способ плавки чугуна в газовой вагранке

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 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 =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 =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 =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 =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 плавки	Производительность вагранки; т/час	Расход газа; м3 /час	Расход воздуха; м3 /час	Коэффициент расхода воздуха	Количество работающих горелок; шт	Скорость истечения газовоздушной смеси из горелочных туннелей; м/с	Температура отходящих газов в районе завалочного окна; °С	Температура металла на желобе; °С
Известный способ	12	960	8900	1,02	6	31	550	1410
	9	720	6600	0,98	6	23,3	850	1360
	6	480	4450	1,0	6	15,5	1200	1310
	9	720	6600	0,98	3	47	1170	1320
	9	720	6600	0,98	4	35	600	1405
Предлагаемый способ	9	720	6600	0,98	5	28	620	1402
	6	480	4450	1,0	2	47	1130	1330
	6	480	4450	1,0	3	31	500	1410
	6	480	4450	1,0	4	23,3	820	1375
	6	480	4450	1,0	5	18,7	1100	1340