Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Литей. новые способы.pdf
Скачиваний:
44
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
5.94 Mб
Скачать

Формула изобретения

Способ плавки материала в вагранке, включающий сжигание топлива, нагрев и плавку материала поступающими в шахту продуктами сгорания, отличающийся тем, что продукты сгорания топлива подают к нагреваемому материалу попеременно, то увеличивая, то уменьшая расход в пределах 2-60 процентов от средней величины расхода с частотой изменения этого расхода 3-120 колебаний в минуту, причем, чем меньше величина изменения расхода продуктов сгорания, тем больше частота колебаний расхода этих продуктов во времени.

100

МПК 3 F 27В 1/08

СПОСОБ ПЛАВКИ МАТЕРИАЛА В ВАГРАНКЕ Предлагаемый способ относится к металлургии и может быть ис-

пользован в литейном производстве при плавке материала в вагранке. Известен способ плавки чугуна в вагранке, согласно которому в

шахту загружают твердое топливо – кокс, разжигают кокс, создают холостую колошу, продувают ее воздухом, доводят температуру в холостой колоше до 1700ºС и выше, на разогретую холостую колошу заваливают шихту, подают в фурмы воздух до 1000 м3 при нормальных условиях из расчета получения 1 тонны жидкого чугуна при стабильной, постоянной подаче воздуха на сжигание топлива, плавят чугун, выпускают его из вагранки и используют для заливки форм. При этом способе плавки образуются продукты сгорания топлива прямо пропорционально количеству вдуваемого воздуха, причем продукты сгорания движутся в шахте между кусками шихты по пути наименьшего сопротивления преимущественно у стенок шахты (Ладыженский Б.Н., Орешкин В.Д., Сухарук Ю.С. Литейное производство. Под ред.к.т.н. В.Д. Орешкина. – М. – Свердловск, 1953, стр. 92-97; Леви Л.И., Мариенбах Л.М. Основы теории металлургических процессов и технология плавки литейных сплавов. – М.: «Машиностроение», 1970, стр. 171-182; Литейное производство. Под ред. И.Б. Куманина. – М.: «Машиностроение», 1971, стр. 226-234; Баринов Н.А. Водоохлаждаемые вагранки и их металлургические возможности. – М.: «Машиностроение», 1964, стр. 22-38.). Недостатком известного способа является неэффективное использование тепла продуктов сгорания топлива, преимущественное движение газов у стенок шахты, оплавление огнеупорной футеровки шахты, необходимость применения водяного охлаждения шахты, что приводит к увели-

101

чению тепловых потерь и снижению термического коэффициента полезного действия плавильного агрегата.

Известны способы плавки материала в коксовых и газовых вагранках с оптимальной формой шахты типа доменной ( Грачев В.А., Черный А.А. Современные методы плавки чугуна. – Саратов: Приволжское книжное издательство, 1973, стр. 26-31; Опыт плавки чугуна в газовой вагранке/ Е.Д. Сосновский, Н.А. Горелов, В.Н. Моргунов, В.П. Гуськов// Литейное производство, 1996, № 5, стр. 9-10; Черный А.А. Газовая вагранка. Авторское свидетельство СССР №873739, Кл.3 F27В 1/08). В этих вагранках изменение формы шахты с цилиндрической на более сложную, типа доменной, позволяет улучшить распределение горячих продуктов сгорания по сечениям шахты, сделать более равномерным движение горячих газов, повысить производительность плавильных агрегатов, но эффективность работы этих агрегатов уменьшается по мере увеличения диаметров шахты.

Техническим результатом предлагаемого способа является достижение многократного перераспределения горячих газов в шахте вагранки, интенсификации турбулизации газовых потоков в слоях нагреваемого материала, улучшение теплопередачи от горячих газов шихте, уменьшение тепловых потерь, увеличение производительности вагранки, повышение температуры получаемого жидкого материала, экономия топлива, повышение термического коэффициента полезного действия теплового агрегата.

