Τι είναι ο υψικάμινος και ποιες είναι οι διαδικασίες που πραγματοποιούνται σε αυτόν;

Αρχή λειτουργίας

Η αρχή λειτουργίας του υψικαμίνου έχει ως εξής: φορτίο μεταλλεύματος με κοκ και ροή ασβεστόλιθου φορτώνεται στον θάλαμο υποδοχής. Στο κάτω μέρος, υπάρχει περιοδική απόρριψη χυτοσιδήρου / σιδηροκραμάτων και, ξεχωριστά, τήξη σκωρίας. Δεδομένου ότι η στάθμη του υλικού στον υψικάμινο μειώνεται κατά την απελευθέρωση, είναι απαραίτητο να φορτωθούν ταυτόχρονα νέες παρτίδες φόρτισης.

Η διαδικασία λειτουργίας είναι σταθερή, η καύση διατηρείται με ελεγχόμενη παροχή οξυγόνου, η οποία εξασφαλίζει μεγαλύτερη απόδοση.

Ο σχεδιασμός του υψικαμίνου εξασφαλίζει μια συνεχή διαδικασία επεξεργασίας μεταλλεύματος, η διάρκεια ζωής του υψικαμίνου είναι 100 χρόνια, η επισκευή πραγματοποιείται κάθε 3-12 χρόνια.

Χημεία διεργασίας

Οι χημικές διεργασίες είναι οξειδωτικές και αναγωγικές. Το πρώτο σημαίνει τη σύνδεση με το οξυγόνο, το δεύτερο, αντίθετα, την απόρριψή του. Το μετάλλευμα είναι ένα οξείδιο, και για να ληφθεί σίδηρος, απαιτείται ένα συγκεκριμένο αντιδραστήριο που μπορεί να "αφαιρέσει" τα επιπλέον άτομα. Ο πιο σημαντικός ρόλος αυτής της διαδικασίας διαδραματίζει ο οπτάνθρακας, ο οποίος κατά τη διάρκεια της καύσης απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα θερμότητας και διοξειδίου του άνθρακα, η οποία σε υψηλές θερμοκρασίες αποσυντίθεται σε μονοξείδιο, μια χημικά δραστική και ασταθή ουσία. Το CO προσπαθεί να γίνει ξανά διοξείδιο και, συναντώντας με μόρια μεταλλεύματος (Fe2O3), «αφαιρεί» όλο το οξυγόνο από αυτά, αφήνοντας μόνο σίδηρο. Υπάρχουν, φυσικά, άλλες ουσίες στην πρώτη ύλη, περιττές, που σχηματίζουν απόβλητα, που ονομάζονται σκωρία. Έτσι λειτουργεί ο υψικάμινος. Από την άποψη της χημείας, αυτή είναι μια αρκετά απλή αναγωγική αντίδραση, που συνοδεύεται από την κατανάλωση θερμότητας.

Φωτογραφία υψικαμίνου

Φωτογραφία1

Φωτογραφία 2

Φωτογραφία 3

Φωτογραφία4

Φωτογραφία 5

Ποιος εφευρέθηκε;

Ο σύγχρονος υψικάμινος εφευρέθηκε από τον J. B. Nilson, ο οποίος άρχισε αρχικά να θερμαίνει τον αέρα που παρέχεται στον υψικάμινο το 1829, και το 1857 ο E. A. Cowper εισήγαγε ειδικούς θερμαντήρες αναγέννησης αέρα.

Αυτό κατέστησε δυνατή τη σημαντική μείωση της κατανάλωσης οπτάνθρακα κατά περισσότερο από το ένα τρίτο και την αύξηση της απόδοσης του κλιβάνου. Πριν από αυτό, οι πρώτοι υψικάμινοι ήταν πραγματικά ξηροί, δηλαδή, ανεβρέθηκε σε μη εμπλουτισμένο και μη θερμαινόμενο αέρα.

Η χρήση των cowpers, δηλαδή των αναγεννητικών θερμαντήρων αέρα, κατέστησε δυνατή όχι μόνο την αύξηση της αποτελεσματικότητας του υψικαμίνου, αλλά και τη μείωση ή την πλήρη εξάλειψη της απόφραξης, η οποία παρατηρήθηκε σε περίπτωση παραβιάσεων της τεχνολογίας. Μπορούμε να πούμε με ασφάλεια ότι αυτή η εφεύρεση επέτρεψε να τελειώσει η διαδικασία. Οι σύγχρονοι υψικάμινοι λειτουργούν ακριβώς σύμφωνα με αυτήν την αρχή, αν και ο έλεγχος τους είναι πλέον αυτοματοποιημένος και παρέχει μεγαλύτερη ασφάλεια.

Ιστορία [| ]

Σίδερο χοίρου. Εικόνα από τον υψικαμίνου του 17ου αιώνα της Κινεζικής Εγκυκλοπαίδειας του 1637
Δείτε επίσης: Ιστορικό παραγωγής και χρήσης σιδήρου

Οι πρώτοι υψικάμινοι εμφανίστηκαν στην Κίνα τον 4ο αιώνα [1]. Κατά τη διάρκεια του Μεσαίωνα στην Ευρώπη, το λεγόμενο. καταλανικό κέρατο

, η οποία κατέστησε δυνατή τη μηχανοποίηση των φυσητήρων μέσω ενός υδραυλικού κινητήρα, ο οποίος συνέβαλε στην αύξηση της θερμοκρασίας τήξης. Ωστόσο, δεν μπορούσε να χαρακτηριστεί υψικάμινο λόγω των ειδικών διαστάσεων του (κυβικό μέτρο).

Ο άμεσος προκάτοχος του υψικαμίνου ήταν στυλοκοφέν

(υψικάμινοι) [2], που εμφανίστηκε τον 13ο αιώνα στη Στυρία. Το shtukofen είχε σχήμα κώνου με ύψος 3,5 μέτρα και είχε δύο τρύπες: για την έγχυση αέρα (λόγχη) και την απομάκρυνση των τριβών [3].

