Co vychází z vysoké pece?

Surové železo se taví ve vysokých pecích, které jsou šachtové. Podstatou procesu výroby litiny ve vysokých pecích je redukce oxidů železa obsažených v rudě plynnými (CO, H2) a pevnými (C) redukčními činidly vznikajícími při spalování paliva v peci.

Proces tavení ve vysoké peci je kontinuální. Do pece se shora vkládají výchozí materiály (aglomeráty, pelety, koks), do spodní části se přivádí ohřátý vzduch a plynné, kapalné nebo práškové palivo. Plyny získané spalováním paliva procházejí vsázkovým sloupcem a dávají mu svou tepelnou energii. Sestupná náplň se zahřívá, redukuje a poté taví. Většina koksu se spálí ve spodní polovině pece, která poskytuje zdroj tepla, a část koksu se spotřebuje na redukci a nauhličování železa.

Vysoká pec je výkonná a vysoce produktivní jednotka, která spotřebuje obrovské množství materiálů. Moderní vysoká pec spotřebuje denně asi 20000 12000 tun vsázky a denně vyrobí asi XNUMX XNUMX tun surového železa.

Pro zajištění nepřetržitého dodávání a uvolňování tak velkého množství materiálů je nutné, aby konstrukce pece byla jednoduchá a spolehlivá v provozu po dlouhou dobu. Vnější strana vysoké pece je uzavřena v kovovém plášti svařeném z ocelových plechů tloušťky 25–40 mm. Na vnitřní straně pláště je žáruvzdorná vyzdívka, chlazená ve spodní části pece pomocí speciálních chladniček – kovových boxů, uvnitř kterých cirkuluje voda. Vzhledem k tomu, že k chlazení pece je potřeba velké množství vody, využívají některé pece odpařovací chlazení, jehož podstatou je, že do chladniček je dodáváno několikanásobně méně vody než při běžném způsobu. Voda se zahřeje k varu a rychle se odpaří a absorbuje velké množství tepla.

Vnitřní obrys svislé části vysoké pece se nazývá profil pece. Pracovní prostor pece zahrnuje:

Horní

Jedná se o horní část vysoké pece, kterou se nakládají vsázkové materiály a odvádí se vysokopecní nebo kychtový plyn. Hlavní částí vysokopecního zařízení je plnicí zařízení. Většina vysokých pecí má dvoukuželové zavážecí zařízení. V normální poloze jsou oba kužely uzavřeny a spolehlivě izolují vnitřek pece od atmosféry. Po naložení vsázky do přijímací nálevky se malý kužel spustí a vsázka spadne na velký kužel. Malý kužel se uzavře. Po nasbírání stanoveného množství vsázky na velkém kuželu se velký kužel spustí s uzavřeným malým kuželem a vsázka se nasype do pece. Poté se velký kužel uzavře. Tím je pracovní prostor vysoké pece trvale utěsněn.

Materiály vsázky jsou obvykle přiváděny do hrdla pece z jedné strany. V důsledku toho se v nálevce malého kužele vytvoří svah. Dlouhodobý provoz vysoké pece se šikmou úrovní vsázky je nepřijatelný. Pro odstranění tohoto jevu se přijímací nálevka a malý kužel otáčejí. Po naložení vsázky se nálevka spolu s kuželem otočí o násobek úhlu 60, díky čemuž se po vyložení několika posuvů zcela odstraní nerovnosti. 0

Moderní pece mohou instalovat zavážecí zařízení, která jsou designově složitější. Místo velkého kužele je instalován otočný skluz, jehož úhel lze nastavit. Toto provedení umožňuje měnit umístění přívodu materiálu podle průměru vršku.

Při procesu tavení ve vysoké peci vzniká velké množství plynu, který je odváděn z horní části pece. Tento typ plynu se nazývá špičkový plyn. Plyn obsahuje hořlavé složky CO a H2, a proto se používá jako plynné palivo v hutní výrobě. Kromě toho plyn při průchodu vsázkovým sloupcem zachycuje malé částice materiálů obsahujících železo a tvoří tzv. kouřový prach. Prach se shromažďuje ve speciálních čističkách plynu a používá se jako přísada do vsázky při aglomeraci nebo výrobě pelet.

Šachta tvoří většinu celkové výšky a objemu pece. Profil hřídele, který je komolým kuželem rozšiřujícím se směrem ke dnu, zajišťuje rovnoměrné spouštění a uvolňování vsázkových materiálů. Značná výška šachty umožňuje tepelné a chemické zpracování materiálů stoupajícími horkými plyny.

Raspar

Jedná se o střední válcovou část pracovního prostoru pece s největším průměrem. Napařování vytváří určité dodatečné zvýšení objemu pece a eliminuje možné zpoždění vsázkových materiálů.