Сущность предлагаемого способа плавки материала в вагранке заключается в том, что сжигают топливо, нагревают и плавят материал поступающими в шахту продуктами сгорания, но в отличие от известных способов, продукты сгорания топлива подают к нагреваемому материалу попеременно, то увеличивая, то уменьшая расход в пределах 2-60 процен-

102

тов от средней величины расхода с частотой изменения этого расхода 3- 120 колебаний в минуту, причем, чем меньше величина изменения расхода продуктов сгорания, тем больше частота колебаний расхода этих продуктов во времени.

Такое сочетание новых признаков с известными позволяет достигать многократного перераспределения горячих газов в шахте вагранки, интенсифицировать турбулизацию газовых потоков в слоях нагреваемого материала, улучшить теплопередачу от горячих газов шихте, уменьшить тепловые потери, увеличить термический коэффициент полезного действия (к.п.д.), повысить производительность теплового агрегата, уменьшить расход топлива на 1 тонну получаемого жидкого материала.

Способ осуществляется следующим образом. Продуктами сгорания топлива нагревают материалы (куски) холостой колоши в шахтной печи, повышая постепенно температуру до 1650-17000С. Затем загружают шихту, устанавливают средний расход продуктов сгорания, исходя из требуемой производительности плавильного агрегата. После стабилизации процесса плавки и выпуска жидкого материала с требуемой температурой подают продукты сгорания к нагреваемому материалу в шахте попеременно, то увеличивая, то уменьшая расход R в пределах 2-60 процентов от средней величины расхода с частотой N изменения этого расхода 3-120 колебаний в минуту. Чем меньше величина изменения расхода продуктов сгорания, тем больше может быть частота колебаний расхода этих продуктов во времени. Расход продуктов сгорания определяют по расходу воздуха, подаваемого на сжигание топлива. При изменениях расхода продуктов сгорания и прочих одинаковых условиях изменяется глубина проникновения струй газа в шахте, перераспределяются газовые потоки, турбулизируются горячие газы у нагреваемого материала, интенсифицируется теплопереда-

103

ча, достигается экономичность процесса плавки. При R < 2 резко уменьшается турбулизация в слоях шихты, а при R > 60 нарушаются процессы дожигания газов. При N < 3 не наблюдается улучшение процессов теплопередачи, а при N > 120 происходит интенсивная вибрация теплового агрегата. Оптимальные величины находятся в пределах 2 < R < 60, 3 < N < 120. При плавке чугуна в коксовых вагранках изменение величины R, N в оптимальных пределах приводит к увеличению производительности плавильного агрегата, уменьшению расхода топлива, повышению термического к.п.д., а при плавке в газовых вагранках достигаются уменьшение расхода природного газа, повышение к.п.д., снижение угара элементов в чугуне.

Поскольку расход продуктов горения прямо пропорционален расходу воздуха, подаваемого на сжигание топлива, то изменениям подвергается расход воздуха путем автоматического регулирования. При использовании твердого топлива в вагранках кислород подаваемого в холостую колошу воздуха окисляет углерод, образуются преимущественно горячие оксиды углерода, нагревается поступавший с воздухом азот, и эти горячие газообразные продукты, омывая загруженную в шахту шихту, нагревают, плавят и перегревают материал. Изменение указанных расходов приводит к изменению глубины проникновения горячих газов в холостой колоше, перераспределению потоков в шахте, интенсификации теплопередачи. Это же происходит и в газовой вагранке с холостой колошей. Но при газовой плавке материала топливом преимущественно являются газообразные углеводороды (природный газ), и для достижения положительного эффекта при изменениях расходов воздуха необходимо изменять расход горючего газа, выдерживая оптимальную величину коэффициента расхода воздуха, при этом прямо пропорционально расходам воздуха и газа изменяются

104

расходы продуктов сгорания, проходящих через холостую колошу и слои шихты в шахте.

Эффективность предлагаемого способа повышается с увеличением диаметров шахты вагранки, так как в таких вагранках глубже по направлению от стенок шахты проникают горячие газы в кусковые материалы, больше шихты смывается горячими продуктами сгорания.

Испытания проводились при плавке чугуна в универсальной вагранке с шахтой типа доменной. Эта вагранка могла работать на твердом или газообразном топливе.