Στην Ευρώπη, οι υψικάμινοι εμφανίστηκαν στη Βεστφαλία το δεύτερο μισό του 15ου αιώνα [4], στην Αγγλία, οι υψικάμινοι άρχισαν να κατασκευάζονται το 1490, στις μελλοντικές ΗΠΑ - το 1619 [5]. Αυτό κατέστη δυνατό με μηχανοποίηση. Ο υψικάμινος είχε ύψος 5 μέτρα. Στη Ρωσία, ο πρώτος υψικάμινος εμφανίστηκε το 1630 (Τούλα, Vinius). Στη δεκαετία του 1730.Στα εργοστάσια Ουράλια, οι υψικάμινοι χτίστηκαν κοντά στη βάση του φράγματος και δύο μονάδες τοποθετήθηκαν συχνά στην ίδια βάση, μειώνοντας το κόστος κατασκευής και συντήρησης.

Η έκρηξη τροφοδοτήθηκε στις περισσότερες περιπτώσεις από δύο γούνες σε σχήμα σφήνας που δουλεύουν με τη σειρά τους, κατασκευασμένες από ξύλο και δέρμα, και τροφοδοτούνται από έναν τροχό γεμάτο νερό. Τα άκρα των ακροφυσίων και των δύο φυσητήρων τοποθετήθηκαν σε ένα μη ψυχρό χυτοσίδηρο, με ορθογώνια διατομή, το δάκτυλο του οποίου δεν υπερέβαινε την τοιχοποιία. Άφησε ένα κενό μεταξύ των ακροφυσίων και του λόγχου για την παρακολούθηση της καύσης του άνθρακα. Η κατανάλωση αέρα έφτασε τα 12-15 m3 / min σε υπερβολική πίεση όχι μεγαλύτερη από 1,0 kPa, η οποία οφείλεται στη χαμηλή αντοχή του δέρματος των γουναρικών. Οι παράμετροι χαμηλού φυσήματος περιόρισαν την ένταση τήξης, τον όγκο και το ύψος των κλιβάνων, η ημερήσια παραγωγικότητα των οποίων για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν ξεπερνούσε τους 2 τόνους και ο χρόνος παραμονής της φόρτισης στον κλίβανο από τη στιγμή της φόρτωσης έως το σχηματισμό από χυτοσίδηρο ήταν 60-70 ώρες. Το 1760, ο J. Smeton εφηύρε έναν κυλινδρικό ανεμιστήρα με κύλινδρο χυτοσιδήρου, το οποίο αύξησε την ποσότητα της έκρηξης. Στη Ρωσία, αυτά τα μηχανήματα εμφανίστηκαν για πρώτη φορά το 1788 στο εργοστάσιο κανόνι Aleksandrovsky στο Πετροζαβόντσκ. Κάθε κλίβανος λειτουργούσε με 3-4 κυλίνδρους αέρα συνδεδεμένους σε έναν υδραυλικό τροχό μέσω στροφάλου και μετάδοσης γραναζιού. Η ποσότητα της έκρηξης αυξήθηκε στα 60-70 m3 / min [6].

Η υψηλή κατανάλωση άνθρακα για την παραγωγή σιδήρου προκάλεσε την καταστροφή των δασών γύρω από τα μεταλλουργικά εργοστάσια της Ευρώπης. Για το λόγο αυτό, το 1584, η Μεγάλη Βρετανία εισήγαγε έναν περιορισμό της υλοτομίας για μεταλλουργικούς σκοπούς, ο οποίος ανάγκασε αυτήν τη χώρα, πλούσια σε άνθρακα, για δύο αιώνες να εισάγει μέρος του σιδήρου για τις δικές της ανάγκες, πρώτα από τη Σουηδία, τη Γαλλία και την Ισπανία, και μετά από τη Ρωσία. Στη δεκαετία του 1620. Ο Δ. Ντάντλι προσπάθησε να μυρίσει το σίδερο χοίρου με ακατέργαστο άνθρακα, αλλά χωρίς επιτυχία. Μόνο το 1735 ο Α. Ντέρμπι ΙΙ, μετά από πολλά χρόνια εμπειρίας, κατάφερε να αποκτήσει οπτάνθρακα οπτάνθρακα και να τήξει σίδηρο χοίρου. Από το 1735, ο άνθρακας έχει γίνει το κύριο καύσιμο του υψικαμίνου (Μεγάλη Βρετανία, Abraham Darby III) [7].

Το χαμηλό κόστος του οπτάνθρακα σε σύγκριση με τον άνθρακα, η υψηλή μηχανική αντοχή του και η ικανοποιητική ποιότητα του χυτοσίδηρο ήταν η βάση για την επακόλουθη εκτεταμένη αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων με ορυκτό καύσιμο. Αυτή η διαδικασία τελείωσε πιο γρήγορα στη Μεγάλη Βρετανία, όπου στις αρχές του 19ου αιώνα. σχεδόν όλοι οι υψικάμινοι μετατράπηκαν σε οπτάνθρακα, ενώ στην ήπειρο της Ευρώπης άρχισαν να χρησιμοποιούνται αργότερα καύσιμα [8].

Στις 11 Σεπτεμβρίου 1828, ο James Beaumont Nilson έλαβε ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη χρήση της καυτής έκρηξης (βρετανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αρ. 5701) [9] και το 1829 θερμάνθηκε η έκρηξη στο εργοστάσιο Clyde στη Σκωτία. Η χρήση υψικαμίνου στον υψικάμινο που θερμάνθηκε μόνο στους 150 ° C αντί της ψυχρής έκρηξης οδήγησε σε 36% μείωση της ειδικής κατανάλωσης άνθρακα που χρησιμοποιείται στην τήξη υψικαμίνων. Ο Nilson βρήκε επίσης την ιδέα της αύξησης της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στην έκρηξη. Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αυτής της εφεύρεσης ανήκει στον Henry Bessemer, και η πρακτική εφαρμογή χρονολογείται από τη δεκαετία του 1950, όταν η παραγωγή οξυγόνου κυριαρχούσε σε βιομηχανική κλίμακα [10].

