КОПИЛЬНИК ВАГРАНКИ Российский патент 1994 года по МПК F27B1/10 

Изобретение относится к литейному производству, точнее к конструкциям копильником вагранок, служащих для плавки чугуна.

При производстве легированного алюминиевого чугуна или раскислении чугуна алюминием последний, как правило, вводят в жидкий чугун в виде твердого металлического алюминия в ковш или в печь в конце плавки (см. В.М.Воздвиженский, В. А.Грачев. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. М.: Машиностроение. 1984 с. 352-353). Этот способ имеет недостатки: недостаточно высокая степень усвоения алюминия (0,7-0,75), потери температуры металла при растворении твердых легирующих добавок.

Известно также жидкое легирование и раскисление стали и чугуна (см. Б. В. Лингевский и др. Металлургия черных металлов. М.: Металлургия. 1986, с. 131). В этом способе устранены указанные недостатки, однако при это возрастают энергетические затраты при приготовлении жидкого алюминия, плавка которого производится в отдельной печи (электрической или газовой).

Целесообразно с целью экономии энергетических затрат совместить при плавке чугуна в вагранке как расплавление чугуна так и расплавление алюминия с последующим их смешиванием. Эту операцию наиболее удобно выполнить в копильнике вагранки, используя тепло отходящих в шлаковую летку газов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является копильник вагранки, который состоит из футерованного корпуса, переходной летки и леток для выпуска шлака и металла. Копильник предназначен для накопления чугуна. Недостатком копильника является то, что в нем нельзя производить жидкое легирование и раскисление чугуна алюминием. Тепло отходящих газов в копильнике не используется и безвозвратно теряется.

Целью изобретения является сокращение энергетических затрат при раскислении и легировании чугуна жидким алюминием за счет использования тепла отходящих ваграночных газов.

Задача решается за счет того, что копильник вагранки, состоящий из футеровочного корпуса, переходной летки и леток для выпуска шлака и металла, разделен продольной вертикальной огнеупорной перегородкой на две камеры для накопления основного металла и жидкого алюминия, каждая из которых снабжены переходной, шлаковой и металлической летками, при этом переходные и металлические летки обеих камер на выходе из корпуса копильника попарно соединены в единые каналы, причем переходные и шлаковые летки смонтированы на разных уровнях.

Отличительные признаки предлагаемого копильника по сравнению с прототипом: копильник разделен продольной вертикальной перегородкой на две камеры; каждая камера снабжена переходной, шлаковой и металлической летками, переходные и металлические летки соединены в единые каналы, переходные и шлаковые летки смонтированы на разных уровнях.

Первый позволяет совместить процесс накопления в копильнике чугуна и процесс расплавления твердого алюминия теплом отходящих газов, что позволяет снизить энергетические затраты на расплавление алюминия, устранить необходимость использования для этого отдельной печи.

Второй позволяет обеспечить нормальный ход технологического процесса плавки в обеих камерах. Третий признак, во-первых, обеспечивает подачу отходящих газов из вагранки в обе камеры и за счет этого способствует расплавлению алюминия и уменьшению потерь температуры чугуна. Во-вторых, третий признак обеспечивает осуществления жидкого легирования чугуна на выходе металлических леток путем смешивания чугуна и алюминия, вытекающих из леток.

Последний признак исключает попадание в камеру для алюминия жидкого чугуна и устраняет возможность легирования чугуна твердым нерасплавившимся алюминием.

В совокупности все признаки обеспечивают эффективное проведение технологического процесса жидкого легирования и раскисления чугуна алюминием при минимальных дополнительных энергетических затратах за счет тепла отходящих ваграночных газов.

На фиг. 1, 2 изображен копильник, продольный и поперечный разрез; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1.

Копильник состоит из футерованного корпуса 1, соединенного посредством переходной летки 2 с вагранкой. По переходной летке из вагранки в копильник поступают газы (3-5% от всех газов, образуемых от сжигания технологического топлива), жидкий металл и жидкий шлак. Копильник с помощью огнеупорной перегородки 4 разделен на две камеры 4 и 5. Камера 4 служит для накопления основного металла (чугуна), а камера 5 - для расплавления и накопления жидкого алюминия, используемого для раскисления чугуна и его легирования.

