıt yanması ve diğerleri.

Yüksek fırın hava ısıtıcısı, havanın önceden ısıtıldığı bir cihazdır. Bu hava daha sonra fırına beslenir. Dökme demirin eritilmesine yönelik ilk ekipman, hava ısıtıcısı gibi bir elemana sahip değildi. Cihazın geliştirilmesi yakıt maliyetlerini önemli ölçüde azaltmayı mümkün kılmıştır.

Modern anlamda şarj, kok, demir cevheri sinteri ve eritilmiş hammaddelerin bir karışımıdır. Ergitme işleminden önce şarj özel bir hazırlığa tabi tutulur. Önce ezilir, sonra elenir. Eleme işleminden sonra büyük parçalar yeniden kırılmaya gönderilir.

Yanma işleminin sonucu sıcaklıkta bir artıştır. En yüksek sıcaklık noktası 2000 santigrat derecenin üzerindeki değerlere ulaşabilir. İşlemler sıcak gazların basıncı altında gerçekleşir. Bu gazlar yükselirken kokoshnik yakınında 300-400 dereceye kadar soğur.

Fırınların amacı

Yüksek fırında pik demir üretimi, demir çelik sektörünün önemli bir koludur. Bu çalışma yalnızca özel ekipman kullanma ihtiyacını değil, aynı zamanda belirli teknolojilere dikkatli bir şekilde bağlı kalmayı da gerektirir. Eritme, atık kayalardan ve cevher maddelerinden yüksek fırında gerçekleştirilir. Cevher maddesi kırmızı, kahverengi, spar, manyetik demir cevheri veya manganez cevheri olabilir.

Demirin azaltılması, dökme demir üretiminin ana aşamalarından biridir. Bu işlem sonucunda demir sertleşir. Daha sonra buhara batırılır, bu da demirdeki karbonun çözünmesini kolaylaştırır. Böylece dökme demir oluşur. Dökme demirin kendisi, fırının sıcak kısmında erimeye başlar ve yavaşça alt kısma doğru akar.

Yüksek fırının çalışma prensibi bu hacimli cihazın tipine bağlıdır. Kok fırınları ve kömür fırınları var. İlki kok üzerinde, ikincisi ise sırasıyla kömür üzerinde çalışıyor. Şaft fırını sürekli çalışma için tasarlanmıştır. Bu ekipmanın şekli tabanda geniş kenarlarla katlanmış iki koni şeklindedir. Bu koniler arasında fırının silindirik bir şekle sahip bir kısmı vardır - buhar.

İzabe tesisi adı verilen endüstriyel yüksek fırın, işlenmiş malzemeyi bir durumdan diğerine aktarmak için tasarlanmıştır. Böylece katı hal, erime noktasını aşan bir sıcaklığın etkisi altında yavaş yavaş sıvı hale dönüşür. Sıvı hale getirilen malzeme, asılı bir konumda olabileceği gibi, bir kristalizatörde, potada, maden ocağında veya ocak üzerindeki banyoda da olabilir. Endüstriyel yüksek fırınlar cevherlerden metal üretmek için kullanılır. Demir dışı metallerin ve çeliğin eritilmesi, camın eritilmesi ve diğerlerinin eritilmesi işlemleri bunların içinde gerçekleşir.

Yüksek fırınların onarımı çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir. Büyük onarımlar ihtiyaç halinde veya planlanan büyük onarımlarla bağlantılı olarak gerçekleştirilir. Bu dönemde sürekli çalışma süreci askıya alınır. Büyük onarımlar üç tür kategoriye ayrılır. Birinci onarım kategorisinde, sıvı eritme ürünleri fırından tamamen çıkarılmalı ve tüm ekipmanların kapsamlı bir incelemesi yapılmalıdır. İkinci kategori, bazı elemanların değiştirilmesiyle ortalama onarımı gösterir. Üçüncü onarım kategorisi, doldurma cihazlarının değiştirilmesini ve yüksek fırın korumasının ayarlanmasını içerir.

Güncellenmiş:

2016-08-18

Yüksek fırın, metalurjik proseslerde vazgeçilmez bir ekipmandır. Bu tür fırınlar oldukça uzun zaman önce ortaya çıktı ve demir cevheri hammaddelerinin eritilmesine, bunları çeşitli ev eşyalarına, askeri silahlara vb. Dönüştürülmesine olanak sağladılar. Bugün yüksek fırın neye benziyor ve bu birim nedir? Bu konuda materyalimizde.

