2. Вагранка

2.1. Классификация вагранок

Вагранки классифицируются по футеровке (кислые и основные), по теплотехническим особенностям (без подогрева и с подогревом дутья), по степени очистки газов (открытые, полузакрытые и закрытые). В открытых вагранках проводится только грубая очистка от крупных частиц пыли, в полузакрытых очищается только часть газов, а в закрытых эффективной очистке подвергаются все газы.

Открытые вагранки холодного дутья не могут быть рекомендованы к применению по экологическим соображением и в связи с низким КПД. Вагранки с частичной очисткой газов от пыли в мокрых искрогасителях (пылеосадителях) допускается применять диаметром до 1300 мм при условиях длительности непрерывной работы не более 7 часов и значительной удаленности от жилых помещений.

Вагранки с высокотемпературным подогревом дутья в выносном рекуператоре с использованием теплоты отходящих ваграночных газов и полной их очисткой рекомендуются для высокопроизводительных литейных цехов заводов индивидуального и мелкосерийного производств, а также цехов металлургических предприятий.

При крупносерийном и массовом производстве отливок должны применяться вагранки с высокотемпературным подогревом дутья с применением эффективных рекуператоров и полной очисткой ваграночных газов.

2.2. Конструкция вагранки

Вагранка представляет собой плавильную печь шахтного типа. На рис. 1 схематически изображена типовая вагранка с копильником. Конструкция ее довольно проста. Вертикальный цилиндрический кожух 9, изготовленный из листовой стали толщиной 8 − 12 мм, установлен на по-

40

довой плите 18. Внутри кожух футерован огнеупорным материалом 10,

− 1,2 м) шахту выкладывают не огнеупорными, а чугунными пустотелыми блоками, которые хорошо противостоят ударам загружаемого металла. Под 17 набивают и вагранку разжигают дровами через рабочее окно, которое перед началом плавки плотно закрывают дверцей 16. Копильник 4 предназначен для сбора необходимого количества чугуна. Копильник, как и вагранка, имеет кожух и футеровку. Жидкий металл из вагранки поступает в копильник через летку 6. Металл из копильника выпускают через летку 2 по желобу 1; шлак − через шлаковую летку 3. Съемный свод 5 об-

41

легчает условия ремонта. Воздух вначале поступает в фурменный пояс 8 и затем по патрубкам − фурмам. Шиберы 14, установленные на патрубках, позволяют регулировать расход воздуха на фурмы. На верхней части дымовой трубы, выходящей из здания, устанавливают искрогаситель, предназначенный для улавливания раскаленных частиц и пыли, выбрасываемых из вагранки.

По мере расплавления металлической шихты, сгорания кокса, образования шлака и выпуска металла и шлака из вагранки – в шахту печи загружают новые колоши металла, кокса и флюсов.

Ваграночные газы, закончившие теплообмен с шихтой (называемые колошниковыми), через трубу и искрогаситель выбрасываются в атмосферу. Однако они содержат значительное количество пыли и токсичных составляющих в виде угарного, сернистого и серного газов, поэтому перед выбросом в атмосферу должны проходить эффективную очистку. Кроме того, в них содержится значительное количество тепловой энергии (имеют температуру 250 – 500°С и содержат 10 – 25% СО, при дожигании которого выделяется большое количество теплоты). Эта тепловая энергия может быть использована для подогрева воздуха, идущего в вагранку.

На различной высоте шахты футеровка изнашивается неодинаково. В районе загрузочного окна футеровка подвергается ударному воздействию загружаемой шихты.

Участок шахты от чугунных блоков до района плавильного пояса выкладывают из шамотного кирпича. В плавильном поясе футеровка подвержена особенно сильному разрушению, так как здесь она испытывает действие высоких температур, шлака и газов. При непродолжительных плавках (3 − 4 ч) футеровка в основном сохраняется, имея небольшой разгар выше фурм (200 − 400 мм). В этом случае ремонт плавильного пояса сводится к заделыванию выгоревших мест новым огнеупорным кирпичом с применением раствора из огнеупорной глины. При более продолжительных плавках выгорание футеровки, особенно при работе на горячем дутье,

42

настолько значительно, что требуется полная замена футеровки в районе плавильного пояса.

Огнеупорный материал для плавильного пояса подбирают в зависимости от имеющихся шлаков. При кислых шлаках футеровку выполняют из шамота, а при основных шлаках из магнезита. Для футеровки плавильного пояса применяют набивные массы. Наиболее распространенным составом огнеупорной массы является следующий:

Эту смесь в сухом состоянии хорошо перемешивают на бегунах в течение 5 − 10 мин. Для увеличения прочности сырой массы в воду добавляют иногда жидкое стекло в количестве 1 кг на 10 л воды. Для изготовления набивной футеровки на уровне фурм устанавливают из отдельных секторов опалубку − металлический цилиндр, диаметр которого равен внутреннему диаметру вагранки, а высота 300 − 400 мм. Кольцевое пространство между опалубкой и кожухом вагранки плотно набивают огнеупорным составом (трамбовкой). Когда масса уплотнена по всей высоте цилиндра, на него устанавливают новый цилиндр, и набивка продолжается. Применение набивной футеровки для ремонта плавильного пояса дает возможность значительно снизить трудоемкость и стоимость ремонтных работ.

2.3. Футеровка вагранки

Футеровкой вагранки называют слой огнеупорного материала, защищенный кожух по всей высоте от действия высоких температур. Футеровка работает в тяжелых условиях, ибо на нее одновременно воздействуют вы сокие температуры, шлак, удары во время завалки шихты и трение о стенки. Во время выбивки она подвергается термическим ударам. Чаще всего для футеровки вагранки применяют шамотный кирпич, который в за-

43

висимости от огнеупорности и состава бывает трех марок (ГОСТ 3272 - 71): ШАВ - кирпич с огнеупорностью не ниже 1730°С, предназначается для футеровки горна, плавильного пояса, переходных каналов летки и копильника; ШБВ - кирпич с огнеупорностью не ниже 1670°С и ПБВ - полукислый кирпич с огнеупорностью не ниже 1670°С, предназначенные для футеровки остальных зон вагранок. Размеры шамотных изделий для футеровки вагранки приведены в табл.2.

Таблица 1. Характеристика огнеупорных шамотных изделий для футеровки вагранок (ГОСТ 3272-71)

44