Пример осуществления способа.

Производили плавку чугуна в вагранке, производительность которой выдерживали в обычных условиях производственного процесса 7 тонн жидкого чугуна в час. Средний расход воздуха в коксовом и в газовом вариантах работы вагранки был 7000 м3 в час в расчете на нормальные условия. При газовой плавке чугуна средний расход природного газа был 700 м3/ч для нормальных условий. Эксперименты проводили при величинах

1,7 < R < 62, 2,7 < N < 123.

Полученные результаты приведены в таблице.

В таблице при применении предложенного способа по сравнению с известным способом Q – увеличение производительности вагранки, раз; ∆Т – повышение температуры получаемого жидкого чугуна, град.; G – экономия топлива на 1 тонну полученного жидкого чугуна, %; D – повышение термического коэффициента полезного действия вагранки, раз.

105

Таблица

 

Показатели процесса плавки чугуна предлагаемым способом по сравне-

Факторы

 

 

 

нию с известным

 

 

R; N

 

 

 

 

 

 

 

 

Плавка на твердом топливе

Плавка на газообразном топливе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q,раз

∆Т,гр

G,%

D,раз

Q,раз

∆Т,гр

G,%

D,раз

 

 

ад

 

 

 

ад

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R=2;N=3

1,025

10

1,04

1,02

1,03

15

1,035

1,025

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R=2;N=60

1,1

15

1,06

1,07

1,09

20

1,1

1,09

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R=2;N=12

1,15

20

1,07

1,1

1,13

25

1,15

1,11

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R=30;N=3

1,21

25

1,09

1,2

1,25

25

1,3

1,21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R=30;N=6

1,25

30

1,15

1,25

1,27

35

1,32

1,27

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R=30;N=1

1,17

20

1,14

1,07

1,18

20

1,25

1,09

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R=60;N=3

1,28

25

1,16

1,27

1,29

35

1,33

1,28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R=60;N=6

1,11

20

1,08

1,12

1,1

25

1,11

1,11

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R=60;N=1

1,02

10

1,05

1,03

1,04

10

1,05

1,04

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R=1,7;N=

экономическая эффективность не достигается, показатели такие же, как

2,7

и при применении известного способа

 

 

 

 

 

R=1,7;N=

экономическая эффективность не достигается, происходит вибрация

123

кожуха вагранки

 

 

 

 

 

 

 

R=62;

экономическая эффективность не достигается, показатели резко не уве-

N=2,7

личиваются

 

 

 

 

 

 

 

 

R=62;

экономическая эффективность не достигается, происходит вибрация

N=123

кожуха вагранки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

106

В оптимальных пределах величин 2 < R < 60; 3 < N < 120 достигается эффективность, так как при плавке чугуна в вагранке на твердом топливе Q = 1,02-1,28; ∆Т = 10-30; G = 1,04-1,15; D = 1,02-1,27, а при плавке на газообразном топливе Q = 1,03-1,29; ∆Т = 10-35; G = 1,035-1,33; D = 1,025-1,28,

то есть выше, чем при известном способе плавки. Рационально увеличивать N по мере уменьшения R.

При использовании предлагаемого способа уменьшаются потери металла в связи с окислением, ускоряются процессы горения топлива и дожигания горючих компонентов продуктов сгорания, устраняется зависание шихты в шахте вагранки.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств, его можно применять не только в литейном производстве, но и при нагреве, и обжиге, и плавке металлических и неметаллических материалов в шахтных печах металлургической промышленности и строительной индустрии.

107

108

109

Формула изобретения

1.Способ плавки чугуна в газовой вагранке, включающий загрузку шихты, сжигание топлива, разогрев и плавление шихты продуктами сгорания топлива, отличающийся тем, что сжигание топлива производят при коэффициенте расхода воздуха 0,7-0,9, заполняют шахту шихтой 0,5-0,8 объема шахты и в незаполненную шихтой шахту подают воздух периферийными и радиальными струями при ско-

рости

в выходных сечениях сопел 1,5-7 скорости движения газов в

шахте

и частоте смены подачи воздуха

периферийными струями на

подачу радиальными струями 15-60

периодов в минуту, создают

вихревое перемешивание горячих газов

с воздухом, повышают коэф-

фициент расхода воздуха в незаполненной шихтой шахте до 1,01-1,5, дожигают горючие компоненты , повышают температуру газов до 700-1200° С и подают горячие газы в теплообменное устро й- ство для нагрева воздуха или пропускают их через шихту.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что горячие газы подают в рекуператор и нагревают воздух, который вводят в горелки вагранки для сжигания топлива.

