СПОСОБ ПЛАВКИ ЧУГУНА В ГАЗОВОЙ ВАГРАНКЕ Российский патент 2005 года по МПК C21C1/08 F27B1/08 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при плавке чугуна в газовых вагранках.

Известен способ плавки чугуна в газовой вагранке, при котором расходы газа и воздуха, при коэффициенте расхода воздуха α≈1,0, подобраны таким образом, чтобы скорость истечения газовоздушной смеси из канала сопла горелки обеспечивала горение газа в горелочном туннеле (см. А.А.Черный "Особенности сжигания природного газа в газовых вагранках". Литейное производство, 1996, №5, с.27-28).

Недостатком способа является именно то, что горение газовоздушной смеси происходит в горелочных туннелях, которые в процессе плавки разгораются, нарушаются газодинамические характеристики процесса горения и плавка расстраивается.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ плавки чугуна в газовой вагранке (см. "Плавка чугуна в газовой вагранке" - Литейное производство, 1985, №2, с.9-10). Способ заключается в прогреве футеровки, разогреве холостой огнеупорной колоши, содержащей углеродистый материал, загрузку металлической шихты с периодической добавкой порций колоши и проплавление шихты за счет тепла продуктов сгорания газа с воздухом, при коэффициенте расхода воздуха α=0,98-1,02. Данный способ позволяет нормально вести процесс плавки при обеспечении оптимальной производительности вагранки, однако в производственных условиях постоянно возникают ситуации, когда временно необходимо снизить производительность без остановки хода плавки (поломка одного из заливочных конвейеров и т.п.). Особенно это актуально для вагранок с непрерывным отбором металла, т.е. не имеющих копильника.

Задачей предлагаемого способа является поддержание оптимальных режимов работы вагранки в случае необходимости уменьшения производительности печи без остановки хода плавки и без изменения других технологических параметров плавильного процесса, а именно температуры металла на желобе и температуры отходящих газов в районе завалочного окна. Это достигается тем, что для уменьшения производительности печи без остановки хода плавки осуществляют отключение подачи газа и воздуха в некоторые горелки и сохраняют при этом прежнюю, отрегулированную на оптимальную производительность вагранки, скорость истечения газовоздушной смеси из работающих горелок.

Снижение расхода газа и воздуха, таким образом, позволяет снизить тепловую нагрузку в шахте и уменьшить производительность вагранки без прекращения процесса плавки и изменения других технологических параметров плавильного процесса.

В газовой вагранке с холостой огнеупорной колошей при соблюдении оптимальных режимов сжигания, т.е. скорости истечения газовоздушной смеси из горелочных туннелей 27-36 м/с, горение газовоздушной смеси происходит внутри холостой колоши, а не в туннелях, при этом подина вагранки и сама колоша разогреваются до температуры 1873-1923К, а горелочные туннели не разгораются.

Снижение расхода газа и воздуха, при сохранении α=0,98-1,02, обеспечивающее скорость истечения газовоздушной смеси из горелочных туннелей менее 27 м/с приводит к тому, что статическое давление столба шихты превышает динамический напор газовоздушной смеси и не позволяет ей проникнуть внутрь холостой колоши. Горение смеси происходит в пристенных слоях по высоте шахты, где статическое давление ниже, и над верхним слоем шихты, при этом температура в районе завалочного окна повышается до 1100-1200°С, что приводит к деформации и выводу из строя металлоконструкций вагранки, внутренние слои ХОК и подина захолаживаются, температура металла на желобе снижается, что не соответствует требованиям технологического процесса заливки металла. При расходе газа и воздуха обеспечивающем скорость истечения газовоздушной смеси из горелочных туннелей выше 36 м/с резко увеличивается местное сопротивление в каналах между кусками ХОК и смесь не проникает внутрь ХОК, а горит, поднимаясь вверх вдоль стенок шахты, где сопротивление ниже, и над верхним слоем шихты, при этом также повышается температура в районе завалочного окна до 1100-1200°С, что приводит к деформации и выводу из строя металлоконструкций вагранки и узлов загрузочного устройства, а внутренние слои ХОК и подина вагранки захолаживаются, температура металла на желобе снижается, что не соответствует требованиям технологического процесса заливки металла.

Пример осуществления способа

Плавки проводили на газовой вагранке с холостой огнеупорной колошей производительностью 12 т/час, имеющей компрессионный шлакоотделитель. После прогрева шахты вагранки и холостой огнеупорной колоши заваливали металлическую шихту и плавку вели, обеспечивая скорость выхода газовоздушной смеси из горелочных туннелей, равной 31 м/с при коэффициенте расхода воздуха α=0,98-1,02. Затем уменьшали производительность вагранки, снижая расход газа и воздуха путем последовательного отключения горелок таким образом, чтобы обеспечить скорость истечения газовоздушной смеси из горелочных туннелей работающих горелок в пределах 18-45 м/с, сохраняя коэффициент расхода воздуха α=0,98-1,02. В ходе работы проводили контроль технологических параметров плавки. Результаты плавки представлены в таблице.

Как видно из таблицы, применение способа, т.е. отключение такого количества горелок, при котором скорость истечения газовоздушной смеси из горелочных туннелей сохраняется в пределах 27-36 м/с, позволяет стабильно вести процесс плавки при снижении производительности газовой вагранки без изменения других технологических параметров плавильного процесса.

Предлагаемый способ всесторонне исследован и принят к осуществлению на Чебоксарском агрегатном заводе.

Применение предлагаемого способа плавки чугуна в газовой вагранке позволило снизить температуру отходящих газов в зоне завалочного окна с 1200°С до 550°С и исключить деформацию металлоконструкций шахты вагранки и вывод из эксплуатации элементов загрузочного устройства и обеспечить температуру металла на желобе в соответствии с требованиями технологического процесса заливки металла.

Условия плавкиПроизводительность вагранки; т/часРасход газа; м³/часРасход воздуха; м³/часКоэффициент расхода воздухаКоличество работающих горелок; штСкорость истечения газовоздушной смеси из горелочных туннелей; м/сТемпература отходящих газов в районе завалочного окна; °СТемпература металла на желобе; °СИзвестный способ1296089001,026315501410972066000,98623,38501360648044501,0615,512001310972066000,9834711701320972066000,984356001405Предлагаемый способ972066000,985286201402648044501,024711301330648044501,03315001410648044501,0423,38201375648044501,0518,711001340

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при плавке чугуна в газовых вагранках. Способ включает разогрев углеродсодержащей холостой огнеупорной колоши и проплавление загружаемой шихты за счет горения газовоздушной смеси, истекающей из горелок, при этом в случае необходимости уменьшения производительности печи без остановки хода плавки осуществляют отключение подачи газа и воздуха в некоторые горелки, сохраняя прежнюю скорость истечения газовоздушной смеси из работающих горелок. Использование изобретения позволяет снизить тепловую нагрузку в шахте печи без изменения технологических параметров плавильного процесса, кроме уменьшения производительности печи. 1 табл.

Способ плавки чугуна в вагранке, включающий разогрев углеродсодержащей холостой огнеупорной колоши и проплавление загружаемой металлической шихты за счет горения газовоздушной смеси, истекающей из горелок, отличающийся тем, что в случае необходимости уменьшения производительности печи без остановки хода плавки осуществляют отключение подачи газа и воздуха в некоторые горелки и сохраняют при этом прежнюю, отрегулированную на оптимальную производительность вагранки скорость истечения газовоздушной смеси из работающих горелок.