Вагранка на холодном дутье Советский патент 1993 года по МПК F27B1/16 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при проектировании и реконструкции плавильных агрегатов в чугунолитейных цехах.

В известных вагранках на холодном дутье интенсификация процесса плавки достигается путем подвода дутья для дожига- ния окиси углерода в верхней части холостой колоши через дополнительно устанавливаемые фурмы вторичного (двойного) дутья, в результате чего снижается расход кокса, повышается температура жидкого металла, стабилизируется ход плавки, уменьшаются выбросы в атмосферу угарного газа.

Примером такого технического решения может служить известная вагранка с двухрядной системой фурм, расстояние между которыми составляет 700-1100 мм, а суммарная площадь сечения всех фурм равна 8-14% от всей площади сечения вагранки.

Наиболее близким техническим решением является вагранка с трехрядной системой фурм, расстояние между которыми составляет 40-50% от внутреннего диаметра вагранки, а нижний ряд фурм имеет площадь сечения 20-24, средний ряд- 30-35% и верхний ряд - остальное от общей площади сечения всех фурм.

Недостатком конструкции известной вагранки является сохраняющаяся неполнота сжигания топлива при ваграночной плавке металла, так как неполностью устраняется реакция восстановления С02 в СО, имеет место превышение выбросов угарного газа в атмосферу относительно норм ПДК (предельно допустимых концентраций) и, как следствие, повышенные удельные энергозатраты при плавке металла.

Цель изобретения - снижение энергозатрат на плавку чугуна и выбросов угарного газа в атмосферу.

Поставленная цель достигается тем, что вагранка на холодном дутье содержит трехрядную систему фурм и отличается от известной тем, что верхний ряд фурм выполнен с суммарной площадью сечения, равной 0,8-1,1% от площади сечения вагранки, и размещен на расстоянии от среднего ряда фурм, определяемом следующими соотношениями:

Ј

XI 00

Os СА) 4

СП

600 Н 900;

1600 H + h 1800,

где Н - расстояние между верхним и средним рядами фурм, мм,

h - расстояние между нижним и сред- ним рядами фурм, мм.

Указанная площадь сечения верхнего ряда фурм и его месторасположение по высоте шахты вагранки обеспечивают подвод в: зону подогрева mnxTjbi такого количества дутья, которое необходимо и достаточно только для полного дожигания окиси углерода, содержащейся в выходящих из зоны холостой колоши ваграночных газах. При этом полностью исключается возможность по- вторной экзотермической реакции восстановления окиси углерода из углекислого газа, обуславливает улучшение теплового баланса ваграночной плавки чугуна из-за значительного сокращения, а в отдельных случаях ликвидации, потерь химического и физического тепла, уносимого из зоны подогрева шихты отходящими газами.

Создание условий, обеспечивающих выделение дополнительного тепла в зоне по- догрева шихты без добавочного расхода топлива и его максимально эффективное использование на нагрев шихты, интенсифицирует процесс ваграночной плавки чугуна, стабилизирует высоту холостой колоши на постоянном уровне в течение всего периода плавки, в результате снижается потребность в дополнительном расходе кокса на пересыпки для поддержания ее уровня на заданной расчетной высоте.

Выполнение площади сечения фурм верхнего ряда менее 0,8% от площади сечения вагранки неэффективно, так как существенно возрастает сопротивление воздухоподводящей системы движению воздуха и количество подводимого через верхний ряд фурм дутья оказывается недостаточным для полного дожигания угарного газа, а при площади сечения фурм верхнего ряда более 1,1 % в вагранку будет поступать избыточное количество воздуха, в результате чего в зоне подогрева шихты возможна параллельно протекающая реакция горения кокса в рабочих топливных колошах, приводящая к выделению угарного газа и к снижению температуры жидкого металла, что связано с необходимостью добавления избыточного количества кокса в рабочие топливные колоши для поддержания температуры жидкого чугуна в заданных преде- лах.