3.Способ по п.1, отличающийся тем, что горячие газы пропускают через шихту до ее загрузки в шахту, нагревают шихту, а затем нагретую шихту загружают в шахту и плавят.

4.Способ по п.1, отличающийся тем, что горячие газы пропускают через шихту до ее загрузки в шахту, нагревают шихту, после чего горячие газы подают в рекуператор для нагрева воздуха.

110

6 С 21 С 1/08,

F 27 B 1/00

Способ плавки чугуна в газовой вагранке Предлагаемый способ относится к металлургии и может быть

применен в литейном производстве при плавке чугуна в газовых вагранках.

Известен способ плавки чугуна в вагранке, включающий сжигание твердого топлива (кокса) в холостой колоше, нагрев и плавление металлической шихты горячими продуктами сгорания в шахте, отличающийся от известного способа плавки в обычных вагранках тем, что продукты сгорания отбираются (отсасываются) ниже порога загрузочного окна, подаются в отдельно стоящую камеру для дожигания газов, где смешиваются с вводимым через трубку воздухом, дожигаются, поступают в отдельно стоящий рекуператор, частично отдают теплоту проходящему по рекуператору воздуху, а затем через дымосос и трубу удаляются в атмосферу. Горячий воздух из рекуператора подается по трубопроводу в фурмы вагранки (Кузелев М.Я., Скворцов А.А., Смеляков Н.Н. Справочник рабо- чего-литейщика. Изд. второе, доп. и перераб.- М.-Свердловск: Машгиз, 1956, стр.376, фиг.140) Этот способ плавки в вагранке сложный и малоэффективный. Ваграночная установка занимает много производственных площадей. Наблюдаются большие тепловые потери, в камере дожигания газов возможны взрывы, камера дожигания и рекуператор засоряются пылью, которую трудно удалять. Эффективность работы рекуператора снижается по мере засорения его проходов ваграночной пылью, в вагранку поступает воздух на сжигание кокса с температурой 315° С, что недостаточно

111

для увеличения производи-тельности вагранки и уменьшения расхода топлива на плавку.

Эти же недостатки наблюдаются при известных способах плавки в вагранках закрытого типа конструкции Гипростанок (Справочник по чугунному литью./ Под ред. д-ра техн. наук Н.Г.Гиршовича.-3-е изд. перераб. и доп.-Л.: Машиностроение. Ленингр.отд-ние, 1978, стр.163-170, рис.11.5,11.6). Общие недостатки способов плавки в этих вагранках – недостаточная надежность устройств и процессов, возможность подсоса воздуха и образования взрывоопасной смеси в системе газоочистки из-за наличия в ней высокого разряжения, необходимость устанавливать резервные дымососы, обеспечивать повышенный контроль за герметичностью газового тракта и состоянием предохранительных клапанов. Ваграночный комплекс - сложный, ненадежный агрегат, термический к.п.д. его низкий, для дожигания ваграночных газов требуется не только вдувать воздух, но и дополнительно подавать газообразное или жидкое топливо в камеру дожигания ваграночных газов.

