Вагранка что это такое


Вагранка

В литейном производстве применяются:

– плавильные печи для получения расплавленного металла;

– термические печи для нагрева отливок с целью их последующей термической обработки;

– сушила для сушки литейных форм.

Во всех этих печах протекают процессы превращения какого-либо вида энергии в тепловую и затем передача этой теплоты к расплавляемому, нагреваемому или сушимому материалу.

В литейном производстве нашли широкое применение вагранки для выплавки чугуна, дуговые трехфазные электропечи переменного тока для выплавки стали и чугуна, стали из металлического лома и для перегрева жидкого чугуна, получаемого в вагранках или других первичных плавильных печах, дуговые печи постоянного тока, индукционные тигельные и канальные печи промышленной частоты и повышенной частоты.

  1.  Коксовые вагранки

Вагранкой называется шахтная печь, предназначенная для плавки чугуна.

Металлический цилиндрический кожух вагранки установлен на колонны и с внутренней стороны облицован огнеупорным кирпичом (рис. 1). Опорная часть (рис. 2) воспринимает статическую нагрузку от всей вагранки и динамическую от загружаемой шихты и состоит из фундаментной плиты 1, четырех колонн 2, опорной рамы 3, подовой плиты 4, днища 5, механизма 6 открывания и закрывания днища. Днище вагранки состоит из двух крышек (полуднищ), которые с помощью цапф подвешиваются на оси, проходящей через подшипники 7, закрепленные на подовой плите. Подовая плита служит для крепления нижних колонн и равномерного распределения нагрузки на фундамент.

Для предохранения от раскаленных остатков плавки, выливающихся из вагранки через откидное днище, плиту углубляют на 150–200 мм от уровня пола, который засыпают сухой формовочной смесью.

       Рис. 1. Общий вид   вагранки с расширенной зоной горения: 1 – фундаментная плита; 2 – колонна; 3 – опорная рама; 4 – подовая плита; 5 – днище; 6 – механизм открывания и закрывания днища; 7 – горн вагранки; 8 – фурма; 9 – шахта вагранки с водяным охлаждением корпуса шахты; 10 – фурменная коробка; 11 – узел загрузки шихты; 12 – металлоприемник-шлакоотделитель для выпуска металла и шлака; 13 – устройство для отбора ваграночных газов и очистки; 14 – дымовая труба

Рис. 2. Опорная часть   вагранки:

1 – фундаментальная плита; 2 – колонны; 3 – опорная рама; 4 – подовая плита; 5 – днище; 6 – механизм открывания и закрывания днища; 7 – ось поворота крышки

Шахта вагранки состоит из цилиндрического кожуха 1 (рис. 3), сделанного из листовой стали толщиной 6–12 мм. Внутри кожуха находится огнеупорная футеровка 2. Между кожухом и футеровкой существует зазор 25–30 мм, заполняемый огнеупорным неспекающимися материалом, например, тощим песком для обеспечения беспрепятственного расширения футеровки при нагревании.

 
Рис. 3. Разрез шахты вагранки

Шахта устанавливается на подовую плиту 8 над отверстием закрывается откидным днищем 7. На днище набивают под, или лещадь, 6 из тощего формовочного песка слоем толщиной 200–300 мм. На­бивной под имеет небольшой уклон в сторону отверстия 4, называемого чугунной леткой 4. К ней примыкает железный футерованный желоб 5. Если вагранка без копильника, то чугунная летка во время плавки заделывается глинистой массой и отрывается только на период выпуска чугуна. В вагранке с копильником чугунная летка служит каналом, через который чугун из горна непрерывно поступает в копильник. Против чугунной летки 4 на уровне пола делается рабочее окно 10, служащее для набивки пода, закладывания дров и их розжига, которое на время плавки закладывается огнеупорным кирпичом, забивается формовочной смесью и закрывается дверкой 9.

Для выпуска шлака имеется шлаковая летка, которая расположена ниже фурм на 75–150 мм. Шахта (рис. 5) по высоте делится на нижнюю часть, от пода до первого ряда фурм, называемую горном, а от первого ряда фурм до порога 11 завалочного окна 12 – собственно шахтой.

Шахта вагранки имеет цилиндрический, канальный или сложный (доменный) профиль. Корпус шахты по всей высоте или только в нижней части может охлаждаться водой. Водоохлаждаемая зона за исключением горна, как правило, не имеет огнеупорной футеровки. Не охлаждаемой водой зона цилиндрической шахты вагранки имеет огнеупорную футеровку толщиной 180–350 мм. Из-за низкой стоимости футеровки длительность работы не охлаждаемой водой зоны вагранки до выбивки для текущего ремонта не превышает двух смен.

Вагранка с небольшим конусным профилем шахты водоохлаждаемого корпуса 9 (рис. 1) с выдвинутыми водоохлаждаемыми медными фурмами 8, утолщенной футеровкой горна 7 рассчитана на длительную эксплуатацию без выбивки для специального ремонта футеровки. Верхняя часть шахты, расположенная ниже завалочного окна, выкладывается чугунными пустотелыми кирпичами для предохранения разрушения кладки от ударов загружаемой шихты.

Фурменное устройство (рис. 4) вагранки, состоит из коробки 4 дроссельных клапанов 5 для регулирования количества воздуха, подаваемого к фурмам. Коробка делается из стальных листов толщиной 6–12 мм и приваривается к кожуху вагранки. Дроссельные клапаны монтируются в литых цилиндрических кожухах, которые крепятся к днищу фурменной коробки болтами.

Рис. 4. Схема подачи подогретого воздуха в вагранку и отбор ваграночных газов (фурменное устройство): 1 – загрузочное окно; 2 – отверстие для отбора газов; 3 – трубы для стока воды; 4 – фурменная коробка; 5 – дроссельный клапан

Рис. 5. Сифонный шлакоотделитель: 1 – канал для чугуна и   шлака; 2 – фурма; 3 – труба для стока воды; 4 – крышка для осмтра и ремонта; 5 – желоб; 6 – смотровое окно; 7 – желоб; 8 – контрольное отверстие; 9 – сифонный канал; 10 – отверстие для шлака; 11 – шлак

Сопла 2 фурм (рис. 5) чугунные, прямоугольного сечения, расширяющиеся внутри ваг­ранки. К кожуху вагранки сопла крепятся болтами. В фур­мен­ной коробке и фурменных коленах против фурм расположены смотровые окна (гляделки), через которые можно наб­людать за состоянием фурм.

Подача в вагранку подогретого воздуха существенно повышает температуру выплавляемого чугуна: чем выше температура воздуха, тем выше температура металла. Горячий воздух, проходящий через холостую колошу, повышает температуру кусков кокса, ускоряется прогрев (дутье 500–550°С) и плавление шихты, снижается расход кокса. Применение горячего дутья до 40% увеличивает производительность вагранок и положительно сказывается на металлургических процессах, протекающих в вагранке: уменьшается угар, снижается расход кокса, снижается расход доменных чугунов. Для нагрева дутья используют или ваграночные газы, или дополнительное топливо. Ваграночные газы отбирают из шахты через отверстия 2 (рис. 4) расположенные ниже загрузочного окна 1. В современных вагранках широко применяют водоохлаждение плавильного пояса и фурм. К кожуху вагранки выше зоны плавления прикрепляют кольцевую трубку 3 (рис. 4) с отверстиями для стока воды. Вода омывает корпус и стекает в сборный кольцевой желоб.

Слив металла и шлака из вагранки производится через сифонный шлакоотделитель (рис. 5). В шлакоотделителе поддерживается избыточное давление (равное давлению в вагранке), под действием которого чугун и шлак 11 поступают из вагранки по каналу 1 на желоб 5. Затем металл с желоба по сифонному каналу 9 поступает на желоб 7, а шлак 11 расположен на поверхности чугуна и избыточным давлением выдавливается через отверстие 10 на желоб 5. В данной части шлакоуловителя имеется отверстие с пробкой для слива остатков шлака и чугуна 8.

При подогреве дутья за счет теплоты ваграночных газов температура воздуха достигает 600–650°С, что обеспечивает температуру продуктов горения, поступающих в вагранку, равную 1750–1800°С при восстановительной атмосфере.

