Плавка чугуна в вагранке
Вагранки являются основными плавильными агрегатами в чугунолитейных цехах. Пламенную печь применяют для плавки специальных чугунов, например, для литья прокатных валков. Тигельный горн применяют в небольших ремонтных литейных цехах. В электропечах выплавляют специальные легированные чугуны.
Конструкция вагранки
На рис. 73 приведена конструкция автоматизированной вагранки. Вагранка представляет собой шахтную печь (рис. 73, а), выложенную внутри огнеупорным шамотным кирпичом 19. Снаружи вагранка имеет металлический кожух 20, клепаный или сварной, из листовой стали.
Рис. 73. Вагранка с копильником
Шахта вагранки опирается на плиту 16, установленную на опорных колоннах 2. Снизу шахта имеет днище 1, которое перед началом работы закрывается и в конце плавки открывается. В верхней части шахты (рис. 73, б) расположено загрузочное окно 13; через это окно в вагранку регулярно загружают определенные порции (колоши) шихтовых материалов в течение всей плавки, предварительно заполнив горн (нижнюю часть шахты) коксовой холостой колошей. В нижней части шахты вагранки для подачи воздуха имеется воздушная коробка 6; из нее воздух, необходимый для горения топлива, подается в вагранку через отверстия — фурмы 5. Фурмы могут быть расположены в один или несколько рядов. На вагранке, показанной на рис. 73, фурмы расположены в один ряд.
Часть вагранки, расположенную выше загрузочного окна, называют трубой 10. На верхней части трубы устанавливается искроуловитель 11 для гашения раскаленных частичек топлива, которые выносятся из вагранки потоком газов. Отходящие газы из вагранки отсасываются в трубу 7 и направляются для очистки от пыли в камеру 12; этот газ используется для подогрева воздуха.
Расплавленный чугун стекает в нижнюю часть шахты, называемую горном, и оттуда непрерывной струей по наклонному поду вагранки через канал 24 стекает в копильник 3, служащий для сбора металла. Из копильника по мере накопления металл выпускают в ковш. Для выпуска шлака по желобу сделана шлаковая летка 18. В вагранках без копильника накопление чугуна производится в нижней части шахты — горне. Вагранки строят производительностью от 0,5 до 30 m/час.
Для удобства обслуживания вагранки около загрузочного окна устраивают так называемую колошниковую площадку 14. На заводах Советского Союза загрузка большинства вагранок механизирована при помощи бадьи 9 и специального консольного крана 15 или наклонного подъемника. Бадья имеет открывающееся дно, через которое материалы засыпаются в вагранку.
Загрузку материалов в вагранку производят послойно, порциями, в следующем порядке: на холостую колошу (слой кокса до плавильного пояса), загружают металлическую колошу 22 (металлическую шихту), затем рабочую топливную колошу 21 (кокс), на которую засыпают флюс (известняк), потом снова металл и т. д. Топливо рабочей колоши сгорает неполностью. Остаток его идет на пополнение частично выгорающей холостой колоши, которая, таким образом, во время плавки поддерживается на постоянном уровне.
Для повышения температуры расплавленного чугуна производят подогрев воздуха, подаваемого в фурмы, или вдувание кислорода в вагранку.
В результате насыщения металла углеродом содержание последнего в выплавляемом чугуне колеблется в пределах 3,2—3,4% независимо от его содержания в шихте, которая в отдельных случаях может состоять из одного малоуглеродистого стального лома.
На отечественных заводах начали внедрять вагранки, в которых в качестве топлива применяется природный газ. Благодаря отсутствию в шихте вагранки кокса, способствующего науглероживанию металла и созданию окислительной атмосферы, в таких вагранках можно выплавлять не только низкоуглеродистый чугун, но графитизированную сталь. Также применяются вагранки со смешанным топливом — газ и кокс.
Конструкция вагранки также начинает частично изменяться. Для нижней части шахты вагранки стали применять водяное охлаждение 23, что уменьшает расход огнеупорных материалов, а также обеспечивает более продолжительное время их работы без ремонта.
В вагранках, футерованных основным (магнезитовым) кирпичом, получают чугун с небольшим содержанием серы. Стали применять закрытые вагранки без искроуловителя; отходящие газы из вагранки удаляются вентилятором (дымососом), причем тепло газов используется для подогрева воздуха. Из отходящего газа тщательно отделяются несгоревшие частицы и пыль. В таких вагранках обеспечивается получение более перегретого чугуна, и они не загрязняют воздух отходящими газами, содержащими окись углерода.
Загрузка шихты в бадью 9 из бункеров 17 и режим плавки в вагранке автоматизируются с применением счетно-решающих устройств.
