Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
В последние годы в некоторых странах Западной Европы (ГДР, ФРГ, Бельгия и др.) для выплавки чугуна из бедных руд на низкосорт ном топливе применяют в промышленных и полупромышленных масштабах низкошахтные печи.
Пока еще не выработан наиболее рациональный профиль низкошахтной печи; действующие печи различных заводов по своей конструкции значительно отличаются друг от друга. Общим для низкошахтных печей является небольшая высота столба шихтовых материалов (до 5 м) и, следовательно, малый полезный и полный объем (до 120 м2).
Поперечное сечение низкошахтных печей обычно круглой, овальной или прямоугольной формы (рис. 16). По высоте от горна до колошника поперечное сечение у одних печей сохраняется постоянным, у других изменяется, но гораздо меньше, чем в обычных доменных печах. Иногда сечение колошника больше сечения горна.
Особенность работы низкошахтных печей — малое время пребывания в них шихты Если в обычных доменных печах продолжительность пребывания шихты 6—8 час., то в низкошахтных печах она не превышает 2,5—3 час. Поэтому требуется ускорение всех физико-химических процессов, протекающих в печи, иначе шихтовые материалы будут поступать в горн неподготовленными, что вызовет нарушение нормального хода печи. Ускорить реакции восстановления и теплообмен можно, увеличив реакционную поверхность шихты и улучшив контакт между газом и частицами руды и горючего. В связи с этим для низкошахтных печей особое значение приобретает подготовка шихтовых материалов, заключающаяся в предварительном измельчении, сортировке и тщательном перемешивании как перед загрузкой, так и при загрузке их в печь. При этом должна быть обеспечена гранулометрическая однородность и постоянство качества применяемого сырья, применение рудноугольных и руднококсовых брикетов, железококса является весьма перспективные.
Для улучшения тепловой работы и повышения производительности низкошахтных печей при малом их объеме оказалось целесообразным применение дутья, обогащенного кислородом. Это позволяет выплавлять из бедных руд на низкосортном топливе не только передельный чугун, но и ряд ферросплавов, а также дает возможность отказаться от нагрева дутья, что резко сокращает капиталовложения. При использовании же углей с большим выходом летучих и смолы кроме чугуна можно получать газ, пригодный для синтеза жидкого топлива или аммиака.
Длительный опыт промышленной эксплуатации низкошахтных печей накоплен в ГДР. На заводе Вест в течение ряда лет успешно работают десять низкошахтных печей, выпускающих до 20 тыс т чугуна в месяц. Низкошахтные печи в ГДР имеют горн прямоугольного сечения (см. рис. 16). При сечении горна 10,8 м2 полный объем печи равен 120 м3, полезный 75—80 м3.
Печь снабжена засыпным аппаратом с тремя колошниковыми затворами (см. рис. 16). Конструкция засыпного аппарата с несколькими загрузочными конусами обеспечивает надлежащее распределение шихтовых материалов и, кроме того, регулирование распределения материалов при нарушении хода печи.
Низкошахтные печи обычно работают на высоконагретом воздушном дутье, которое подается через 13—18 фурм. Каждая печь обслуживается двумя воздухонагревателями.
Для улавливания колошниковой пыли, содержащей значительное количество мельчайших частиц, что характерно для низкошахтных печей, применяют мокрые пылеуловители (скрубберы и дезинтеграторы). Подача шихтовых материалов из бункеров рудного двора и загрузка их в печи на заводе. Вест полностью автоматизированы.
В низкошахтных печах завода Вест выплавляют литейный чугун, в печах завода Максхютте — передельный и зеркальный чугуны.
Для выплавки литейного чугуна используют местные бедные руды (бурый и самофлюсующийся красный железняк) с содержанием 20—24% Fe и в небольшом количестве золу бурых углей, содержащую железо и марганец. В качестве флюса используют местные известняки.
Чтобы повысить выход чугуна и снизить в нем содержание фосфора, в шихту добавляют стальную стружку (300 кг на 1 г чугуна). В качестве топлива применяют высокотемпературный буроугольный кокс (до 60%) с 10—12% золы и 1,5—3% влаги и кокс из газовых углей (до 40%) с 16—20% золы и 16—20% влаги.
Время пребывания шихтовых материалов в печи 2,5—3 часа. Чугун выпускают через 4—5 час.; шлак, выпускаемый из печи непрерывно, гранулируют и используют для получения цемента. Выход шлака составляет 2,3—2,5 т/г чугуна; расход кокса порядка 2,0 т/т чугуна, выход металла из шихты 21—22%. к и. п. о. — 0,96—0,99. Производительность печей колеблется от 80 до 100 г/сутки. Такую же производительность имеют низкошахтные печи в ФРГ, Бельгии и других странах.
Низкошахтные печи в настоящее время имеют ограниченное распространение и применяются в странах, которые не располагают достаточными ресурсами высококачественного металлургического сырья.