Вагранка

 

ВАГРАНКА, включающая шахту .с трехрядной системой фурм с дроссельными клапанами для регулирования подачи дутья, отличающаяся тем, что, с целью повьшения температуры чугуна и повьшения теплового КПД, нижний ряд фурм имеет площадь сечения 20-24, средний ряд - 30-35% и верхний ряд - остальное от общей площади сечения всех фурм, а расстояние между рядами фурм составляет 40-50% от внутреннего диаметра вагранки . (Л со

„.SU„„1132130

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

О ЛЮЮОП

РЕСПУБЛИН зсю 27 В 1/16

-f, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ19 (21) 3607914/22-02 (22) 20.06.83 (46) 30.12.84. Бюл. У 48 .(72) И.Ф.Селянин, Г.Л.Маркс, Н.Г.Горбунов и А.Н.Кудрявцев (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.745.34 (088.8) (56) 1. Авторское:свидетельство СССР

1 608044, кл. F 27 В 1/16, 1976.

2. Мариенбах Л.М. Интенсификация ваграночного процесса. M. Машгиз, 1954, с. 164. (54) (57) ВАГРАНКА, включающая шахту с трехрядной системой фурм с дроссельными клапанами для регулирования подачи дутья, отличающаяся тем, что, с целью повышения температуры чугуна и повышения теплового.

КПД, нижний ряд фурм имеет площадь сечения 20-24, средний ряд — 30-35Х и верхний ряд — остальное от общей площади сечения всех фурм, а расстояние между рядами фурм составляет

40-50Х от внутреннего диаметра вагранки.

> С+О„=СО, +О, ) которая идет с выделением (О 94220 дж/моль). При ке кислорода (менее 2-3X) ся реакция восстановления ты углеродом кокса, тепла недостатразвивает- углекислоI

СО,, + С = 2СΠ— О (2)

Р ) которая идет с поглощением тепла (О = 41080 дж/моль) . С повышением температуры (выше 97ф Ц реакция (2) инт енсифицируется.

1 113213

Изобретение относится к литейному производству, в частности к конструкциям вагранок, и может быть использовано для получения высокока-. чественного ваграночного чугуна.

Известна вагранка с многоряднЬй системой фурм, у которой суммарная площадь. отверстий нижнего ряда фурм по отношению к общей площади отверстий всех фурм составляет 25-48Х.

Такое соотношение площадей сечения нижних Аурм позволяет повысить скорость вдуваемого воздуха и обогащать кислородом центральную зону шахты огранки. В конструкции не оговаривается количество верхних рядов фурм и, следовательно, соотношение суммарных площадей Аурменных сечений верхних рядов Г13.

Наиболее близкой к предлагаемой является вагранка, которая имеет основной нижний ряд фурм и два верх них дополнительных ряда. Уровень третьего ряда фурм определяется высотой расположения зоны почти полного исчезновения свободного кислорода в продуктах горения холостой коло.ши, которые находятся на расстоянии

550 мм от оси основного первого ряда фурм. Фурмы второго ряда располагаются на высоте, равной примерно половине этого расстояния.

В нижний ряд фурм подается 70-80Х дутьевого воздуха, в два верхних ряда — 20-ЗОХ. Данная модификация фурменного пояса расширяет кислород- З ную зону холостой колоши, повышает температуру выпускаемого чугуна на 20-30 С (23 .

Недостатком данной конструкции является невысокая температура пере40 . греза чугуна и низкий тепловой КПД вагранки.

Присутствие избытка кислорода в топочных газах приводит к развитию реакции

О 2

Проведенный технологический анализ показал, что известные конструкции не полностью используют воэможности вагранки для сокращения расхода кокса и повышения температуры выплавляемого чугуна, Цель изобретения — повышение температуры чугуна и повышение тепловоКПД.

Поставленная цель достигается тем, что в вагранке, включающей шахту с трехрядной системой фурм с дроссельными клапанами для регулирования подачи дутья, нижний ряд фурм имеет площадь сечения 20-24, средний ряд — 30-35Х и верхний ряд — остальное от общей площади сечения всех фурм, а расстояние между рядами фурм составляет 40-50Х от внутреннего диаметра вагранки.

Учитывая, что суммарная площадь всех фурм равна. 100Х и в каждый последующий ряд необходимо подать воздуха на 5-10Х больше, чем в предыду- . щий, то нижний ряд должен иметь площадь сечения фурм 20-24Х, средний ряд — 30-35 и верхний ряд — 40-45Х от общей площади всех дутьевых отверстий.

Указанное количество воздуха необходимо для дожигания С0, которое образуется при горении кокса в нижележащих слоях холостой колоши. Меньшее количество воздуха недостаточно для дожигания образующего СО на уровне 400-600 мм от нижележащих фурменных отверстий. Большее количество воздуха нецелесообразно подавать в связи с тем, что увеличивается степень окисления жидкого металла, так как количество поступающего воздуха пропорционально площади дутьевых отверстий, то соответственно выбирается и соотношение площадей фурм каждого ряда.