Переходная летка 2 на входе в копильник разделяется на две переходные летки 6, 7. Летка 6 служит для подачи в камеру 4 жидкого чугуна, газов и шлака. Летка 7 служит для подачи в камеру 5 только отходящих газов. Для этого летки 6, 7 выполнены на разных уровнях, а именно летка 7 выполнена выше уровня летки 6 для того, чтобы исключить поступление в камеру 5 чугуна и жидкого шлака. Обе камеры снабжены шлаковыми летками 8, 9. Летка 8 служит для выпуска шлака и газов, летка 9 - для выхода отходящих газов, а также шлака, образуемого при расплавлении алюминия. Летка 8, 9 также расположена на различных уровнях. Летка 9 выполнена ниже летки 8 для обеспечения лучшего обогрева камеры 5, расплавления и перегрева алюминиевого расплава.

Обе камеры снабжены металлическими летками 10, 11 для выпуска чугуна и жидкого алюминия. Летки 10 и 11 на выходе соединены в один общий канал 12, переходящий в желоб 13.

Копильник работает следующим образом. По переходной летке 2 из вагранки поступают жидкий чугун, шлак и отходящие газы (1500-1600оС). Все три продукта поступают затем по летке 6 в камеру 4. В камеру 5, благодаря тому, что ее летка 7 расположена выше летки 6, поступают только отходящие газы. В камере 4 производится накопление жидкого чугуна и скачивание шлака. В камере 5 за счет тепла отходящих газов производится расплавление предварительно загруженного через крышку копильника чушкового алюминия. Расплавление алюминиевой шихты производится без использования дополнительных источников энергии и осуществляется только за счет тепла отходящих газов, которые обычно бесполезно выходят из шлаковой летки.

Операция раскисления или легирования чугуна осуществляется следующим образом. Сначала открывают металлическую летку 10 и начинают выпуск чугуна, который стекает по желобу в литейный ковш. Затем (или одновременно) открывают летку 11 и выпускают из камеры 5 расплав алюминия. На выходе из леток струи чугуна и алюминия смешиваются друг с другом, в результате чего происходит операция раскисления или легирования. Дозировка алюминиевого расплава с достаточной степенью точности осуществляется по времени истечения струи алюминия из леточного канала (диаметр 10-20 мм) известного диаметра.

Таким образом, металлургическая обработка чугуна жидким алюминием производится без использования дополнительных источников энергии за счет утилизации тепла отходящих газов. Это позволяет сократить затраты энергии и топлива на получение алюминиевого расплава.

По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение обладает следующим технико-экономическими преимуществами:
сокращается расход энергии на получение алюминиевого расплава. Например, если топливом для плавки алюминия является природный газ, то его экономия может достигать 50-70 м3 на 1 т алюминиевого расплава;
изобретение устраняет необходимость установки рядом с вагранкой самостоятельного плавильного оборудования для получения алюминиевого расплава (газовых печей, электропечей и т.д.);
изобретение обеспечивает экономию производственных площадей для установки дополнительного плавильного оборудования;
изобретение обеспечивает сокращение численности обслуживающего персонала и снижение трудоемкости.

Таким образом, предлагаемое изобретение обладает новизной и положительным эффектом. Оно найдет применение в литейном производстве и черной металлургии при производстве легированного чугуна.

Использование: в литейном производстве для раскисления или легирования чугуна жидким алюминием. Сущность: копильник вагранки разделен продольной вертикальной перегородкой на две камеры для накопления чугуна и приготовления жидкого алюминия. Каждая камера снабжена переходной, шлаковой и металлической летками. Переходные и металлические летки попарно соединены в единые каналы. Это позволяет снизить энергетические затраты за счет использования тепла отходящих ваграночных газов для расплавления алюминия. 3 ил.

КОПИЛЬНИК ВАГРАНКИ, содержащий футерованный корпус, переходную летку и летки для выпуска шлака и металла, отличающийся тем, что он снабжен продольной вертикальной огнеупорной перегородкой, разделяющей его на две камеры для накопления основного металла и жидкого алюминия, каждая из которых имеет переходную, шлаковую и металлическую летки, при этом переходные и металлические летки обеих камер на выходе из корпуса копильника попарно соединены в единые каналы, а переходные и шлаковые летки смонтированы на разных уровнях.