книги из ГПНТБ / Грачев В.А. Современные методы плавки чугуна
.pdfСОВРЕМЕННЫЕ |
В. А. Грачев, |
МЕТОДЫ |
А. А. Черный |
|
|
ПЛАВКИ |
|
ЧУГУНА |
|
ПРИВОЛЖСКОЕ
КНИЖНОЕ
ИЗДАТЕЛЬСТВО
САРАТОВ
1973
6П3.1 Г 78
Грачев В. А. и Черный А. А.
Г78 Современные методы плавки чугуна. Саратов, Приволж. кн. изд., 1973.
342 с. с черт.
В книге приводятся сведения о современных методах плавки чугуна, дана технико-экономическая оценка этих методов. Такой подход к теме окажет большую помощь самому широкому кругу литейщиков при выборе ими плавильного агрегата для чугуно литейного производства.
Исследования, описываемые в книге, являются |
результатом |
||||||||||||
той работы, |
которую |
ведут |
авторы и работники |
Головной |
Лабо |
||||||||
ратории Минхиммаша |
на Пензенском |
компрессорном |
заводе н |
||||||||||
других предприятиях страны по плавке чугуна. Изобретения ав |
|||||||||||||
торов в этой |
области |
защищены |
более |
чем 50 |
авторскими |
сви |
|||||||
детельствами |
у |
нас в |
стране и |
патентами |
многих |
зарубежных |
|||||||
стран. Им |
принадлежит |
приоретит в применении газоврго |
топ |
||||||||||
лива для плавки |
чугуна. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Особое |
внимание |
уделяется |
использованию |
электроэнергии |
|||||||||
для плавки чугуна, которое отмечено в Директивах XXIV съезда |
|||||||||||||
КПСС как перспективное направление в области литейного про |
|||||||||||||
изводства. |
|
|
вопросы |
качества чугуна, |
технологии |
получения |
|||||||
Освещаются |
|||||||||||||
из вагранок |
чугуна с определенными механическими |
свойствами |
|||||||||||
и технологии |
получения высокопрочного |
чугуна. |
|
|
6П3.1 |
||||||||
Ж- |
науч |
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|||
|
|
Гоо. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЧИТА |
С О |
ЗАЛА |
|
|
|
|
|
|
(Р) ПРИВОЛЖСКОЕ КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО, 1973 г.
3-12-2
20-73
В В Е Д Е Н И Е
Увеличение выпуска чугунного литья, предусмотрен ное планом развития народного хозяйства, неразрывно связано с дальнейшим совершенствованием процесса плавки чугуна.
Советскими учеными внесен большой вклад в изуче ние процесса плавки. Широко известны работы Л . М. Мариенбаха, В. П. Чернобровкина, Н. Г. Гиршовича и многих других ученых [1—12]. Все увеличивающееся производство высококачественных чугунов ставит новые зада'чи перед литейщиками и в первую очередь — зада чу повышения температуры выплавляемого чугуна, регу лирования его химического состава в более широких пределах с получением стабильных результатов плавки, выход чугуна с пониженным содержанием серы. Темпе ратура чугуна, получаемого из обычных коксовых ваг ранок, работающих на холодном дутье, большей частью такова, что без дополнительного его перегрева вне ваг ранки трудно достичь хорошего качества отливок из специальных и высокопрочных чугунов. Кроме того, в окружающую атмосферу выбрасывается большое количе ство вредных газов и пыли.
Из исследованных способов повышения температуры чугуна эффективными оказались использование горяче го дутья в коксовых вагранках закрытого типа с дожи ганием и- пылеочисткой отходящих газов и плавка или перегрев чугуна в электропечах. Эти способы получают распространение в промышленности.
В нашей стране и за рубежом неоднократно дела лись попытки использовать дешевое газообразное топ ливо для плавки и перегрева чугуна. Природный газ, об ладая высокими показателями теплотворной способности и теоретической температуры горения, вполне может за
менить |
ваграночный кокс. Применение газового |
топлива |
|||
в качестве |
технологического |
топлива |
для |
плавки |
|
чугуна |
имеет |
большие технико-экономические |
преиму |
||
щества. |
|
|
|
|
|
Кроме плавки чугуна на коксе и на газообразном топливе в настоящее время, особенно за рубежом, ин тенсивно внедряется плавка чугуна в индукционных электропечах.
3
Впоследнее время получают широкое развитие дуп лекс-процессы плавки чугуна, являющиеся наиболее вы годным и наиболее гибким решением процесса выплавки металла в массовом производстве отливок из высоко качественного чугуна.