Yüksek fırının fotoğrafı

Yüksek fırının uzun bir geçmişi vardır. Bu tür birimler ilk olarak 14. yüzyılda Avrupa'da ortaya çıktı.

Sadece birkaç yüzyıl sonra, 16. yüzyılda yüksek fırınlar Rusya topraklarına ulaştı.

Sobalarda dökme demirin eritilmesi işlemi sürekli olarak yapılır. Eritme için hammaddeler fırının üstüne yüklenir ve altta yakıt ve oksijen tedariki için sistemler sağlanır. Isıtıldığında demir cevheri erir.

Yüksek performansa sahip sobalar, oldukça basit bir tasarım ve mükemmel güvenilirlik ile öne çıkıyor. Ancak bu koşullar altında ekipmanın çalışmasından istenen sonucu elde edebilirsiniz.

Peki modern bir yüksek fırın nasıl çalışır?

Tasarım, yüksekliği 30 metreye veya daha fazlasına ulaşabilen, etkileyici boyutta bir cihazdır;
Cihazın çapı yaklaşık üç kat daha küçüktür;
Sobanın duvarları şamottan yapılmış veya mükemmel yangına dayanıklılık özelliklerine sahip başka malzemeler kullanılmış;
Ocağın alt kısmı ve tabanı yüksek derecede yangına dayanıklı karbon bloklardan yapılmıştır. Yangına dayanıklılık özelliklerinin her zaman yüksek seviyede olmasını sağlamak için içinden suyun dolaştığı metal buzdolapları sağlanır;
Dışarıdan, ekipman 40 milimetre kalınlığında çelik bir mahfazanın içine yerleştirilmiştir;
Yüksek teknoloji yaklaşımı ve modern teknolojinin yetenekleri sayesinde yüksek fırınlar onbinlerce tonluk bir kütleye ulaşıyor;
Yaklaşık 30 bin tonluk devasa ağırlık, uygun bir temel gerektiriyor;
Temel, bir sütun ve ona bağlı monolitik bir silindir ile 4 metre kalınlığında bir beton levhadan oluşur. Üretimleri için özel ısıya dayanıklı beton kullanılır;
Temelin üstüne bir yüksek fırın fırını monte edilmiştir;
Hammaddelerin eritilmesine yönelik fırın etkileyici bir hacme sahiptir, çünkü boyutun artmasıyla ekipmanın verimliliği artar;
Yüksek fırınların en büyük modelleri yaklaşık 3 bin metreküplük faydalı hacme sahiptir;
Hava temini için gerekli olan özel tüyerler demirhanenin tepesine monte edilir. 36'dan fazla ünite kurulu değil;
Yüksek fırının çalışması için büyük miktarda havaya ihtiyaç vardır. Sobanın ihtiyacını karşılamak için turbo fanlar kullanılır;
Gerekli bir yapı elemanı olan hava ısıtıcısı, havanın ısıtılmasından sorumludur;
Modern fırınlar 10 yıl kesintisiz çalışabilmektedir. Hammadde yüklerken üretici çıkışta dökme demir alır;
Hammaddeler galoşlarla doldurulmuştur; bunlar bir yüksek fırının mükemmel bir şekilde işleyebileceği özel, kalibre edilmiş kısımlardır;
Bir yüksek fırın günde yaklaşık 5 bin ton dökme demir üretebilmektedir;
Yükleme ve hazırlama süreçleri mekanize edilmiştir;
Dökme demirin yüksek kalitede eritilmesini sağlamak için yüksek fırının tasarımı, kullanılan hammaddelerin yüklenmesi ve kaldırılması için belirli yardımcı mekanizmalar sağlar.

İşin özellikleri

Yüksek fırının tasarımı ve bazı özellikleriyle tanıştık. Artık bu endüstriyel ekipmanlarda meydana gelen teknolojik süreçleri anlamak gerekiyor.

