Плавка чугуна в бескоксовых вагранках

Бескоксовые вагранки позволяют полностью устранить исполь­зование кокса при плавке чугуна, заменить 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 твердых кусков шихты. В коксовых и коксогазовых вагранках эту функцию (незаметную на первый взгляд) выполняет коксовая холостая колоша.

В бескоксовых вагранках (рис. 10.12) такое отделение жидкой фазы от твердой достигается за счет применения огнеупорной холостой колоши, устройством уступа (а) или перемычки (в) в шахте печи или выносной камеры перегрева (б).

В первых газовых вагранках использовалась огнеупорная коло­ша, которая обеспечивала не только отделение твердой 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.

Рис. 10.12. Конструктивные схемы бескоксовых вагранок: а — с уступом; б — с выносной камерой перегрева; в — с перемычкой; 1 — горелки; 2 — водоохлаждаемые трубы; 3 — слой кускового огнеупора

Более удачной оказалась вагранка с колошей, состоящей из кусков огнеупорного материала, смешанных с коксом или элект- родным боем. Конструктивно такая печь мало отличается от кок­совой вагранки и в случае необходимости позволяет работать только на коксе.

Недостатком вагранок с уступом и выносной камерой пере­грева является сложность выполнения футеровки и повышенный расход огнеупоров. Кроме того, затруднено достижение перегрева и науглероживания металла.

Промышленное применение в Германии и Англии получили вагранки с перемычкой (колосниковой решеткой) в виде метал­лических водоохлаждаемых труб 2. Конструкция труб позволяет легко извлекать их для ремонта и замены. Средняя стойкость труб составляет несколько недель. На решетке из водоохлаждаемых труб находится слой кусков огнеупора 3 высотой 450...600 мм, играю­щий роль теплообменника. Горелки 7, расположенные под решет­кой, регулируются таким образом, чтобы создать в печи восста­новительную атмосферу. Для повышения содержания углерода в чугуне науглероживатель инжектируют в пространство под колос­никовой решеткой.

В связи с отсутствием или незначительным количеством кокса в газовых вагранках отсутствует пригар серы, напротив, достига­ется ее угар до 40 %.

Расход газа в таких вагранках составляет около 100 м³/т вы­плавленного чугуна.

Стабилизация химического состава чугуна, выплавляемого в вагранках

Главной причиной нестабильности химического состава чугу­на, выплавляемого в вагранках, являются погрешности дозирова­ния компонентов шихты при наборе рабочих металлических ко­лош. По практическим данным, эта погрешность составляет ±10 % и более. Кроме того, химический состав отдельных кусков компо-г нентов шихты, особенно стального и чугунного лома, зачастую существенно отличается от среднего расчетного состава. Для ста­билизации химического состава рекомендуется использовать ко- пильники, емкость которых равна приблизительно 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.