Известен способ плавки чугуна в коксогазовой вагранке, в которой отбор газов производится ниже загрузочного окна (Справочник литейщика. Чугунное литье. / Под общей редакцией д.т.н., проф.Н.Н. Рубцо- ва.-М.: Машгиз, 1961, стр.326, рис.158). Этот способ также неэффективный, дорогостоящий, термический к.п.д. вагранки невысокий.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ плавки чугуна в газовой вагранке, включающий загрузку металлической шихты, флюса, подачу подогретого дутья, отличающийся тем, что дутье с температурой 450-550°С подают в течение 75-83 % времени плавки, в оставшееся время снижают температуру дутья и плавку заканчивают при температуре дутья 150-200°С. (Авторское свидетельство

112

СССР № 2092569 «Способ плавки чугуна в вагранке», авторы Грачев В.А., Куряев В.И., Горелов Н.А., Коданев В.Н., Кл.6 С 21С 1/08, Заявка

№ 95109586/02, Приор. 07.06.95, Заявитель – Пензенский государственный технический университет, Бюл. № 28, опубл. 10.10.97). При использовании этого способа воздух нагревают в отдельно стоящем возду- хо-подогревателе, расходуя дополнительно топливо. При большей температуре воздушного дутья (450-550°С) достигается более высокая температура жидкого металла, что позволяет получать тонкостенные отливки, а при меньшей температуре воздуха (150-200°С) получают толстостенные отливки.

Недостатками этого способа являются расходование дополнительного топлива в отдельно стоящем воздухораспределителе, ваграночные газы не дожигают, теплоту отходящих из вагранки газов не используют, термический к.п.д. вагранки невысокий, нельзя использовать большое количество стали в шихте, наблюдаются значительные потери металла при плавке в связи с окислением, трудно регулировать производительность вагранки и металлургический процесс плавки металла.

Технический результат предлагаемого способа заключается в экономии топлива на процесс плавки, повышение производительности и термического к.п.д. вагранки, возможность нагрева воздушного дутья и шихты путем использования теплоты дожигаемых ваграночных газов, в уменьшении потерь металла в связи с окислением, увеличением количества стали в шихте, температуры и жидкотекучести металла, снижении брака получаемых отливок.

Указанный технический результат достигается тем, что предложенный способ плавки чугуна в газовой вагранке, включающий загрузку шихты в шахту, сжигание топлива, разогрев и плавление шихты продуктами сгора-

113

ния топлива, отличается от известного тем, что сжигание топлива производят при коэффициенте расхода воздуха 0,7-0,9, заполняют шахту шихтой 0,5-0,8 объема шахты и в незаполненную шихтой шахту подают воздух периферийными и радиальными струями при скорости в выходных сечениях сопел 1,5-7 скорости движения газов в шахте и частоте смены подачи воздуха периферийными струями на подачу радиальными струями 15 -60 периодов в минуту, создают вихревое перемешивание горячих газов с воздухом, повышают коэффициент расхода воздуха в незаполненной шихтой шахте до 1,01-1,5, дожигают горючие компоненты , повышают температуру газов до 700-1200°С и подают горячие газы в теплообменное устройство для нагрева воздуха или пропускают через шихту; способ отличается и тем, что горячие газы подают в рекуператор и нагревают воздух, который вводят в горелки вагранки для сжигания топлива; способ отличается и тем, что горячие газы пропускают через шихту до ее загрузки в шахту, нагревают шихту, а затем нагретую шихту загружают в шахту и плавят; способ отличается и тем, что горячие газы пропускают через шихту до ее загрузки в шахту, нагревают шихту, после чего горячие газы подают в рекуператор для нагрева воздуха.

Предложенный способ плавки чугуна рационально осуществлять в газовой вагранке с огнеупорной и углеродсодержащей холостой колошей. При переводе коксовой вагранки на газообразное топливо в шахту вагранки не загружают рабочие коксовые колоши, а загружают только металлические рабочие колоши и куски флюса (известняка). Высота рабочей части шахты коксовой вагранки равна от 5 до 6 диаметров шахты в свету. В этом случае в вагранку помещается 5 -6 металлических и 5-6 коксовых рабочих колоши. При переводе коксовой вагранки на газовое

отопление и загрузке только рабочих металлических колош верхняя часть

114

шахты остается незагруженной шихтой. Выявлено, что заполняется шихтой V 0,5 -0,8 объема шахты V1 , остается верхняя часть шахты незаполненная шихтой, огнеупорная футеровка этой части шахты при работе газовой вагранки разогревается до температуры выше 600°С.