Вданной книге обобщены сведения о современных методах плавки чугуна, приводится их технико-экономи ческая оценка, что позволит широкому кругу специали стов-литейщиков ознакомиться с современным уровнем методов плавки чугуна и правильно выбрать тип пла вильного агрегата. Приведены результаты многолетних исследований авторов в области коксовых и газовых вагранок, а также электрогазовых агрегатов для плавки чугуна.
Главы I и Ш — VI первого раздела. I , I I и V I I I вто рого раздела, третий и четвертый разделы написаны кан
дидатом технических наук В. А. Грачевым. Глава |
I I пер |
|
вого раздела и главы I I I , IV, V, |
V I и V I I второго |
разде |
ла кандидатом технических наук |
А. А. Черным. |
|
Авторы благодарят за помощь, советы и замечания Л . М. Мариенбаха, И. Л. Курбатского, В. П. Чернобровкина, Ю. В. Латаша, Е. Д . Сосновского, С. Касимходжаева, И. Е. Новикова, Ю. Н. Безденежных, Н. С. Пав ленко, С. А. Расулова, В. М. Горфинкеля, В. М. Богачева, Е. М. Кирина, Н. А. Горелова, Г. И. Чепурнаева, В. П. Гуськова, Е. И. Егорову, Л . Г. Кашкину, Л . Г. Смагину, Н. М. Чекмареву, Т. И. Капитурову и многих дру гих.
П Л А В КА Ч У Г У Н А В КОКСОВЫХ В А Г Р А Н К А Х
1. СОВРЕМЕННЫЕ КОКСОВЫЕ ВАГРАНКИ
Конструкция современных коксовых вагранок
В настоящее время самым распространен ным чугуноплавильным агрегатом является коксовая вагранка. В нашей стране действует около 8000 вагранок различной производитель ности [13]. Большинство из них представляют собой цилиндрическую шахтную печь, просто та конструкции которой обеспечила ей широ кое распространение во всем мире. Однако простые коксовые вагранки выбрасывают в ат мосферу большое количество вредных газов и пыли, а также не удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к температуре и качеству чугуна при производстве сложных от ливок. По действующим санитарным нормам допускается не более 100 мг пыли и 0,1% СО в 1 мь газов, выбрасываемых в атмосферу. По этому вагранки оснащаются устройствами для подогрева воздушного дутья, дожигания и очистки отходящих газов. Схема плавильного агрегата с такой системой очистки ваграноч ных газов показана на рис. 1.
Установка включает в себя собственно ва
гранку 4, бункер для |
уборки |
провала 1, бак |
для гранулированного |
шлака |
2, поворотный |
копильник 3, герметичное загрузочное устрой ство 5, бункер-охладитель 6, трубу Вентури 7,
шлакоотделитель 8, скруббер |
9, |
дымосос |
10, |
|
конвективный |
рекуператор |
для |
подогрева |
|
охлажденных и |
очищенных |
ваграночных |
га |
|
зов 13, топку 19, горелку для сжигания газа |
20, |
|||
радиационно-конвективиый |
рекуператор |
из |
||
трех секций для |
подогрева дутья |
16, свечу |
для |
5
/5
Рис. 1. Схема плавильной установки Гипростанка.
сброса лишнего дутья 15, дымовую трубу с эжектором 11 и возду ходувку-нагнетатель 18, трубопроводы горячего 12 и холодного 17 воздуха и вентиляторы для дутья и эжекции 14.
Очистка отходящих ваграночных газов в данной установке осу ществляется в три стадии. Сначала газы из вагранки 4 подаются в бункер-охладитель 6, где охлаждаются до 80—100°С и очищаются от крупных частиц пыли. Вторая стадия очистки газов выполняется в трубе Вентури 7|, где, проходя со скоростью 100—140 м/сек через горловину трубы с водяной завесой, оставшаяся в газах пыль смачи вается и превращается в грязные капли и брызги, значительная часть которых стекает в систему шлакоудаления. Затем/ отходящие газы поступают в мокрый скруббер 9 для третьей стадии газоочист ки — улавливания капель и осушения очищенных газов. Далее, газы
б
с-
подогревают для облегчения их сжигания и, смешивая с воздухом в специальной горелке, сжигают в топке рекуператора 16. Для ста билизации процесса горения и поджигания газа в топке установле ны горелки 20, в которые подается природный газ.
По такой схеме построены и работают несколько газоочистных установок на литейных заводах. Накопившийся за это время опыт эксплуатации показал, что пробы запыленности, взятые на выходе газов в атмосферу, соответствуют санитарным нормам. Темпера тура чугуна на желобе высокая и в отдельных случаях при расходе кокса 14% она доходила до 1535°С по замерам термопарой погру жения; нормально вагранки работают с расходом кокса 10—12% [13].
