Что такое доменная печь?

В настоящее время 95% всей производимой в мире металлопродукции приходится на сталь. Это сортовой прокат, лист, трубы, фасонные профили. Они используются в машиностроении, транспорте, строительстве и других отраслях. Но для производства стали из железной руды необходим промежуточный процесс - получение чугуна. Чугун подразделяется на передельный - быстро застывающий, богатый марганцем, из которого получают сталь и литейный чугун - медленно застывающий, богатый кремнием, легко обрабатываемый, для получения отливок в машиностроении.

Ежегодно в мире выплавляется 500-550 млн. тонн передельного чугуна, который весь производится в доменных печах и, затем, используется для производства стали. Доменная печь может проплавить любой вид железной руды, после её подготовки к плавке. Для создания необходимой температуры плавления применяются топливо – каменноугольный кокс и горячее дутьё, а для выделения примесей в шлаки, применяются флюсы (специальные добавки). Стоимость чугуна напрямую зависит от цены на коксующийся уголь. После выхода из мирового экономического кризиса спрос на уголь возрос многократно.  В настоящее время в нашей стране создана единая торговая угольная биржа Coalex, где участники угольной промышленности могут напрямую заключать сделки по покупке и продаже угля, что значительно уменьшает его стоимость для конечного потребителя и позволяет более оперативно находить как продавцов, так и покупателей.

Что же представляет собой доменный процесс?

Вообще, железо получают при восстановлении оксидов железа (магнитный железняк - Fe3O4, красный железняк - Fe2O3, бурый железняк - 2Fe2O3*3H2O) углём. Но при плавке, уголь растворяется в железе и получается не чистое железо, а сплав, содержащий до 5% углерода. Этот сплав и называется чугуном. Весь этот процесс осуществляется в доменных печах.

Как же устроена доменная печь?

Это огромное сооружение с множеством вспомогательных устройств, каждое из которых, используется на определённых этапах процесса плавки. Саму печь можно разделить на отдельные зоны. В нижней части печи расположен горн поз.5, над ним  - коническая расширяющаяся часть, называемая заплечиками поз.4. Выше размещена цилиндрическая часть - распар поз.3, а над ней - коническая шахта поз.2. В верхней части шахты расположено отверстие - колошник поз.1, который закрывается затвором поз.6. Загрузка домны шихтой производится слоями. Слои шихты состоят из руды (агломерата), кокса и флюсов (известняка). Порция материалов называемая «калошей», набирается в ковш скипового подъёмника   и по наклонному пути подаётся вверх, на колошник печи, где опрокидывается в приёмную воронку. Затвор поз.6 опускается и, вращаясь, разбрасывает шихту по всей поверхности колошника поз.1. Чтобы кокс в шихте горел, подаётся воздух в кольцевую трубу в районе горна, а из неё через фурмы поз.8, в печь. Сгорая, кокс образует газ, оксид углерода (CO), который поднимаясь сквозь слой раскалённого кокса, восстанавливает руду по реакции: Fe2O3 +3CO = 2Fe +3CO2. Пустая порода и зола от сгоревшего кокса, соединяются с флюсами и образуют жидкие шлаки. Получившееся железо, ещё твердое, опускается в распар, где температура достигает 1200 0С, где плавится, растворяя уголь, превращается в чугун и стекает в нижнюю часть горна. Жидкий шлак остаётся на поверхности расплава чугуна и предохраняет его от окисления.

Процесс перемещения и плавки шихты внутри печи называется «сходом калош» и его скорость определяет основной параметр печи - её производительность. Чугун, по мере готовности, выпускается через чугунную лётку поз.10, а шлак - через шлаковую лётку поз.11. Все остальное время лётки забиты специальной глиной, которая перед выпуском, поочерёдно шлака или чугуна, разбивается специальным устройством, а после розлива, отверстия закупориваются глиной, устройством, называемым глиняной пушкой. Чугун из печи, по жёлобу поступает на разливочный конвейер, где получают «чушки» или в чугуновоз, для передачи в сталеплавильный цех, на дальнейший передел в сталь. На колошнике расположен газоотвод, в который попадают доменные газы, которые, затем, передаются в устройство называемое каупером поз.14. Там они сгорают в вертикальных каналах с раскалёнными стенками. Через другой каупер поз.13 пропускают вдуваемый в печь воздух нагретый таким же методом. Это нужно для повышения КПД домны. Затем кауперы меняются функциями и так работают во всё время «хода» домны.

В последние десятилетия, воздух для подачи в домну, стали обогащать кислородом, что значительно увеличило скорость схода «калош» и, соответственно, производительность доменной печи.