В настоящие время широкое развитие как у нас, так и за рубежом получили ваграночные комплексы закрытого типа с полной очисткой отходящих газов, подогревом дутья, с водяным охлаждением плавильного пояса, обеспечивающие многонедельную плавильную компанию. Современные ваграночные комплексы  включают в себя оборудование для набора, взвешивания и загрузки шихты, систему автоматизированного управления процессом плавки, устройства для грануляции шлака, систему оборотного водоснабжения, гидрошлакоудаления, систему охлаждения и очистки газов, рекуператор и др., обеспечивающее надежную и экономическую работу вагранки.

Рис. 6. Ваграночный комплекс: 1 – бункер эстакада; 2 – весовая тележка; 3 – установка для дозирования кокса; 4 – подъемник для шихты; 5 – вагранка; 6 – шлюзовая камера; 7 – пылеосадительная камера; 8 – эжекторный скруббер; 9 – камера дожигания; 10 – радиационный рекуператор; 11 – шлакоотделительный желоб; 12 – копильник

2.  Газовые и коксогазовые вагранки

Топливом коксогазовых вагранок служат кокс и природный газ, который сжигается в туннелях, расположенных по периметру вагранки над фурмами. Газовые горелки располагают по высоте таким образом, чтобы продукты горения выходили ниже уровня холостой колоши шахты вагранки на 250–300 мм. Условия перегрева металла в коксогазовой вагранке примерно такие же, как в коксовой вагранке. Температура чугуна на желобе 1390–1400°С. Газонасыщенность чугуна, выплавленного в коксогазовой вагранке, немного больше. При переводе коксовой вагранки на коксогазовый обогрев снижается расход кокса на рабочую колошу, чем объясняется тенденция к переводу на газовое топливо.

В коксогазовой вагранке состав газовой атмосферы более окислительный, чем в коксовой вагранке, что увеличивает угар кремния и марганца и ухудшает условия науглероживания жидкого металла.

Конструкция современной коксогазовой вагранки показана на рис. 7. Продукты горения газа и пары воды при температуре 1500–1550°С подают в плавильную зону шахты вагранки, вносится дополнительное количество теплоты, за счет которого улучшаются условия теплообмена в двух зонах – зоне плавления и зоне подогрева кусков твердой шихты, а в зоне перегрева жидкого чугуна при сохранении удельного расхода воздуха ничего не изменяется. Теплота от сжигания 25 м3 газа на 1 т выплавляемого чугуна позволяет уменьшить расход кокса на 25–35%, поднять производительность вагранки на 10% при постоянной температуре чугуна.

Уменьшение расхода кокса за счет сжигания дешевого природного газа позволяет снизить себестоимость чугуна, понизить содержание в нем серы, поднять производительность печи, уменьшить влияние качества разделки шихты, упростить регулирование высоты холостой колоши путем изменения расхода газа в горелках. Последнее выгодно отличает ее от вагранки, работающей на обогащенном кислородом воздухе. Однако коксогазовые вагранки имеют и существенные недостатки: взаимодействие продуктов, выделяющих при горении природного газа (СО2 и Н2О) с раскисленными кусками кокса с образованием 15–20% СО и 3–4% Н2, что поглощает большое количество тепла); повышение температуры колошниковых газов на 100–150°С, вызывающее дополнительные потери теплоты; насыщением чугуна водородом.

Рис. 7. Коксогазовая вагранка: 1 – водосборник; 2 – шамотная кирпичная футеровка; 3 – набивная шамотная масса; 4 – водоохлаждаемый горелочный туннель; 5 – газовая горелка; 6 – коллектор для подачи природного газа; 7,8 – воздушные коллекторы соответственно для горелок и фурм; 9 – водяное охлаждение плавильного пояса; 10 – водяное охлаждение фурм и горелочных туннелей; 11 – медная водоохлаждаемая фурма; 12 – стационарный копильник; 13 – быстросменное леточное устройство; 14 – высокоглиноземестые огнеупоры

Если совместный расход кокса и газа оценивать в единицах условного топлива, то окажется, что расход коксогазового топлива будет больше, а КПД вагранки ниже, чем для обычной коксовой. Экономия при работе коксогазовой вагранки получается только за счет низкой стоимости природного газа, поэтому даже повышенный расход газа по сравнению с сэкономленным коксом дает определенный экономический эффект.

Газовая вагранка представляет собой пламенную печь шахтного типа. Она существенно отличается от коксовой и коксогазовой вагранки. В газовой вагранке отсутствует традиционная холостая коксовая колоша, она имеет постоянную высоту зоны плавления над газовыми горелками и ограниченную по размерам зону перегрева. Газовые вагранки конструктивно различаются на: а) вагранки с уступами в шахте (рис. 8); б) вагранки с перемычкой в шахте и в) вагранки с выносной камерой перегрева. В вагранке, изображенной на рис. 8 по высоте шахты выполнены два уступа 6 и 12, предотвращающие попадание шихтовых материалов в нижнюю часть камеры сжигания газа 4, зону перегрева.

Рис. 8. Газовая вагранка: 1 – шахта; 2 и 4 – водяное охлаждение; 3 и 5 – поднутрения шахты; 6 и 12 – уступы; 7 – копильник; 8 – механизм открывания днища; 9 – бассейн для жидкого чугуна; 10 – горелки; 11 – камера сжигания газа и перегрева чугуна; 13 – система загрузки шихты

Верхняя часть шахты вагранки (выше уступов 6 и 12) предназначена для нагрева и расплавления шихты, а нижняя – для перегрева жидкого чугуна. Как верхний, так и нижний уступы испытывают высокие термические нагрузки, поэтому охлаждаются водой. По всему периметру нижней части камеры сжигания газа и перегрева встроены в один или в два раза туннели – трубки, в которых находятся газогорелочные устройства.

Перед плавкой камера перегрева нагревается газовыми горелками до температуры 1600°С. Затем после достижения необходимого температурного режима и состава печной атмосферы в шахту вагранки загружают шихту. Металл плавится, стекает в камеру перегрева вагранки, откуда непрерывно поступает в копильник.

Основными преимуществами газовых вагранок перед коксовыми является то, что они не требуют применения дефицитного кокса, имеет место существенное сокращение содержания серы (в 5–6 раз ниже, чем в чугуне, выплавляемом в коксовых вагранках). Вместе с тем в газовых вагранках труднее получить чугун с содержанием углерода более 3–3,2%. Это объясняется отсутствием в коксовой вагранке холостой коксовой колоши и образованием в камере перегрева окислительной атмосферы, что способствует угару химических элементов чугуна (углерода, кремния, марганца). В таких случаях искусственно в шихту добавляют высокоуглеродные материалы, например, куски отходов графитовых электродов.

vagranka.ru

Литейная печь (вагранка)

Вагранка – печь шахтного типа для плавки чугуна в литейных цехах. Кроме вагранки для плавки чугуна используются и другие печи:

  1. тигельные, в которых нагреваемый чугун не контактирует ни с топливом, ни с продуктами горения;
  2. пламенные стационарные (мартеновские и др.);
  3. пламенные вращающиеся (барабанные и др.);
  4. электропечи (дуговые, индукционные и др.);
  5. малобессемеровские конвертеры.

Вагранки являются самыми распространенными печами в чугунолитейных цехах, – в них выплавляется около 95 % всего чугуна. Это связано с тем, что вагранки просты по конструкции, имеют высокий к.п.д. и удобны в эксплуатации. В свою очередь, вагранки разделяют по видам используемого топлива на коксовые, коксогазовые и газовые. Преимущество коксовых вагранок в использовании дешевой шихты с относительно низким содержанием кремния и марганца, низкая окислительная способность атмосферы внутри печи, а также возможность стабильной работы без подогрева воздуха в воздухоподогревателях. Преимущество газовых вагранок в использовании газообразного топлива – более дешевого по сравнению с коксом. Принято считать, что наиболее низкая себестоимость плавки чугуна в коксогазовых вагранках.

