Доменна піч

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Загальний вигляд доменної печі.
Доменна піч металургійного заводу Adolf-Emil-Hütte у місті Еш-сюр-Альзетт, Люксембург.
Видно льотку, фурменну зону з фурменними приладами, кільцовий повітропровод, шахту печі, газовідводи, нахилений газовідвод, що йде до пиловловлювача. Ливарний двір демонтований.

До́менна піч, до́мна — велика металургійна вертикально розташована піч для виплавки чавуну з залізорудної сировини.

Етимологія назви[ред.ред. код]

Назва доменної печі походить від назви її попередниці, невеличкої пічі, що звалася «дъмниця», «домниця», назва якої у свою чергу походить від стародавнього східнослов'янського слова «дмети», тобто «дмути», «дути». Таким чином, назва «доменна піч» означає «дутьова піч», тобто така піч, в яку подається дуття — повітря. Та ж основа в перегласованому вигляді виступає в слові «дим».[1]

Історія[ред.ред. код]

Перша доменна піч Юзівського заводу, Донецьк, Україна, 1872
Доменна піч в Сестао (Іспанія)

До виникнення доменних печей основним способом отримання заліза з руди був сиродутний процес у так званих сиродутних горнах. Доменні печі з'явилися у Європі приблизно наприкінці XIV — початку XV століть. Їх починають будувати у бельгійській провінції Намюр наприкінці XV століття, а також в Англії у 1491 році.

У XV ст. доменну піч удосконалили: шкіряні міхи почали приводити в рух потужним водяним колесом. Посилився притік у піч кисню, температура в ній зросла настільки, що метал переходив у стан рідини - чавун. Його розливали у форми, давали охолонути та затвердіти, а потім переплавляли на залізо чи сталь високої якості. Так відбувся перехід до сучасної переробної, або доменної, металургії.

Як паливо використовували деревне вугілля. В 1735 році англійський винахідник Абрахам Дербі успішно застосував в доменній плавці кам'яно-вугільний кокс, без домішки інших видів палива.

На території України перші доменні печі з'явилися у 60-х роках XVIII ст. на Закарпатті.[2] У XIV–XVIII століттях на території України виробництво заліза в горнах і невеличких домницях було поширене на Поліссі, в Галичині, також на Полтавщині й Харківщині. Перший на Правобережному Поліссі доменний завод Висока піч (Високопічанський) було введено в дію 1773 року. 1799 року на Луганському чавуноливарному заводі було введено в дію першу доменну піч на сході України. 1830 р. в Україні нараховувалося 153 кустарні підприємства, які виробляли залізо з місцевих болотяних руд на деревному вугіллі.

Будова доменної печі[ред.ред. код]

Профіль доменної печі[ред.ред. код]

Будова доменної печі

Внутрішній обрис печі по вертикальному перетину називається профілем. У горизонтальному перерізі піч кругла. Багатостолітній досвід встановив найраціональнішу форму профілю, яка описується певними закономірностями.

Сучасна доменна піч є спорудою заввишки від 26 до 35 м. Це висота власне печі, а висота всіх металоконструкцій доменної печі разом з колошниковим пристроєм і газовідводами може сягати понад 80 м.

Верхня частина доменної печі називається колошником, вона слугує для завантаження шихти. Нижче колошника йде найбільша по висоті частина домни — шахта, що за формою представляє собою конус, який розширяється донизу. Це розширення необхідне для полегшення опускання твердих матеріалів через збільшення їхнього об'єму при нагріванні. До нижньої частини шахти примикає найширша циліндрична частина — розпар, в якій відбувається розплавлення шихти. Нижче розпару розташовані заплечики, що мають форму зрізаного конусу з меншою основою внизу. Такий переріз тут пояснюється зменшенням об'єму матеріалів внаслідок плавлення. Нижньою частиною профілю є циліндричне горно, у якому відбувається горіння коксу і збираються рідкі продукти плавки. Горно розділяється на дві частини, верхню — фурменну зону і нижню — металоприймальник, де збираються рідкі продукти плавки. Найнижча частина печі називається подом.

У верхній частині горна на фурменній зоні розташовуються фурменні прилади, через які у доменну піч подається нагріте повітря — дуття. Саме в цій ділянці печі відбувається горіння коксу і температури досягають найбільшого значення 1900–2000 °C. По мірі підвищення вгору температура знижується, і у колошника доходить до 200–350 0 С. У нижній частині горна міститься чавунна льотка, через яку випускають продукти плавки — чавун і шлак. Раніше використовувалися спеціальні шлакові льотки, однак за останні кілька десятиліть ввійшло у практику випускати чавун і шлак через одну чавунну льотку з розділенням їх один від одного вже у головному жолобі, який примикає до пічі і у який продукти плавки потрапляють під час випуску з льотки.

Засипний апарат[ред.ред. код]

Обладнання фурменної зони[ред.ред. код]

Ливарний двір (дворик, майданчик)[ред.ред. код]

Ливарний дворик доменної печі під час випуску чавуну на доменній печі на заводі у місті Клебек (?) у Бельгії
Ливарне подвір'я доменної печі під час випуску чавуну на чеському заводі Třinec Iron and Steel Works
Ливарний двір під час випуску чавуну на одній з доменних печей у США 1871 року.

