Доменна піч

Піч призначена для виплавки чавуну. Вперше з'явилася в XV в. в Європі. У Росії перша доменна піч була побудована в 1620 поблизу Тули. Тоді паливом для таких печей служив деревне вугілля. Лише через століття (1709) англійському винахіднику Абраму Дербі вдалося провести доменну плавку, замінивши вугілля деревне на кокс кам'яновугільний.

Багатовіковий досвід змінив пристрій доменної печі, її вигляд і саму схему виробництва чавуну. Але основи залишилися тими ж. Сьогодні доменна піч - спорудження близько 30 метрів (висота варіюється ± 5 м). Висота ж всієї конструкції може перевищити 80 м.

Як влаштована доменна піч?

Через верхню частину (колошник) завантажуються шихти (агломерат, окатиші, залізна руда, руда марганцева, пальне і флюси). Нижче розташовується шахта, найбільша частина домни, що представляє собою розширюється донизу конус. Завдяки цьому розширенню легше опускаються тверді матеріали, що збільшують об'єм при нагріванні. До низу шахти примикає распара (широка, циліндрична). У ній розплавляються шихти. За розпарити, внизу, розташовуються заплечики, зроблені у формі усіченого конуса із зменшеним основою внизу. Такий перетин найбільш підходить для спадної внаслідок плавлення обсягу матеріалів.

У циліндричному горні, нижній частині профілю, йде горіння коксу і збирається рідкий продукт плавки.

Горн ділиться на частини: верхня зона (фурмені) і нижня (металопріемщік, в якому збирають продукти плавки). Подом називають нижню частину печі.

У фурменої зоні розташовані фурмені прилади, які подають в доменну піч дуття (розігріте повітря). Саме ця ділянка відповідальний за горіння коксу, температури тут виростають до своїх максимальних значень - 2000 градусів. Вгорі колошника температура нижче (до 350 градусів).

У нижню частину горна вбудована чавунна льотка, що пропускає продукти плавки - шлак і сам чавун.

Раніше застосовувалися шлакові льотки, але практика останніх десятиліть показала, що більш практично пропускати шлак і чавун через летку чавунну, з подальшим їх поділом в основному жолобі, що примикає до печі.

До печі примикає так званий ливарний двір, де розташовуються прилади, що розкривають чавунну летку та закривають її після випуску шлаку і чавуну. Тут же знаходяться жолоба з канавами, направляючі продукт плавки в ковші.

Випущений з печі продукт направляється в головний жолоб, де чавун відділяється від шлаку (різниця щільності). Від жолоба відходять дві канави. За однією направляється шлак, за іншою - чавун. Чавун розливається по безперервно рухаються формам (тип конвеєра), після охолодження форми перекидаються і далі чавун спрямовується вже у вагони. Шлак заливається в басейни, охолоджується водою і гранулюється.

Кожній висоті печі відповідає своя певна температура, саме завдяки цьому процес переходу в метал з руди і протікає.

У нижню частину печі поступає достатня для горіння коксу кількість кисню. Кокс згорає, перетворюючись в діоксид вуглецю, який реагує з коксом, перетворюючись вже в монооксид вуглецю. Далі йде реакція між монооксидом вуглецю і оксидами заліза. Відбувається відновлення до металу. Залізо насичується вуглецем і виходить чавун. Крім трьох-чотирьох відсотків вуглецю, в сплаві в незначних частках присутні марганець і кремній, сірка і фосфор.

Власне, доменна піч, принцип роботи якої був тут описаний, може цілком вважатися безвідходним виробництвом. Побічні продукти, що з'являються в процесі виробництва, цілком знаходять застосування за стінами заводів з виробництва чавуну. Шлак додається в цемент, придатний для споруд (так широко зараз поширений шлакоблок), а доменний газ служить гарним паливом, подогревающим повітря, що подається в доменну піч.