Для плавки в газовой вагранке шихты, содержащей более 20% стали, применение углеродсодержащей холостой колоши и подаче в газовые горелки воздуха с температурой выше 650°С можно выдерживать коэффициент расхода воздуха α 1 0,7-0,9, в связи с чем окислительные свойства ваграночных газов резко снижаются, уменьшается угар и повышается жидкотекучесть металла. Но для достижения экономичности и экологической чистоты процесса надо дожигать ваграночные газы в незаполненной шихтой части шахты вагранки. И поскольку температура футеровки в этой части шахты достаточная (свыше 600 °С) для воспламенения горючих составляющих ваграночных газов, то можно вводить только необходимое количество воздуха для дожигания газов без ввода дополнительного топлива.

Так как высота незаполненной шихтой шахты небольшая, то в незаполненную шихтой шахту надо подавать периферийными и радиальными струями воздух при скорости в выходных сечениях сопел W 1,5 -7 скорости движения газов в шихте W1 и частоте смены периферийной подачи воздуха на радиальными струями N 15-60 периодов в минуту, создавать вихревое перемешивание горячих газов с воздухом, повышать коэффициент расхода воздуха в незаполненной шихтой шахте до α 2 1,01-1,5, дожигать горючие компоненты, повышать температуру газов T до 7001200°С и подавать горячие газы в теплообменное устройство.

Горячие газы рационально подавать в рекуператор и нагревать воздух, который затем надо вводить в горелки вагранки для сжигания топлива.

115

Горячие газы можно пропускать через шихту до ее загрузки в шахту, нагревать шихту, а затем нагретую шихту загружать в шахту и плавить. Можно горячие газы пропускать через шихту до ее загрузки в шахту, нагревать шихту, после чего горячие газы подавать в рекуператор для нагрева воздуха. Шихту надо подвешивать в перфорированных бадьях в зоне загрузочного окна вагранки, закрывать загрузочное окно дверью, нагревать шихту обтекающими и проходящими через отверстия бадьи горячими газами 5-15 минут, а затем после нагрева загружать шихту в шахту. После этого надо менять пустую бадью на заполненную шихтой , и процесс нагрева шихты возобновлять. Рекуператор для нагрева воздуха рационально размещать над загрузочным окном вагранки (в трубе или вместо трубы вагранки).

Техническим результатом предлагаемого способа являются экономия топлива на процесс плавки, повышение производительности и термического к.п.д. вагранки, возможность нагрева воздушного дутья и шихты путем использования теплоты дожигаемых ваграночных газов, уменьшение потерь металла в связи с окислением, увеличение количества стали в шихте, повышение температуры и жидкотекучести металла, снижение брака получаемых отливок.

Технический результат способа достигается при 0,5·V1 ≤ V ≤0,8 ·V 1 ;

0,7≤ α 1 ≤0,9; 1,5·W1 ≤ W ≤7·W1 ; 15 ≤ N≤ 60; 1,01 ≤α 2 ≤1,5; 700 ≤ T≤1200°С.

При V < 0,5·V1 и при V > 0,8 ·V 1 нарушается температурный режим дожигания ваграночных газов.

Если α 1 <0,7, то резко снижается температура ваграночных газов и не происходит дожигание горючих компонентов, а если α 1 >0,9, то недостаточно содержание горючих компонентов для дожигания и повышения тем-

116

пературы газов свыше 700°С. При W < 1,5·W1 струи воздуха создают недостаточную турбулентность газов, а при W >7·W1 воздушные потоки проскакивают через отходящие ваграночные газы, в связи с чем нарушается процесс горения. При N<15 и N>60 происходят нарушения требуемой турбулентности для поджигания и горения газов. При α 2 < 1,01 наблюдается недожег газов, а при α 2 >1,5 резко снижается температура газов. Если T<700°С, то эффективность полезного и спользования теплоты газов невысокая, а если T>1200°С, то резко повышаются окислительные свойства газов. Наилучшие результаты достигаются при указанных выше пределах.

Пример.

