Особенности плавки в металлургических вагранках

В современных условиях растет необходимость использования в качестве шихты отходов машиностроительных заводов — сталь­ной и чугунной стружки, высечки, отходов листовой штамповки и стального лома. Во избежание значительного окисления такой мелкой шихты при контакте с ваграночными газами в шахте ваг­ранки создают нейтральную или восстановительную атмосферу. Для этого расход кокса увеличивают до 15...20% и подогревают дутье до 500 °С. При таких условиях ваграночные газы содержат 25 % СО, 5 % С0₂, а температура на желобе достигает 1500... 1550 °С. Недостаток углерода в «сталистой» шихте восполняется науглеро­живанием капель и струй металла в холостой колоше и горне.

Однако при увеличении расхода кокса содержание серы в чу­гуне может повыситься до 0,2 %. Поэтому в металлургических ваг­ранках используют основную футеровку и наводят шлак с основностью 1,8...2,2.

В нашей стране металлургические вагранки не нашли широко­го применения, так как задача получения качественного чугуна на низкосортной шихте решается применением электрических печей.

Особенности плавки чугуна в коксогазовых вагранках

В коксогазовых вагранках (рис. 10.11) имеется один ряд фурм 7, над которым на высоте 600...900 мм располагаются газовые тун­нели 2 с газовыми горелками 3. Для раздельной подачи воздуха к

T I

т

Рис. 10.11. Схемы разделения на зоны (I...IV) коксогазовой вагранки (а) и распределения температур металла /_мет и газа /_г по высоте шахты (б)

фурмам и горелкам имеются две фурменные коробки. Смесь газа с воздухом сгорает на выходе из горелок, а в туннелях завершается полное сгорание газа. В зависимости от характера процессов, про­текающих в газовой фазе, в пространстве коксогазовой вагранки условно можно выделить четыре зоны:

/ — зона холостой колоши. Процессы, протекающие в ней, аналогичны процессам, протекающим в коксовой вагранке;

II — зона горения природного газа. В результате реакции (8.7) образуются продукты горения, состоящие из 9,5 % С0₂, 19 % Н₂0 и 71,5 % N₂, температура которых достигает 1550 °С (при нагреве воздуха до 500 °С);

III— зона взаимодействия продуктов горения природного газа с коксом по реакциям (см. сноску на с. 166):

С + С0₂ = 2СО + АН, С + Н₂0 = СО + Н₂ + АН;

IV— зона, содержащая смесь продуктов горения кокса и газа: 7 % С0₂, 20 % СО, 3 % Н₂ и 70 % N₂.

На температурной кривой газов (см. на рис. 10.11, кривая /_г) имеются два максимума — выше оси фурм и оси туннелей.

При сжигании 25 м³ газа на 1 т выплавляемого чугуна эконо­мия кокса составляет 25... 35 %. Производительность возрастает на 10 % при неизменной температуре чугуна. Кроме того, уменьша­ется содержание серы в металле.

Однако существенным недостатком коксогазовых вагранок явля­ется высокое содержание СО и Н₂ отходящих газах. Можно счи­тать, что примерно половина природного газа удаляется из вагранки в виде СО и Н₂. Поэтому КПД коксогазовых вагранок ниже, чем коксовых.