Техника - молодёжи 1937-05, страница 14

Ъшша т шяму^ьб&г

Инж. Л. ГАЛЫНКЕР и инж. Д. ГАМБУРГ

В 1932 г. в газете «Техника» появилось сообщение, что 20 августа задута кислородная домна на Чернореченском химическом заводе, построенная Институтом ааота.

Весьма немногие понимали в то время, что это краткое сообщение обозначало новый исторический этап в развитии металлургии. Более ста лет прошло со времени постройки первого прототипа современной доменной печи. С тех пор прогресс доменной техники шел в основном только в сторону увеличения размеров домны и отдельных конструктивных улучшений механизмов. Сущность доменного процесса оставалась такой же, как и раньше.

Основные сырьевые материалы доменного процесса — железная руда и кокс — загружаются в высокую шахтную печь. В нижней части печи установлены фурмы, через которые вдувается воздух, необходимый для сжигания кокса. При горении кокса в печи температура доходит до 1600°. При этой температуре кокс и руда взаимодействуют между собой, и в итоге процесса получается чугун, который стекает на дно домны. Примеси, имеющиеся в руде, сплавляются с золой кокса и дают шлак, который также стекает вниз домны. Шлак значительно легче чугуна, поэтому он плавает на его поверхности.

Шлаки плавятся при довольно высоких температурах, и для облегчения их плавления в домну добавляют так называемые флюсы. Одновременно шлаки связывают серу, имеющуюся в коксе и руде, так как переход серы в металл сильно ухудшает его качества.

Получаемые в домне металл и шлак в жидком виде выпускаются периодически из домны через специальные отверстия — летки.

Необходимое условие бесперебойной работы домны — это поддержание в ней высокой температуры. В нижней ее части температура должна быть равна примерно 1600°. Но такая

температура не может быть достигнута при вдувании в домну холодного воздуха. Поэтому все существующие современные доменные печи снабжены мощными воздухонагревательными аппаратами, называемыми кауперами. Воздух нагревается в кауперах за счет горючих газов, отходящих из доменной печи (колошниковые газы).

Но колошниковые газы обладают очень существенным недостатком: при их сгорании развивается незначительное количество тепла. Происходит это потому, что в состав колошниковых газов входит очень много негорючего азота и сравнительно мало горючей окиси углерода. Дело в том, что горючая часть газа, т. е. окись углерода, получается за счет сгорания углерода кокса в кислороде вдуваемого воздуха. Кислорода же в воздухе всего только 21 %, а негорючего азота — 78%. Азот, входя в доменную печь в громадных количествах, не только яв-ляетоя бесполезным баластом, но и прямо вредит процессу, так как на нагрев его тратится большое количество тепла и тем самым снижается температура в домне.

В силу большого содержания азота колошниковые газы.являются малоценным топливом и не могут помимо этого быть использованы для каких-либо химических целей.

Таким образом, современная металлургия производит наряду с чугуном громадное количество малоценных продуктов в виде шлаков и колошниковых газов.

Необходимо, очевидно, как-то избавиться в доменном процессе от азота и, наоборот, увеличить количество кислорода, вдуваемого в домну.

Уже в конце XIX и в начале XX столетия начинаются знаменитые работы французского инженера Клода и немецкого инженера Линде по промышленному получению жидкого воздуха и разделению его на азот и кислород (см. «Техника — молодежи» № 3, 1937г.). Но эти работы

не могли быть использованы для улучшения доменного процесса. Чтобы заменить хотя бы частично вдуваемый в большую домну азот кислородом, потребовалось бы такое количество последнего, которое не могли произвести все имеющиеся до мировой войны кислородные установки. К тому же кислород, получаемый по этим методам, был слишком дорог. Тогда стали проводиться опыты по частичному обогащению воздуха кислородом.

Накануне мировой войны в Угре (Бельгия) ставятся непродолжительные опыты в доменной печи: вместо обычных 21% содержание кислорода в дутье доводилось до .23%. Опыты были прерваны войной, и детального их описания в литературе не появилось. Все же они показали, что даже такое незначительное увеличение кислорода в дутье способствует увеличению производительности печи и уменьшению расхода топлива.

Увеличивая содержание кислорода в дутье, можно легАо повысить температуру внутри домны. При содержании кислорода в 21 %, как в обычно й домне, температура достигает всего лишь 1555°. Но уже при процентном содержании кислорода в 60% температура в домне теоретически поднимается до 3400°.

В 1923 г. в США была создана специальная комиссия крупнейших металлургов, которая должна была выяснить преимущество вдувания в домну воздуха, обогащенного кислородом. Работа комиссии была чисто расчетной и теоретической, но результаты ее оказались все же поразитель

12