Вагранка состоит из 4 основных частей:

  1. копильник – для накапливания чугуна перед разливкой. Наружные габариты копильника: диаметр – 0,9-3,0 м, высота – 1,8-3,5 м;
  2. шахта – часть вагранки от загрузочного окна до подины, заполненная шихтой и продуктами плавки. Наружные габариты шахты: диаметр – 1,1-3,0 м, высота – 3,7-9 м;
  3. труба (дымовая труба) – часть вагранки, создающая разрежение в верхней части шахты для удаления в атмосферу пылегазовых продуктов плавки. Наружные габариты трубы: диаметр – 1,1-3,0 м, высота не менее 6,5-10 м;
  4. искрогаситель – устройство, предназначенное для улавливания крупных раскаленных частиц и пыли, содержащихся в пылегазовых продуктах плавки. Наружные габариты искрогасителя: диаметр 2,5-6 м, высота – 3-8 м.

По высоте вагранки по ходу движения шихты выделяют от 3 до 5 зон. Рассмотрим 5-зонную схему: 1-я зона – шахта вагранки, в которой твердая шихта опускается и нагревается движущимися навстречу газами; 2-я зона – зона плавления; 3-я зона – редукционная (отводящая) зона холостой колоши (понятие о холостой колоше – ниже), в которой протекает эндотермическая реакция СО 2 + С = 2 СО и температура газов в которой по ходу металла увеличивается от температуры, достаточной для плавления шихты до максимального значения; 4-я зона – кислородная зона холостой колоши, внутри которой металл перегревается и достигает своего температурного максимума; 5-я зона – горн вагранки, в котором скапливается расплавленный металл и температура газов примерно равна температуре металла.

Принцип работы вагранки

Принцип работы вагранки следующий. Через загрузочное окно с колошниковой площадки посредством загрузочных бадей (колош) в шахту печи засыпается шихта, включающая доменный чугун, чугунный и стальной лом, чугунную и стальную стружку, собственный возврат литейного цеха (литники и т.п.), флюсы (плавиковый шпат – CaF2 , известняк – СаСО3 , известь – СаО, основной мартеновский шлак, а также железную руду – для удаления фосфора) и кокс. Шихта подается порциями –колошами. В самом начале работы вагранки на подину загружают так называемую холостую колошу, состоящую из крупных (около 100 мм) кусков кокса. Верхний уровень колоши должен быть на 0,5-0,7 м выше уровня фурм.

С помощью дров или природного газа кокс зажигают. В дальнейшем разогрев слоя кокса до 1400-1500 °С осуществляется продувкой его воздухом через фурмы. На слой раскаленного кокса загружают первую металлическую колошу, а на нее – первую рабочую колошу кокса. Затем тем же порядком: металл-кокс загружается несколько колош до уровня загрузочного окна. Флюс обычно загружается вместе с металлом.

По окончании загрузки шихты включается на рабочий режим дутьевой вентилятор, подающий воздух на фурмы. При горении кокса холостой колоши выделяется большое количество горячих газов с высокой температурой (около 1600-1750 °С).Температура плавления стальной части шихты в зависимости от содержания углерода составляет 1400-1500 °С, тогда как температура плавления чугуна при медленном нагреве близка к 1150 °С. Капли металла стекают по кускам раскаленного кокса и нагреваются в общей своей массе до температуры примерно 1500 °С.

Стекающий на подину металл вместе с образовавшимся шлаком через соединительную (переходную) лётку поступает в копильник. Для обработки жидкого чугуна в копильнике возможна добавка к металлу ферросплавов, раскислителей и модификаторов, а также возможна продувка чугуна кислородом для повышения температуры металла или изменения химсостава (для справки: модификаторы – вещества, которые в малом количестве способствуют кристаллизации структурных составляющих в измельченной форме, что улучшает механические свойства металла. В вагранке модификаторами могут быть ферросилиций, силикокальций, алюминий и магний). Когда копильник будет достаточно заполнен, выпускают шлак через шлаковую лётку. После спуска шлака металл выпускают через металлическую (чугунную) лётку.

Недостаток схемы вагранки с использованием копильника связан с большими потерями в нем теплоты металла, в результате чего в копильнике температура металла может понизиться на 70-80 °С с 1450-1500 °С до 1370-1420 °С. Для компенсации снижения температуры металла копильники иногда делают обогреваемыми посредством установки горелок со сжиганием дополнительного газообразного топлива. Поэтому в тех случаях, когда не надо накапливать металл для крупных отливок, например, в мелкосерийном производстве мелких отливок применяют схему непосредственного разлива чугуна из вагранки без копильника.

Во время расплавления металлической колоши часть кокса холостой колоши сгорает. Количество кокса, подаваемого в шахту с рабочей коксовой колошей должно быть таким, чтобы компенсировать сгоревший кокс. В этом случае плавка металла всегда будет на одном и том же горизонте, что обеспечит стабильность работы вагранки.

Ваграночные газы, образовавшиеся при сжигании кокса проходят через слой шихты и постепенно охлаждаются от 1500-1600 °С до 300-600 °С. На выходе из слоя газы состоят из: 9-16 % (объемн.) СО2; 8-16 % СО; 1-2 % Н2О, 0-0,1 % SO2, 70-75 % N2. Теплота сгорания ваграночного газа очень низкая: 1-2 МДж/м3. В газах содержится некоторое количество пыли – обычно 8-14 кг на 1 тонну выплавленного чугуна. Ваграночная пыль – это мелкодисперсные образования, в основном, с частичками менее 100 мкм. Пыль образуется при истирании кокса, флюсов и огнеупоров, а также вносится с песком, глиной, горелой землей. Самые мелкие фракции пыли состоят из окислов, образующихся в ходе плавки (FeO, MnO, MnO2, SiO2).

Для грубой очистки от пыли служит искрогаситель. Первоначальным его назначением было улавливание искр (раскаленных частиц кокса). На рис. 3.9 приведен камерный искрогаситель. Его к.п.д. пылеулавливания сухой пыли составляет всего 15-25 % и то для крупных частиц (примерно 100 мкм). Поэтому искрогасители часто оборудуют водяными душирующими устройствами. В этом случае к.п.д. пылеулавливания повышается до 40-75 % с удалением как крупных, так и мелких фракций.

Так как в ваграночном газе содержится много СО, то перед выбросом газа в атмосферу его надо чистить от СО. Практически единственным способом очистки от СО является его дожигание.

Производительность вагранок зависит от их габаритов и составляет от 1,5 до 30 т/час.

Срок службы футеровки зависит от условий ее охлаждения и материала футеровки в плавильном поясе и составляет обычно до 5-6 дней, изредка – более недели (до 1 месяца). В большинстве случаев футеровку выполняют кислой из специального шамотного ваграночного кирпича с огнеупорностью не ниже 1670 °С в 1-й зоне и 1730 °С – в остальных зонах. Такая огнеупорность соответствует максимально допустимым рабочим температурам около 1350-1400 °С. В плавильном поясе неохлаждаемая футеровка может расплавиться уже через 3-4 часа выплавки чугуна. Если требуется, чтобы вагранки работали длительное время (около недели, месяца), они должны иметь водяное охлаждение плавильного пояса и горн должен быть выполнен из футеровки, типа углеродистых огнеупоров в виде блоков или набивной углеродистой массы. Кроме кислой футеровки вагранки могут иметь основную футеровку из магнезитового или хромомагнезитового кирпича. Основная футеровка применяется редко и только в тех случаях, когда необходимо выплавить малосернистый чугун.

Важным условием высокопроизводительной работы вагранки при длительном периоде работы является обеспечение условий для равномерного проникания газов в слое шихты по сечению шахты. В цилиндрической шахте газы поднимаются преимущественно вдоль стен, поэтому футеровка перегревается, а металл приходит по центру сечения в зону плавления недогретым. Чем больше диаметр цилиндрической шахты, тем ярче проявляется этот негативный эффект. Для улучшения равномерности проникания газов применяют дорогие высококачественные шихтовые материалы или изменяют профиль шахты. Самые лучшие характеристики имеют вагранки, профиль которых напоминает профиль доменной печи. Стойкость таких вагранок может быть в 2-4 раза больше, а температура жидкого чугуна на 40-70 °С выше по сравнению с соответствующими показателями цилиндрических вагранок.