Плавили чугунную и стальную шихту в газовой вагранке производительностью 6 тонн жидкого металла в час. Производили розжиг газовых горелок, нагрев футеровки, загрузку материалов холостой огнеупорной колоши (20% боя шамотных кирпичей, 20% боя высокоглиноземистых огнеупоров. 60% боя графитовых электродов). После разогрева холостой огнеупорной колоши до 1600-1650°С регулировали расход природного газа и воздуха так, чтобы достигался коэффициент расхода воздуха 0,7≤ α 1 ≤0,9. Затем загружали металлическую шихту (20% стального лома и 80% чугунного лома) и куски известняка (0,5-1% от веса металлозавалки). Заполняли шихтой 0,5-0,8 объема шахты и начинали плавку. В незаполненную шихтой шахту

подавали периферийными и радиальными струями воздух при скорости в выходных сечениях сопел 1,5-7 скорости движения газов в шахте и частоте смены периферийной подачи воздуха на радиальными струями 15-60 пе-

117

риодов в минуту, создавали вихревое перемешивание горячих газов с воздухом, повышали коэффициент расхода воздуха в незаполненной шихтой шахте до 1,01-1,5, дожигали горючие компоненты, повышали температуру газов до 700-1200°С и подавали горячие газы в теплообменное устройство. Теплотой горячих газов нагревали в рекуператоре воздух до температуры 650°С и выше (до 750 °С). Горячий газ вводили в горелки для сжигания топлива. Горячие газы после дожигания пропускали через шихту до ее загрузки в шахту, нагревали шихту, а затем нагретую шихту загружали в шахту и плавили. Шихту нагревали в перфорированных бадьях, которые подвешивали в зоне загрузочного окна вагранки. Шихту нагревали 5-15 минут до температуры 500-600°С. В газовой вагранке плавили чугун, к о- торый использовали для производства сложных и ответственных компрессорных отливок. Качество получаемых отливок было высокое.

Установлено, что при использовании предложенного способа по сравнению с известными достигается экономия топлива на 5-15% (на процесс плавки), увеличение производительности на 10-20% и термического к.п.д. вагранки в 1,1-1,4 раза , нагрев воздушного дутья до 650°С и выше, экологическая чистота конечного процесса, уменьшение потерь металла в связи с окислением в 1,5-2 раза, увеличение количества дешевой стали в шихте свыше 20% , повышение температуры металла на 30-50 градусов и жидкотекучести в 1,3-2 раза, снижение брака получаемых отливок на 2- 4%.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Варианты осуществления предлагаемого способа обеспечивают достижение разнообразных требований к изделиям, предназначенным для машиностроения, строительства. Этот способ можно использовать для получения полупро-

118

дукта - жидкого материала для передела в сталь. Его можно применять для нагрева и плавки минеральных материалов для получения каменного литья, шлаковаты.

119

120

121

122

Формула изобретения

1.Способ плавки чугуна в газовой вагранке, включающий загрузку шихты в шахту, разогрев и плавление шихты продуктами сгорания топлива, отличающийся тем, что в газовой вагранке производят сжигание топлива при коэффициенте расхода воздуха 0,7-0,9, заполняют шихтой 0,5-0,8 объема шахты и в незаполненную ших-

той шахту подают периферийными и радиальными струями воздух при скорости в выходных сечениях сопел 1,5-7 скорости движения газов в шахте и частоте смены периферийной подачи воздуха на радиальными струями 15-60 периодов в минуту, создают вихревое перемешивание горячих газов с воздухом, повышают коэффициент расхода воздуха в незаполненной шихтой шахте до 1,01-1,5, дожигают горючие компоненты , повышают температуру газов до 700-1200°С и подают горячие газы в теплообменное устройство.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что горячие газы подают в рекуператор и нагревают воздух, который вводят в горелки вагранки для сжигания топлива.

3.Способ по п.1, отличающийся тем, что горячие газы пропускают через шихту до ее загрузки в шахту, нагревают шихту, а затем нагретую шихту загружают в шахту и плавят.

4.Способ по п.1, отличающийся тем, что горячие газы пропускают через шихту до ее загрузки в шахту, нагревают шихту, после чего горячие газы подают в рекуператор для нагрева воздуха.

123

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]