3.3.3. Агрегати для розплавлення чавуну

Для розплавлення чавуну в ливарних цехах широко викорис­товують вагранки, індукційні та дугові електропечі. Сьогодні основну частку чавуну (переважно з пластинчастим графітом) для виливків отримують у вагранках. Водночас значно пошире­ний у виробництві рідкого чавуну для виливків дуплекс-про­цес, в якому вагранку застосовують лише для розплавлення чавуну, а для його перегрівання й отримання заданого хімічно­го складу використовують електропіч — індукційну або дугову.

Вагранка — це циліндрична вертикальна піч неперервної дії, що служить для отримання рідкого чавуну з твердої ших­ти, основою якої є металеві матеріали. Винахід вагранки дав змогу перенести виробництво чавунних виливків з металургій­них на машинобудівні заводи. Розрізняють вагранки відкрито­го й закритого типів.

Вагранка відкритого типу викидає неочищені димові гази в атмосферу. Вона проста в обслуговуванні, проте забруднює до­вкілля. Ззовні вагранка має кожух 4 (рис. 3.3.3) з листової сталі, викладений всередині вогнетривкою футерівкою 5 із ша­мотної цегли. Вентилятор (на рисунку не зображений) подає повітря в простір вагранки через колектор 3 і фурми 15. Сучас­на вагранка обладнана трьома рядами фурм по 6... 10 штук в кожному. Кисень повітря підтримує горіння палива. Засипа­ють шихту крізь вікно 14 зі спеціальної бочки 7 з дном, що роз-

кривається. Частина вагранки, що розташована нижче фурм, називається горном. Під 2 набивають вогнетривкою масою. Нижче ноду є відкидне дно 20 для доступу всередину вагранки під час ремонту. Між горном і порогом вікна 14 маємо шахту, а над вікном — димову трубу з іскрогасником 12. Щоб не допус­тити руйнування футерівки шматками шихти, верхню частину шахти викладають чавунними плитами 6. Опорні колони 1 при­ймають весь тягар вагранки разом із завантаженою шихтою.

Шихта складається з металевих матеріалів, палива та флю­су. До металевих матеріалів належать ливарний чавун у вигля­ді чушок, чавунний і сталевий металобрухт, відходи власного виробництва та феросплави. Паливом для вагранок є ливарний кам'яновугільний кокс, флюсом — вапно і незначна кількість пла­викового шпату, що використовується для розрідження шлаку.

У шахті відбувається теплообмін між шматками шихти, які опускаються, і продуктами згорання палива, що рухаються вго­ру. Ефективність теплообмінних процесів залежить від висоти шахти. Що вища вагранка, то більше теплоти віддадуть шихто-

вим матеріалам продукти згорання. Димова труба, яка є продов­женням шахти, з'єднана з іскрогасником. На вході в іскрогас­ник різко змінюється напрямок руху димових газів, а в самому іскрогаснику істотно зменшується їх швидкість. В цих умовах грубі частинки пилу (а також іскри розжареного коксу) відо-кремлються від потоку газів й осідають на дні іскрогасника, а частково очищені димові гази виходять в атмосферу.

Розплавлені чавун і шлак збираються на дні горна й через канал 16 витікають у нагромаджувач 19. Витримка в нагрома-джувачі робить чавун однорідним за хімічним складом і темпе­ратурою. В міру потреби чавун з нагромаджувача випускають у ківш жолобом 18, а шлак зливають окремо через отвір 17. Для підвищення тривкості футерівки її нижню частину охолоджу­ють водою.

Робота вагранки починається з засипання порції коксу вище рівня фурм з подальшим його підігріванням природним газом або дровами. Коли кокс добре розгориться, всередину вагранки насипають шарами металеві матеріали, флюси і кокс, поки не заповнять весь простір шахти. Після цього у фурми подають по­вітря, щоб інтенсифікувати горіння коксу. Температура внизу шахти швидко зростає і після 5...6 хв з'являються перші краплі металу. Перебуваючи у контакті з розжареним коксом, розплав­лений метал вбирає певну кількість вуглецю й сірки, частково витрачає кремній (10...15 %), марганець (15... 20 %) і залізо (1,0...1,5 %). Останні три елементи утворюють з киснем дуття оксиди, які разом із флюсами й золою палива переходять у шлак. Реакції оксидації, а також нагріте й збагачене киснем повітря сприяють перегріванню чавуну до температури 1450... 1500 °С. Нагрівання повітря дуття на кожні 100 °С або збагачення його киснем на 1 % підвищують температуру чавуну на 15...25 °С, а збільшення витрати коксу від 8...10 % до 12...14 % підвищує температуру чавуну на 60...100 °С [7, с. 161]. Повітря, яке вдувають у вагранку, попередньо нагрівають до температури 450...550 °С димовими газами в спеціальних теплообмінниках — рекуператорах.

Вагранка закритого типу складніша за конструкцією, оскіль­ки вона обладнана очисними системами для істотного зменшення у димових газах вмісту пороху й токсичних газів (CO і S0₂),

теплообмінниками для нагрівання повітря, що вдувається, до­поміжними пристроями для гранулювання шлаку і системами автоматичного керування роботою вагранки та контролю якос­ті чавуну.

Розплавлення чавуну в електропечах виправдане лише тоді, коли необхідно легувати або підвищити температуру металу, наприклад, для отримання високоміцного чавуну.

Для розплавлення чавуну можуть бути використані індук­ційні й дугові електропечі. Вони описані в п.1.2.5.

Металевою складовою шихти є чушковий чавун, сталевий та чавунний брухт, відходи власного виробництва та фероспла­ви. Готовий чавун випускають з печі у розливний пристрій.