Στις 19 Μαΐου 1857, οι θερμοσίφωνες E. E. Cowper κατοχυρώθηκαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας (Βρετανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Νο. 1404) [11], που επίσης ονομάστηκαν αναγεννητές ή cowpers, για την παραγωγή υψικαμίνων, επιτρέποντας την αποθήκευση σημαντικών ποσοτήτων κοκ.

Στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, με την εμφάνιση και εξάπλωση των τεχνολογιών παραγωγής χάλυβα, οι απαιτήσεις για χυτοσίδηρο έγιναν πιο επίσημες - υποδιαιρέθηκαν σε επεξεργασία και χυτήριο, ενώ καθιερώθηκαν σαφείς απαιτήσεις για κάθε τύπο αναδιανομής χαλυβουργίας, συμπεριλαμβανομένου του σύνθεση. Η περιεκτικότητα σε πυρίτιο σε χυτοσίδηρο ορίστηκε στο επίπεδο του 1,5-3,5%. Χωρίστηκαν σε κατηγορίες ανάλογα με το μέγεθος του κόκκου στο κάταγμα.Υπήρχε επίσης ένας ξεχωριστός τύπος χυτοσιδήρου - «αιματίτης», που τήχθηκε από μεταλλεύματα με χαμηλή περιεκτικότητα σε φώσφορο (η περιεκτικότητα σε χυτοσίδηρο είναι έως 0,1%).

Η μετατροπή του χυτοσιδήρου ποικίλει στην αναδιανομή. Οποιοσδήποτε χυτοσίδηρος χρησιμοποιήθηκε για πουτίγκα, και οι ιδιότητες του προκύπτοντος σιδήρου εξαρτώνται από την επιλογή χυτοσιδήρου (λευκό ή γκρι). Ο γκρι χυτοσίδηρος, πλούσιος σε μαγγάνιο και πυρίτιο και περιέχει όσο το δυνατόν λιγότερους φώσφορους, προοριζόταν για bessemerivanie. Η μέθοδος Thomas χρησιμοποιήθηκε για την επεξεργασία λευκών χυτοσίδηρων χαμηλού πυριτίου με σημαντική περιεκτικότητα σε μαγγάνιο και φωσφόρο (1,5-2,5% για τη διασφάλιση της σωστής θερμικής ισορροπίας). Ο χυτοσίδηρος για την όξινη τήξη ανοικτής εστίας υποτίθεται ότι περιέχει μόνο ίχνη φωσφόρου, ενώ για την κύρια διαδικασία οι απαιτήσεις για την περιεκτικότητα σε φωσφόρο δεν ήταν τόσο αυστηρές [12].

Κατά τη διάρκεια της κανονικής πορείας τήξης, καθορίστηκε ο τύπος σκωρίας με τον οποίο ήταν δυνατόν να εκτιμηθεί κατά προσέγγιση η περιεκτικότητα των τεσσάρων κύριων συστατικών του οξειδίων (πυρίτιο, ασβέστιο, αλουμίνιο και μαγνήσιο). Οι πυριτικές σκωρίες, όταν στερεοποιούνται, έχουν ένα υαλώδες κάταγμα. Το κάταγμα σκωριών πλούσιο σε οξείδιο του ασβεστίου είναι σαν πέτρα, το οξείδιο του αργιλίου καθιστά το κάταγμα σαν πορσελάνη, υπό την επίδραση του οξειδίου του μαγνησίου που παίρνει μια κρυσταλλική δομή. Πυρινώδεις σκωρίες κατά την απελευθέρωση παχύρρευστου και παχύρρευστου. Η σκωρία πυριτίου εμπλουτισμένη με οξείδιο του αργιλίου γίνεται πιο υγρή, αλλά μπορεί ακόμα να τραβηχτεί σε νήματα εάν το οξείδιο του πυριτίου σε αυτό δεν είναι μικρότερο από 40-45%. Εάν η περιεκτικότητα σε οξείδιο του ασβεστίου και μαγνησίου υπερβαίνει το 50%, η σκωρία γίνεται ιξώδης, δεν μπορεί να ρέει σε λεπτά ρεύματα και, όταν στερεοποιηθεί, σχηματίζει μια ζαρωμένη επιφάνεια. Η ζαρωμένη επιφάνεια της σκωρίας έδειξε ότι η τήξη ήταν "καυτή" - στην περίπτωση αυτή, το πυρίτιο ανάγεται και μετατρέπεται σε χυτοσίδηρο, επομένως, υπάρχει λιγότερο οξείδιο του πυριτίου στην σκωρία. Μια λεία επιφάνεια εμφανίστηκε στην τήξη λευκού χυτοσιδήρου με χαμηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο. Το οξείδιο του αργιλίου προσδίδει αστάθεια στην επιφάνεια της σκωρίας.

Το χρώμα της σκωρίας ήταν ένδειξη της προόδου της τήξης. Η κύρια σκωρία με μεγάλη ποσότητα οξειδίου του ασβεστίου είχε ένα γκρίζο χρώμα με γαλαζωπή απόχρωση στην τήξη του γραφίτη "μαύρο" χυτοσίδηρο στο κάταγμα. Όταν περνούσε σε λευκά χυτά σίδερα, σταδιακά μετατράπηκε σε κίτρινο σε καφέ και με μια «υγρή» πορεία, μια σημαντική περιεκτικότητα σε οξείδια σιδήρου το έκανε μαύρο. Οι όξινες, πυριτικές σκωρίες υπό τις ίδιες συνθήκες άλλαξαν το χρώμα τους από πράσινο σε μαύρο. Οι αποχρώσεις του χρώματος σκωρίας κατέστησαν δυνατή την εκτίμηση της παρουσίας μαγγανίου, η οποία δίνει στις όξινες σκωρίες μια απόχρωση αμέθυστου, και η κύρια - πράσινη ή κίτρινη [13].

