title-icon
Яндекс.Метрика

Горн

Устройство горна старинных доменных печей показано на рис. 116. Четырехугольный в сечении горн выложен из крупных блоков огнеупорного материала. В передней части горна имеется проем, получающийся вследствие того, что нижняя стенка 1, называемая порогом, несколько выдвинута вперед и не совпадает с верхней стенкой 2, называемой темпелем. Темпель поддерживается железной плитой 3 и в случае необходимости может заменяться. Лещадь выкладывается из крупных камней 4.
Такой горн назывался «горном с открытой грудью». Открытое пространство между порогом 1 и темпелем 2 обеспечивало возможность проникать с помощью лома в любое место горна, что было необходимо для удаления застывавшего на стенах горна шлака.
Горн

В XIX в. после значительного увеличения количества дутья, подаваемого в печь в единицу времени, и применения нагрева дутья температура в горне повысилась, шлаки стали получаться достаточно жидкотекучими и надобность в открытом горне отпала; но от него не сразу отказались, несмотря на неудобства открытого горна, вызываемые выбиванием пламени через открытое отверстие. Это объяснялось не только обычным в ту пору консерватизмом, но также и тем обстоятельством, что не был решен вопрос о рациональном способе выпуска шлака из горна. Горячие жидкотекучие шлаки, получавшиеся при более или менее форсированной работе с применением горячего дутья, быстро разъедали огнеупорную кладку горна. Так как порог, через который скачивалась значительная часть шлака, находился снаружи, ремонт его и восстановление размытой части не представляли затруднений. Если бы перешли к закрытому горну и стали бы выпускать шлак через отверстие в стене горна, огнеупорная кладка стен горна быстро размывалась бы и восстанавливать ее по мере разрушения было бы невозможно. В 1867 г. эта задача была решена: для выпуска шлака стали применять специальную металлическую фурму (рис. 117). Шлаковая фурма, сделанная из металла и охлаждаемая водой, не поддавалась разъедающему действию шлака.

Такое мероприятие позволило отказаться от применения открытого горна и перейти к закрытому горну; тем самым были заложены основы современной конструкции горна.
Кладка горна старинных доменных печей не разъедалась шлаками, поэтому не было опасности прогара горна, не требовалось и специального крепления горна. После перехода на горячее дутье стенки горна начали разъедаться жидкими шлаками, омывавший стенки горна горячий газ также оказывал на огнеупорную кладку разрушающее действие, тем более сильное, чем больше дутья получала доменная печь. Эти обстоятельства, а также переход к закрытому горну вызвали необходимость радикального изменения его конструкции: потребовалось крепление горна снаружи. Горн стали крепить либо металлическими бандажами, либо сплошным кожухом из литых чугунных или стальных плит (рис. 118). Однако такое крепление, обеспечивавшее механическую прочность стенок горна,не могло препятствовать прогару их. Огнеупорная кладка горна довольно быстро разъедалась шлаками до металлических плит. Разрушить металлические плиты шлак не в состоянии, но в случае подхода к обнаженному металлическому кожуху жидкого чугуна плита могла быть быстро разъедена и жидкий, чугун мог вырваться наружу. Прорыв жидкого чугуна — весьма тяжелая авария, угрожающая безопасности работников, обслуживающих печь, и делающая печь непригодной для дальнейшей работы.


Чтобы предохранить стенки горна от прогара, потребовалось охлаждение огнеупорной кладки. Однако далеко не сразу были разработаны рациональные способы охлаждения кладки горна. На рис. 119 показана одна из первых конструкций охлаждаемого горна, применявшегося в 60-х годах XIX в. Охлаждение производилось циркуляцией воды в чугунной коробке, опоясывавшей кладку горна. Однако эта конструкция распространения не получила ввиду ее громоздкости. He получил также распространения способ охлаждения горна посредством циркуляции воды в каналах, образуемых дырчатым кирпичом (рис. 120), применявшийся около 50 лет тому назад на Днепровском заводе в Каменском (ныне завод им. Дзержинского). Дырчатые кирпичи были установлены между наружным железным кожухом печи и огнеупорной кладкой — получались непрерывные вертикальные каналы, в которые сверху подводилась вода, стекавшая вниз в отводную канаву.
Удовлетворительная конструкция крепления горна выработалась в результате длительных исканий. На рис. 121 показан разрез горна конструкции, принятой для первой типовой печи, а на рис. 125 — для второй типовой печи Гипромеза.