Иногда для повышения производительности, повышения температуры чугуна и для снижения расхода кокса применяется подогрев воздуха горения в отдельно расположенном воздухонагревателе, имеющем самостоятельное отопление.

Примерный материальный баланс процессов, протекающих в коксовой вагранке при плавке серого чугуна, приведен в табл. 3.10, а соответствующий тепловой баланс вагранки приведен в табл. 3.11.

При составлении балансов приняты следующие условия. Состав металлической шихты: С — 2,75 %; Si — 2,7; Mn — 0,7; S — 0,06; P — 0,09; Cr — 0,3; Ni — 0,2 и Fe — 93,2 %. Состав кокса: CР — 85 %; HP — 0,4; OP — 0,5; NP — 1; SP — 0,05; WP — 3; AP — 9,6 %. Угары при плавке: Si — 15 %; Mn — 20 %; Fe — 0,5 %. Пригар при плавке: С — 20 %; S — 50 %. Состав образующегося ваграночного газа: СО2 — 13,38 % (объемн.); СО — 12,2; Н2О — 1,3; SO2 — 0,02; N2 — 73,1 %. Состав шлака: Si — 16 %; Mn — 3; Fe — 11; AP — 18; CaO — 32; шамотная футеровка — 19 %. Дутьевой воздух подогревается в рекуператоре за счет использования физической и химической энергии ваграночных газов.

В данном примере расход топлива составил: 2725/29,308 = 93 кг у.т./т металла. В целом, удельный расход условного топлива в вагранках составляет 80-150 кг у.т./т металла. Меньший расход топлива соответствует случаю подогрева дутьевого воздуха за счет утилизации энергии ваграночных газов. Если воздух подогревается в специальных устройствах с подачей дополнительного топлива (например, для экономии дорогостоящего кокса), то это топливо должно суммироваться с топливом, сжигаемым в объеме печи.

Для сокращения расхода топлива в вагранках и повышения экономичности их работы можно рекомендовать следующее:

  1. Использование физической и химической теплоты ваграночных газов для подогрева до 200-300 °С в рекуператоре, устанавливаемом в трубе вагранки. Это мероприятие помогает экономить до 15-20 % кокса, повысить производительность вагранки на 15-20 %.
  2. Подогрев воздуха до 400-500 °С в отдельно стоящем рекуператоре за счет глубокой утилизации теплоты ваграночных газов, отбираемых в верхней части шахты печи и сжигаемых в специальной топке после сухой очистки. При этом снижается расход кокса на 30-40 %, повышается производительность вагранки на 30-35 %.
  3. Обогащение воздушного дутья кислородом. Это приводит к уменьшению потерь теплоты с ваграночным газом за счет уменьшения его расхода. В результате получается экономия топлива и повышается температура выплавляемого чугуна.
  4. Изменение профиля цилиндрической шахты вагранки на профиль доменной печи, за счет чего газовый поток равномерно распределится по сечению шахты и, таким образом, будет повышена стойкость вагранки и увеличена температура металла.
  5. Загрузка в вагранку кусков кокса, обработанных флюсами или другими веществами (известковое молочко, шамотная обмазка и т.п.), блокирующими взаимодействие кокса с газами при низких температурах. Это позволит коксу пройти 1-ю зону (шахта вагранки) при минимальном взаимодействии с СО2. В результате содержание СО в ваграночном газе резко падает, а расход кокса уменьшается.

metallurgy.zp.ua

Вагранка

Подробности Категория: В Просмотров: 6319

ВАГРАНКА, шахтная печь для процессов обжига (железной руды, доломита), разложения (известняка), плавления (чугуна для фасонного литья, чугуна для дальнейшей переработки в малом бессемере или электропечи, редко - меди для крупных отливок). Вагранка для плавления чугуна (литейная вагранка) появилась в конце 18 в., когда по мере развития машиностроения увеличилось потребление машинного литья, и в настоящее время при производстве чугунных отливок вагранка - общепринятая печь для плавления. Вагранка для переплавки чугуна строится в виде шахты (фиг. 1), с кладкой из огнеупорного (шамотного) кирпича; в верхнюю часть - колошник - производится завалка металлической шихты, горючего и флюса (для образования шлака); нижняя часть шахты переходит в горн, в котором собирается расплавленный чугун. Вся кладка заключается в кожух из котельного железа. Кладка и кожух стоят на лещадной плите 1, покоящейся на чугунных колонках. Колошник вагранки открытый; выше уровня колошника кожух продолжается и переходит в трубу (для отвода продуктов горения); в кожухе выше колошника делается колошниковое окно, через которое заваливается шихта. Средняя часть лещадной плиты откидная; у больших вагранок - эта плита с двумя створками.

Лещадь - набивная. Выше уровня лещади оставляется рабочее окно 2 для доступа внутрь шахты (во время плавки оно заложено крышкой или дверцей 3), а на уровне лещади - очко 4 для выпуска металла. Часто для скопа чугуна (вместо горна) устраивают отдельный от вагранки металлоприемник (фиг. 2) - передовой горн, который особенно полезен при отливке больших чугунных предметов, так как дает возможность получить более ровный по составу чугун в большом количестве. Воздух подается на некоторой высоте над лещадью вентилятором по воздухопроводу в кольцевую трубу 7 (фиг. 1), из которой через ряд отверстий 5 (фурм) поступает в шахту 6. Под фурмами делают отверстие 8 для выпуска шлаков. Нормально топливом для вагранок служит литейный кокс, иногда работают на антраците или добавляют антрацит к коксу, а в вагранках специальной конструкции работают на пылевидном горючем (молотый каменный уголь) или на нефти.

Переплавка чугуна в вагранке и сущность процесса. Вагранка новая или отремонтированная д. б. хорошо просушена. Для растопки на лещадь закладывают дрова, загружают на них первую холостую (т. е. без чугуна) колошу кокса и разводят огонь. Удобно для растопки применять вместо дров нефтяные форсунки. Когда кокс загорится и прогреется равномерно докрасна (2—3 ч.), пускают дутье. После прогрева кокса на дутье добела приступают к загрузке рабочих колош металла, флюса и кокса. Флюс, в виде известкового камня, служит для ошлаковывания золы кокса и песка, всегда попадающего в шихту (на штыках чугуна, литниках), и для предохранения чугуна от перехода в него серы из кокса. Высота холостой колоши должна быть на 500—600—750 мм выше верхней кромки фурм (меньшая высота допустима при лучшем, плотном коксе). За счет кислорода воздуха, поступающего в вагранку через фурмы, происходит горение в верхней части холостой колоши, и на некоторой высоте над фурмами устанавливается область наиболее высокой температуры, где и происходит плавление металла. Непосредственно у фурм углерод горючего сгорает, причем выделяется около 8130 Cal на 1 кг его. При дальнейшем движении газов через вышележащие раскаленные слои горючего происходит в присутствии углерода кокса восстановление углекислоты в окись углерода. В конечном счете, если соотношение СО/СО2 - в ваграночных газах велико, плавка идет не экономично. Чтобы иметь в газах возможно меньшее количество СО, количество подаваемого в вагранку дутья должно вполне соответствовать качеству и количеству горючего и диаметру горна. Подача свежих колош кокса в процессе плавки должна возмещать убыль кокса, сгоревшего в поясе плавления, и поддерживать последний на должной высоте. Для лучшего нагрева расплавленного металла, для уменьшения угара и перехода серы из кокса в шлак плавление металлической шихты должно начинаться на верхней границе пояса плавления, ширина (высота) которого в хорошо действующих коксовых вагранках нормально 150—200 мм. Расплавленный чугун каплями стекает мимо фурм и собирается в горне вагранки (или в передовом горне), откуда, когда нужно, по желобу выпускается в ковш. Протекая мимо фурм и встречаясь с газами, содержащими свободный кислород, чугун несколько окисляется – происходит угар Si, Mn, Fe и С. Однако ниже фурм при соприкосновении с раскаленным горючим чугун вновь насыщается углеродом, и в нормально действующей вагранке с угаром углерода не приходится считаться. Угар Si выражается в 10—15%, угар Мn - в 15—20%.

