Промышленные печи

Промышленные печи и трубы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Вагранка является наиболее распространенным плавильным агрегатом в чугунолитейных цехах и представляет собой шахтную печь цилиндрической формы.

Вагранку попеременно загружают через завалочное окно, расположенное вверху шахты, чугуном и коксом с добавкой извести в качестве флюса и некоторых других добавок для придания чугуну тех или иных свойств.

В нижней части вагранки — горне —расположены фурмы, подающие дутье, чугунная и шлаковая летки. Зона в области фурм называется плавильным поясом. Кокс, сгорая, расплавляет чугун, который затем выпускается через чугунную летку.

Получающийся от расплавления золы кокса и флюсов шлак, плавающий на поверхности жидкого чугуна, выпускают через шлаковую летку. Продукты горения поднимаются вверх и нагревают опускающуюся вниз шихту, а затем уходят в трубу, над которой устраивают искрогаситель — большой колпак, футерованный изнутри в полкирпича обыкновенным глиняным или шамотным кирпичом. Принцип работы искрогасителя заключается в том, что газы, попадая в него, теряют скорость и дважды меняют направление; при этом происходит осаждение содержащихся в газах твердых частиц.

Так как в процессе расплавления чугуна образуется большое количество окиси углерода, которая, уходя в трубу, уносит много неиспользованной химической энергии топлива, то иногда выше основного ряда располагают в шахматном порядке еще один или два ряда фурм, в которые для дожигания СО подают до 25% вдуваемого в вагранку воздуха. Воздух к фурмам подается от вентилятора через воздушную коробку. Для регулирования соотношения между основным и добавочным воздухом на основных фурмах устанавливают регулирующие клапаны (дроссели).

Кожух вагранки сваривают из стального листа толщиной 6—10 мм. Изнутри кожух футеруют шамотным или полукислым кирпичом. Толщина футеровки колеблется от 113 до 250 мм в зависимости от размеров вагранки. При толщине больше 113 мм футеровка обычно выполняется по толщине в два ряда.

Для возможного температурного расширения кладки между футеровкой и кожухом оставляют небольшой зазор (20—30 мм у малых вагранок и 50 мм у больших), заполняемый густым шамотным раствором или песком.

На огнеупорную кладку вагранки действуют расплавленные чугун и шлак, движущиеся куски шихты, а в нижней части действует довольно высокая температура.

В верхней части шахты, немного ниже уровня завалочного окна, футеровка подвергается ударам кусков чугуна и кокса. В этом месте огнеупорную футеровку заменяют сборными чугунными кольцами, промежуток между кольцами и кожухом заполняют песком.

Чтобы нагрузка от чугунных колец не передавалась на огнеупорную футеровку, их укладывают на несущее кольцо, привариваемое к кожуху вагранки.

Шахта вагранки опирается на подовую плиту, удерживаемую стальными колоннами, установленными на фундаментной плите. Снизу шахта закрывается откидным днищем, поддерживаемым в закрытом положении домкратом. Днище футеруется набивной огнеупорной массой. Для текущего ремонта набивки подины и розжига вагранки в горне имеется рабочее окно. Загрузка вагранки в большинстве случаев механизирована.

С целью накапливания чугуна для заливки крупных форм и получения чугуна постоянного химического состава большинство вагранок снабжают передним горном, называемым копильником и представляющим собой сосуд цилиндрической формы, зафутерованный шамотом или полукислым кирпичом. В вагранках расплавленный чугун непрерывно стекает с лещади через переходную летку в копильник, откуда его выдают через летку с желобом, расположенным на уровне лещади копильника. В средней части копильника имеется летка для спуска шлака.

Продолжительность одного цикла плавки вагранки составляет 10—20 ч, после чего вагранка выбивается и производят ремонт ее футеровки. Производительность вагранки зависит от внутреннего диаметра и колеблется от 1 до 25 т/ч при диаметре в свету от 500 до 2000 мм и полезной высоте от оси нижнего ряда фурм до нижнего края загрузочного окна от 3 до 5 м. Расход кокса составляет 8—12% массы металла. Средний съем чугуна с 1 м2 поперечного сечения вагранки 7—9 т/ч.

В последнее время все большее распространение получают вагранки с предварительным подогревом дутья в рекуператорах, что помимо экономии топлива повышает температуру выплавляемого чугуна и производительность вагранки, а также способствует оздоровлению труда у вагранки, так как уменьшает содержание окиси углерода в отходящих из вагранки газах. Для подогрева воздуха используют отходящие из вагранки и содержащие значительное количество СО газы. Иногда устраивают для рекуператора дополнительно самостоятельную топку, отапливаемую газом или мазутом.

У некоторых крупных вагранок производительностью 10 — 20 т/ч в плавильном поясе устанавливают, аналогично горну доменной печи, плитовые вертикальные холодильники с помещенными в них в процессе отливки шамотными кирпичами. После установки холодильников плавильный пояс футеруют дополнительно шамотным кирпичом класса А вполкирпича. Холодильники намного увеличивают срок службы футеровки без ремонта и облегчают ремонт, который сводится к восстановлению тонкого слоя внутренней футеровки.

Помимо вагранок для плавки чугуна применяют также ванные печи.