книги из ГПНТБ / Грачев В.А. Современные методы плавки чугуна

ПРИВОЛЖСКОЕ

КНИЖНОЕ

ИЗДАТЕЛЬСТВО

САРАТОВ

1973

В В Е Д Е Н И Е

Увеличение выпуска чугунного литья, предусмотрен­ ное планом развития народного хозяйства, неразрывно связано с дальнейшим совершенствованием процесса плавки чугуна.

Советскими учеными внесен большой вклад в изуче­ ние процесса плавки. Широко известны работы Л . М. Мариенбаха, В. П. Чернобровкина, Н. Г. Гиршовича и многих других ученых [1—12]. Все увеличивающееся производство высококачественных чугунов ставит новые зада'чи перед литейщиками и в первую очередь — зада­ чу повышения температуры выплавляемого чугуна, регу­ лирования его химического состава в более широких пределах с получением стабильных результатов плавки, выход чугуна с пониженным содержанием серы. Темпе­ ратура чугуна, получаемого из обычных коксовых ваг­ ранок, работающих на холодном дутье, большей частью такова, что без дополнительного его перегрева вне ваг­ ранки трудно достичь хорошего качества отливок из специальных и высокопрочных чугунов. Кроме того, в окружающую атмосферу выбрасывается большое количе­ ство вредных газов и пыли.

Из исследованных способов повышения температуры чугуна эффективными оказались использование горяче­ го дутья в коксовых вагранках закрытого типа с дожи­ ганием и- пылеочисткой отходящих газов и плавка или перегрев чугуна в электропечах. Эти способы получают распространение в промышленности.

В нашей стране и за рубежом неоднократно дела­ лись попытки использовать дешевое газообразное топ­ ливо для плавки и перегрева чугуна. Природный газ, об­ ладая высокими показателями теплотворной способности и теоретической температуры горения, вполне может за­

Кроме плавки чугуна на коксе и на газообразном топливе в настоящее время, особенно за рубежом, ин­ тенсивно внедряется плавка чугуна в индукционных электропечах.

3

П Л А В КА Ч У Г У Н А В КОКСОВЫХ В А Г Р А Н К А Х

1. СОВРЕМЕННЫЕ КОКСОВЫЕ ВАГРАНКИ

Конструкция современных коксовых вагранок

В настоящее время самым распространен­ ным чугуноплавильным агрегатом является коксовая вагранка. В нашей стране действует около 8000 вагранок различной производитель­ ности [13]. Большинство из них представляют собой цилиндрическую шахтную печь, просто­ та конструкции которой обеспечила ей широ­ кое распространение во всем мире. Однако простые коксовые вагранки выбрасывают в ат­ мосферу большое количество вредных газов и пыли, а также не удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к температуре и качеству чугуна при производстве сложных от­ ливок. По действующим санитарным нормам допускается не более 100 мг пыли и 0,1% СО в 1 мь газов, выбрасываемых в атмосферу. По­ этому вагранки оснащаются устройствами для подогрева воздушного дутья, дожигания и очистки отходящих газов. Схема плавильного агрегата с такой системой очистки ваграноч­ ных газов показана на рис. 1.

Установка включает в себя собственно ва­

копильник 3, герметичное загрузочное устрой­ ство 5, бункер-охладитель 6, трубу Вентури 7,

5

/5

Рис. 1. Схема плавильной установки Гипростанка.

сброса лишнего дутья 15, дымовую трубу с эжектором 11 и возду­ ходувку-нагнетатель 18, трубопроводы горячего 12 и холодного 17 воздуха и вентиляторы для дутья и эжекции 14.