Плавильные ваграночные агрегаты закрытого типа, промышлен ным вариантом которых является ваграночная установка конструк ции ГИПРОСТАНКА,— сложные автоматизированные системы и поэтому требуют тщательного заводского изготовления и квалифи цированного обслуживания, но при этих условиях обеспечивают необходимую чистоту выбросов и высокую температуру чугуна. От мечается, что система газоочистки требует еще дополнительного изучения и усовершенствования [13].
Вагранки различных конструкций объединены в типаже инсти тута ВНИПТИ [14]. В типаж включены коксовые вагран ки и вагранки холодного дутья, вагранки с подогревом воздушного дутья и устройствами для очистки отходящих газов. Большая часть узлов вагранок унифицирована. Фурменный пояс вагранок рекомендуется выполнять в виде одного или двух рядов коробча тых фурм, двух рядов щелевых фурм (для вагранок диаметром до 1100 мм) либо с выдвижными водоохлаждаемыми фурмами (для вагранок диаметром более 1300 мм). Плавильный пояс вагранок всех типов следует делать водоохлаждаемым (водяное охлаждение
вагранок диаметром до 900 мм при |
непродолжительной работе |
вагранки не рекомендуется); загрузка |
шихты, открывание и закры |
вание днища вагранки, перемещение заслонки загрузочного окна механизированы. Предусмотрен контроль следующих параметров
•плавки: расхода, давления, температуры воздушного дутья, темпе ратуры выплавляемого металла, высоты столба шихтовых материа лов, состава и температуры отходящих газов, температуры охлаж дающей воды, температуры подогрева воздуха.
Для коксовых вагранок предусмотрена маркировка индексом К, за которым ставится диаметр вагранки. Типаж коксовых вагранок приведен в табл. 1 [14].
Для вагранок диаметром плавильного пояса 700—900 мм ре комендуются встроенные радиационный или конвективный реку ператоры, обеспечивающие подогрев воздушного дутья до 250—300 и 300—350°С соответственно. Для вагранок остальных размеров
7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Типаж коксовых вагранок |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Внутренний |
|
Д у 1 ь е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модель |
Средняя |
|
|
|
|
Наименование |
вагранки |
|
диаметр |
производи |
Расход, |
Давление, |
|||||||
|
(тип) |
плавиль |
тельность, |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ного пояса, |
т!час |
мя1час |
мм |
вод. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
ст. |
|
(Загранки |
холодного |
дутья |
К-700 |
700 |
3 |
3 400 |
|
650 |
|||||
с частичной |
очисткой |
га |
К-800 |
800 |
4 |
4 500 |
|
700 |
|||||
зов в мокром |
пылеосади- |
К-900 |
900 |
5 |
5 700 |
|
800 |
||||||
теле, устанавливаемом |
на |
К-1100 |
1 100 |
7 |
8 000 |
1 000 |
|||||||
трубе |
вагранки |
|
|
|
К-1300 |
1 300 |
10 |
11 200 |
1 200 |
||||
Вагранки |
с |
|
подогревом |
|
|
|
|
|
|
||||
дутья |
во |
встроенном |
ре |
|
|
|
|
|
|
||||
куператоре |
с |
|
частичной |
К/Т-700 |
700 |
3,2 |
3 400 |
|
650 |
||||
очисткой |
газов |
в |
мокром |
|
|||||||||
пылеотделителе, |
устанав |
К/Т-800 |
800 |
4,3 |
4 500 |
|
700 |
||||||
ливаемом |
|
на |
|
трубе |
ва |
К/Т-900 |
900 |
5,3 |
5 700 |
|
800 |
||
гранки |
|
|
|
|
|
|
|
К/Т-1100 |
1 100 |
7,5 |
8 000 |
1000 |
|
Вагранки |
с |
|
подогревом |
|
|
|
|
|
700 |
||||
дутья |
во |
встроенном |
ре |
К/ТО-800 • |
800 |
4,3 |
4 500 |
|
|||||
куператоре |
и полной очи |
К/ТО-900 |
900 |
5,8 |
5 700 |
|
800 |
||||||
сткой газов |
|
|
|
|
|
КД 0-1100 |
1 100 |
7,5 |
8 000 |
1 000 |
|||
Вагранки |
с |
|
подогревом |
К/РО-900 |
900 |
5,5 |
5 700 |
|
800 |
||||
дутья |
в |
выносном |
реку |
К/РО-1100 |
1 100 |
8,0 |
8 600 |
1000 |
|||||
ператоре |
с |
использовани |
К/РО-1300 |
1 300 |
12,0 |
11 20J |
1 200 |
||||||
ем тепла |
отходящих |
ва |
К/РО-1500 |
1 500 |
17,0 |
15 000 |
1 300 |
||||||
граночных |
газов |
и пол |
К/РО-1800 |
1 800 |
23,0 |
20 000 |
1 500 |
||||||
ной их |
очисткой |
|
|
К/РО-2100 |
2 100 |
27,0 |
27 000 |
1 700 |
предложены выносные радиационно-конвективный и конвективный рекуператоры с использованием тепла отходящих газов с подогре вом дутья до 450—500 и 400—450°С соответственно, а также отдель но отапливаемый рекуператор с подогревом дутья до 400—500°С [И].