Başlangıç malzemeleri cevher maddeleridir. Bu herhangi bir tür demir cevheri veya manganez içeren cevher olabilir.
Yüksek fırın, dökme demir üretmek ve onu uygun hammaddelerden eritmek için kullanılan bir cihazdır.
Malzemeleri fırına yüklerken belirli oranları korumak önemlidir. Orantısı doğru seçilmiş karışımlara karışım denir. Bileşimi cevher, akı ve kok içerir.
Demir üretim sürecindeki ana adım demirin indirgenmesidir. Buharlamayla elde edilen demir, karbonun çözündüğü yerde yüksek fırında dökme demir üretilir.
Yüksek fırının en yüksek sıcaklık noktalarında dökme demir erimeye başlar.
Yüksek fırının iyi düşünülmüş çalışma şeması nedeniyle yanma süreci süreklidir. Yanma, uygun şekilde sağlanan hava kısımlarıyla desteklenir.
Hava, eritme prosesi teknolojileri tarafından sağlanan gerekli sıcaklıklara önceden ısıtılır. Soğuk hava verildiğinde fırın ısınmadı ancak soğudu. Bu, ürünlerin eritilmesinde daha yavaş bir prosese yol açacaktır.
Özel bir boru yanma ürünlerinin uzaklaştırılmasını sağlar.
Çıkışta yüksek fırınlar, yapının alt kısmındaki özel deliklerden dışarı atılan sıvı haldeki dökme demiri üretir.
Büyük bir kepçe erimiş pik demiri yakalar ve daha ileri işlemler için atölyelere taşır.
Sıvı demirin çeliğe dönüştürülmesi teknolojik sürecin zorunlu bir aşaması değildir. Her şey, yüksek fırın kullanan metalurji kuruluşunun hangi görevlere odaklandığına bağlıdır.
Geri dönüştürülmüş malzemelerin kalıntıları çöp sahasına gitmez. Uygun cihazlar aracılığıyla fırından çıkarlar. Bunlara cüruf çukurları denir. Bu atık daha fazla inşaat malzemesi üretimi için kullanılır.

Bakım ve onarımın özellikleri

Yüksek fırınlar sürekli çalıştığı için bakım konusuna özel bir dikkatle yaklaşılmalıdır.

Bakımın amacı erken aşınmayı önlemektir. Bunu yapmak için bakımdan sorumlu olanlar, üretici tarafından fırınları için sağlanan teknik veri sayfasına kesinlikle güvenmelidir;
Üretimde belirli bir yüksek fırın için özel çalışma kuralları mevcutsa, tüm bakım faaliyetleri kesinlikle bu kurallara göre gerçekleştirilir;
Bir kurallar listesinin yokluğunda diğer yönerge materyallerine güvenmek gerekir;
Arızalar oluştuğunda periyodik onarım faaliyetleri gerçekleştirilir. Aynı zamanda yüksek fırında dökme demir üretme süreci de durmamalı;
Bunun istisnası büyük onarımlardır, gerekirse yüksek fırın durdurulur.

Üç tür büyük yenileme vardır.

Birinci sınıf onarım. Bu durumda tüm hammaddelerin fırından çıkarılması ve teknolojik süreçlerde yer alan ekipmanların görsel muayenesinin yapılması gerekmektedir.
İkinci sınıf onarımlar. Yüksek fırının tasarımında ikincil rolü olan elemanların değiştirilmesini sağlar.
Üçüncü sınıf onarım. Hammaddelerin yüklenmesi ve başlangıç malzemelerinin dağıtılması için gerekli olan birimlerin tamamen değiştirilmesi anlamına gelir.

Onarım çalışmaları yapmak ve ekipmanı daha da modernleştirmek için yüksek fırınların kapatılması alışılmadık bir durum değildir. Bu şekilde üretici, ekipmanın aksama süresini azaltır ve daha az para kaybeder.

Yüksek fırınlar boyutları ve yetenekleriyle hayranlık uyandıran eşsiz cihazlardır.

Verimlilik fırının büyüklüğüne göre belirlenir. Şaft tipi fırınların hacmi 2-5 bin metreküp olduğunda maksimum güç gözlenir. m.Çapları 11-16 m, yüksekliği 32-37 m'dir.

Yüksek fırın diyagramı

Şaft fırını aşağıdaki unsurlardan oluşur:
tepe;
mayınlar;
Raspara;
omuzlar;
dövme;
çipura.

Koloşnik- Şaftın enine kesiti boyunca belirli bir düzeyde malzeme dağıtılmasını sağlayan çalışma alanının elemanlarından biri.

