Вагранка для плавки чугуна и оксидных материалов на антраците

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям вагранки для выплавки чугуна и оксидных материалов на антраците. Вагранка содержит шахту с загрузочным окном. Выше загрузочного окна в шахте расположен рекуператор, выполненный из внешней и внутренней соосных труб. Рекуператор снабжен спиральной насадкой и в верхней части компенсатором. Компенсатор выполнен в виде горизонтально расположенных пластин, одна из которых прикреплена к внешней трубе, а другая - к внутренней трубе рекуператора. Полезная высота вагранки равна , где D - диаметр вагранки. Использование изобретения обеспечивает повышение теплового КПД вагранки и уменьшения теплового загрязнения атмосферы. 1 ил.

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к конструкциям вагранок для плавки чугуна и оксидных материалов на антраците.

Известна вагранка конструкции института «Гипростанок», включающая шахту с полной высотой Hn=4, 3…4, 5 , где D - внутренний диаметр вагранки (м), и один ряд фурм. Дутье подогревается отдельностоящим радиационно-конвективным рекуператором до 450-500°С. Вагранка предназначена для плавки чугуна, в качестве топлива применяется кокс.

Основной недостаток заключается в том, что отдельно стоящий рекуператор дополнительно отапливается природным газом, что значительно удорожает производство жидкого чугуна. Кроме того, данная вагранка не может использовать в качестве топлива антрацит, тощие угли, углесодержащие топливные брикеты, обладающие значительно меньшей прочностью, чем кокс. Давление столба шихты на нижележащую топливную насадку имеет величины, превышающие прочностные показатели заменителей кокса. Антрацит и другие заменители кокса при горении не выдерживают давления столба металлической шихты, растрескиваются, разрушаются, превращаясь в мелкую фракцию, что значительно ухудшает снабжение вагранки дутьем, температура выпускаемого чугуна резко уменьшается, и печь идет на захолаживание.

Известна вагранка, включающая шахту с трехрядной системой фурм, нижний ряд фурм имеет площадь сечения 20-24%, средний 30-35%, а верхний ряд - остальное от общей площади сечения всех фурм, а расстояние между рядами фурм составляет 40-50% от внутренних диаметра вагранки (а.с. №1132130 «Вагранка» Селянин И.Ф., Маркс Г.Л., Горбунов Н.Г. и др. Заявка 3607914 от 20.06.1983 г.). Полезная высота данной вагранки также составляет Нш=4, 3…4, 5 , где D - внутренний диаметр вагранки [Н.Г. Гирмович, Чугунное литье: М - Л., Машгиз, 1949 г.].

Средняя высота Нш столба шихтовых материалов для вагранок любого диаметра составляет Нш=4,0 м [И.Ф.Селянин, А.И.Степанов, Г.Л.Маркс и др. Об определении расчетным путем высоты шахтных печей. Изв. ВУЗов. Черная металлургия, 1997 г., №2, с.10-12]. Поэтому данная вагранка не может также работать на антраците и других заменителях кокса, обладающих меньшей прочностью.

Наиболее близкой к заявляемой является вагранка для плавки чугуна и оксидных материалов на антраците, содержащая шахту с загрузочным окном, расположенный в шахте рекуператор, выполненный из внешней и внутренней соосных труб (пат.RU 89684 U1, F27B 1/00, 10.12.2009).

Главный недостаток - низкий тепловой КПД ваграночной установки, связанный с тем, что небольшая высота шихтовых материалов не способствует завершению теплообмена между газом и шихтой, газы отходят из печи с высокой температурой и с содержанием СО 17-20%. За счет подсоса свежего воздуха через завалочное окно оксид углерода воспламеняется, и конечная температура ваграночных газов составляет 1300-1350°С.

Задачей изобретения является повышение теплового КПД вагранки и, соответственно, резкое уменьшение теплового загрязнения атмосферы.

Для этого в вагранке для плавки чугуна и оксидных материалов на антраците, содержащей шахту с загрузочным окном, расположенный в шахте рекуператор, выполненный из внешней и внутренней соосных труб, снабженный спиральной насадкой, рекуператор расположен выше загрузочного окна в шахте вагранки и снабжен в верхней части компенсатором, выполненным в виде горизонтально расположенных пластин, одна из которых прикреплена к внешней трубе, другая - к внутренней трубе рекуператора, при этом полезная высота вагранки равна Нп=2,81-3,1 ,где D - диаметр вагранки.

Высота от нижнего пода 2,81-3,1 нужна для того, чтобы уменьшить при плавке нагрузку на топливную колошу. Полезная высота меньше этой величины недостаточна для прогрева доменного шлака и горных пород до температуры плавления. Если меньше 2,81, то шихтовые материалы не будут успевать прогреваться до уровня второго ряда фурмы, шихта опустится, и капли чугуна не достаточно прогреются, и тогда вагранка идет на «захолаживание». Если эта величина больше 3,1 , то увеличивается нагрузка столба шихтовых материалов на топливную колошу. Антрациты начинают разрушаться, и газопроницаемость топливной колоши резко уменьшается, снабжение вагранки дутьем в этом случае уменьшается, сопротивление столба шихтовых материалов и топлива резко возрастает, и вагранка идет на «захолаживание». В связи с низкой высотой шихтовых материалов в шахте отходящие газы имеют высокую температуру, при дожигании СО на уровне загрузочного окна газы разогреваются до 1350-1400°С и, попадая в рекуператор, способны подогреть холодное дутье до температуры 450-500°С. Высота вагранки до искрогасителя позволяет выполнить высоту рекуператора порядка 12-14 м. Это нужно для того, чтобы полнее использовать химическое и физическое тепло отходящих газов.