Верхний ряд фурм, расположенный на расстоянии, определяемом приведенными в формуле изобретения соотношениями, будет находиться в вагранках любого диамет-

ра всегда в нижней части зоны подогрева шихты, в результате чего обеспечивается наибольшая эффективность использования выделяющегося при дожигании угарного газа тепла на нагрев шихты, так как при этом достигается максимальная по времени продолжительность контакта нагретых отходящих газов с опускающейся шихтой.

При увеличении расстояния между средним и верхним рядами фурм выше 900 мм и выше 1800 мм между нижним и верхним рядами фурм снижается оптимальная эффективность использования тепла, а при снижении расстояния соответственно между этими рядами фурм ниже 600 мм и ниже 1600 мм не исключается возможность подвода дутья в зону плавления чугуна, что вызывает окисленность жидкого металла. Кроме того, температура отходящих из зоны холостой колоши ваграночных газов может оказаться выше критической, при которой возможна реакция восстановления СОа в СО, что также снижает эффективность процесса плавки чугуна.

На фиг. 1 изображена вагранка на холодном дутье; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Вагранка содержит корпус 1 и трехрядную систему фурм для подвода дутья: нижний ряд фурм 2, средний ряд 3, верхний ряд 4 и три автономных воздушных коллектора 5, 6 и 7 соответственно для нижнего 2, среднего 3 и выерхнего 4 рядов фурм. Верхний ряд фурм 4 расположен выше условно обозначенного верхнего уровня 8 холостой колоши.

Воздушные коллекторы 5, 6 и 7 снабжены шиберами 9 для регулирования количества подаваемого дутья и воздуховодами 10 для его подвода в различные зоны вагранки.

Верхний ряд фурм 4 предусматривает подачу воздушного дутья в количестве 10% от общего исключительно только в зону подогрева шихты, т.е. выше уровня плавления металла, где практически температурные условия вагранки не позволяют идти реакции восстановления углекислого газа в угарный газ даже при выделении дополнительного тепла при его дожигании.

Температура отходящих газов в этой части зоны подогрева шихты достаточна лишь для самовоспламенения окиси углерода.

Поскольку процесс дожигания окиси углерода осуществляется в нижней части зоны подогрева шихты, то выделяющееся при этом дополнительное тепло в большей мере расходуется на подогрев шихты, снижая тем самым энергозатраты на выплавку металла.

Технико-экономическая целесообразность использования изобретения обусловлена практически полным дожиганием окиси углерода непосредственно в шахте вагранки

и наиболее эффективным использованием выделяющегося при этом дополнительного тепла, благодяря чему появляется возможность использования при плавке чугуна мелких фракций кокса, более стабильного и производительного проведения самого процесса плавки чугуна для фасонного литья, предотвращения чрезмерного увеличения зоны разгара футеровки в шахте печи, значительно снижающего затраты на текущий ремонт вагранки.

Формула изобретения Вагранка на холодном дутье, содержащая шахту с трехрядной системой фурм, о т0

личающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат на плавку чугуна и выбросов угарного газа в атмосферу, верхний ряд фурм выполнен с суммарной площадью сечения, равной 0,8-1,1 % от площади сечения вагранки, и размещен от среднего ряда фурм на расстоянии, определяемом следующими соотношениями:

600 Н 900; 1600 H + h 1800,

где Н - расстояние между верхним и средним рядами фурм, мм;

h - расстояние между нижним и средним рядами фурм, мм.

Сущность изобретения: вагранка содержит трехрядную систему фурм и отличается тем, что верхний ряд фурм выполнен с суммарной площадью сечения, равной 0,8- 1,1% от площади сечения вагранки и размещен на расстоянии от среднего ряда фурм, определяемом следующими соотношениями: 600 Н 900,1600 Н + h 1800, где Н - расстояние между верхним и средним рядами фурм, мм; h - расстояние между нижним и средним рядами фурм. 2 ил.

7V /

Фиг.Z