Bana ait- Yüksek fırının, şarjı eritmeye yeterli sıcaklığın muhafaza edildiği silindirik kısmı. Fırının aynı bölümünde demir indirgenir.

Raspar– Ana eritme işlemlerine yönelik yapının en geniş bölümü. Aşağıda aşırı ısınmaya ve eriyik ve cürufun yapının bir sonraki bölümüne hareket etmesine katkıda bulunan banketler bulunmaktadır.

Demirhane, şamot tuğlalar kullanılarak yapılmış bir duvar olan çıkıntının üzerine yerleştirilmiştir. Demirhane, fırının toplandığı kısmıdır. Omuzlarla ocak arasında sıcak (oksijenle zenginleştirilmiş hava) ve doğal gaz sağlamaya yönelik tüyerler bulunmaktadır.

Çalışma prensibi

Yük, bir atlama vinci kullanılarak kaldırılır ve alma hunisine düşer. Yükün bileşimi kireçtaşı, kok, eritilmiş sinter ve cevher ile temsil edilir. Pelet eklemek mümkündür.
Üstteki koniler (büyük ve küçük) dönüşümlü olarak çalışarak bir malzeme karışımını mile aktarır. Yüksek fırının çalışması sırasında kademeli bir şarj beslemesi meydana gelir. Isıtma, ısı salınımıyla birlikte kok yanması sonucu meydana gelir.

Ocak gazının sıcaklığı 1900 ila 2100 santigrat derece arasında değişmektedir. N2, H2 ve CO'dan oluşur. Katmanda hareket ederken sadece ısınmasına katkıda bulunmakla kalmaz, aynı zamanda demir azaltma süreçlerini de tetikler. Hava ısıtıcılarında havanın sıcaklığının yüksek olması (1000-2000 derece) sayesinde yüksek gaz sıcaklığı elde edilir.
Fırından çıkan 250 - 300 derece sıcaklıktaki gaz, tozu çıkardıktan sonra üst gazdır - bir patlama gazıdır. Yüksek fırın gazının en düşük kalorifik değeri 3,5 - 5,5 MJ/m3'e karşılık gelmektedir. Bileşim, doğal gaz temini ve patlamanın oksijenle zenginleştirilmesi sonucunda belirlenen farklı olabilir ve aşağıdaki maddelerle temsil edilir:

N 2 – %43-59;
CO – %24-32;
C02 – %10-18;
H2 – %1-13;
CH 4 – %0,2-0,6.

Temel olarak yüksek fırın ısıtıcılarının nozullarına belirli bir sıcaklık kazandırmak için gaza ihtiyaç vardır. Doğal veya kok fırın gazıyla birlikte termal ve ısıtma fırınları da dahil olmak üzere çeşitli fırınlarda kullanılır.
Yüksek fırının alt kısmına giren demir, erimeye uğrayarak fırında dökme demir halinde birikir. Sıvı cüruf, demir oksitlerin dökme demirle birleşmesinden oluşur ve yoğunluğu daha düşük olduğu için dökme demirin yüzeyinde kalır.

Periyodik olarak, ilgili musluk deliklerinden dökme demir ve cüruf çıkar - dökme demir, cüruf. Cüruf miktarının önemsiz olduğu durumlarda sadece dökme demir musluk deliği kullanılır. Döküm sahasında cüruf ayrımı meydana gelir. Sıvı haldeki dökme demirin sıcaklığı 1420 ile 1520 derece arasında değişmektedir.

Yüksek fırının yüksek verimliliği, rejeneratif ısı eşanjörleri olan güçlü hava ısıtıcılarının varlığı nedeniyle elde edilir. Yüksek fırın hava ısıtıcılarına genellikle yaratıcılarının onuruna inek denir.
Cowper, levha ve tuğla kapaklardan yapılmış, dikey olarak konumlandırılmış silindir şeklinde bir kasadır. Hava ısıtıcısının yanma odası, yani alt kısmı, bir brülör ve bir sıcak hava kanalından oluşur. Alt nozul alanında vanalar kullanıldı, bu da çıkış ile duman domuzu ve soğuk hava kanalına bağlantı sağlanmasını mümkün kıldı.

Şaft fırınının modern versiyonu, dönüşümlü olarak çalışan dört kovucu ile yapılmıştır: iki kovucudan birinin nozülünün ısıtılması, yüksek sıcaklığa ısıtılan baca gazlarının alınması nedeniyle meydana gelir ve ısıtılmış hava üçüncü kovucudan içeri girer. Dördüncü inek bir yedektir.

