Влияние отдельных факторов на ход ваграночной плавки

Категория:
Вагранка


Влияние отдельных факторов на ход ваграночной плавки

В течение целого года автором проводились опыты по выявлению влияния отдельных факторов на ход плавки в вагранке. Здесь нет возможности дать полное описание их, поэтому приводим только те, которые представляют общий интерес. Остановимся на 14 комплексных сериях опытов, проводившихся в том цехе, где автор работал в качестве, металлурга.

Целью опытов было повышение качества чугуна при отказе от дорогостоящих сырых материалов. Вагранка, в которой производились опыты, имела диаметр в свету 1,8 м. Вес колоши 1000 кг; колоша состояла из 25% стального лома и 75.% доменного чугуна. v,

Этот тип шихты не совсем обычен для рядовой литейной в США, но в данном случае шли на устранение всех переменных величин, зависящих от состава металлической шихты. То, что при таком составе шихты получался подходящий по заданному составу чугун, служило достаточным основанием для ее выбора.

Переменными факторами в Ириведенной серии испытаний были: 1) давление дутья, 2) количество кокса и 3) общий метод ведения плавки. После предварительных опытов плавок мы остановились на оптимальном давлении дутья от 500 до 510 мм вод. ст. Мы поставили себе задачей выяснить влияние давления на качество чугуна. Расход кокса в среднем составлял 11%; в отношении этого фактора надо было изучить влияние его на физические свойства чугуна. Особенность метода плавки заключалась в том, что дутье прекращалось) по крайней мере три раза в течение плавки, что Противоречит практике, защищаемой известными металлургами. Поставленный опыт должен был осветить эту очень важную сторону работы вагранки. Вагранка была пущена на непрерывную работу в течение некоторого периода для того, чтобы точно установить, какой результат получится от такого метода, затем после полной записи результатов испытания, вагранка перешла на периодическую работу.

Метод подготовки к испытаниям состоял в том, что подробно определялись ваз переменные Факторы, участвовавшие в процессе).

Рис. 32.

Было проведено следующее:
1) измерена холостая колоша по высоте и взвешено все количество кокса;
2) взвешены все материалы металлической шихты;
3) взвешен весь чугун, выпущенный из летки,—-все отливки, сплески и остаток чугуна, нерасплавившийся в вагранке1;
4) весь остаток столба шихты, вываленный через днище, был пропущен через промывочный барабан и магнитный сепаратор для определения потерь;
5) все образцы, отливавшиеся через каждые десять минут, были подвергнуты химическому анализу;
6) температура чугуна измерялась при каждом его выпуске из вагранки;
7) твердость измерялась на каждом отлитом образце, сопротивление на разрыв определялось по стандартному пробному бруску согласно спецификации Американского общества испытания материалов.

Результаты испытаний приведены ниже. Для каждой группы испытаний были построены кривые, что позволяет легко сопоставлять результаты.

Испытание № 1, представленное на графине рис. 32, было проведено при стандартной высоте холостой колоши (750 мм выше фурм) при постепенном повышении давлении дутья с 100 до 630 мм вод. ст. По кривой содержания кремня можно судить, что коксовая колоша слишком сильно выгорела до того, как было пущено дутье. Затем она показывает, что количество кокса между металлическим колошами было достаточным для того, чтобы восполнить холостую колошу и таким стразом ослабить выгорание кремния в дальнейших выпусках.

Рис. 33.

Кривые рис. 32—46 не требуют особых пояснений.

Испытание № 2, представленное на графике рис. 33, было про—ведено с целью показать влияние постоянного давления дутья в течение всей плавки. Кривая давлений не указывает на этот фактор ка кна постоянный; в повседневных условиях производства небольшие колебания приемлемы. В данном случае давле ние было взято 550 мм вод. ст., т. е. на 40 мм выше того, которое фактически требовалось. Результат был интересен в том отношении. что при более высоком давлении коксовая колоша, выжигалась, а это усиливало окисление кремния на 10—20%. Влияние па твердость было таким, как и предполагалось, — по мере уменьшения содержания кремния твердость увеличивалась в прямой пропорции. Влияние на температуру фактически было незаметно. В отношении углерода влияние было подобно тому, которое наблюдалось при испытании № 1, а именно — постоянное пониясе-ние общего содержания углерода по причине более низкой холостой колоши, что является результатом давления выше нормального.

Рис. 34.

Испытание № 3 (рис. 34) было проведено при увеличении холостой (юолоши с 750 до 1000 мм и при работе вагранки под давлением в 530 мм вод. ст., т. е. нормальном для этой вагранки. Давление постепенно увеличивалось до 590 мм. Результат был нормальный. Окисление в общем было нормальное в течение всей плавки. Твердость можно было признать равномерной. Температура возрастала пропорционально давлению. Это является прямым доказательством того, что метод производства чугуна высокой крепости, применяемый Международной никелевой компанией, является вполне обоснованным.