Διαδικασία τομέα

Οι σύγχρονοι κλίβανοι για την τήξη του χυτοσιδήρου παρέχουν περίπου το 80% της συνολικής ποσότητας χυτοσιδήρου, από τα σημεία χύτευσης τροφοδοτείται αμέσως στα εργαστήρια ηλεκτρικής τήξης ή ανοιχτής εστίας, όπου το σιδηρούχο μέταλλο μετατρέπεται σε χάλυβα με τις απαιτούμενες ιδιότητες.

Τα πλινθώματα λαμβάνονται από χυτοσίδηρο, τα οποία στη συνέχεια αποστέλλονται σε κατασκευαστές για χύτευση σε θόλους. Για την αποστράγγιση σκωρίας και χυτοσιδήρου, χρησιμοποιούνται ειδικές τρύπες, που ονομάζονται τρύπες βρύσης. Ωστόσο, σε μοντέρνους κλιβάνους, δεν χωρίζονται, αλλά χρησιμοποιείται ένα κοινό ταφλό, διαιρούμενο με μια ειδική πυρίμαχη πλάκα σε κανάλια τροφοδοσίας χυτοσιδήρου και σκωρίας.

Πώς λειτουργεί ο υψικάμινος;

Η διαδικασία υψικαμίνου εξαρτάται πλήρως από την περίσσεια άνθρακα στην κοιλότητα του κλιβάνου · συνίσταται σε θερμοχημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο εσωτερικό κατά τη φόρτωση όλων των εξαρτημάτων και τη θέρμανσή τους.

Η θερμοκρασία στον υψικάμινο μπορεί να είναι 200-250 ° C ακριβώς κάτω από την κορυφή και έως 1850-2000 ° C στην ενεργή ζώνη - ατμός.

Όταν παρέχεται ζεστός αέρας στον κλίβανο και ανάβει ο οπτάνθρακας στον υψικάμινο, η θερμοκρασία αυξάνεται, αρχίζει η διαδικασία αποσύνθεσης της ροής, με αποτέλεσμα την αύξηση του περιεχομένου του διοξειδίου του άνθρακα.

Με μια μείωση στη στήλη του υλικού στο φορτίο, η μείωση του μονοξειδίου του σιδήρου λαμβάνει χώρα, στο κάτω μέρος της στήλης, ο καθαρός σίδηρος μειώνεται από το FeO, ρέει στην εστία.

Καθώς ο σίδηρος ρέει προς τα κάτω, έρχεται ενεργά σε επαφή με το διοξείδιο του άνθρακα, διαποτίζει το μέταλλο και του δίνει τις απαιτούμενες ιδιότητες. Η συνολική περιεκτικότητα σε άνθρακα σε σίδηρο μπορεί να κυμαίνεται από 1,7%.

Πώς λειτουργεί ο υψικάμινος

Είναι ένας τεράστιος κάθετος φούρνος που λειτουργεί συνεχώς. Οι πρώτες ύλες τροφοδοτούνται στον κλίβανο από ψηλά, μέσω του άξονα φόρτωσης. Οι πρώτες ύλες για τήξη είναι ο οπτάνθρακας, το σιδηρομετάλλευμα και τα πρόσθετα (ασβεστόλιθος), τα οποία βοηθούν στην εξαγωγή περιττών ακαθαρσιών από το μετάλλευμα. Τα φορτωμένα συστατικά θερμαίνονται με ζεστό αέρα στο κύριο μέρος του υψικαμίνου. Στη διαδικασία θέρμανσης, κοκ άνθρακα, καύση, απελευθερώνει μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο εξυπηρετεί τη διαδικασία μείωσης σιδηρομεταλλεύματος. Οι σκωρίες που εμφανίζονται κατά τη μείωση του σιδηρομεταλλεύματος συνδυάζονται με πρόσθετα (ασβεστόλιθος). Σε αυτό το στάδιο, οι σκωρίες βρίσκονται σε υγρή κατάσταση και το καταβυθισμένο μέταλλο βρίσκεται σε στερεή κατάσταση.

Το μέταλλο κατεβαίνει κάτω από το φούρνο και υποβάλλεται σε διαδικασία ατμού. Σε αυτό το διαμέρισμα του κλιβάνου, η θερμοκρασία φτάνει τους 1200 βαθμούς Κελσίου, γεγονός που συμβάλλει στην τήξη του μετάλλου. Η σκωρία, η οποία έχει πυκνότητα χαμηλότερη σε σύγκριση με το μέταλλο, παραμένει στην λιωμένη μεταλλική επιφάνεια, η οποία αποτρέπει τις διαδικασίες οξείδωσης. Η ταχύτητα με την οποία πραγματοποιείται η διαδικασία μείωσης του χυτοσιδήρου κάτω από τον υψικαμίνιο ονομάζεται παραγωγικότητα. Όσο πιο γρήγορα συμβαίνει, τόσο υψηλότερος είναι ο λόγος παραγωγικότητας του υψικαμίνου. Ο διαχωρισμός σκωρίας και χυτοσιδήρου γίνεται στο τελευταίο στάδιο μέσω ειδικών οπών και έχει τα δικά του τεχνολογικά χαρακτηριστικά.