Угар железа по сравнению с общим его содержанием в чугуне незначителен и при подсчетах шихты в расчет не принимается. Содержание серы в ваграночном чугуне увеличивается на 30—50% (против содержания в шихте) вследствие перехода этого элемента из кокса; количество фосфора практически можно считать не изменяющимся.

Простейшая схема устройства ваграночной печи, описанная выше, в действительности усложнилась изменениями, которыми конструкторы и строители пытались достичь лучших результатов и, в первую очередь, экономии горючего. Чтобы дожечь имеющуюся в ваграночных газах окись углерода в СО2 путем подачи в шахту добавочного воздуха, созданы конструкции вагранок с 2-3 рядами фурм (вагранка системы Айрленда - с двумя рядами фурм и некоторые другие), с фурмами, расположенными по винтовой линии (вагранка системы Грейнера и Эрпфа), и т. д. Для концентрации наивысшей температуры и достижения равномерности распределения дутья в области фурм суживают сечения вагранки в данном месте и устраивают среднюю фурму (вагранка системы Веста) или заменяют несколько фурм одной щелью для прохода воздуха (вагранка системы Макензи). Требования закона о недопущении в населенных местах выбрасывания искр и дыма, происходящих при работе вагранок с дутьем, вызвали к жизни вагранку системы Гербертца и др. Идея утилизации тепла в продуктах горения вызвала разработку ряда конструкций для осуществления в вагранке подогрева воздуха. В немецких литейных появилась вагранка системы Шюрмана с утилизацией тепла отходящих газов способом, подобным принятому для нагрева дутья в доменных печах. Вагранка снабжена двумя камерами, наполненными специальной насадкой из огнеупорных трубок. Через каждую из камер попеременно проходит то воздух от вентилятора, то продукты горения из шахты вагранки, богатые содержанием СО. При входе в камеру в нижней ее части содержащаяся в газах СО сгорает за счет поступающего воздуха. Поднимаясь вверх по камере, окончательные продукты горения передают содержащуюся в них теплоту огнеупорной насадке. Воздух подается в вагранку вентилятором через разогретую камеру и может быть нагрет до 800°С. Перемена направления воздуха и продуктов горения производится через каждые 5—10 минут перекидкой клапанов. Часть продуктов горения, образующихся в поясе горения, проходит также через шахту вагранки для подогрева ее. От вагранки системы Шюрмана ожидается до 25% экономии на расходе кокса и меньшее насыщение металла серой (целесообразность конструкции этой вагранки и вопрос об экономичности ее еще не установлены).

Для применения в вагранке пылевидного угля в качестве топлива фирма Бабкок и Вилькокс выпустила комплектное устройство механизмов для размалывания угля и подачи пыли в шахту вагранки, которое приспособлено к любой вагранке (фиг. 3). Угольная пыль из бункера, помещенного на некоторой высоте рядом с вагранкой, через особый питательный прибор сжатым воздухом (до 2 atm) подается равномерно в сопла, поставленные в количестве от 2 до 4 (в зависимости от величины вагранки) на высоте пояса плавления. Были произведены попытки частичного применения нефти в коксовых вагранках, причем нефть поступала в наиболее горячую часть шахты по трубке из бака, расположенного на некоторой высоте. Заменяя т. о. часть кокса нефтью (в случае более дешевых цен на нефть), можно получить некоторую экономию. Нефтяные вагранки (типа инж. Петрашевского и Савина) представляют в сущности отражательную печь (фиг. 4; размеры в мм), отапливаемую нефтью, с боковой шахтой, в которую загружается чугун. Дымоход обыкновенно прямоугольного сечения. Шахта заполняется чугуном с добавкой дров или кокса (последнего 2—3% от веса чугуна) в целях предохранения металла от окисления кислородом, содержащимся в продуктах горения, а также для разрыхления шихты. При плавке чугуна в нефтяных вагранках получается значительный угар Si и Мn, однако не происходит насыщения металла серой.

Количество топлива на плавку (коксовая колоша) должно быть достаточным для расплавления и перегрева чугуна, образования жидких шлаков и для возмещения различного рода потерь тепла, происходящих во время плавки, например, от неполного сгорания С в СО, уноса тепла продуктами горения через колошник, лучеиспускания и т. д. Для расплавления 100 кг чугуна и нагрева его до 1350°С необходимо: [0,18·1200 + 0,25(1350-1200) +23]·100 ≈ 27650 Cal, где 0,18 - теплоемкость чугуна до температуры 1200°С, 0,25 - теплоемкость жидкого чугуна, 23 - скрытая теплота плавления чугуна в Cal. Вышеуказанные статьи расхода тепла на 100 кг чугуна выражаются приблизительно в следующих цифрах:

Плавление и образование шлаков … 4985 Cal Тепло продуктов горения (потеря через колошник) … 8000 Cal Потеря от неполноты горения … 14000 Cal Потеря через стенки вагранки в атмосферу … 3 000 Cal

Всего:  … 29 985 Cal

Т. о. из топлива д. б. получено 27650 + 29985 ≈ 58000 Cal. При теплопроизводительности кокса среднего качества в 6500 Cal, расход его д. б. не менее 58000 : 6500 = 8,93 кг (~ 9%); при хорошем коксе расход на плавку понижается до 8%. С другой стороны, величина коксовой колоши определяется высотой (шириной) пояса плавления, т. к. выгоднейшая в отношении хода процесса высота его должна быть в пределах от 150 до 200 мм; принимая, что 1 кг кокса занимает объем 0,0016—0,0025 м3, имеем соотношение между весом К коксовой колоши и поперечным сечением вагранки:

т. е. что на 1 м2 сечения вагранки вес коксовой колоши К ≈ 100 кг. Количество воздуха при плавке на коксе, на основании расчета и изучения работы нормально действующей вагранки, д. б. в пределах 100—120 м3 в 1 м. на 1 м2 сечения вагранки. Количество воздуха, подаваемого вентилятором, на 20—25% больше вследствие потерь в воздухопроводе. Давление дутья рассчитывается в соответствии с диаметром вагранки: чем последний больше, тем выше д. б. давление, для того чтобы дутье равномернее распространялось и проникало по всему сечению шахты. Для определения давления дутья может служить формула , где р - давление дутья в мм вод. ст., a W - количество воздуха в м3 в мин.; принимая подачу воздуха в количестве 100 м3 в минуту на 1 м2, получим

Для измерения упругости дутья (статического давления) к воздухораспределительной коробке присоединяют воздухомер (манометр). В простейшем виде воздухомер состоит из изогнутой в виде колена стеклянной трубки, прикрепленной к доске, на которой нанесена шкала с делениями на мм и см. Для измерения количества воздуха надлежит определить динамическое давление, представляющее разность между полным давлением и статическим давлением в воздухопроводе. Динамическое давление измеряется трубками Пито, трубками Вентури, трубчатыми и диафрагмовыми тягомерами. Вес колош (загрузок) чугуна д. б. взят в соответствии с правильно рассчитанной колошей горючего; практически при плавке на коксе вес чугунной колоши обычно равен от 1/10 до 1/16 часовой производительности вагранки. Как правило, тяжелые коксовые и чугунные колоши вредно влияют на ход плавки благодаря образованию высоких слоев шихты. При плавке на антраците вес чугунных колош принимается равным 1/4—1/3 часовой производительности вагранки.

Производительность вагранки. Под производительностью вагранки подразумевают количество чугуна, выплавляемого в течение одного часа. Производительность вагранки, определяемая ее диаметром, зависит от упругости и количества дутья, качества горючего и его относительного расхода. При нормальной колоше кокса с уменьшением вдуваемого воздуха не только уменьшается производительность вагранки, но и понижается температура чугуна и шлака. Также, при нормальном количестве дутья, с увеличением коксовой колоши уменьшается производительность вагранки, но темпертура чугуна и шлака повышается.