Рекомендуемые устройства для очистки ваграночных газов при ведены в табл. 2, воздуходувки — в табл. 3, средства механизации — в табл. 4.
При выборе типа вагранок для конкретных условий производст ва В. М. Горфинкель предлагает руководствоваться следующим. Вагранки холодного дутья могут быть предназначены для цехов ремонтного литья и небольших цехов, производящих неответствен-
8
Внутренний диаметр пла вильного пояса, мм
700
800
900
1100
1300
1500
1800
2100
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
2 |
|
|
Устройства для очистки ваграночных газов |
|
|
|
|||||
Схема очистки |
Грубая |
очистка |
Тонкая очистка* |
Д ы м о с о с |
|
||||
I |
II |
III |
футерован ныйцик диаметлон ром,мм |
Батарея циклонов -СЦ15, мм, |
номер скруббера ВТИ-ЦС ПСП номер промывателя СИОТ |
тип |
мощность двигателя, кет |
||
|
|
|
|
|
|
||||
пылеосадитель,Мокрый трубенаустановленный вагранки |
тонкаяОдноступенчатая очистка |
грубаяДвухступенчатая очистка |
9С0 |
4X600 |
11 |
4 |
Д-8 |
|
7 |
|
|
|
1100 |
4X700 |
13 |
5 |
д-ю |
|
14 |
|
|
|
1300 |
6x700 |
15 |
6 |
Д-10 |
|
20 |
|
|
|
1500 |
6x750 |
16 |
7 |
Д-12 |
|
28 |
|
|
|
1800 |
8X800 |
19 |
8 |
Д-13,5 |
|
40 |
|
|
|
2100 |
|
21 |
9 |
Д-15,5 |
|
75 |
|
|
|
2500 |
|
|
10 |
Д-18 |
|
100 |
|
|
|
2900 |
|
|
11 |
ВМ-40/750 |
|
150 |
* Дл я тонкой |
очистки |
газов могут |
быть |
применены аппараты типа |
«Рото- |
||
клон», труба Вентури или электрофильтры. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3 |
|
Рекомендуемые |
типы воздуходувок |
для коксовых |
вагранок |
|
|||
|
Вагранки холодного |
дутья |
Вагранки |
с |
подогревом дутья |
||
Внутренний диа |
|
|
|
|
|
|
|
метр плавильного |
Т и п |
Мощность двигате |
|
Мощность |
двигате |
||
пояса, мм |
ля, |
кет |
Т и п |
|
ля, |
кет |
|
700 |
В6/800 |
|
40 |
В6/800 |
|
40 |
|
800 |
В6/800 |
|
40 |
В10/1250 |
|
75 |
|
900 |
В10/1250 |
|
75 |
В10/1250 |
|
75 |
|
1100 |
В10/1250 |
|
75 |
В14/1400 |
|
100 |
|
1300 |
В14/1400 |
|
100 |
В20/170Ч |
|
160 |
|
1500 |
В20/1700 |
|
160 |
В20/1700 |
|
160 |
|
1800 |
400-12-2 |
250 |
400-12-2 |
|
250 |
||
2100 |
700-12-1 |
|
350 |
700-12-1 |
|
350 |
ные отливки. В таких цехах рекомендуется также в отдельных слу чаях применять вагранки со встроенными рекуператорами. Частич ную очистку газов от пыли в мокрых пылеосадителях допускается применять для вагранок диаметром до 1300 мм при условии дли тельности непрерывной работы не более 7 часов и значительной удаленности от жилых массивов. Вагранки с высокотемпературным подогревом дутья в выносном рекуператоре с использованием тепла отходящих ваграночных газов и полной их очисткой рекомендуются
9