Metallurgy.zp.ua
Главная » Литейное производство » Газовые и коксогазовые вагранки

Газовые и коксогазовые вагранки

Коксогазовая вагранка

Топливом коксогазовых вагранок служат кокс и природный газ, который сжигается в туннелях, расположенных по периметру вагранки над фурмами. Газовые горелки располагают по высоте таким образом, чтобы продукты горения выходили ниже уровня холостой колоши шахты вагранки на 250-300 мм. Условия перегрева металла в коксогазовой вагранке примерно такие же, как в коксовой вагранке. Температура чугуна на желобе 1390-1400°С. Газонасыщенность чугуна, выплавленного в коксогазовой вагранке, немного больше. При переводе коксовой вагранки на коксогазовый обогрев снижается расход кокса на рабочую колошу, чем объясняется тенденция к переводу на газовое топливо.

В коксогазовой вагранке состав газовой атмосферы более окислительный, чем в коксовой вагранке, что увеличивает угар кремния и марганца и ухудшает условия науглероживания жидкого металла.

Коксогазовая вагранка

Конструкция современной коксогазовой вагранки показана на рис. 8.7. Продукты горения газа и пары воды при температуре 1500-1550°С подают в плавильную зону шахты вагранки, вносится дополнительное количество теплоты, за счет которого улучшаются условия теплообмена в двух зонах — зоне плавления и зоне подогрева кусков твердой шихты, а в зоне перегрева жидкого чугуна при сохранении удельного расхода воздуха ничего не изменяется. Теплота от сжигания 25 м3 газа на 1 т выплавляемого чугуна позволяет уменьшить расход кокса на 25-35%, поднять производительность вагранки на 10% при постоянной температуре чугуна.

Уменьшение расхода кокса за счет сжигания дешевого природного газа позволяет снизить себестоимость чугуна, понизить содержание в нем серы, поднять производительность печи, уменьшить влияние качества разделки шихты, упростить регулирование высоты холостой колоши путем изменения расхода газа в горелках. Последнее выгодно отличает ее от вагранки, работающей на обогащенном кислородом воздухе. Однако коксогазовые вагранки имеют и существенные недостатки: взаимодействие продуктов, выделяющихся при горении природного газа (CO2 и H2O) с раскисленными кусками кокса с образованием 15-20% CO и 3-4% H2, что поглощает большое количество тепла); повышение температуры колошниковых газов на 100-150°С, вызывающее дополнительные потери теплоты; насыщение чугуна водородом.

Если совместный расход кокса и газа оценивать в единицах условного топлива, то окажется, что расход коксогазового топлива будет больше, а кпд вагранки ниже, чем для обычной коксовой. Экономия при работе коксогазовой вагранки получается только за счет низкой стоимости природного газа, поэтому даже повышенный расход газа по сравнению с сэкономленным коксом дает определенный экономический эффект.

Газовая вагранка

Газовая вагранка представляет собой пламенную печь шахтного типа. Она существенно отличается от коксовой и коксогазовой вагранки. В газовой вагранке отсутствует традиционная холостая коксовая колоша, она имеет постоянную высоту зоны плавления над газовыми горелками и ограниченную по размерам зону перегрева. Газовые вагранки конструктивно различаются на:

  • вагранки с уступами в шахте (рис. 8.8);
  • вагранки с перемычкой в шахте;
  • вагранки с выносной камерой перегрева.

В вагранке, изображенной на рис. 8.8, по высоте шахты выполнены два уступа 6 и 12, предотвращающих попадание шихтовых материалов в нижнюю часть камеры сжигания газа 4, зону перегрева.

Газовая вагранка

Верхняя часть шахты вагранки (выше уступов 6 и 12) предназначена для нагрева и расплавления шихты, а нижняя — для перегрева жидкого чугуна. Как верхний, так и нижний уступы испытывают высокие термические нагрузки, поэтому охлаждаются водой. По всему периметру нижней части камеры сжигания газа и перегрева встроены в один или в два раза туннели — трубки, в которых находятся газогорелочные устройства.

Перед плавкой камера перегрева нагревается газовыми горелками до температуры 1600°С. Затем после достижения необходимого температурного режима и состава печной атмосферы в шахту вагранки загружают шихту. Металл плавится, стекает в камеру перегрева вагранки, откуда непрерывно поступает в копильник.

Основным преимуществом газовых вагранок перед коксовыми является то, что они не требуют применения дефицитного кокса, имеет место существенное сокращение содержания серы (в 5-6 раз ниже, чем в чугуне, выплавляемом в коксовых вагранках). Вместе с тем в газовых вагранках труднее получить чугун с содержанием углерода более 3-3,2%. Это объясняется отсутствием в коксовой вагранке холостой коксовой колоши и образованием в камере перегрева окислительной атмосферы, что способствует угару химических элементов чугуна (углерода, кремния, марганца). В таких случаях искусственно в шихту добавляют высокоуглеродные материалы, например куски отходов графитовых электродов.