Расчет, конструкция и данные для построения вагранки. На основании многолетнего опыта и попыток выработать наиболее правильный для хода процесса профиль шахты вагранки надо считать, что цилиндрическая форма при одинаковом диаметре шахты по всей ее высоте является наилучшей. Диаметр вагранки определяется из размера нормальных колош топлива на плавку, или, точнее говоря, из условия правильной толщины колоши. Если Q - часовая производительность вагранки, n - число колош чугуна в 1 ч., А - количество кокса, требуемого на проплавку 1 кг чугуна, и а - удельный вес кокса, то получим, с одной стороны, объем коксовой колоши равным   с другой стороны, тот же объем, очевидно, будет равен 

где d - внутренний диаметр шахты и m - нормальная толщина коксовой колоши; т. о.

Произведение m·n·α на площадь сечения вагранки.  есть, очевидно, вес кокса, расходуемого в 1 ч. Согласно предыдущему этот вес равен 8—10% от веса проплавленного чугуна. Принимая на основании работы существующих вагранок, что в 1 час на 1 м2 сечения вагранки расплавляется в среднем около 10000 кг чугуна, получим: m·n·α·1 равным от 10000·0,09 до 10000·0,1 = от 900 до 1000, следовательно,

Сечение глаза всех фурм д. б. взято в соответствии с физическими и пирометрическими свойствами горючего, на котором предположена работа. На основании практики работы нормально действующих коксовых вагранок площадь фурм для них делают равной 1/8—1/10 площади поперечного сечения вагранки. В существующих вагранках встречаются фурмы круглого, овального и, чаще всего, прямоугольного сечения. Для равномерного распределения вдуваемого воздуха по всему сечению вагранки рекомендуется ставить фурмы, расширяющиеся внутрь вагранки в горизонтальном направлении (по окружности), оставляя между фурмами толщину (простенок) футеровки в 120—150 мм. Практически количество фурм при одном ряде их колеблется от 2 до 8 в зависимости от диаметра вагранки. Высота фурм над лещадью д. б. возможно меньше для лучшего прогрева горна (лещади) и в целях экономии горючего на холостой колоше. При слишком высоко расположенных фурмах выпускаемый чугун получается недостаточно горячий, т. к. во время самой плавки горение топлива в горне не происходит, и нужная температура горна может поддерживаться только за счет теплоты расплавленного чугуна и через теплопередачу от горячей зоны, образующейся выше фурм. В вагранке без передового горна высота над лещадью до фурм определяется максимальным количеством чугуна, которое желательно получить в одном выпуске из вагранки, и слоем шлаков, всегда плавающим на поверхности чугуна, но не выше, чем на 3/4 диаметра вагранки.

В вагранке с передовым горном фурмы располагают на высоте от лещади в 150—400 мм, причем, если желательно сохранить пояс науглероживания чугуна, высоту фурм делают близкой к высшему из указанных пределов. В вагранке с двумя рядами фурм верхний ряд обычно устраивают на высоте 400—450 мм над нижним. Заметим, что второй ряд фурм ускоряет несколько плавку чугуна, но экономии в топливе не дает и увеличивает расход на ремонт футеровки шахты. Высота шахты над фурмами коксовых вагранок может быть рассчитана в м по формуле:

H = 2,25 + 2,60 D2,

где D - диаметр вагранки в м. Буцек дает для полной высоты (Н) вагранки от подовой плиты до края загрузочного окна формулу:

Н = 0,006 d + 0,32 м,

где d берется в мм. Вообще высота шахты должна соответствовать физическим свойствам и размерам кусков горючего. При определении высоты шахты соответственно ее диаметру д. б. принята во внимание необходимость иметь правильный сход колош и предотвратить возможное зависание шахты (зависание легко случается в вагранках малого диаметра, но чрезмерно высоких). Высота шахты должна быть достаточной, чтобы теплота отходящих продуктов горения в наибольшей степени утилизировалась на подогрев опускающейся вниз шихты; температура отходящих газов должна быть 150—200°С.

Шахта вагранки. Кожух вагранки склепывают из листового железа толщиной в 6—12 мм; для больших вагранок железо берут более толстое. Кладку вагранки делают из огнеупорного материала, чаще всего из шамотного кирпича. Во избежание напряжений в кожухе от расширения кладки во время разогрева вагранки кирпичи укладывают с зазором в 20—40 мм между кожухом и кладкой, зазор выполняют обыкновенно рыхлым податливым материалом, например, кварцевым песком, шлаковым мусором и др. На фиг. 5 (размеры даны в мм) показаны кирпичи различного профиля, применяемые для футеровки и различных способов кладки и футеровки. Кладку вагранки можно делать также набивную из огнеупорной массы при помощи шаблона, вращающегося около шпинделя, укрепленного на оси вагранки, или, еще лучше, короткого барабана-шаблона, передвигаемого вверх по шахте по мере выполнения набойки. Верхнюю часть вагранки около загрузочного окна рекомендуется выкладывать литыми чугунными кирпичами (фиг. 6) в целях предохранения верхней части шахты от разрушений при завалке шихты. Вагранки диаметром 500 мм и меньше для удобства ремонта делают составными из отдельных колец, а часто и эти последние разнимаются по образующей, как показано на фиг. 7. В помещенной ниже таблице указаны толщины футеровки, рекомендуемые при различных диаметрах вагранки.

Труба (из листового 5—8 мм железа), про­должающая шахту и колошник, д. б. до­статочно высока во избежание выбрасыва­ния искр. Изнутри трубу футеруют кир­пичами на толщину 120—150 мм. Целесообразно вагранки снабжать искроуловительными камера­ми или специальны­ми приспособлениями, служащими для предупреждения вы­летания искр; эти устройства основы­ваются чаще всего (фиг. 8) на замедле­нии скорости движе­ния газов (принуж­денным крутым по­воротом их) или на гашении искр и пла­мени водой. Сечение искроуловительной камеры делают в 3,5—5 d, а высоту ее в 2,25—2,5 d, где d - диаметр шахты вагранки. Размеры колошникового отверстия для загрузки шихты обычно колеблются от 600x800 мм до 950х1200 мм; эти размеры д. б. взяты в зависимости от способа загрузки вагранки.

Отверстие в кладке для выпуска чугуна оставляют равным 60—100 мм. Самое очко, через которое вытекает расплавленный чугун, делают диаметр в 20—30 мм в зависимости от производительности вагранки. Во время растопки и в начале задувки отверстие для выпуска чугуна оставляют открытым; во время плавки его заделывают глиняной пробкой. Можно рекомендовать применение механических приспособлений для закупоривания выпускного очка при частых выпусках чугуна (механизированная работа заделки); при этом предотвращается возможность забрызгивания чугуна и ожогов людей. На фиг. 9 показано оправдавшее себя на практике приспособление, пригодное для всякой вагранки. Оно приводится в действие помощью рукоятки к, насаженной на рычаг l, заклиненный на валу b; последний вращается в двух подшипниках а, прикрепленных к шахте вагранки. На том же валу b прочно заклинен рычаг с, имеющий на другом конце головку, несущую стержень m, который собственно и служит для закупоривания очка; груз h служит для увеличения силы нажима. Для предупреждения падения механизма при открывании очка (благодаря собственному весу) на валу b насажен рычаг с противовесом n.