Вагранка показана на чертеже. В шахте 1 вагранки имеется загрузочное окно 2, а в нижней части вагранки размещены фурменная коробка 3 с узлом 4 фурменной коробки. Вагранка снабжена воздуходувкой 5 и имеет два ряда фурм - верхний 6 и нижний 7. В вагранке выше загрузочного окна 2 размещен рекуператор 8, снабженный спиральной насадкой 9 и состоящий из соосных труб - внешней трубы 10 и внутренней трубы 11. Цифрой 12 показаны цапфы подвески рекуператора. В верхней части рекуператора расположен компенсатор, состоящий из двух кольцевых пластин, соответственно нижней 13 и верхней 14. Рекуператор имеет трубопровод 15 подачи холодного воздуха и трубопровод 16 для подачи горячего воздуха к фурменной коробке 3, расположенный в нижней части рекуператора. Температура внутренней трубы 11 рекуператора всегда на 100-150°С выше температуры внешней трубы 10. За счет разности температур внутренняя труба 11 дополнительно термически расширяется в длину и по диаметру относительно внешней трубы. За счет этого верхняя пластина 14 компенсатора скользит относительно нижней и поднимается вверх, образуя кольцевой зазор по плоскости сопряжения пластин.

В этом рекуператоре холодный воздух через патрубок 15 подается в верхнюю часть рекуператора, где нагревается и выводится через трубопровод 16. При высоких температурах внутренняя труба будет удлиняться, соприкасающиеся поверхности пластин компенсатора будут свободно скользить относительно друг друга, не допуская коробления материала труб. При этом обеспечивается хорошая герметизация внутреннего пространства рекуператора.

Вагранка работает следующим образом.

В вагранку загружают розжиговую топливную колошу высотой Нк=1,16, разжигают топливо, на колошу догружают вначале слой известняка в расчете (3-5)% от массы металлозавалки, включают дутье, затем последовательно загружают рабочие колоши антрацита, другие заменители кокса и металлической шихты.

Отходящие ваграночные газы имеют высокую температуру t=700-860°С и высокое содержание СО ~ (17-20)%. Оксид углерода дожигается за счет кислорода воздуха, который подсасывается через загрузочное окно вагранки. Температура газов после дожигания СО достигает 1300-1350°С, газы с такой температурой поступают в рекуператор и позволяют нагреть дутье до температуры 450-550°С. Газы, выходящие из рекуператора, снижают свою температуру до 400-450°С. Тепловой КПД печи увеличивается с 35-37% до 42-45%.

Вагранка для плавки чугуна и оксидных материалов на антраците, содержащая шахту с загрузочным окном, расположенный в шахте рекуператор, выполненный из внешней и внутренней соосных труб, снабженный спиральной насадкой, отличающаяся тем, что рекуператор расположен выше загрузочного окна в шахте вагранки и снабжен в верхней части компенсатором, выполненным в виде горизонтально расположенных пластин, одна из которых прикреплена к внешней трубе, а другая - к внутренней трубе рекуператора, при этом полезная высота вагранки равна где D - диаметр вагранки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обезвоживания осадков, активного ила или отстоя промышленных и бытовых сточных вод и может быть использовано в водоснабжении и канализации.

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к дозированной загрузке шихтовых материалов в ванные плавильные печи для плавки цветных металлов.

Изобретение относится к способу и печи для очистки отходов цинка, содержащих не менее 90% металлического цинка. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструктивным элементам плавильного оборудования вакуумно-дуговых, плазменно-дуговых и электронно-лучевых печей, в конструкции которых используется водоохлаждаемый плавильный инструмент - холодный тигель.

Изобретение относится к способу и установке для переработки композиционных материалов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к индукционным установкам, предназначенным для плавки и приготовления сплавов, требующих в процессе приготовления эффективного перемешивания расплавленного металла.

Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к загрузочному устройству доменной печи. .

Изобретение относится к технологии производства сахара, а именно к оборудованию по получению сатурационного газа, используемого для очистки диффузионного сока, и может найти широкое применение при получении извести в шахтных печах в промышленности строительных материалов, химической и металлургической промышленности.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для охлаждения доменных печей

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для охлаждения доменных печей

Изобретение относится к реактору с псевдоожиженным слоем для переработки реакционно-способного материала, который может включать неорганические вещества, а также углеродистые вещества, такие как черный щелок и биомасса, для переработки и/или возвращения материалов на повторную переработку и извлечения энергии

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к установкам по производству оксида свинца

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для охлаждения доменных печей
Изобретение относится к производству жидкого расплава в плавильных агрегатах шахтного типа

Изобретение относится к термообработке изделий, в частности к устройствам для закалки изделий токами высокой частоты

Изобретение относится к способу и устройству для плавки окисленного никелевого и железорудного сырья

Изобретение относится к устройству для проведения химических и/или физических реакций между твердым веществом и газом, в частности для подогрева, охлаждения и/или кальцинирования мелкозернистых материалов

Изобретение относится к устройству для проведения химических и/или физических реакций между твердым веществом и газом, в частности для подогрева, охлаждения и/или кальцинирования мелкозернистых материалов

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям вагранки для выплавки чугуна и оксидных материалов на антраците

Наверх