СПОСОБ ПЛАВКИ В ГАЗОВОЙ ВАГРАНКЕ Российский патент 2008 года по МПК F27B1/00 C03B5/12 

Предлагаемый способ относится к металлургии и может быть применен в литейном производстве при плавке материалов для производства отливок, а также в промышленности строительных материалов при производстве минеральной ваты.

Известен способ плавки в газовой вагранке, который заключается в прогреве футеровки, разогреве холостой огнеупорной колоши, содержащей углеродистый материал, загрузку 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 (см. "Плавка чугуна в газовой вагранке" - Литейное производство, 1985, №2, с.9-10).

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать расплав с температурой выше 1380°С из-за относительно низкой жаропроизводительности природного газа (t_ж=2020-2060°С).

Из известных наиболее близким по технической сущности является "Способ плавки чугуна в вагранке" (см. Авторское свидетельство СССР №1509408, Кл. С21В 11/00, БИ №35, 1989 г.), согласно которому при разогреве холостой огнеупорной колоши газ сжигают с коэффициентом расхода воздуха в пределах 0,98-1,02, а при плавлении шихты - с коэффициентом расхода воздуха 1,02-1,08, при этом количество углеродистого материала в колоше составляет 15-45%.

Однако этот способ приводит к увеличенному расходу энергоносителя из-за относительно низкой жаропроизводительности природного газа и не позволяет достигать высокой температуры расплава.

Техническим результатом предлагаемого способа является снижение расхода природного газа и повышение температуры расплава.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при плавлении шихты газ сжигают с коэффициентом расхода воздуха в пределах 1,4-1,8, а количество углеродистого материала в колоше составляет 50-100%.

Такое сочетание новых признаков с известными позволяет: снизить расход природного газа по сравнению с прототипом, так как избыток кислорода, имеющийся в газо-воздушной смеси после сгорания природного газа, расходуется на сжигание углеродистой составляющей холостой колоши, имеющей более высокую жаропроизводительность (t_ж=2365°С), по сравнению с природным газом; повысить температуру в печи, что обеспечивает повышение температуры расплава.

Способ осуществляется следующим образом. Плавку начинают с разогрева футеровки шахты вагранки и холостой огнеупорной колоши (ХОК), содержащей углеродистый материал. При этом коэффициент расхода воздуха на горение газа поддерживают в пределах 0,98-1,02. После прогрева футеровки и разогрева ХОК загружают шихтовые материалы и устанавливают коэффициент расхода воздуха 1,4-1,8 в зависимости от количества углеродистого материала в холостой огнеупорной колоше.

Поддержание коэффициента расхода воздуха в пределах 1,4-1,8 во время плавки шихтовых материалов, и применение холостой огнеупорной колоши, содержащей в своем объеме более 50% углеродистого материала, обеспечивает максимально возможное снижение расхода природного газа и высокую температуру расплава.

Уменьшение коэффициента расхода воздуха меньше нижнего предела из-за недостатка свободного кислорода, расходуемого на сжигание углеродистого материала ХОК, не оказывает заметного влияния на снижение расхода природного газа. Увеличение коэффициента расхода воздуха выше верхнего предела приводит к образованию свободного кислорода, оставшегося после горения углерода на поверхности углеродистого материала и, как следствие этого - повышенному угару металла.

Снижение содержания углеродистого материала в ХОК менее 50% не оказывает заметного влияния на изменение расхода газа в связи с тем, что из-за недостаточно развитой поверхности горения, вследствие высокой плотности и малой пористости углеродистого материала, процесс горения протекает на его поверхности и не компенсирует потери тепла от уменьшения расхода газа.

Пример осуществления способа.

Плавки проводили в чугуноплавильной газовой вагранке производительностью 3 т/ч следующим образом. В течение 25 минут производили прогрев футеровки шахты вагранки при расходе природного газа 156 м³/ч и коэффициенте расхода воздуха α=1,0, установленном по задатчику соотношения "газ - воздух". Затем в течение 50 минут проводили разогрев холостой огнеупорной колоши, содержащей 100% углеродистого материала, при тех же расходах газа и воздуха. После загрузки шихтовых материалов в шахту вагранки, задатчиком соотношения "газ - воздух" изменяли коэффициент расхода воздуха в пределах 1,2-1,9, при этом расход газа регулировали таким образом, чтобы температура на желобе оставалась постоянной и равной 1420±5°С. Затем по задатчику соотношения расхода "газ - воздух" установили коэффициент расхода воздуха α=1,6 и постоянный расход газа, равный 156 м³/ч (расход воздуха составил 2496 м³/ч), и произвели замер температуры расплава на желобе при изменении содержания углеродистых материалов в холостой огнеупорной колоше в пределах от 100 до 40%. Замер температуры расплава на желобе осуществляли оптическим пирометром, а расход газа и воздуха измеряли с помощью камерных диафрагм, установленных на газо- и воздухопроводе и показывающих мембранных дифманометров-напоромеров: ДНМП-100-М1 - 1 кПа - для газа и ДТНМП-100-М1 - 1 кПа - для воздуха.

Результаты проведенных плавок представлены в таблице.

Как видно из таблицы, применение способа обеспечивает максимально возможное снижение расхода природного газа и высокую температуру расплава.

Предлагаемый способ всесторонне исследован и внедрен на ОАО "Ливгидромаш" г.Ливны, Орловской обл.; в цехе минераловатного сырья ОАО "Саткинский чугунно-плавильный завод" г.Сатка, Челябинской области и ряде других заводов.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве. При плавлении шихтовых материалов в газовой вагранке природный газ сжигают с коэффициентом расхода воздуха в пределах 1,4-1,8. Количество углеродистого материала в холостой огнеупорной колоше составляет 50-100%. При использовании изобретения обеспечивается снижение расхода природного газа. 1 табл.

Способ плавки в вагранке, включающий сжигание природного газа, разогрев огнеупорной колоши, содержащей углеродистый материал, загрузку и плавление шихты, отличающийся тем, что при плавлении шихты газ сжигают с коэффициентом расхода воздуха в пределах 1,4-1,8, а количество углеродистого материала в колоше составляет 50-100%.