8.1.4. Конструкции бескоксовых вагранок

Бескоксовые вагранки позволяют полностью устранить использование кокса при плавке чугуна, заменяя его природным газом, пропаном, дизельным топливом или другими видами горючего, включая угольную пыль. Наибольшее распространение получили газовые вагранки.

Известно, что для перегрева жидкого металла необходимо отделить его от плавящихся твёрдых кусков шихты. В коксовых и коксогазовых вагранках эту функцию (незаметную на первый взгляд) выполняет коксовая холостая колоша. В бескоксовых вагранках (рис. 8.12) такое отделение жидкой фазы от твёрдой достигается применением огнеупорной холостой колоши, устройством уступа (а) или перемычки (в) в шахте печи или выносной камеры перегрева (б).

а) б) в)

Рис. 8.12. Конструктивные схемы бескоксовых вагранок.

а) с уступом, б) с выносной камерой перегрева, в) с перемычкой. 1- горелки, 2- водоохлаждаемые трубы, 3 – слой кускового огнеупора.

В первых газовых вагранках использовалась огнеупорная колоша, которая обеспечивала не только разделение твёрдой фазы от жидкой, но и эффективный перегрев капель металла, стекающих по кускам огнеупора. Однако их работа была непродолжительной, так как огнеупорный материал под воздействием высокой температуры и веса шихты сплавлялся в сплошную массу, и плавка прекращалась. Более удачной оказалась вагранка с колошей, состоящей из кусков огнеупорного материала смешанных с коксом или электродным боем. Конструктивно такая печь мало отличается от коксовой вагранки и позволяет работать в случае необходимости на коксе. Недостатком вагранок с уступом (рис. 8.12^а) и выносной камерой перегрева является сложность выполнения футеровки и повышенный расход огнеупоров. Кроме того, затруднён перегрев и науглероживание металла.

Промышленное применение в Германии и Англии получили вагранки с перемычкой (колосниковой решёткой) в виде металлических водоохлаждаемых труб 2. Конструкция труб позволяет легко извлекать их для ремонта и замены. Средняя стойкость труб составляет несколько недель. На решётке из водоохлаждаемых труб находится слой кусков огнеупора 3 высотой 450…600 мм, играющий роль теплообменника. Горелки 1, расположенные под решёткой регулируются так, чтобы создать в печи восстановительную атмосферу. Для повышения содержания углерода в чугуне науглероживатель инжектируют в пространство под колосниковой решёткой. В связи с отсутствием или незначительным количеством кокса в газовых вагранках сера не пригорает, а, наоборот, наблюдается её угар до 40%. Расход газа в таких вагранках составляет около 100 нм³ на тонну выплавленного чугуна.

8.1.5. Стабилизация химического состава чугуна, выплавляемого в вагранках.

Главной причиной нестабильности химического состава чугуна, выплавляемого в вагранках, является погрешности дозирования компонентов шихты при наборе рабочих металлических колош. По практическим данным эта погрешность составляет ±10% и более. Кроме того, химический состав отдельных кусков компонентов шихты, особенно стального и чугунного лома, зачастую существенно отличается от среднего расчётного состава. Для стабилизации химического состава рекомендуется использовать копильники, ёмкость которых приблизительно равна двум часовым производительностям вагранки. В этом случае в копильнике усредняется химический состав примерно двадцати металлических колош. При этом, согласно теории вероятности, погрешности взвешивания такого количества колош взаимно компенсируются.

Рис. 8. 12^а. Газовая вагранка с уступом в шахте

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.