Очистка отходящих ваграночных газов в данной установке осу­ ществляется в три стадии. Сначала газы из вагранки 4 подаются в бункер-охладитель 6, где охлаждаются до 80—100°С и очищаются от крупных частиц пыли. Вторая стадия очистки газов выполняется в трубе Вентури 7|, где, проходя со скоростью 100—140 м/сек через горловину трубы с водяной завесой, оставшаяся в газах пыль смачи­ вается и превращается в грязные капли и брызги, значительная часть которых стекает в систему шлакоудаления. Затем/ отходящие газы поступают в мокрый скруббер 9 для третьей стадии газоочист­ ки — улавливания капель и осушения очищенных газов. Далее, газы

б

с-

подогревают для облегчения их сжигания и, смешивая с воздухом в специальной горелке, сжигают в топке рекуператора 16. Для ста­ билизации процесса горения и поджигания газа в топке установле­ ны горелки 20, в которые подается природный газ.

По такой схеме построены и работают несколько газоочистных установок на литейных заводах. Накопившийся за это время опыт эксплуатации показал, что пробы запыленности, взятые на выходе газов в атмосферу, соответствуют санитарным нормам. Темпера­ тура чугуна на желобе высокая и в отдельных случаях при расходе кокса 14% она доходила до 1535°С по замерам термопарой погру­ жения; нормально вагранки работают с расходом кокса 10—12% [13].

Плавильные ваграночные агрегаты закрытого типа, промышлен­ ным вариантом которых является ваграночная установка конструк­ ции ГИПРОСТАНКА,— сложные автоматизированные системы и поэтому требуют тщательного заводского изготовления и квалифи­ цированного обслуживания, но при этих условиях обеспечивают необходимую чистоту выбросов и высокую температуру чугуна. От­ мечается, что система газоочистки требует еще дополнительного изучения и усовершенствования [13].

Вагранки различных конструкций объединены в типаже инсти­ тута ВНИПТИ [14]. В типаж включены коксовые вагран­ ки и вагранки холодного дутья, вагранки с подогревом воздушного дутья и устройствами для очистки отходящих газов. Большая часть узлов вагранок унифицирована. Фурменный пояс вагранок рекомендуется выполнять в виде одного или двух рядов коробча­ тых фурм, двух рядов щелевых фурм (для вагранок диаметром до 1100 мм) либо с выдвижными водоохлаждаемыми фурмами (для вагранок диаметром более 1300 мм). Плавильный пояс вагранок всех типов следует делать водоохлаждаемым (водяное охлаждение

вание днища вагранки, перемещение заслонки загрузочного окна механизированы. Предусмотрен контроль следующих параметров

•плавки: расхода, давления, температуры воздушного дутья, темпе­ ратуры выплавляемого металла, высоты столба шихтовых материа­ лов, состава и температуры отходящих газов, температуры охлаж­ дающей воды, температуры подогрева воздуха.

Для коксовых вагранок предусмотрена маркировка индексом К, за которым ставится диаметр вагранки. Типаж коксовых вагранок приведен в табл. 1 [14].

Для вагранок диаметром плавильного пояса 700—900 мм ре­ комендуются встроенные радиационный или конвективный реку­ ператоры, обеспечивающие подогрев воздушного дутья до 250—300 и 300—350°С соответственно. Для вагранок остальных размеров

7

предложены выносные радиационно-конвективный и конвективный рекуператоры с использованием тепла отходящих газов с подогре­ вом дутья до 450—500 и 400—450°С соответственно, а также отдель­ но отапливаемый рекуператор с подогревом дутья до 400—500°С [И].

Рекомендуемые устройства для очистки ваграночных газов при­ ведены в табл. 2, воздуходувки — в табл. 3, средства механизации — в табл. 4.

При выборе типа вагранок для конкретных условий производст­ ва В. М. Горфинкель предлагает руководствоваться следующим. Вагранки холодного дутья могут быть предназначены для цехов ремонтного литья и небольших цехов, производящих неответствен-

8

ные отливки. В таких цехах рекомендуется также в отдельных слу­ чаях применять вагранки со встроенными рекуператорами. Частич­ ную очистку газов от пыли в мокрых пылеосадителях допускается применять для вагранок диаметром до 1300 мм при условии дли­ тельности непрерывной работы не более 7 часов и значительной удаленности от жилых массивов. Вагранки с высокотемпературным подогревом дутья в выносном рекуператоре с использованием тепла отходящих ваграночных газов и полной их очисткой рекомендуются

9