Püskürtmenin süresi 50-90 dakikadır, daha sonra soğutulan inek ısıtılır ve üfleme bir sonraki en sıcak inekte gerçekleştirilir. Isınırken, brülör çalışır ve baca gazları, açık vanadan tıkanmadan duman domuzuna girer. Bu sırada sıcak ve soğuk hava kanallarında bulunan vanalar kapalıdır.
Yakıtın yanması sonucunda, yukarı doğru hareket ederek yanma odasından kubbe altı boşluğa giren, ardından alçalarak memeyi ısıtan yanma ürünleri oluşur. Ancak bundan sonra 250-400 derece sıcaklığa sahip akaryakıt ürünleri duman vanasından bacaya girer.

Püskürtme sırasında ters işlem meydana gelir: duman vanası kapalıdır, brülör çalışmaz, sıcak ve soğuk hava kanallarına takılan vanalar açıktır. Soğuk hava, alt nozul boşluğuna 3,5-4 atm basınç altında beslenir, daha sonra ısıtılmış bir nozül boyunca hareket eder ve ısıtılmış formda, yanma odasından sıcak hava hava kanalına geçerek buradan sıcak hava hava kanalına geçer. fırın.

Belirli koşullar altında patlama nemlendirilebilir ve nitrojen veya oksijenle zenginleştirilebilir. Azotu kullanırken ekonomik olarak kullanmak ve yüksek fırında eritme işlemini kontrol etmek mümkündür. Patlatmanın doğal gazla birleştirildiğinde %35-40'a kadar oksijenle zenginleştirilmesi sonucunda kok tasarrufu da mümkün oluyor. Nemi %3-5'e çıkararak, inekteki üflemenin daha yüksek bir ısıtma sıcaklığına ulaşmak mümkündür. Bu tür sonuçlar, nozuldaki radyant ısı transferinin yoğunlaşması nedeniyle elde edilir.

Kovanların yüksekliği yaklaşık 30-35 m, çapı 9 m'den fazla değildir Nozulun üst ve alt kısımları sırasıyla silika veya yüksek alümina tuğladan ve refrakterden yapılmıştır. 4545, 13045, 110110 mm'lik hücreler 40 mm kalınlığında dolgulu tuğlalardan oluşturulmuştur. Yüksek fırınlarda, yatay geçişli ve yuvarlak hücreli, altı kenarlı bloklardan oluşan nozullar da kullanılır. Ayrıca yüksek alüminyumlu bilyalara dayalı nozullar da kullanılır.

Her metreküp tuğla nozul hacmi için yaklaşık 22-25 metrekarelik bir ısıtma yüzeyi sağlanır. m Yüksek fırının hacmi, nozulun hacminden 1-2 kat daha fazladır. Örneğin 3000 metreküp fırın hacmiyle. m kovan hacmi yaklaşık 2000 metreküp olacaktır. m (3000/1,5).

En yaygın olanı, yerleşik bir yanma odasıyla donatılmış ineklerdir. Başlıca dezavantajları arasında, fırının uzun süreli çalışması sonucu çatının aşırı ısınması ve yanma odasının deformasyonu yer almaktadır. Cowper brülörü uzakta olabilir ve yanma odası da bir kubbenin altına yerleştirilebilir. Harici bir brülör ile yüksek dayanıklılık ve rahatlık sağlanır, ancak bu tür cihazların fiyatı en yüksektir. Kubbe altı yanma odasıyla donatılmış inekler en ucuz olanlardır, ancak brülör ve valfler oldukça yüksekte yer aldığından çalışma süreci daha karmaşıktır.

Üfleme işlemi sırasında havanın ısıtıldığı sıcaklık (1350-1400 derece) giderek azalarak 1050 ila 1200 derece arasında değişir. Sabit bir yüksek fırın kullanıldığında, sıcaklığın düzenlenmesiyle bu tür farklılıklar önlenir. Soğuk hava üfleme hava kanalından gelen soğuk havanın ilavesi sonucu gerekli göstergeler ortaya çıkar. Patlama sıcaklığı 1000-2000 dereceye düşer ve bununla birlikte karışımdaki soğuk hava içeriği de artar.

