Газовые вагранки и энергосберегающие процессы плавки в них чугуна: Учебное пособие

Черный А.А.

Пенза, 2009 г.

СПОСОБЫ ПЛАВКИ ЧУГУНА НА ГАЗООБРАЗНОМ ТОПЛИВЕ

 

Для газовых вагранок с холостой огнеупорной колошей разработан новый способ плавки чугуна.

Технический результат разработки заключается в экономии топлива на процесс плавки и подогрев дутья при стабильности плавки на всем ее протяжении.

Указанный технический результат достигается тем, что плавка включает загрузку шихты, флюса и подачу подогретого дутья, при этом воздушное дутье с температурой 450-550°С подают в течение 75-85%

общего времени плавки, затем подачу газа на разогрев воздуха в воздухоподогревателе прекращают и плавку заканчивают при температуре дутья в пределах 150-200°С, осуществляя подогрев за счет тепла,

аккумулированного огнеупорной футеровкой воздухоподогревателя.

Подогрев дутья в начале плавки до 450-550° С гарантирует стабильность процесса, получение высокой температуры расплавленного чугуна, снижает расход топлива непосредственно на плавку. Повышение

температуры дутья выше верхнего предела практически нецелесообразно и экономически не выгодно, более того, при этом создаются неблагоприятные условия для работы воздухоподогревателя. Нижний предел по температуре дутья обеспечивает достижение поставленной цели, его снижение ниже нижних пределов ухудшает технологические и экономические показатели плавки.

Окончание процесса плавки на протяжении 15-25% общего времени плавки, как показала практика, приводит к постоянному снижению температуры дутья до 150-200°С, при этом понижается температура

выпускаемого расплава до 1340-1360° С, однако эта температура не влияет на технологические свойства чугуна и вполне достаточна для заливки толстостенных отливок, заливку которых можно спланировать на конец плавки.

Выключение подачи топлива в конце плавки в воздухоподогреватель уменьшает расход топлива и дает соответствующую экономию.

Работа вагранки с температурой дутья 450-550° С в течение 75-85% общего времени плавки обусловлена наличием количества тонкостенных и толстостенных отливок. При большом количестве толстостенных отливок подачу топлива в воздухоподогреватель прекращают раньше, при меньшем количестве их – позже.

 

Осуществление способа производится следующим образом.

После розжига вагранки или одновременно разжигают газовые горелки воздухоподогревателя.

При достижении необходимой температуры разогрева футеровки вагранки 1550-1600° С и достижения температуры воздушного дутья 450- 550° С производят загрузку шихтовых материалов, флюса, ферросплавов до уровня завалочного окна. Расплавленный металл перед выпуском скапливается либо на подине вагранки ( если вагранка без копильника ), либо в копильнике, откуда осуществляется его непрерывный или периодический отбор для заливки литейных форм.

Способ плавки по контролируемым параметрам выгодно отличается от известных и позволит сократить 6-10% расхода топлива на 1 т расплавляемого чугуна.

На основе исследований разработаны следующие эффективные способы плавки металла на газообразном топливе:

- способ плавки чугуна в газовой вагранке, включающий введение порошкообразных или пылевидных добавок, отличающийся тем, что пылевидные добавки, содержащие флюсы или другие вещества,

вводят в туннель или в смесительную камеру;

- способ плавки чугуна в газовой вагранке, отличающийся тем, что плавку производят одновременно с продувкой чугуна углеводородами, предварительно подвергнутыми термокрекингу;

- способ плавки чугуна в газовой вагранке, отличающийся тем, что в качестве источника тепла используют одновременно природный газ и электроэнергию;

- способ получения чугуна в газовой вагранке, отличающийся тем, что, с целью получения чугуна заданного состава, продувку его газообразными, жидкими и твердыми веществами ведут одновременно с перегревом;

- способ получения высокопрочного чугуна путем обработки его парами магния или другими  модификаторами, отличающийся тем, что модифицирование жидкого чугуна ведут одновременно с

перегревом его в газовой вагранке, содержащей бассейн с проходящим потоком металла;

- способ плавки металла в газовой вагранке, отличающийся тем, что, с целью восстановления окислов, в высокотемпературные области печи вводят углеводороды;

- способ получения высококачественного, модифицированного чугуна в газовой вагранке, отличающийся тем, что насыщение жидкого металла окислами железа производят в период плавления в газовой вагранке с окислительной атмосферой, а затем металл раскисляют кремнием;

- способ плавки чугуна в вагранке с холостой огнеупорной колошей, включающий разогрев колоши продуктами сгорания топлива, плавление шихты и перегрев жидкого металла между кусками колоши, отличающийся тем, что плавку ведут при температуре продуктов сгорания топлива, равной 1-1,05 температуры огнеупорности материала холостой колоши;

- способ плавки чугуна в газовой вагранке с углеродсодержащей холостой огнеупорной колошей, включающей сжигание газовоздушной смеси в горелках вагранки, разогрев продуктами сгорания холостой колоши, плавление шихты и выпуск жидкого металла, отличающийся тем, что, с целью экономии огнеупорных материалов и повышения температуры получаемого металла, плавку ведут при коэффициенте расхода воздуха в пределах 0,4-0,6 и температуру воздуха поддерживают минимально в соответствии с

зависимостью t = 1460 – 1100 α и максимально в соответствии с зависимостью t = 1540 - 900α, где α – коэффициент расхода воздуха;

t – температура воздуха, 0С.

Изложенные способы плавки чугуна на газообразном топливе разработаны на уровне изобретений. Они позволяют получать из газовых вагранок чугун требуемого состава и качества.