Физико-химические процессы, протекающие в доменной печи, очень сложны и многообразны. Советские ученые А.А. Байков, М.А. Павлов и многие другие глубоко занимались их изучением и создали капитальные труды по этим вопросам.

Печь монтируют в прочном сварном стальном кожухе, интенсивно охлаждаемом водой. Внутри печь выкладывают высококачественным шамотным кирпичом, а отдельные части печи делают из прессованных углеродистых блоков. Толщина боковых стенок печи в отдельных местах превышает 1,5 м, а нижней части (лещади) 8 – 4 м. Печь работает непрерывно в течение 4 – 8 лет.

Условно процесс, протекающий в доменной печи, можно разделить на следующие этапы: горение углерода топлива; разложение компонентов шихты; восстановление окислов; науглероживание железа; шлакообразование. Эти процессы проходят в печи одновременно, переплетаясь друг с другом, но с разной интенсивностью на разных уровнях печи.

Два скиповые подъемника с опрокидывающимися ковшами вместимостью по 17 м³, доставляют агломерат, кокс и другие добавки к засыпному устройству 5 (рис. 6.1) на высоту 50 м. В верхнюю часть печи, называемой колошником, раздельно загружают окатыши, агломерат, кокс и флюс. Поэтому в шахте печи эти продукты располагаются слоями.

В верхней части горна располагаются фурменные отверстия 3 (16 – 20 шт.), через которые в печь из воздухопровода 6 подается обогащенный кислородом горячий воздух (900 – 1200 °С) под давлением 300 кПа.

При нагревании шихты за счет горения кокса, которое происходит благодаря вдуваемому в нижнюю часть печи, называемую горном, горячему воздуху, в печи идут сложные физико-химические процессы, и шихта постепенно опускается вниз навстречу горячим газам, поднимающимся вверх и выходящим через отверстие 4.

В результате взаимодействия компонентов шихты и газов в горне образуются два несмешивающихся жидких слоя: чугун и шлак.

Жидкий чугун выпускается каждые 2 – 3 ч поочередно через две или три летки, которые для этого вскрывают с помощью электробура. Выливающийся из печи чугун выносит с собой и некоторую часть шлака, находящегося над ним в печи.

Выпускаемый из доменной печи шлак по желобам поступает в литые стальные шлаковые ковши, а чугун – в чугуновозные ковши 9 вместимостью 80 – 100 т, футерованные шамотным кирпичом; их устанавливают на железнодорожных платформах. Пе

редельный чугун перевозят в этих ковшах в сталеплавильный цех и заливают в миксер. Миксер – это цилиндрическое хранилище жидкого чугуна, выложенное шамотным кирпичом и вмещающее иногда до 2000 т металла. Миксер может наклоняться, а в случае необходимости и обогреваться газовыми форсунками.

Литейный чугун отвозят к разливочной машине, где его разливают в изложницы, закрепленные на непрерывно движущемся наклонном конвейере. Чтобы ускорить охлаждение чугуна, изложницы после затвердевания в них чугуна орошают холодной водой, и затем при повороте конвейера пятидесятикилограммовые чушки выпадают из изложниц на железнодорожные платформы.

Одним из главных показателей работы доменных печей, используемых для сравнения результатов деятельности различных заводов, является коэффициент использования полезного объема (КИПО) доменной печи, равный отношению ее полезного объема в кубических метрах к суточному выпуску чугуна в тоннах:

КИПО = V/P

Чем меньше коэффициент использования полезного объема доменной печи, тем лучше она работает. Для большинства доменных печей КИПО = 0,6…0,7.