Διαγράμματα υψικαμίνου

Διαγράμματα υψικαμίνου στην ενότητα (διαφορετικές επιλογές):

Σχέδιο 1

Σχέδιο 2

Σχέδιο 3

Σχέδιο 4

Σχέδιο 5

Σημειώσεις [| ]

1. Μια απίστευτη ιστορία των κινεζικών εφευρέσεων
2. Τα αινίγματα της σφυρηλάτησης τυριών
3. ΥΨΙΚΑΜΙΝΟΣ
4. Υψικάμινος
5. Babarykin, 2009, σελ. δεκατέσσερα.
6. Babarykin, 2009, σελ. δεκαπέντε.
7. Υψικάμινος παραγωγής χυτοσιδήρου
8. Babarykin, 2009, σελ. 17.
9. Woodcroft Β.
   Ευρετήριο αντικειμένου (μόνο από τίτλους) διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας της εφεύρεσης, από τις 2 Μαρτίου 1617 (14 James I.), έως την 1η Οκτωβρίου 1852 (16 Victoriae). - Λονδίνο, 1857. - σ. 347.
10. Karabasov, 2014, σελ. 73.
11. Woodcroft Β.
    Χρονολογικός δείκτης διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας και αιτήσεων ευρεσιτεχνίας, για το έτος 1857. - Λονδίνο: Γραφείο ευρεσιτεχνιών Great Seal, 1858. - σ. 86.
12. Karabasov, 2014, σελ. 93.
13. Karabasov, 2014, σελ. 94.
14. Khodakov Yu.V., Epshtein D.A., Gloriozov Ρ.Α.
    § 78. Παραγωγή σιδήρου χοίρου // Ανόργανη χημεία. Εγχειρίδιο για την τάξη 9. - 7η έκδοση. - Μ.: Εκπαίδευση, 1976. - Σ. 159-164. - 2.350.000 αντίτυπα

Συσκευή υψικαμίνου

Ο σχεδιασμός των υψικαμίνων είναι πολύ περίπλοκος, είναι ένα μεγάλο συγκρότημα, το οποίο περιλαμβάνει τα ακόλουθα στοιχεία:

• ζώνη θερμής έκρηξης
• ζώνη τήξης (αυτό περιλαμβάνει το σφυρηλάτηση και τους ώμους).
• ατμός, δηλαδή, η ζώνη όπου μειώνεται το FeO.
• ένα ορυχείο όπου το Fe2O3 μειώνεται.
• κορυφή με προθέρμανση υλικού.
• φόρτωση φορτίου και οπτάνθρακα ·
• αέριο υψικαμίνων ·
• την περιοχή όπου βρίσκεται η στήλη υλικού ·
• έξοδοι σκωρίας και υγρού σιδήρου
• συλλογή για απόβλητα αέρια.

Το ύψος του υψικαμίνου μπορεί να φτάσει τα 40 μέτρα, βάρος - έως 35.000 τόνους, η χωρητικότητα του χώρου εργασίας εξαρτάται από τις παραμέτρους του συγκροτήματος.

Οι ακριβείς τιμές εξαρτώνται από τον φόρτο εργασίας της επιχείρησης και τον σκοπό της, τις απαιτήσεις για τον όγκο του λαμβανόμενου μετάλλου και άλλες παραμέτρους.

Μια πιο αναλυτική έκδοση της συσκευής:

Απορρίψεις επισκευής υψικαμίνου

Για να διατηρηθεί η κατάσταση λειτουργίας του υψικαμίνου, πραγματοποιούνται τακτικά μεγάλες επισκευές (κάθε 3-15 χρόνια). Χωρίζεται σε τρεις τύπους:

1. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει εργασίες για την απελευθέρωση προϊόντων τήξης, επιθεώρηση εξοπλισμού που χρησιμοποιείται στην τεχνολογική διαδικασία.
2. Η δεύτερη κατηγορία είναι η πλήρης αντικατάσταση ειδών εξοπλισμού που υπόκεινται σε μεσαίες εργασίες επισκευής.
3. Η τρίτη κατηγορία απαιτεί την πλήρη αντικατάσταση της συσκευής, μετά την οποία πραγματοποιείται μια νέα πλήρωση πρώτων υλών με το ίσιωμα των υψικαμίνων.

Συστήματα και εξοπλισμός

Ο υψικάμινος δεν είναι μόνο εγκατάσταση για την παραγωγή σιδήρου χοίρου, αλλά και πολλές βοηθητικές μονάδες. Αυτό είναι ένα σύστημα τροφοδοσίας φορτίου και οπτάνθρακα, αφαίρεση σκωρίας, λιωμένο σίδερο και αέρια, αυτόματο σύστημα ελέγχου, cowpers και πολλά άλλα.

Οι αρχές λειτουργίας του κλιβάνου παρέμειναν οι ίδιες όπως ήταν πριν από αιώνες, αλλά τα σύγχρονα συστήματα υπολογιστών και ο βιομηχανικός αυτοματισμός έχουν καταστήσει τον υψικάμινο πιο αποτελεσματικό και ασφαλέστερο.

Συνεργάτες

Ο μοντέρνος σχεδιασμός υψικαμίνων περιλαμβάνει τη χρήση ενός cowper για τη θέρμανση του παρεχόμενου αέρα. Πρόκειται για μια κυκλική μονάδα κατασκευασμένη από ανθεκτικό στη θερμότητα υλικό, το οποίο παρέχει θέρμανση του ακροφυσίου έως τους 1200 ° C.

Κατά την ψύξη, το cowper ενεργοποιεί τη συσκευασία στους 800-900 ° C, γεγονός που επιτρέπει τη διασφάλιση της συνέχειας της διαδικασίας, τη μείωση της κατανάλωσης οπτάνθρακα και την αύξηση της συνολικής απόδοσης της δομής.

Προηγουμένως, μια τέτοια συσκευή δεν χρησιμοποιήθηκε, αλλά ξεκινά από τον 19ο αιώνα. είναι απαραίτητα μέρος του υψικαμίνου.