Ramena

Jedná se o část profilu pece umístěného pod parní komorou a jedná se o komolý kužel, jehož široká základna směřuje k parní komoře. Reverzní zúžení osazení odpovídá zmenšení objemu roztavených materiálů při tvorbě litiny a strusky.

Toto je spodní válcová část pece, kde se provádějí vysokoteplotní vysokopecní procesy. V peci se spaluje koks a vzniká vysokopecní plyn, dochází k interakci mezi kapalnými fázemi, hromadění kapalných produktů tavení (surové železo a struska) a jejich periodickému uvolňování z pece. Kovárna se skládá z horní nebo dmýchací části a spodního nebo kovového přijímače. Spodní část kovového přijímače se nazývá vločkovitý.

Na dně topeniště jsou litinové a struskové odpichové otvory, což jsou otvory pro uvolňování litiny a strusky. Po uvolnění litiny se odpichový otvor uzavře speciální žáruvzdornou hmotou pomocí tzv. pistole, což je válec s pístem. Před otevřením litinového odpichového otvoru se pistole naplní žáruvzdornou hmotou odpichového otvoru. Po ukončení výroby litiny se pistole přivede k odpichovému otvoru a pomocí pístového mechanismu se hmota odpichového otvoru vytlačí z pistole a naplní kanál odpichového otvoru. K otevření litinového odpichového otvoru se používá speciální vrtačka, která do hmoty odpichového otvoru vyvrtá otvor, kterým se uvolňuje litina.

Struskové odpichové otvory jsou umístěny ve výšce 1500 – 2000 mm od úrovně litinového odpichu a jsou uzavřeny pomocí struskové zátkou, což je ocelová tyč s hrotem. Litina a struska opouštějící vysokou pec jsou směrovány skluzy do litinových a struskových pánví. V současnosti se struska vyrábí převážně společně s litinou a od litiny se odděluje speciálním zařízením na skluzu pece.

Struska vytékající z vysoké pece litinovým odpichovým otvorem se od litiny na skluzu pece odděluje pomocí oddělovací desky a průchodu, které působí jako hydraulické těsnění. Vysokohustotní litina prochází do mezery pod dělicí deskou, zatímco lehčí struska je odváděna do bočního skluzu.

Pokud je potřeba dodávat litinu do jiných podniků, lije se na speciálním licím stroji do ingotů (ingotů) o hmotnosti 30–40 kg.

V horní části topeniště, ve vzdálenosti 2700 – 3500 mm od osy litinového odpichového otvoru po obvodu topeniště, jsou ve stejných rozestupech instalovány vzduchové dmychadla, kterými se tryská ohřívá na 1100 – 1300 °C. se přivádí do pece, stejně jako zemní plyn a další přísady do paliva (topný olej, práškové uhelné palivo). Každá vysoká pec je vybavena tryskáním z vlastního dmychadla. Tryskový ohřev se provádí v ohřívačích vzduchu regeneračního typu, kdy se pod vlivem tepla spalovaného plynu nejprve ohřeje tryska ohřívače vzduchu ze žáruvzdorných cihel a poté přes ni prochází vzduch, který odebírá teplo tryska. Během doby ohřevu trysky se do spalovací komory přivádí plyn a vzduch pro její spalování. Produkty spalování procházející tryskou ji ohřívají a jdou do komína. Během periody ohřevu trysky vstupuje studený vzduch do vyhřívané trysky, je ohříván a poté přiváděn do vysoké pece. Jakmile tryska vychladne natolik, že vzduch nelze ohřát na nastavenou teplotu, převede se do dalšího ohřívače vzduchu a ochlazený se zahřeje. Tryska ohřívače vzduchu ochlazuje rychleji, než se zahřívá. Proto se blok vysokopecních ohřívačů vzduchu skládá ze 3–4 zařízení, z nichž jedno ohřívá vzduch a zbytek ohřívá. Profil vysoké pece je charakterizován průměry, výškami a úhly sklonu jednotlivých prvků. Rozměry některých pecí jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1 – Rozměry pece

Rozměry každé části pece musí být vzájemně propojeny a musí být v určitých proporcích s velikostmi ostatních částí pece. Profil pece musí být racionální, což zajišťuje nejdůležitější podmínky pro vysokopecní proces:

• plynulé a stabilní spouštění vsázkových materiálů;
• příznivé rozložení přicházejícího proudu plynu;
• příznivý vývoj regeneračních procesů a tvorby litiny a strusky.

Hlavní veličiny charakterizující rozměry pracovního prostoru jsou užitný objem trouby a užitná výška. Zahrnují výšku a objem naplněný materiály a produkty tavení. Při stanovení těchto parametrů se za horní úroveň považuje značka spodní hrany velkého kužele plnicího zařízení ve spuštěné poloze a spodní úroveň je úroveň osy litinového odpichového otvoru.