Высота выпускного отверстия над полом литейной (которой определяется также высота желоба) берется в зависимости от высоты ковшей. По данным практики, при небольших ручных ковшах h= 0,45—0,50 м, при ручных и небольших ухватных ковшах h = 0,65— 0,75 м. При крановых ковшах в зависимости от их размеров h = 0,9—1,6 м. В том случае, когда крупными крановыми ковшами пользуются лишь изредка, рекомендуется под желобами устраивать приямок. Отводной желоб (чаще железный) приклепывается к кожуху, реже подвешивается. Уклон желоба должен соответствовать уклону лещади вагранки и быть равномерным. Длинные желоба рекомендуется подпирать снизу. Перед каждой плавкой желоб необходимо заново обмазать глиной. Во избежание взрывов, которые иногда происходят в воздухопроводе вследствие того, что во время остановки вентилятора окись углерода проходит через фурмы и воздухопровод вплоть до вентилятора, при вагранке рекомендуется устраивать предохранительные клапаны, так как, иначе, получившаяся сильно взрывчатая смесь из окиси углерода и воздуха при возобновлении дутья быстро, со взрывом, воспламеняется и причиняет большие разрушения. На фиг. 10 представлен т. н. двойной предохранительный клапан, состоящий из коробки, прикрепленной вместе с сеточной прокладкой к воздушной кольцевой коробке. Пружина нижнего клапана b выбирается с таким расчетом, чтобы клапан опускался книзу при давлении около 200 мм вод. столба в воздухопроводе. При остановке дутья, очевидно, клапан должен приподняться, и воздух извне будет проникать в шахту вагранки, благодаря чему вытекание окиси углерода не будет иметь места и, следовательно, устранится опасность взрыва. Практически при отсутствии предохранительных клапанов, немедленно по остановке дутья, открывают фурменные гляделки. Пружина верхнего клапана а рассчитана на наибольшее давление, на которое предположена работа вагранки, и открывается в момент повышения давления в воздухопроводе, что случается при зашлаковывании фурм. Шихтовые материалы подаются на колошниковую площадку подъемниками различной конструкции и загружаются в вагранку через колошниковое окно. Колошниковая площадка-помост расположена на уровне загрузочного окна вокруг вагранки; на ней размещают все составные части шихты. Самая загрузка шихты в вагранку может производиться как вручную, так и каким-либо механическим способом. В немецких литейных весьма распространены автоматические наклонные подъемники, при которых завалка шихты в шахту вагранки происходит автоматически через боковые воронки, прикрепленные к кожуху на уровне загрузочного окна, и применение физической мускульной силы рабочего сводится к минимуму. Однако, несмотря на значительное распространение этого способа загрузки, его нельзя признать вполне рациональным, ибо при боковой завалке в шахту материалов происходит неравномерный (косой) сход колош, и плавка может расстроиться со всеми вытекающими из этого последствиями. Гораздо удобнее загрузочное устройство, допускающее подачу шихты по оси вагранки (фиг. 11).

Данные о самых разнообразных устройствах для вагранки имеются в большом количестве в современной литературе по вопросам литейного дела.

Техника безопасности. Основной причи­ной опасности является СО - угарный газ, развивающийся в процессе работы вагранки. Во избежание проникновения СО в помеще­ние литейной кожух вагранки должен иметь плот­ные швы, состояние которых должно про­веряться не реже двух раз в год. Наибольшей опасности подвергается рабочий персо­нал, работающий на колошниковой пло­щадке. В этом месте необходимо иметь вен­тиляционное устройство, обеспечивающее быстрое удаление выделяющихся из за­грузочного отверстия газов. Наиболее ради­кальной мерой улучшения условий труда яв­ляется механизация загрузки вагранки. При пере­рывах дутья СО может образовать взрывча­тую смесь с воздухом, в виду чего на концах воздухопроводов надлежит ставить запорные задвижки; между вагранкой и воздуходувками д. б. устроена сигнализация. Однако наиболее надежным устройством для предупреждения взрывов являются специальные клапаны. Выпуск из вагранки чугуна сопровождается каждый раз обильным выделением газов и искр. Для устранения опасности необходимо устроить над местом выпуска вытяжной кол­пак, а спускной желоб на возможно большей длине должен быть закрытым. Пробивание очка является операцией, требующей боль­шой ловкости и сопряженной с опасностью, в виду чего весьма желательна механи­зация этой работы. Важным условием без­опасности является правильный поток ра­бочих при разборе металла из вагранки: порожние ковши должны подаваться по одному на­правлению, а наполненные - разноситься по-другому. При неисправности футеровки может раскаливаться железный кожух вагранки.

Чтобы не прерывать плавки, нередко поливают кожух водой. Операция эта неодно­кратно приводила к взрывам от попадания расплавленного чугуна или шлаков на мок­рую землю с тяжелыми последствиями для работающих, в виду чего она безусловно не должна допускаться. Очень вредную и опас­ную операцию представляет выпуск шлаков из вагранки по окончании плавки (ушибы и ожоги при открывании дна, выделение газов и пара при поливании шлаков водой). Необходимо устройство соответствующих приспособле­ний, облегчающих эту работу (крючья, зу­била, козлы); еще лучше устраивать под вагранкой погреба-приемники для шлаков. При произ­водстве ремонта футеровки вагранки на рабочего может упасть сверху какой-нибудь предмет. Во избежание этого необходимо ставить ограждение в виде, например, складной сетки на шарнирах, устанавливаемой на уровне загрузочного отверстия, или конического железного зонта, подвешиваемого над рабочим. Меры безопасности при работе на вагранке предусмотрены правилами НКТ СССР для чугунолитейного производства, утвержденными 13/V 1926 г.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 - 1928 г.

azbukametalla.ru

Вагранка - это... Что такое Вагранка?

Данные в этой статье приведены по состоянию на конец XIX века. Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

Вагранка — горн или небольшая шахтная (вертикальная) печь, служащая для переплавки чугуна. Переплавка эта ведётся при посредстве древесного угля или кокса, или антрацита, высокая температура при сжигании которых достигается посредством дутья (см. Воздуходувные машины).

Вагранки вошли в употребление со времени постройки паровых машин (Дж. Уаттом и Больтоном) в 1774 году; до этого для переплавки употребляли переносные горны.

Установка

Вагранка состоит:

  • из фундамента d (высотой фута 2½ над полом фабрики), покрытого чугунной плитой e;
  • установленного на ней железного цилиндра-кожуха; или чугунных досок a, с ребрами b (арматура);
  • внутри этой оболочки сперва утрамбовывают дно-лещадь k, а затем или по болвану делают набивные стены из огнеупорного материала, или по шаблону выводят стены из огнеупорного кирпича f; очень часто нижнюю часть, горн, делают набивной, а верхнюю — шахт, из кирпича;
  • место между кирпичной кладкой и кожухом заполняют битым кирпичом — забутка h;
  • в передней стене вровень с лещадью делается окно, шириной около 8 дюймов и высотой около 12 дюймов; окно это (i) называется грудью или рабочим отверстием;
  • кирпичная кладка шахт образует собой почти цилиндрический (очень мало суженный кверху) колодезь; высота его делается от 10 до 20 футов, при диаметре от 2 до 4 футов;
  • для вдувания воздуха на высоте 1½ фута от лещади оставляют отверстия, называемые фурмами (l); чаще всего их бывает два; при больших вагранках их ставят даже до шести; для получения возможности скопить большее количество чугуна фурмы кладут в 2 или 3 ряда; при начале плавки верхние ряды заткнуты глиняными пробками, а по мере того, как уровень чугуна поднимается, дутье переводят из нижнего ряда (который при этом затыкают) во второй и т. д.;
  • над верхом вагранки, который называют колошником (g), делают свод, из-под которого продукты горения отводятся в трубу.

По просушке лещади и шахты грудь вагранки заделывают, оставляя канал — выпускное отверстие (Stich, tap-hole), через которое мог бы вытекать жидкий чугун после своего скопления в нижней части вагранки, которая называется горном (Creuset, Heerd, hearth). Когда вагранка так приготовлена, то через колошник засыпают горящего угля, а на него определённый объём горючего материала; засыпь эта называется пустой или холостой колошей (fausse charge, Kohlengicht, charge of charcoal) и для окончательного прогрева вагранки спускают шесть таких колош, так что уголь будет выше фурм; потом начинают класть на определённый объём (например, на 1 куб. фут угля) некоторое количество чугуна (например, фунтов 25), пуская 10 таких слоев угля (колош — Charger, Beschicker, to charge) и чугуна; затем, оставляя количество угля постоянным, в 1 куб. фут, пускают 5 колош с 30 фунтами, 12 — с 35 фунтами; засыпь колош делается по мере оседания предыдущих. Когда уголь в горне разгорится ярко и у колошника появится огонь, засыпь лёгких колош должно прекратить, и как только начнется проявление первых капель чугуна за фурмами, тотчас же следует наставить сопла (Buse, Dü se, nose-pipe), наконечник, через который воздух входит в фурмы, и пустить дутье. Дальнейшая сыпь для взятого примера была бы 10 колош по пуду на куб. фут угля, а затем полная навеска по 1 и 5 фунт. Вся предыдущая работа называется задувкой печи (mettre à feu, anblasen, to blow-in). Как только появятся первые капли у выпускного отверстия, его тотчас же заделывают глиной с угольным мусором. Число рабочих при вагранке всего 3 человека: один смотрит за фурмами и выпускает чугун, второй доставляет уголь и чугун на колошник, а третий засыпает колоши. Когда чугуна скопится в горне в достаточном количестве, заделку выпускного отверстия протыкают, и чугун по желобу бежит в подставленные литейные ковши (poche, Pfanne, casting-ladle). По окончании плавки грудь вагранки разламывают и длинными кочергами выгребают весь оставшийся в ней раскалённый уголь, заливая его водой; эта работа называется выдувкой (mettre hors feu, ausblasen, to blow-down).

