Литейное производство

Фурменный пояс вагранки

Фурменный пояс (воздушный)

Устройство фурменного пояса оказывает большое влияние на работу вагранки. Он состоит из следующих основных частей: воздушной фурменной коробки, патрубков и колен, подводящих воздух к фурмам, самих фурм и предназначен для подачи воздуха в шахту вагранки.

Воздушная коробка представляет собой корпус, окружающий шахту. Внутренний объем коробки должен быть достаточно большим, чтобы воздух, поступив в него из магистрального воздухопровода, равномерно распределялся по фурмам. С этой же целью подвод воздуха к кольцу осуществляется двумя симметричными рукавами.

Конструкция воздушной коробки должна давать возможность охлаждения кожуха. Коробка не должна вплотную прилегать к кожуху, между ней и кожухом должен быть промежуток 150-200 мм.

Вагранки без подогрева дутья имеют фурменные коробки прямоугольного сечения (рис. 2.6), с подогревом дутья — круглого сечения и футеруются изнутри легковесным кирпичом или покрываются снаружи тепловой изоляцией.

Фурменный пояс вагранок с коробчатыми фурмами

Если вагранка не имеет подогрева дутья или водяного охлаждения и длительность плавки составляет не менее 5-6 ч, устройство двух или трех рядов фурм обязательно. Фурмы располагаются равномерно в шахматном порядке по окружности вагранки. При этом общая площадь выходных отверстий фурм по внутреннему диаметру шахты должна быть от 1/4 до 1/5 сечения вагранки в зоне фурм. Из общей площади поперечного сечения всех фурм 80% приходится на первый (основной) ряд фурм и 20 % — на остальные, причем фурмы второго и третьего рядов одинаковые. Расстояние между рядами фурм 200-300 мм. Количество фурм от 4 до 8 в ряду в зависимости от диаметра вагранки.

Для коксовых вагранок без подогрева дутья применяется установка двух- и трехрядных коробчатых и двухрядных щелевых фурм. Щелевые фурмы целесообразно применять на вагранках небольших размеров с копильниками, где значительно сказывается неравномерность подвода воздуха по периметру.

Основные размеры фурменного пояса вагранок с коробчатыми фурмами, мм

Основные размеры фурменного пояса с коробчатыми фурмами (рис. 2.6) приведены в табл. 2.2. В каждую фурму самостоятельно подводится воздух, что позволяет регулировать подачу дутья и исключить зашлаковывание фурм. Регулировку осуществляют поворотными заслонками. Сварная воздушная коробка вагранок изготавливается из двух половин, соединяющихся между собой фланцами. В верхней части коробки устанавливают мембранный предохранительный клапан и встраивают трубку для манометра. Для связи с атмосферой предусматривается трубка с вентилем. Клапан служит для исключения разрушения конструкции при хлопках в случае скапливания в воздухоотводах ваграночных газов.

Фурмы следует выполнять в виде чугунных коробок, расширяющихся внутрь и с небольшим наклоном 10-15°. Эти коробки не доходят до внутренней стенки на 40-50 мм, и отверстие внутри в шахте выполняются в футеровке.

Патрубки и колена подводят воздух от коробки к фурмам. Сечения патрубков и колен не должны быть меньше отверстий фурм Fкол≤(0,25-0,3)Fф. Лучше, если они превышают сечения отверстий фурм на 25-30 %. Такое устройство фурм полностью исключает шлакование.

Расстояние от лещади вагранки до оси первого ряда фурм (высота горна) имеет существенное значение для получения чугуна заданного качества и химического состава. В вагранках без копильников это расстояние должно равняться 350-450 мм; в вагранках, оборудованных копильниками, а также при плавке в них малоуглеродистых и ковких чугунов высота горна должна быть 150-300 мм.

Практика применения многорядной системы фурм показала, что температура выпускаемого металла повышается на 25-30 °С, производительность вагранки увеличивается на 15-20 %, расход кокса снижается на 20 % и резко уменьшается зашлаковывание фурм.

Чтобы обеспечить равномерную подачу дутья по всему периметру холостой колоши и благодаря этому улучшить питание вагранки воздухом, были созданы так называемые щелевые фурмы (рис. 2.7). В кожухе вагранки вырезают фурменные окна, общая длина которых должна составлять 45 % от периметра кожуха, высота окон равняться высоте фурменной щели. Расстояние между фурменными окнами делают 250-300 мм. К внутренней стороне кожуха приваривают уголки, в них вырезают аналогичные фурменные окна. Сплошные щели образуются футеровкой, для поддержания которой на уголки ставятся опорные кольца.

Вагранка со щелевыми фурмами

Отношение площади основной (нижней) щелевой фурмы к площади поперечного сечения плавильного пояса вагранки берут равным 1/4. Высоту основной щелевой фурмы определяют по выражению πDh = πD2/4•4, откуда h=D/16,где h — высота щели, мм; D — диаметр вагранки, мм.

В табл. 2.3 приведены основные размеры щелевого фурменного пояса для вагранок диаметром 500-900 мм, высота второй щелевой фурмы, независимо от диаметра вагранки, должна быть равной 35 мм, а расстояние между осями фурм 300-350 мм.

Основные размеры фурменного пояса вагранок со щелевыми фурмами, мм

Для эффективной работы вагранок со щелевыми фурмами в нижнюю фурму необходимо подавать 60-70 % всего дутья, а в верхнюю — 30-40 %. Поэтому воздушную коробку делят пополам, и воздух подводят отдельно в каждую половину коробки и фурму. В воздухопроводы встраивают расходомерные устройства и дроссельные заслонки.

Практика работы вагранок со щелевыми фурмами показала, что температура выпускаемого металла повышается на 30-40 °С и производительность увеличивается на 15-20 %. Кроме того, облегчается и ускоряется кладка и ремонт фурменного пояса, фурмы шлакуются в меньшей степени, и не образуются настыли в зоне плавления и фурм.

В вагранках большого диаметра (1300 мм и выше) кислород воздуха не достигает центральной части холостой колоши, и она не влияет на процесс плавки чугуна. Чтобы ликвидировать эту «мертвую» зону и, следовательно, увеличить производительность вагранки и повысить температуру выпускаемого металла, необходимо приблизить выходные отверстия фурм к центру вагранки. Для этого применяют водоохлаждаемые медные фурмы, выдвинутые в шахту вагранки (типа доменных фурм). На рис. 2.8 приведен общий вид выдвижных водоохлаждаемых фурм. Глубину установки фурм следует определять опытным путем.

Выдвижные водоохлаждаемые фурмы

Водоохлаждаемые невыдвижные фурмы целесообразно использовать на всех вагранках с горячим дутьем, не имеющих водяного охлаждения плавильного пояса. Это исключает оплавление фурм, стабилизирует их расчетные сечения и условия питания вагранок воздухом.

Воздуходувные машины

Воздуходувные машины (табл. 2.4) служат для подачи дутья и эффективного горения кокса в рабочем пространстве вагранки. Они выбираются в зависимости от производительности и наличия рекуператора или воздухоподогревателя.

Характеристика воздуходувных машин для вагранок

Системы набора, дозирования и загрузки шихты

Для бесперебойной работы вагранок они снабжаются системой набора и взвешивания всех компонентов шихты (колош) и загрузки их в шахту вагранки (подробнее см. Загрузка шихты в вагранку).