Выполнение площадей сечения фурм первого ряда менее 20Х неэффективно, так как процесс горения кокса из-эа недостаточного количества воздуха будет неинтенсивек, а при площадях сечения фурм более 24Х будет ощущаться недостаток воздуха для полного сгорания кокса в верхних слоях холостой колоши.

Теплотехнические параметры предлагаемой конструкции будут оптимальными при условии, если расстояние между рядами фурм составит 40-50Х от диаметра вагранки. В соответствии з с ГОСТ 24774-81. вагранки средней производительности имеют внутренний диаметр 900, 1100, 1300 мм. Следовательно, абсолютное расстояние между . рядами фурм будет равно 400-600 мм.

Расстояние между рядами фурм менее . 40% от внутреннего диаметра вагранки, т.е. менее 400 мм неэффективно, вследствие сокращения общей высоты . зоны перегрева. Высота холостой коло- 1О ши равна 1200-1400 мм над нижним рядом фурм. Третий ряд фурм в этом случае будет расположен на расстоянии 600-700 мм от основного ряда и в верхней части холостой колоши будет развиваться эндотермическая реакция восстановления СО> в СО.

Соответственно уменьшается темпера. тура выпускаемого чугуна.

Расстояние более 50% от внутреннего диаметра вагранки т.е. более

600 мм между фурменными поясами также неэффективно, так как в этом случае эндотермическая реакция восстановления СО» углеродом кокса успевает развиваться в области между ряда-ми фурм, что приводит к снижению эффективной температуры источника тепла и к уменьшению температуры перегрева чугуна.

На чертеже изображена вагранка с расширенной зоной горения и с тремя рядами фурм.

Вагранка имеет фурменную коробку

1, которая обеспечивает равномерную подачу дутья в фурмы.всех рядов.

Фурмы 2-4 каждого ряда имеют самостоятельные дроссельные клапаны 5-7 регулирования подачи дутья через каждую фурму в отдельные моменты плавки. Фурмы каждого верхнего после-А довательного ряда смещены относительо но фурм нижнего ряда на 30 по кожу- 3 ху вагранки.

Дпя того, чтобы количество поступающего воздуха в фурмы каждого ряда 5 соответствовало вышеприведенным величинам, гидравлическое сопротивление подводящих трубопроводов необходимо рассчитать по методике Е.МаНоткина.

Проведенный анализ горения топлива показал, что чем больше высота кислородной эоны и меньше высота реакционной зоны, тем больше перегревается капля чугуна при движении

30 А от пояса плавления до горна. Высота восстановительной зоны уменьшится до минимума или практически будет отсутствовать, если на границе меяф у кислородной и восстановительной зонами (400-600 мм от нижнего ряда фурм) установить второй ряд фурм с площадью сечения всех отверстий на 5-10Х больше, чем соответствующий параметр нижнего ряда фурм.

Для того, чтобы не дать восстановительной реакции развиться в верхней части холостой колоши, дожечь образующийся СО, на расстоянии 400600 мм от второго ряда фурм необходимо установить третий ряд фурм.

При недостатке воздуха, вдуваемого в каждый ряд фурм, высота кислородной зоны практически не меняется, нп количество образующегося СО на гр анице зон р ез ко возрас тает и на среднем расстоянии (500 мм), как правило, равно 5-10Х.

Для того, чтобы горение кокса шло равномерно по всей высоте холостой калоши, во второй ряд фурм необходимо подать воздуха на 5-10Х больше, чем в первый ряд фурм. Избыток воздуха пойдет на дожигание

СО, который образуется на границе двух эон. По этой же причине в третий ряд фурм необходимо подать воздуха на 5-10Х больше, чем во второй ряд.

В соответствии с вьппеуказанным, нижний ряд имеет площадь сечения фурм 20-24%, средний ряд — 30-35 и верхний ряд — остальное от общей площади всех дутьевых отверстий. !

Известные однорядные вагранки выплавляют чугун с температурой 1350о

1400 С, а для получения высококачественных чугунов (СЧ25, СЧЗО и более высоких) необходимо ковшовое модифицирование ° Вышеприведенные температуры недостаточны для эффективного усвоения модифицирующих присадок.

Предлагаемая вагранка повышает о температуру чугуна до 1480-1500 С, а тепловой КПД вЂ” в 1п12 раза дает воэможность получать чугуны с высокими механическими свойствамю, ликвидировать брак по недоливам, спаям и газовым раковинам при литье.

ВИИИПИ Заказ 9749133 Ти9аа 377 ПоИззаааоа

Филиал IIII Патент, .г. Ужгород, ул.Проектная,4