Устройство,принцип действия и тепловая работа вагранки. Специальные конструкции вагранок.Тепловой и материальный баланс.

Вагранка предназначена для плавки и перегрева чугуна, который затем разливается в формы. Вагранка – печь шахтного типа, в которой на встречу друг другу двигаются продукты сгорания (вверх) и мет. шихта (вниз). За счет теплоты входящих газов шихта нагревается, переходит в жидкое состояние в результате образуется чугун. В качестве основных шихтовых материалов используют чушковый чугун, отходы собственного производства и ферросплавы в качестве легирующих, рафинирующих и модифицирующих веществ: Al, Cu, Mg и т.д. В качестве топлива : кокс литейный, термоантрацит литейный, природный газ и мазут. Вместе с мет. шихтой в вагранку вносится песок, зола(от отходов производства), оплавленные частички футеровки. В результате окисления примесей в вагранке присутствуют оксиды кремния и т.д. Для удаления этих веществ, их переводят в легкоплавкие с добавлением флюсов(известь, мартеновский шлак, плавиковый шпат).

Вагранки классифицируют:

По типу топлива-коксовые, газовые, коксогазовые.

По теплотехническим особенностям:с подогревом дутья,без подогрева дутья.

По степени очистки газа:открытые,полуоткрытые,закрытые.

Перед началом работы в вагранку загружают слой кокса, который наз. холостой колошей. Слой располагается на 700-1500 мм выше уровня фурм. Далее загружается слоями металл. и рабочие колоши. На каждую металл. колошу, начиная с третей, загружаются флюсы. Через фурмы подается воздух для горения кокса и за счёт теплоты входящих газов метал. колоша начинает плавится. Жидкий чугун скапливается в капильники, туда же попадают шлаки. Чугун и шлаки выпускают через капильники.

Теплотехнические особенности

Шихта при движении вниз испытывает различные изменения, в соответствии с которой вагранку делят на 4 зоны:

1. Зона подогрева (занимает верхнюю часть шахты, на нижней границе этой зоны после металла шихта начинает плавится t-ра 1200-1400 )

2. Зона плавления (в которой чугун получается в виде капель)

3. Зона перегрева: восстановительная (редукционная) и окислительная(кислородная)

По конструктивным особенностям:

с копильником;

без копильника;

с водяным охлаждением шахты вагранки;

без водяного охлаждения шахты вагранки.

Тепловой баланс вагранки

Статьи прихода:

Теплота сгорания природного газа кДж

Теплота, вносимая воздухом кДж

Теплота, выделяемая при окислении кремния кДж

Теплота, выделяемая при окислении марганца кДж

Теплота, выделяемая при окислении железа кДж

Теплота, выделяемая при шлакообразовании кДж

Статьи расхода:

Расход теплоты на расплавление и перегрев металла, кДж

Расход теплоты на расплавление и перегрев шлака, кДж

Расход теплоты на разложение известняка, кДж

Физическая теплота ваграночных газов.

Расход теплоты с охлаждающей водой. Расход воды 250 л на 100 кг шихты

Материальный баланс ваграночного процесса:

Приход: Шихта, дутьевой воздух,кокс,известняк,шамотная футеровка; Расход:Выплавленный металл, ваграночный газ,шлак.