Заплечики

В старинных доменных печах с пологими заплечиками кладка заплечиков разгорала лишь немного, так как предохранялась от действия высоких Температур неподвижным слоем шихты. В печах, где такого защитного слоя не было, вследствие нормального диаметра распара и достаточно большого угла заплечиков разгар кладки заплечиков не представлял никакой опасности ввиду наличия массивной кладки, в которую заключались старинные печи.
По мере форсировки хода доменных печей и перехода к заплечикам с достаточно крутым углом кладка заплечиков стала сильно разгорать вследствие воздействия на нее движущегося вверх с большими скоростями потока раскаленных газов и движущегося вниз потока жидких продуктов плавки — шлака и чугуна. Это обстоятельство, наряду с отказом от массивной облицовки, потребовало разработки достаточно надежной конструкции крепления и охлаждения заплечиков.

Конструкция крепления и охлаждения заплечиков, применявшаяся в конце прошлого столетия и в начале текущего, показана на рис. 138. Тонкостенная кладка заплечиков была заключена в сплошной железный кожух; охлаждение заплечиков производилось снаружи, путем поливки железного кожуха водой из брызгал, Вокруг железного кожуха заплечиков делалось несколько рядов кольцевых желобов. Эти желоба у основания имели щель, через которую вода переливалась из верхнего желоба в нижний, пока не попадала в сборный кольцевой желоб, расположенный у основания заплечиков: из этого желоба отработанная вода сбрасывалась в канализацию.

При такой системе охлаждения кладка заплечиков не предохранялась от разгара; но усиленное охлаждение железного кожуха способствовало образованию на нем небольшой настыли из застывших шлаков и предохраняло кожух в течение некоторого времени от разгара. Такая конструкция, при сравнительно малой интенсивности хода доменных печей, имевшей место полсотни лет назад, могла работать более или менее удовлетворительно. На малых печах она сохранилась кое-где и сейчас.
Заплечики (рис. 139) в верхней части имеют тонкостенную кладку, заключенную в сплошной железный кожух, охлаждаемый наружной поливкой. В нижней части, где температура значительно выше, кладка заплечиков охлаждается горизонтальными холодильниками ящичного типа (такой холодильник изображен в двух разрезах в верхней части рисунка). Эти холодильники располагались в четыре яруса по высоте; в каждом ярусе холодильники располагались на небольшом расстоянии друг от друга. Толщина нижней части кладки заплечиков более чем вдвое больше толщины верхней части; сплошного кожуха вокруг кладки нет.
Кладка крепится сплошными кольцами, опоясывающими кладку заплечиков в тех местах, где нет коробчатых холодильников. Такая конструкция заплечиков обеспечивает возможность интенсивного охлаждения кладки заплечиков и в усовершенствованном виде применяется и теперь.
В настоящее время применяются заплечики двух типов:
а) заплечики с тонкостенной кладкой;
б) толстостенные заплечики.

На рис. 140 изображена конструкция тонкостенных заплечиков, имеющая наибольшее распространение на наших доменных печах.
Огнеупорная кладка сделана в один кирпич длиной 345 мм; кладка охлаждается при помощи плитовых холодильников; снаружи имеется сплошной железный кожух из листов толщиной 30 мм.
Как показывает опыт, огнеупорная кладка заплечиков быстро пропадает, холодильные плиты оголяются и на них образуется защитный слой застывшего шлака (гарниссаж). Защитный слой может время от времени обрываться, и если в этот момент на обнажившиеся плитовые холодильники заплечиков попадет струя жидкого чугуна, холодильник прогорит и выйдет из строя. Так как сменить сгоревший плитовой холодильник без остановки печи на капитальный или средний ремонт нельзя, предусматривается возможность наружного охлаждения заплечиков при помощи, брызгал; чтобы избежать разбрызгивания воды на броне заплечиков, устраиваются направляющие козырьки (нa рисунке не показаны).

На рис. 141 показаны плитовые холодильники с ребрами, между которыми залиты кирпичи. Цель такой конструкции состоит в том, чтобы, с одной стороны, усилить охлаждение, увеличив массу холодильника путем введения ребер, а с другой — предохранить холодильник от прогара, поместив в тело холодильника кирпичи; эти кирпичи должны обладать гораздо большей стойкостью, чем кладка, не связанная с холодильниками. Ребристые холодильники в настоящее время получили весьма широкое распространение.
На некоторых наших доменных печах были сделаны попытки применять в заплечиках и распаре ребристые холодильники без всякой облицовки их огнеупорной кладкой. Однако опыт показал, что такая конструкция является неудовлетворительной и не обеспечивает нормальной работы печи.

Устройство толстостенных заплечиков показано на рис. 142. Кладка заплечиков толщиной 690 мм охлаждается горизонтальными коробчатыми холодильниками, имеющими по высоте 6 рядов и расположенными в шахматном порядке.
Огнеупорная кладка заплечиков крепится не сплошным железным кожухом, а бандажами — железными кольцами, опоясывающими огнеупорную кладку заплечиков в тех местах, где холодильники отсутствуют.
Устройство ящичных холодильников показано на рис. 143. Холодильник сделан из бронзы; для придания потоку охлаждающей воды должного направления полость холодильника снабжена соответствующими направляющими — перегородками.

На рис. 144 показано устройство коробчатого холодильника, сделанного из железа для охлаждения заплечиков. Холодильник применяется в печах Кузнецкого металлургического завода. Преимуществом такого холодильника перед другими является то, что в нем имеется два пояса охлаждения, разделенных один от другого, — наружный и внутренний. В случае прогара наружного пояса холодильник продолжает работать за счет внутреннего пояса охлаждения.
Недостаток конструкции толстостенных заплечиков заключается в отсутствии сплошного герметичного кожуха заплечиков. Поэтому при известных неблагоприятных условиях заплечики могут разрушаться. Это обстоятельство, а также частое сгорание горизонтальных холодильников заплечиков, вызванное или плохим качеством их или неполадками в работе больших доменных печей в период освоения, привело к тому, что доменные техники на большинстве наших заводов отказались от применения толсто: стенных заплечиков. Между тем, при тщательном изготовлении холодильников, при своевременной смене сгоревших холодильников толстостенные заплечики могут вполне надежно работать в течение более длительного времени, чем тонкостенные заплечики с плитовыми холодильниками.