Прежде чем приступить к рассмотрению деталей этих конструкций, следует указать, что горн современной доменной печи по высоте может быть разбит на три части — лещадь, нижний горн, или металлоприемник, и верхний горн.
Лещадь укладывается на железобетон фундамента; при этом толщина лещади делается значительной для того, чтобы предохранить железобетон фундамента от действия высоких температур. Нижний горн служит копильником для расплавленного чугуна и шлака. Стенки металлоприемника постоянно омываются жидкими продуктами плавки. Лещадь испытывает гидростатическое давление расплавленного чугуна, поэтому огнеупорная кладка в этих частях печи подвергается наибольшему разрушению. Кладка верхнего горна, т. е. той области печи, где происходит горение кокса, в меньшей степени подвержена разъедающему действию жидкого чугуна и шлака; зато она в большей степени подвергается разрушительному воздействию горячих газов.


Горн первой типовой печи имеет лещадь толщиной 3795 мм. Для кладки лещади, как и для кладки всего горна, применяется только высококачественный шамотный кирпич 1 класса и 1 сорта, но в лещади кирпичи укладываются на торец, а не плашмя, как при кладке горна. Толщина швов между кирпичами не должна превышать 0,5 мм.
Для того чтобы обеспечить перевязку швов, каждый вышележащий ряд лещади смещается по отношению к нижележащему на 30—45° (рис. 122).
Кладка металлоприемника также выкладывается вперевязку (см. рис. 125). Толщина швов не должна превышать 0,5 мм, толщина стенок металлоприемника — 1150 мм.
Кладка лещади металлоприемника охватывается плитовыми холодильниками с залитыми трубками, по которым циркулирует охлаждающая вода (рис. 123). Плиговые холодильники, в свою очередь, охватываются сплошным кожухом из железных листов.
Верхний горн первой типовой печи имеет несколько меньшую толщину кладки — 805 мм и охлаждается уже при помощи холодильников ящичного типа (рис. 124).

Плитовые холодильники охлаждают кладку только у ее наружной поверхности, поэтому они могут предохранить от разгара только небольшую часть кладки, непосредственно прилегающую к ним. Ящичные холодильники охлаждают кладку на значительно большую глубину, однако применять их для охлаждения металлоприемника ни в коем случае нельзя, так как жидкий чугун под действием гидростатического давления и давления газов, неизбежно проникая в швы кладки металлоприемника, достигнет ящичного холодильника, расплавит его стенку, и после соприкосновения жидкого металла с водой получится взрыв, которым этот холодильник будет выброшен. В верхнем горне гидростатическое давление столба жидкого чугуна отсутствует, поэтому можно применять холодильники ящичного типа. Снаружи кладка верхнего горна заключена в сплошной железный кожух, который, однако, не связан с кожухом металлоприемника и лещади, что является существенным недостатком конструкции.
На рис. 125 показана конструкция горна второй типовой печи по последнему проекту с применением углеродистых блоков. Стенки горна сделаны коническими, толщина стенки у лещади 1500 мм. Затем кладка постепенно суживается и становится равной толщине стенки заплечиков.
Углеродистая футеровка выполнена в виде крупных блоков. Однако опыт показал нецелесообразность применения таких блоков. Лучшие результаты дает применение углеродистых огне-, упоров, имеющих форму, показанную на рис. 126.

Броня горна делается из стальных листов толщиной 20 мм, скрепленных посредством сварки. В отличие от первой типовой печи, плитовые холодильники идут по всей высоте горна (в несколько рядов); это дает возможность сделать для горна сплошной кожух и тем обеспечить герметичность горна и прочность конструкции.
Ниже уровня фурм между холодильниками горна и кладкой оставляется небольшой зазор — около 100 мм, который заполняется плотноутрамбованным хромистым железняком.
Этот слой хромистого железняка необходим для компенсации теплового расширения кладки нижней части горна.

title-icon Подобные новости