Ο αριθμός των μπαταριών cowper εξαρτάται από το μέγεθος του συγκροτήματος, αλλά συνήθως υπάρχουν τουλάχιστον τρεις από αυτές, οι οποίες γίνονται με την προσδοκία για πιθανό ατύχημα και διατήρηση της απόδοσης.

Συσκευές κορυφής

Συσκευή από πάνω προς τα κάτω - αυτό το μέρος είναι το πιο κρίσιμο και σημαντικό, το οποίο περιλαμβάνει τρεις βαλβίδες αερίου που λειτουργούν σύμφωνα με ένα συντονισμένο σχήμα.

Ο κύκλος αυτού του κόμβου έχει ως εξής:

• Στην αρχική θέση, ο κώνος ανυψώνεται, μπλοκάρει την έξοδο, ο κάτω κώνος χαμηλώνεται.
• η παράλειψη φορτώνει τη φόρτιση στην κορυφή.
• μια περιστρεφόμενη χοάνη γυρίζει και περνά την πρώτη ύλη μέσω των παραθύρων σε έναν μικρό κώνο.
• η χοάνη επιστρέφει στην αρχική της θέση, κλείνοντας τα παράθυρα.
• ο μικρός κώνος χαμηλώνει, η φόρτωση πηγαίνει στο διάστημα ενδιάμεσου, μετά την οποία ο κώνος ανεβαίνει.
• ο μεγάλος κώνος αναλαμβάνει την αρχική του θέση, απελευθερώνοντας το φορτίο στην κοιλότητα του υψικαμίνου για επεξεργασία.

Παραλείπω

Οι παραλείψεις είναι ειδικοί ανυψωτικοί παράγοντες. Με τη βοήθεια τέτοιων ανελκυστήρων, οι σούπερ παπούτσια από το σχιστόλιθος αρπάζουν την πρώτη ύλη που παρέχεται προς τα πάνω κατά μήκος της κεκλιμένης διάβασης.

Στη συνέχεια, οι γαλότσες ανατρέπονται, τροφοδοτώντας το φορτίο στην περιοχή φόρτωσης, και επιστρέφονται προς τα κάτω για ένα νέο τμήμα. Σήμερα αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται αυτόματα, χρησιμοποιούνται ειδικές ηλεκτρονικές μονάδες για έλεγχο.

Tuyeres και τρύπες βρύσης

Το ακροφύσιο της λόγχης του κλιβάνου κατευθύνεται στην κοιλότητα του, μέσω του οποίου μπορεί κανείς να παρατηρήσει την πορεία της διαδικασίας τήξης. Γι 'αυτό, τοποθετημένα ροδέλες με ανθεκτικά στη θερμότητα γυαλιά μέσω ειδικών αεραγωγών. Στο κόψιμο, η πίεση μπορεί να φτάσει τιμές 2,1-2,625 MPa.

Οι οπές χρησιμοποιούνται για την αποστράγγιση του χυτοσιδήρου και της σκωρίας · αμέσως μετά την απελευθέρωση, σφραγίζονται καλά με ειδικό πηλό. Προηγουμένως, χρησιμοποιήθηκαν κανόνια, τα οποία ήταν ευθυγραμμισμένα με πλαστικό πηλό πυρήνα, σήμερα χρησιμοποιούνται τηλεχειριστήρια κανόνια, τα οποία μπορούν να έρθουν κοντά στη δομή. Αυτή η απόφαση κατέστησε δυνατή τη μείωση του τραύματος και του ποσοστού ατυχημάτων της διαδικασίας, ώστε να γίνει πιο αξιόπιστη.

Πώς να φτιάξετε έναν υψικάμινο με τα χέρια σας;

Αποχρώσεις

Η παραγωγή χυτοσιδήρου είναι μια εξαιρετικά κερδοφόρα επιχείρηση, αλλά είναι αδύνατο να οργανωθεί η παραγωγή σιδηρούχων μετάλλων χωρίς σοβαρές οικονομικές επενδύσεις. Ένας υψικάμινος με τα χέρια σας σε "συνθήκες χειροτεχνίας" είναι απλώς μη πραγματοποιήσιμος, ο οποίος σχετίζεται με πολλά χαρακτηριστικά:

• εξαιρετικά υψηλό κόστος ενός υψικαμίνου (μόνο μεγάλα φυτά μπορούν να αντέξουν τέτοια έξοδα) ·
• η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού, παρά το γεγονός ότι το σχέδιο του υψικαμίνου μπορεί να βρεθεί στο δημόσιο τομέα (πάνω από το διάγραμμα), δεν θα λειτουργήσει για τη συναρμολόγηση μιας πλήρους μονάδας για την παραγωγή χυτοσιδήρου ·
• άτομα και μεμονωμένοι επιχειρηματίες δεν μπορούν να ασχοληθούν με δραστηριότητες για την κατασκευή χυτοσιδήρου, για αυτό απλά κανείς δεν θα εκδώσει άδεια
• Οι αποθέσεις πρώτων υλών για σιδηρούχα μεταλλουργία έχουν σχεδόν εξαντληθεί, δεν υπάρχουν σφαιρίδια ή πυροσυσσωματωμένα σε ελεύθερη πώληση.

Αλλά στο σπίτι, μπορείτε να συναρμολογήσετε μια απομίμηση ενός κλιβάνου (μίνι υψικαμίνου), με τον οποίο μπορείτε να λιώσετε μέταλλο.

Αλλά αυτά τα έργα απαιτούν τη μέγιστη προσοχή και αποθαρρύνονται ιδιαίτερα όταν δεν υπάρχει εμπειρία. Γιατί μπορεί να απαιτείται τέτοια κατασκευή; Τις περισσότερες φορές, αυτό είναι θέρμανση για ένα θερμοκήπιο ή καλοκαιρινό εξοχικό σπίτι με τα πιο αποδοτικά χρησιμοποιημένα καύσιμα.

