ОГНЕННЫЙ ВОЗДУХ

КИСЛОРОДНОЕ ДУТЬЁ В МЕТАЛЛУРГИИ

Ислород активно поддерживает горение. Значит, его целесообразно применять прежде всего в тех про­цессах, которые связаны с горением, с получением высо­ких температур. Таким процессом, помимо газифика­ции твёрдых топлив, является производство чугуна, ста­ли и многих других металлов. Использование кислорода в металлургии сулит настоящую техническую револю­цию в этой наиболее древней и наиболее важной отра­сли промышленности. «Огненный воздух», поданный в домну или сталеплавильную печь, не только увеличит количество выплавляемого металла, но и позволит зна­чительно упростить устройство металлургических агре­гатов.

В металлургических печах, где выплавляются чугун и сталь, царят высокие температуры. Поэтому великий русский учёный Д. И. Менделеев назвал металлургию хи­мией высоких температур. Кажется, ни одна отрасль про­мышленности не потребляет столько топлива и кислорода, сколько металлургия. Современный крупный металлурги­ческий завод, выпускающий в год один миллион тонн ста­ли, требует два миллиона тонн угля и свыше трёх милли­ардов кубических метров кислорода.

До сих пор в металлургические печи вводится воздух. Но в воздухе азота в четыре раза больше, чем кислорода. Значит, вместе с тремя миллиардами кубометров кисло­рода через плавильные печи нашего завода пройдёт не менее двенадцати миллиардов кубических метров азота. Этот азот является вредным балластом металлургиче­ского производства. Как много тепла необходимо затра­тить для бесполезного нагрева такого огромного коли­чества азота! Если уменьшить количество азота, поступа­ющего, например, в домну, то значительно возрастёт тем­пература в горне, быстрее будут выгорать примеси, ско­рее закончится выплавка металла.

Чтобы создать в доменной печи необходимую темпе­ратуру, воздух предварительно подогревают до 700 — 800 градусов. Для этого мощные воздуходувные машины на­гнетают воздух в громадные, высотой до 20 метров, баш­ни — кауперы, стоящие возле каждой домны. По ве­личине каждый каупер лишь немного уступает самой доменной печи. Кауперы, нагретые отходящими из дом­ны газами, передают своё тепло воздуху. Выйдя из кау­перов, горячий воздух по трубопроводам поступает в до­менную печь.

Металлурги определили, что, вдувая в доменную печь воздух, в ней можно достигнуть температуры в 2000 гра­дусов. Но если количество кислорода в дутье увеличить втрое, температура в домне возрастёт до 3000 градусов и даже ещё выше. Предварительное нагревание вдувае­мого в печь воздуха становится ненужным даже тогда, когда он содержит 30% кислорода.

Перед войной, в сентябре 1940 года, в СССР была пу­щена опытная доменная печь, работающая на дутье с уве­личенным количеством кислорода. Печь давала до двух­сот тонн чугуна в сутки, в 2—2,5 раза больше, чем обыч­ная домна таких же размеров; вместе с тем сокращался расход топлива — кокса. Перед металлургией открылись, таким образом, новые блестящие перспективы. Появилась возможность не только резкого повышения производитель­ности плавильных печей, но и значительного упрощения всех металлургических агрегатов.

Промышленность требует от металлургов не только обычный чугун, идущий для переработки в сталь или для производства литых изделий. Ей нужны и так называе­мые ферросплавы — чугуны специальных сортов. Они содержат больше кремния, марганца, хрома и других примесей, чем обычный чугун, и идут для выплавки специ­альных высококачественных сталей.

Получение некоторых ферросплавов в обычной домен­ной печи — дело крайне трудное. В домне нужно развить исключительно высокую температуру, а это приводит к ог­ромному расходу топлива. Более того, отдельные сорта специальных чугунов (например, весьма важный для ме­таллургии силикомарганец) вовсе не удавалось получить в доменной печи.

Кислород позволяет создать в домне любую практиче­ски необходимую температуру. Значит, работая на кисло­родном дутье, доменная печь будет выплавлять чугу - ны любых сортов и, кроме того, давать денные тугоплав­кие шлаки. А эти шлаки можно переработать в очень хороший строительный материал — портлан д-ц е - м е нт.

Один из побочных продуктов при работе домны — ко­лошниковый или доменный газ. Он содержит около 30 процентов окиси углерода и поэтому является горючим газом.

Обычный доменный газ применяется для отопления ка­уперов и паровых котлов. По трубопроводам он напра­вляется также и в сталеплавильные печи, но сжигается в них только в смеси с дорогим и ценным коксовым газом, получающимся при коксовании углей. Этим достигается необходимая для выплавки стали температура. Само со­бой разумеется, что если азота в дутье доменных печей будет меньше, то и выходящий из домны газ станет бо­лее ценным топливом. Поэтому колошниковый газ домны, работающей на кислородном дутье, явится прекрасным топливом для сталеплавильных печей. Он сможет пойти и для производства некоторых ценных химических про­дуктов. Такой доменный газ высвободит миллионы куби­ческих метров коксового газа, которые целиком смогут быть использованы для получения искусственного жидко­го топлива и других продуктов.

Не меньшие выгоды обещает применение кислород­ного дутья и при выплавке стали. Мартеновская стале­плавильная печь, работающая на кислороде, подобно домне, не потребует подогрева дутья. Самое сложное и дорогое устройство в современных мартеновских пе­чах — громоздкие регенераторы, предназначенные для предварительного подогрева вдуваемого в печь возду­ха, — станет ненужным. Кислородное дутьё создаст в сталеплавильной печи необходимую температуру.

При кислородном дутье можно будет легко регулиро­вать температуру в мартене: стоит только простым пово­ротом вентиля увеличить или уменьшить содержание кислорода в дутье.

Регенераторы современных мартеновских печей нагре­ваются за счёт тепла отходящих нз печи газов. Таким об­разом, значительная часть уходящего тепла возвращается в печь вместе с новыми порциями воздуха. Но как же удастся использовать огромное количество тепла, уноси­мое горячими газами из печи, работающей на кислород­ном дутье? Ведь регенераторы здесь не нужны.

Оказывается, решение этой задачи также под силу со­временной технике. Сталеплавильные печи, работающие на кислородном дутье, могут отдавать это тепло котель­ным установкам для производства пара, а пар всегда ну­жен любому заводу и для отопления и для приведения в действие ковочных молотов и других механизмов. Энергия пара может быть превращена в электрическую на завод­ской электростанции.

Подсчитано, что на каждую тонну стали, полученную в печи с кислородным дутьём, будет выработана тонна пара, а это весьма ощутимый вклад в энергетическое хозяйство металлургического завода.

Возможно, что применение кислорода в сталеделатель - ной промышленности приведёт к тому, что наши металлур­гические предприятия примут совершенно новый облик.

«Перспективы применения кислорода в металлур­гии, — говорит академик И. П. Бардин, — не воздушные замки, а крепости науки, которые надо взять. Но мы зна­ем, что нет таких крепостей, которых бы не взяла тех­ника, вооружённая передовой наукой».