Тема 7.3 Плавка чавунів
Конструкція вагранки.
Робота вагранки.
Металургійні основи ваграночної плавки.
Контроль процесу плавки чавуну у вагранці.
Конструкція вагранки
Вагранка – шахтна піч, в якій відбувається горіння палива, плавка і перегрів чавуну.
Переваги вагранки:
простота устрою і обслуговування;
можливість отримання чавуну різних марок;
можливість застосування різної шихти;
невеликі витрати палива;
хороша продуктивність (0,5-30т/годину).
Недоліки вагранки:
складність отримання чавуну з низьким вмістом вуглецю (менше 3%);
насичення сплаву сіркою під час плавки;
великий вигар елементів;
перегрів металу потребує підвищених витрат палива;
забруднення навколишнього середовища.
За видом палива, яке використовується, вагранки бувають:
коксові (найпоширеніші);
коксогазові;
газові.
Вагранка (рис.41) складається з шахти, опірної частини, димової труби з іскрогасником, фурменого пристрою і копильника (не завжди).
Шахта – головна частина вагранки, в ній відбуваються основні процеси плавки – горіння палива і плавка чавуну. Це зона вагранки від подової плити до порогу завалочного вікна. Зовні шахта має кожух з листової сталі товщиною 6-12мм, зсередини футерується шамотною цеглою товщиною до 250мм. Між кожухом і футерівкою виконують зазор 25-50мм, заповнений піском, для вільного розширення футерівки під час плавки.
Опірна частина вагранки складається з подової плити і чотирьох опірних колон. В подовій плиті є отвір, який закривають днищем з двох частин, що відкидаються. Нижню частину шахти (подину) набивають вогнетривкою сумішшю шаром 150-300мм з нахилом в бік чавунної льотки (близько 5о), розташованої в стінці шахти над подом, діаметр її – 12-30мм. Для випуску шлаку є шлакова льотка, вона розташована вище рівня металу в копильнику.
Нижня частина шахти від поду до першого ряду фурм називається горном. В горні збирається рідкий чавун. Висота горну – 150-300мм (з копильником), 400-700мм (без копильника).
Фурми – вікна, крізь які подається дуття у вагранку, розташовані на висоті шахти 200-250мм. Фурми встановлюють в декілька рядів (2-3 ряди). Повітря у фурми поступає з фурменої коробки, куди нагнітається вентилятором.
У верхній частині шахти є завалочне вікно (колошникове вікно), через яке у вагранку подається шихта.
Корисна висота шахти вагранки – відстань між нижнім рядом фурм і порогом завалочного вікна.
Рисунок 41. Схема вагранки відкритого типу з копильником:
1 — льотка, 2 — дверцята днища, 3 — горн, 4 — колони, 5 — подова плита, 6 – лещадь, 7 — вікна, 8 — фурми, 9 — цегляна кладка, 10 — кожух, 11 — чавунна цегла, 12 — завалочне вікно, 13 — іскроуловлювач, 14 — шахта, 15 — баддя, 16 — металічна шихта, 17 — коксова колоша, 18 — копильник, 19 — летка для розплаву, 20 — жолоб.
Димова труба служить для видалення продуктів горіння палива з шахти. Вона футерується в один шар цегли. У вагранках відкритого типу труба закінчується іскрогасником (сухим або мокрим), який уловлює частинки палива, що не згоріли, пил, іскри. У вагранках закритого типу іскрогасників немає, ваграночні гази відбираються димососом і поступають в систему газоочистки.
Під час роботи вагранки горн і частина шахти заповнені холостою коксовою колошею. На неї завантажують з бадді металічну колошу (чавун, брухт, скрап), паливну (робочу) колошу і флюс. Висота холостої колоші близько 700-800мм, вона перекриває фурми і підтримує в ході плавки рівень поясу плавлення на певній висоті.
Вагранка – піч безперервної дії. В ній розплавляється 6-10 колош за годину. По мірі опускання рівня шихти у вагранку завантажують нові колоші з допомогою похилого підйомника і бадді, а готовий чавун випускають крізь льотку безперервно або через 8-10 хвилин.
Продуктивність вагранки залежить від її діаметру. Для великих вагранок відношення висоти до діаметру H : D = 4, для малих - H : D = 6-7. Кожух вагранки вище 500-700мм від верхнього ряду фурм часто виконують водоохолоджуваним.
Повітря подається під тиском 200-1200мм вод.ст. і при температурі 200-400оС (400-500оС).
Через нижній ряд фурм вводиться 85% дуття, через решту – 15%. На плавильній дільниці встановлюють блок з двох вагранок: одна працює, друга – на ремонті.