Установка Виберга

Схема действия установки показана на рис. 285. В шахтную печь через колошник загружается руда, навстречу которой поднимается поток восстановительных газов из карбюратора, наполняемого древесным углем и нагреваемого при помощи электроэнергии. Процесс может быть разбит на четыре стадии, соответственно четырем зонам по высоте печи: в первой зоне руда подогревается отходящими газами, во второй окислы железа восстанавливаются до закиси железа, в третьей закись железа восстанавливается до металла, в четвертой полученная губка охлаждается перед выдачей ее из печи. Между второй и третьей зонами около восходящего потока газов отводится в карбюратор для превращения углекислоты в окись углерода, остальная часть газа сжигается выше третьей зоны в целях подогрева руды.

На рис. 286 показана схема установки Виберга, работавшей с 1939 г. Высота печи составляла 10,3 м, диаметр разгрузочного конца 1,6 м.
Восстановительный газ из электрогазогенератора поступает по трубе в кольцевой канал, расположенный в кладке нижней части печи. К каналу примыкают шесть радиально установленных наклонных сопел, подводящих газ к оси печи.
Электрогазогенератор работает на хорошо выжженном древесном угле и дает газ следующего состава: 50% CO, 5% CO2, 20% H2, 5% СН4, 10% N2. Температура газа, поступающего в печь, 90° С.

Руда загружается в печь через воронку. Применяется богатая сортированная, руда в кусках 30—50 мм с содержанием железа в первом сорте 67% и во втором — 63,1%. Газы, проходя по печи снизу вверх, восстанавливают нагретую руду; после прохождения зоны восстановления около 70% газа отсасывается из печи и поступает снова в газогенератор. Отсасываемый газ содержит 40% CO; 30% CO2; 15% H2; 10% N2. Температура газа 600—700° С.
Для отсасывания газа служит вентилятор. Трубопроводы между печью и вентилятором имеют водяную рубашку для того, чтобы понизить температуру газа, вступающего в вентилятор, до 300—400° С.
Остальной газ сжигается в верхней части печи в целях обогрева руды.
Для горения газа в печь вдувается воздух через 10 воздушных фурм диаметром 50 мм. Температура в этой зоне поддерживается на уровне 900— 1000° С. При плохой работе газогенератора для подогрева руды в печь вдувают газ из обычного газогенератора, работающего на каменном угле. Газ из генератора поступает в кольцевую коробку, где смешивается с воздухом и через шесть отверстий поступает в печь для горения.
Руда находится в печи около 30 час. Восстановленная руда при помощи вращающегося пода с лопастями, охлаждаемого водой, подается в воронки (разгрузочные карманы). Стенки воронок двойные, между ними циркулирует вода. Охлажденная до 200° С губка периодически выгружается в вагонетки.
Средний состав получаемой губки представлен в табл. 77.

Губки 1-го сорта получалось около 95%. Проектная производительность печи была принята 5000 т в год (15 т/сут). В действительности она оказалась ниже; наибольшая годовая производительность не превышала 3000 г; обычно печь работала непрерывно в течение трех-пяти месяцев, затем ее останавливали на ремонт (на один-два месяца).
Среднесуточная производительность печи в период непрерывной работы составляла 12 т.
Расход материалов на 1 т губчатого железа на этой установке показан в табл. 78.

Высокий расход рабочей силы объясняется отсутствием даже примитивной механизации.
Себестоимость губчатого железа в два раза превышала стоимость чугуна.
Губчатое железо переплавлялось в шихтовую болванку, которая шла в электропечь для выплавки специальных сталей.
В целях увеличения производительности была испробована печь больших размеров — высотой 13,46 м и диаметром у нижнего разгрузочного конца 2,32 м. Проектная производительность печи была принята 50 т/сут. Однако действительная производительность оказалась значительно ниже, причем печь работала плохо, так как не удавалось достигнуть равномерного распределения газа по сечению печи. Неравномерный газовый поток создавал местные прогревы шихты, приводившие к спеканию руды. Качество получаемого продукта было низким, так как получалось большое количество недовосстановленной руды.