Yüksek fırında dökme demir üretimi için yaklaşık malzeme dengesi

1 kg dökme demirin eritilmesindeki ısı dengesini ele alalım. Teraziler derlenirken sinter, dökme demir, cüruf ve yüksek fırın gazı dikkate alınır.

Peletler: demir (III) oksit – %81, silikon dioksit – %7, kalsiyum oksit – %5, demir (II) oksit – %4, oksit ve oksit – %1, manganez oksit – %0,3, fosfor oksit – yaklaşık 0,09 %, kükürt - yaklaşık %0,03.

Aglomerat: demir (III) oksit – %63, demir (II) oksit – %16, kalsiyum oksit – %10, silikon dioksit – %7, alüminyum oksit – %2, magnezyum oksit ve manganez oksit – %1, fosfor oksit – yaklaşık %0,25, kükürt - yaklaşık %0,01.

Dökme demir: demir – %94,2, karbon – %4,5, manganez – %0,7, silikon – %0,6, kükürt – yaklaşık %0,03.

Cüruf: kalsiyum oksit – %43, silikon dioksit – %36, alüminyum oksit – %10, magnezyum oksit – %7, manganez oksit – %2, demir (II) oksit ve kükürt – %1.

Yüksek fırın gazı: nitrojen – %44, – %25,2, karbondioksit – %18, hidrojen – %12,5, metan – %0,3.

Fluxed aglomerat kullanılması sonucu oluşan yakıt tüketimini analiz edelim. Yakıt maliyetleri, doğal gaz ve kok tüketimine (510-560 kg yakıt eşdeğeri/ton alaşım) ve hava ısıtıcısını ısıtmak için kullanılan gaz tüketimine (90-100 kg yakıt eşdeğeri/ton) göre belirlenir. yüksek fırın gazı çıkışı hariç (170-210 kg yakıt eşdeğeri/ton alaşım). Sonuç olarak toplam tüketim şu şekildedir: 535 + 95 - 190 = 440 (kg se./t alaşım).

Kok ve aglomerat üretimi için belirli bir miktarda yakıtın zaten harcandığı göz önüne alındığında (sırasıyla 1 ton alaşım başına yaklaşık 430-490 kg ve 1 ton alaşım başına 1200-1800 kg), toplam birincil yakıt tüketimi gerekli Bir ton alaşım üretmek için: 440 + 40 + 170 = 650 (kg se./t), bunun alaşım tonu başına hesaplanan 170 ve 40 kg se./t'si kok üretimi için harcanır.

Yüksek fırının verimliliği faydalı hacim kullanım faktörü (VUF) ile değerlendirilir. Gösterge, yapının faydalı hacminin 24 saat içinde dökme demirin eritilmesine oranı olarak hesaplanır. Modern sobalar için norm 0,43-0,75 metreküptür. m gün/t. CIPO ne kadar düşük olursa fırın o kadar verimli kullanılır.
Göstergeyi verimliliğin bir birim hacme oranı olarak düşünmek daha mantıklıdır. Değeri 1,3-2,3 ton (m3/gün) olan yüksek fırının spesifik verimlilik göstergesini (Pu = 1/KIPO) kullanmak daha uygundur.

Aşağıdaki önerileri uygulayarak yakıt tasarrufu sağlamak mümkündür:

Üstteki gaz basıncının 1,5-2 atm'ye yükseltilmesi (gazların hacmini azaltarak, üstteki tozun uzaklaştırılmasını azaltmak veya püskürtme akış hızını artırmak mümkündür);
toz haline getirilmiş kömür yakıtının kilogramı başına yaklaşık 0,8 kg kok tasarrufu sağlamak için fırında toz haline getirilmiş kömür yakıtının kullanılması;
kok tüketimini azaltmak için ineklerdeki havanın ısıtıldığı sıcaklığın arttırılması;
yanma odasına verilmeden önce havanın ve yüksek fırın gazının sıcaklığını arttırmak için bakır egzoz gazlarından gelen ısının kullanılması;
metalizasyon fırınlarında olduğu gibi ısıtılmış indirgeyici gazların temini (kok tüketimini azaltmak mümkündür, yakıttan% 20'ye kadar tasarruf etmek mümkündür);
ateşli sıvı cüruflardan fiziksel ısının kullanılması (bu sorunun çözümü ümit vericidir, ancak cürufların periyodik salınımı nedeniyle henüz uygulanmamıştır).