Воздух

Количество воздуха, необходимое для хорошего работы вагранки, должно быть от 600 до 700 куб. футов на каждый пуд расплавленного чугуна, причём давление по ртутному духомеру (manom è tre, Windmesser, gauge) доходит до 1 дюйма. Духомером служит инструмент, состоящий из изогнутой трубки в виде буквы V, в неё налито некоторое количество ртути, и так как трубка открыта, то ртуть стоит в обоих коленах на одном уровне; для определения давления одно из колен соединяют с воздухопроводной трубой, тогда от давления ртуть в другом поднимется: разность высот и служит мерой густоты дутья; из давления по известным формулам можно определить скорость движения воздуха, а это, при известной площади сопла, даёт количество вдуваемого воздуха. Площадь суммы всех сопел должна относиться к площади сечения вагранки, как 1:80. Сила машины, потребная для расплавления 40 пудов в час, не превосходит ¾ паровой лошади, для 100 пудов необходимо 2, а для 300 пудов — 10 паровых лошадей. В настоящее время весьма распространённой воздуходувкой служит американский вентилятор Рута. Расход горючего материала, считая с задувкой примерно: древесного угля на 1 пуд чугуна 20 фунтов, кокса — около 9 фунтов, антрацита — 5 фунтов; угар доходит до 7 %. Вагранка работает периодически, её пускают в ход сообразно количеству форм для заливки, приготовленных для заливки. Из усовершенствований, предлагаемых в настоящее время, особого внимания заслуживает предложение Герберца, который предложил вдувание воздуха снизу заменяет высасыванием продуктов горения на колошник; воздух, необходимый для горения угля, входит в щель, оставляемую между горном и шахтой, а газы наверху увлекаются струей паров. По опытам Герберца, применение к его вагранке воздуха, нагретого до 600°, даёт возможность плавить бессемеровскую сталь; ежели опыты эти подтвердятся, то такая вагранка получит огромное значение, вследствие все более и более усиливающегося запроса на стальную фасонную отливку, стремящуюся заменить собой чугунное литье. Для увеличения интенсивности плавления в современных вагранках воздух, вдуваемый для горения, обогащают кислородом.

Ссылки

Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.

dic.academic.ru

вагранка - это... Что такое вагранка?

  • ВАГРАНКА — небольшая плавильная печь в шахтах для переплавки чугуна при отливке металлических изделий. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. ВАГРАНКА низкая шахтная печь для переплавки чугуна при отливки… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Вагранка — «ВАГРАНКА» см. Кружки литературные рабочие. Литературная энциклопедия. В 11 т.; М.: издательство Коммунистической академии, Советская энциклопедия, Художественная литература. Под редакцией В. М. Фриче, А. В. Луначарского. 1929 1939 …   Литературная энциклопедия

  • ВАГРАНКА — шахтная печь, главным образом для плавки чугуна в литейных цехах. Иногда для подогрева воздуха вагранки оборудуются рекуператорами …   Большой Энциклопедический словарь

  • ВАГРАНКА — шахтная печь, главным образом для плавки чугуна в литейных цехах. Иногда для подогрева воздуха вагранки оборудуются рекуператорами …   Большой Энциклопедический словарь

  • ВАГРАНКА — ВАГРАНКА, вагранки, жен. (горн.). Заводская малая печь для плавления чугуна, в отличие от большой домны. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • ВАГРАНКА — ВАГРАНКА, и, жен. Шахтная печь для плавки чугуна, а также для обжига руд цветных металлов. | прил. ваграночный, ая, ое и вагранковый, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • ВАГРАНКА — жен. малая плавильная печь; горн для переплавки чугуна для отливки из него вещей. Большая плавильная печь называется домна. Вагранковый, вагранный, ваграночный, относящийся до этой печи. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 …   Толковый словарь Даля

  • вагранка — сущ., кол во синонимов: 2 • горн (13) • печь (78) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • вагранка — Шахтная печь цилиндрического сечения для получения жидкого чугуна. [ГОСТ 18111 93] Тематики оборудование для литья Обобщающие термины оборудование для плавки и заливки металла EN cupola furnace DE Kupolofen FR cubilot …   Справочник технического переводчика

  • ВАГРАНКА — шахтная печь для плавки чугуна в литейных цехах; имеет форму вертикального цилиндра, выложенного внутри шамотным кирпичом. В верхней части шахты расположено загрузочное окно, а выше искроуловитель; в самой нижней части В. делается отверстие… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Вагранка — Данные в этой статье приведены по состоянию на конец XIX века. Вы можете помочь, обновив информацию в статье. Вагранка …   Википедия

dic.academic.ru

ВАГРАНКА - это... Что такое ВАГРАНКА?

  • ВАГРАНКА — небольшая плавильная печь в шахтах для переплавки чугуна при отливке металлических изделий. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907. ВАГРАНКА низкая шахтная печь для переплавки чугуна при отливки… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Вагранка — «ВАГРАНКА» см. Кружки литературные рабочие. Литературная энциклопедия. В 11 т.; М.: издательство Коммунистической академии, Советская энциклопедия, Художественная литература. Под редакцией В. М. Фриче, А. В. Луначарского. 1929 1939 …   Литературная энциклопедия

  • ВАГРАНКА — шахтная печь, главным образом для плавки чугуна в литейных цехах. Иногда для подогрева воздуха вагранки оборудуются рекуператорами …   Большой Энциклопедический словарь

  • ВАГРАНКА — шахтная печь, главным образом для плавки чугуна в литейных цехах. Иногда для подогрева воздуха вагранки оборудуются рекуператорами …   Большой Энциклопедический словарь

  • ВАГРАНКА — ВАГРАНКА, вагранки, жен. (горн.). Заводская малая печь для плавления чугуна, в отличие от большой домны. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • ВАГРАНКА — ВАГРАНКА, и, жен. Шахтная печь для плавки чугуна, а также для обжига руд цветных металлов. | прил. ваграночный, ая, ое и вагранковый, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • ВАГРАНКА — жен. малая плавильная печь; горн для переплавки чугуна для отливки из него вещей. Большая плавильная печь называется домна. Вагранковый, вагранный, ваграночный, относящийся до этой печи. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 …   Толковый словарь Даля

  • вагранка — сущ., кол во синонимов: 2 • горн (13) • печь (78) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • вагранка — Шахтная печь цилиндрического сечения для получения жидкого чугуна. [ГОСТ 18111 93] Тематики оборудование для литья Обобщающие термины оборудование для плавки и заливки металла EN cupola furnace DE Kupolofen FR cubilot …   Справочник технического переводчика

  • ВАГРАНКА — шахтная печь для плавки чугуна в литейных цехах; имеет форму вертикального цилиндра, выложенного внутри шамотным кирпичом. В верхней части шахты расположено загрузочное окно, а выше искроуловитель; в самой нижней части В. делается отверстие… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Вагранка — Данные в этой статье приведены по состоянию на конец XIX века. Вы можете помочь, обновив информацию в статье. Вагранка …   Википедия

dic.academic.ru


Смотрите также

Календарь

ПНВТСРЧТПТСБВС
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31      

Мы в Соцсетях

 

vklog square facebook 512 twitter icon Livejournal icon
square linkedin 512 20150213095025Одноклассники Blogger.svg rfgoogle