Εργαλεία και υλικά

Για να φτιάξετε μια δομή στο σπίτι, πρέπει να προετοιμάσετε:

• μεταλλικό βαρέλι (μπορεί να αντικατασταθεί με σωλήνα μεγάλης διαμέτρου).
• δύο κομμάτια κυκλικού σωλήνα με μικρότερη διάμετρο.
• τμήμα του καναλιού.
• Φύλλο χάλυβα;
• επίπεδο, πριόνι για μέταλλο, μεζούρα, σφυρί?
• μετατροπέας, σετ ηλεκτροδίων.
• τούβλα, πηλό κονίαμα (απαραίτητο για τη θεμελίωση της κατασκευής).

Όλες οι εργασίες πρέπει να εκτελούνται μόνο στο δρόμο, καθώς η διαδικασία είναι αρκετά βρώμικη και απαιτεί ελεύθερο χώρο.

Βήμα προς βήμα οδηγίες

1. Στο προετοιμασμένο τεμάχιο εργασίας με τη μορφή βαρελιού, το πάνω μέρος κόβεται (πρέπει να αφεθεί, καθώς θα χρειαστεί περαιτέρω).
2. Ένας κύκλος με διάμετρο μικρότερη από τη διάμετρο του βαρελιού κόβεται από χάλυβα, δημιουργείται μια τρύπα σε αυτό για ένα σωλήνα.
3. Ο σωλήνας συγκολλάται προσεκτικά στον κύκλο · στο κάτω μέρος, τα τμήματα του καναλιού συνδέονται με συγκόλληση, η οποία θα πιέσει το καύσιμο κατά τη λειτουργία του κλιβάνου.
4. Το κάλυμμα του κλιβάνου κατασκευάζεται από τον προηγουμένως κομμένο πυθμένα του βαρελιού, στον οποίο κατασκευάζεται μια τρύπα για μια πόρτα ενυπόθηκων δανείων με πόρτα. Είναι επίσης απαραίτητο να κατασκευαστεί μια πόρτα μέσω της οποίας θα αφαιρεθούν τα υπολείμματα τέφρας.
5. Η σόμπα πρέπει να εγκατασταθεί στο θεμέλιο, καθώς θερμαίνεται πάρα πολύ κατά τη λειτουργία. Γι 'αυτό, εγκαθίσταται πρώτα μια πλάκα από σκυρόδεμα και στη συνέχεια τοποθετούνται πολλές σειρές από τούβλα, σχηματίζοντας μια κατάθλιψη στο κέντρο.
6. Για να αφαιρέσετε τα προϊόντα καύσης, τοποθετείται μια καμινάδα, η διάμετρος του ίσιου τμήματος θα είναι μεγαλύτερη από τη διάμετρο του σώματος του κλιβάνου (απαιτείται για καλύτερη αφαίρεση αερίου).
7. Ο ανακλαστήρας δεν είναι υποχρεωτικό στοιχείο του σχεδιασμού, αλλά η χρήση του μπορεί να βελτιώσει την απόδοση του κλιβάνου.

Χαρακτηριστικά σχεδίου

Τα χαρακτηριστικά ενός τέτοιου φούρνου είναι:

• το επίπεδο απόδοσης είναι καλό ·
• υπάρχει η δυνατότητα εργασίας σε λειτουργία εκτός σύνδεσης έως και 20 ώρες.
• Δεν είναι ενεργή καύση που συμβαίνει στον κλίβανο, αλλά σιγοκαίει με συνεχή απελευθέρωση θερμότητας.

Η κύρια διαφορά μεταξύ ενός "οικιακού" υψικαμίνου θα είναι ο περιορισμός της πρόσβασης του αέρα στον θάλαμο καύσης, δηλαδή, η καύση ξύλου ή άνθρακα θα συμβεί σε χαμηλή στάθμη οξυγόνου. Ένας βιομηχανικός υψικάμινος λειτουργεί με παρόμοια αρχή, αλλά οι οικιακοί υψικάμινοι χρησιμοποιούνται μόνο για θέρμανση, δεν μπορεί να λιώσει μέταλλο σε αυτό, αν και η θερμοκρασία στο εσωτερικό του θαλάμου θα είναι επαρκής.

Σε τι αποτελείται ένα όνομα τομέα;

Όλοι οι τομείς είναι διατεταγμένοι ιεραρχικά: αποτελούνται από μέρη (επίπεδα). Οι τομείς του τρίτου επιπέδου δημιουργούνται βάσει των τομέων του δεύτερου επιπέδου και των τομέων του δεύτερου επιπέδου - βάσει των τομέων του πρώτου. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στους τύπους τομέων:

• Τομέας του δεύτερου (τρίτου, τέταρτου, κ.λπ.) επιπέδου

  ή
  υποτομέας
  - την αριστερή πλευρά του τομέα προς το σημείο. Στην πράξη, αυτός είναι οποιοσδήποτε συνδυασμός χαρακτήρων που επινοούμε για το όνομα του μελλοντικού μας ιστότοπου (
  youtube
  .com,
  κατάστημα
  .reg.ru). Τι λέτε πλοίο, όπως λένε, αλλά αυτή είναι μια εντελώς διαφορετική ιστορία SEO.

• Τομέας πρώτου επιπέδου

  ή
  ζώνη τομέα
  - το δεξί μέρος του τομέα μετά την τελεία. Αυτό το μέρος δεν μπορεί να ζητηθεί από κανέναν άλλο από το ICANN. Με την εγγραφή ενός "τομέα", καταλήγουμε σε έναν τομέα δεύτερου επιπέδου και επιλέγουμε μια ζώνη. Αυτοί είναι
  γεωγραφικός
  (.RU - Ρωσία, .EU - χώρες της ΕΕ, .AC - Ascension Island κ.λπ.) ή
  θεματικός
  (από παλιούς χρονομετρητές όπως .COM. - εμπορική περιοχή, .BIZ - επιχειρηματική περιοχή σε νέα gTLD: .FLOWERS, .HEALTH,. Παιδιά κ.λπ.).