Безпосередньо до печі примикає ливарний двір, на якому розташовані прилади для розкриття чавунної льотки, для її закривання після випуску чавуну і шлаку, жолоби і канави для транспортування чавуну і шлаку у ковші. Випущені з печі через льотку рідкі продукти плавки потрапляють у головний жолоб, в якому проходить розділення чавуну та шлаку завдяки різниці в густині. Від головного жолобу відходять у різні боки чавунна канава і шлакова канава. По чавунній канаві рідкий чавун зливається у чавуновози або міксери, а шлак по шлаковій канаві — у шлаковози або надходить безпосередньо до установки припічної грануляції шлаку.

Процеси[ред.ред. код]

Див. також: Доменне виробництво

Верхня частина доменної печі служить для завантаження шихти. В шихті є руда, кокс і шлакотворні матеріали, що сприяють зниженню температури плавлення шлаку і видаленню шкідливих домішок. У домні розплавляють не залізняк, а агломерат (дрібну породу, що зпікається в шматки) або окатиші (грудки сферичної форми, що отримуються з дрібної руди або тонкоподрібненого концентрату).

В печі на різній висоті встановлюється різна температура, завдяки чому протікають різні процеси переходу руди в метал.

У нижній частині печі, де притока повітря достатньо велика, кокс згорає, утворюючи діоксид вуглецю, який, поступаючи вгору вступає в реакцію з коксом і утворює монооксид вуглецю.

Монооксид вуглецю у свою чергу діє на оксиди заліза, віднімаючи у них кисень і відновлюючи до металу:

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

Отримане залізо в присутності кокса насичується вуглецем і виходить сплав, що містить 2 — 4% вуглецю. Такий сплав називається чавуном. Він крихкий. У нього входять невелика частка кремнію і марганцю. В кількості десятих часток відсотка до складу чавуну входять також шкідливі домішки — сірка і фосфор.

Після вигорання коксу чавун розплавляється і стікає в горн — нижню частину доменної печі, а шлаки, що містяться в ньому, піднімаються на поверхню чавуну. Рідкі продукти плавки видаляються через чавунну льотку. безпосередньо до чавунної льотки прилягає головний жолоб в якому проходить розділення чавуну та шлаку завдяки різниці в густині. чавуну через чавунну канаву зливається у чавуновози або міксери, а шлак — у шлаковози або надходить безпосередньо до установки припічної грануляції шлаку.

Продукти доменної печі[ред.ред. код]

  • Чавун — основний продукт доменної печі.
    • Ливарний чавун — застосовується на машинобудівних підприємствах для виготовлення фасонних відливок.
    • Переробний чавун — призначений для переплавлення в сталь в конвертерах чи мартенівських печах.
  • Доменні ферросплави — сплави заліза с кремнієм, марганцем та іншими елементами. Застосовуються для розжарювання і легування сталей.
  • Побічні продукти — шлак і доменний газ. З шлаку виготовляють цемент, шлаковату. Доменний газ застосовують як паливо у повітронагрівачах для підігріву повітря, що подається в доменну піч.

Перспективи доменного виробництва[ред.ред. код]

В найближчому майбутньому виробництво чавуну в доменних печах буде продовжуватися. Справа в тому, що двостадійне виробництво сталі (спочатку виробництво чавуну з залізорудних матеріалів в доменній печі, а потім виробництво сталі з чавуну та лому в конверторах, електропечах або мартенах) в наш час[Коли?] є дешевшим за пряме відновлення заліза з руди. Проблемою є виснаження родовищ вугілля, що коксується. Перспективним є вдування пиловугілного палива, подрібненого пластику, мазуту у фурми доменних печей. Цим зменшуються витрати коксу. Й тим самим знижується собівартість чавуну.

Доменні печі у мистецтві і символіці[ред.ред. код]

Зображення доменних печей можна побачити на гербах де-яких міст і невеличких населенних пунктів чи громад, в яких є або коли-небудь було доменне виробництво.

Галерея зображень[ред.ред. код]

  • Расцвет Новороссийского общества
  • Рамм А. Н. Современный доменный процесс. — Москва.:Металлургия, 1980. — 303 с.
  • Товаровский И. Г. Доменная плавка. 2-е издание.- Днепропетровск: «Пороги», 2009.-768 с.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Етимологічний словник — сл. Домна
  2. Развитие металлургии в Украинской ССР. — Киев, 1980.

Посилання[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • Толковый металлургический словарь. Основные термины / Под ред. В. И. Куманина. — М.: Рус. яз., 1989. — 446 с. — ISBN 5-200-00797-6.
  • Ферсман А. Е. Занимательная геохимия. — М.: Детгиз, 1954. — 486 с.
  • В.П.Мовчан, М.М.Бережний. Основи металургії. Дніпропетровськ: Пороги. 2001. 336 с.