• Επίπεδο μηδέν τομέα

  - τελεία μετά τη ζώνη τομέα (reg.ru
  .
  ), η οποία δεν εμφανίζεται στη γραμμή διευθύνσεων και παραλείπεται κατά την πληκτρολόγηση του τομέα στη γραμμή του προγράμματος περιήγησης.

Κόστος βάσει του παραδείγματος αποτελεσματικότητας αριθ. 7

Η κατασκευή υψικαμίνων είναι μια διαδικασία υψηλής έντασης πόρων και δαπανηρή που δεν μπορεί να τεθεί σε λειτουργία. Δεδομένου ότι οι υψικάμινοι χρησιμοποιούνται αποκλειστικά στη βιομηχανία, ο σχεδιασμός και η συναρμολόγηση τους πραγματοποιούνται για ένα συγκεκριμένο μεταλλουργικό συγκρότημα, το οποίο περιλαμβάνει πολλά αντικείμενα και κόμβους της εσωτερικής υποδομής. Αυτή η κατάσταση παρατηρείται όχι μόνο στη Ρωσική Ομοσπονδία, αλλά και σε άλλες χώρες του κόσμου που έχουν τις δικές τους μεταλλουργικές εγκαταστάσεις.

Το κόστος κατασκευής και συναρμολόγησης ενός υψικαμίνου είναι αρκετά υψηλό, το οποίο σχετίζεται με την πολυπλοκότητα της εργασίας. Ένα παράδειγμα είναι το μεγάλο συγκρότημα υψικαμίνων Νο. 7 που ονομάζεται "Rossiyanka", το οποίο εγκαταστάθηκε το 2011. Το κόστος της ανήλθε σε 43 δισεκατομμύρια ρούβλια, οι καλύτεροι μηχανικοί της RV και των ξένων χωρών συμμετείχαν στην παραγωγή.

Το συγκρότημα περιλαμβάνει τις ακόλουθες μονάδες:

• συσκευή λήψης για μετάλλευμα ·
• σταθμοί εφοδιασμού της διάβασης πετρελαίου και της κεντρικής μονάδας ·
• διάβαση πετρελαίου
• σταθμός συμπιεστών (εγκατεστημένος στην αυλή χύτευσης) ·
• εγκατάσταση για έγχυση κονιοποιημένου άνθρακα ·
• ανακύκλωση CHP;
• κέντρο ελέγχου και διοικητικό κτίριο ·
• αυλή χυτηρίου;
• υψικάμινος;
• μπλοκ θέρμανσης αέρα ·
• αντλιοστάσιο.

Σύνθετη παραγωγικότητα:

Το νέο συγκρότημα εξασφαλίζει την παραγωγή περισσότερων από 9450 τόνων σιδήρου χοίρου την ημέρα, ο ωφέλιμος όγκος του κλιβάνου είναι 490 κυβικά μέτρα και ο όγκος εργασίας είναι 3650 κυβικά μέτρα. Ο σχεδιασμός του υψικαμίνου εξασφαλίζει άνευ αποβλήτων και φιλική προς το περιβάλλον παραγωγή χοιρινού σιδήρου · το αέριο υψικαμίνου για θερμοηλεκτρικούς σταθμούς και σκωρία που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή δρόμων λαμβάνονται ως υποπροϊόντα.

Βρύση από χυτοσίδηρο [| ]

Χτύπημα σιδήρου υψικαμίνου
Είναι ένα ορθογώνιο κανάλι πλάτους 250-300 mm και ύψους 450-500 mm. Το κανάλι κατασκευάζεται στην πυρίμαχη τοιχοποιία της εστίας σε ύψος 600-1700 mm από την επιφάνεια της φιάλης. Τα κανάλια για τρύπες σκωρίας τοποθετούνται σε ύψος 2000-3600 mm. Το κανάλι της ταφόλης από χυτοσίδηρο είναι κλειστό με πυρίμαχη μάζα. Η βρύση από χυτοσίδηρο ανοίγει με διάτρηση οπής με διάμετρο 50-60 mm με μηχανή διάτρησης. Μετά την απελευθέρωση του χοιρινού σιδήρου και σκωρίας (σε μοντέρνους μεγάλους υψικαμίνους, η απελευθέρωση του χοιρινού σιδήρου και σκωρίας πραγματοποιείται μέσω ακροφυσίων από χυτοσίδηρο), οι οπές φράσσονται με ηλεκτρικό πιστόλι. Το δάκτυλο του κανόνι εισάγεται στην ταφόλα και μια πυρίμαχη μάζα βρύσης τροφοδοτείται μέσα από το κανόνι υπό πίεση. Η βρύση σκωρίας υψικαμίνου προστατεύεται από υδρόψυκτα στοιχεία, που συλλογικά αναφέρονται ως πώματα σκωρίας, και μια πνευματική λειτουργία, τηλεχειριζόμενη δομή μοχλού. Οι υψικάμινοι μεγάλου όγκου (3200-5500 m3) είναι εξοπλισμένοι με τέσσερις ταινίες από χυτοσίδηρο, που λειτουργούν εναλλάξ και μία βρύση σκωρίας. Η απελευθέρωση του χοιρινού σιδήρου και σκωρίας από τον υψικαμίνιο περιλαμβάνει τις ακόλουθες λειτουργίες:

1. άνοιγμα της βρύσης από χυτοσίδηρο (εάν είναι απαραίτητο και σκωρία).
2. υπηρεσία που σχετίζεται άμεσα με την εκροή σιδήρου και σκωρίας
3. κλείνοντας τη βρύση από χυτοσίδηρο (εάν η σκωρία απελευθερώθηκε μέσω της σκωρίας, τότε η σκωρία)
4. επισκευή της βρύσης και των υδρορροών.