Испытание № 4 (рис. 35) велось при нормальном ходе плавки. Отдельные факторы в каждом опыте были нормальны. Увеличение сопротивления разрыву объясняется уменьшением содержания углерода. Уменьшение содержания углерода в вагранке и нужно было ожидать при нормальном ходе плавки вследствие того, что холостая колоша оседает до постоянного уровня после одного часа работы, и вследствие выравнивания всех других факторов процесса.

Испытание № 5 (рис. 36) выявляет эффект увеличения коксовой колоши при одновременном применении низкой холостой колоши. Последняя была взята высотой 550 мм над уровнем фурм.

Рис. 35.

Кокс в первых четырех колошах бы взят в размере 15% от веса металлической шихты против обычных 10%. Холостая колоша была, конечно, непропорциональна давлению, и температура чугуна немедленно понизилась. После четвертой колоши коксовая колоша была уменьшена до нормальной, и давление дутья не- сколько поднялось. Эффект был замечен сейчас же: температура опять поднялась пропорционально давлению; скорость окисления тоже увеличилась. Таким образом было доказано, что высота коксовой колоши над фурмами имеет значение в отношении защиты металла от окисления. Также было доказано, что плавление происходило не в том поясе, который обычно указывается вагранщиками, а в зоне выше пояса холостой колоши. Твердость и прочность тоже изменились в соответствии с высотой коксовой колоши, давлением и температурой чугуна.

Испытание № 6 (рис. 37) показывает результаты, получающиеся при уменьшении давления дутья. В данном случае все прочие условия работы, за исключением давления дутья, были стандартны. Дутье с 670 мм вод. ст. постепенно было снижено до 520 мм, была дана холостая колоша, и в результате понижения давления скорость плавки уменьшилась, а содержание углерода увеличилось; температура пала, прочность и твердость чугуна уменьшились. Повышение содержания углерода и кремния служит доказательством того, что коксовая колоша имеет действие защиты металлической шихты, а также того, что плавление происходит выше зоны, где футеровка обычно выгорает. Это доказывает также, что рядовая вагранка должна работать при нормальных, хорошо отрегулированных условиях, иначе результаты получаются переменными.

Рис. 36.

Испытание № 7 (рис. 38) было проведено над вагранкой при переменном давлении дутья (см. кривую). В данном случае температура, а также физические свойства и окисление следовали кривой давлений. Полученные результаты подтверждают данные исследований, проведенных компанией «Дженераль Электрик».

Испытание № s (рис. 39) показывает результаты, полученные при увеличении высоты холостой колоши с 750 до 850 мм выше фурм и повышении давления воздуха с 510 до 540 мм вод. ст. Температура металла (из летки) немедленно поднялась в среднем на 25°. Это говорит о том, что при нормальном окислении могут быть получены нормальные физические свойства, если повысить холостую колошу пропорционально увеличению давления дутья.

Испытание № 9 (рис. 40) дублирует испытание № 7 с тем отличием, что давление было повышено и холостая колоша поднята с 750 до 1000 мм выше фурм. При плавке температура оставалась более постоянной по сравнению с обычными пределами колебаний. Меньшие колебания были получены также в содержании углерода и кремния. В результате прочность металла была более постоянна, а твердость колебалась в более узких пределах. Опыт этот доказал, что рациональным режимом плавки можно устранить вредные эффекты, получаемые при неравномерном давлении дутья.

Рис. 41.

Испытание № 10 (рис. 41) велось в условиях переменного давления дутья. Этот фактор имеет обычно место в малых вагранках, -где заливка в формы или расход металла на литье не находятся в точном соответствии с выпуском чугуна. Высота холостой колоши была взята на 900 мм выше фурм против обычных 750 мм. Колебания давления должны были отбываться на темпе литья. При высоких давлениях предполагалось получить более интенсивную выплавку как бы для покрытия расхода металла на более крупные отливки.

Более низкие давления давались для снижения скорости выпуска чугуна, чтобы Оставалось время на заливку. Оловом во всем были воспроизведены обычные условия производства в рядовой литейной для разнообразного литья. Более высокая холостая колоша была применена для защиты металла в шихте, так как предыдущие Опыты показали, что изменение давления дутья служит причиной колебаний физических свойств выплавляемого чугуна. Результаты показали, что холостая колоша была поднята всё же недостаточно высоко, поэтому получились колебания в физических свойствах чугуна. Окисление углерода и кремния шло неравномерно; твердость тоже колебалась без каких-либо видимых причин, температура повышалась по мере увеличения давления дутья.

Рис. 42.

Каждое из приведенных испытаний Доказало, что качество чугуна, выпускаемого из вагранки, в той или иной степени зависит от высоты холостой колоши и давления воздуха. Высота коксовой колоши тоже Оказывает влияние на состав чугуна.

Чтобы исчерпать вое операции, встречающиеся в обычной производственной практике, были проведены еще два следующих опыта, В течение двух недель.

Испытание №11 (рис. 42) показало, что был упущен один фактор при наблюдении — соответствие между давлением дутья и повышением температуры. Такое соответствие, конечно, есть, но оно носит постоянный характер только до известного предела, выше которого увеличение давления не вызывает повышения температуры, а наоборот, понижает eie. Для получения полезного эффекта в отношении качества метатла при более высоких давлениях необходимо соответствующим образом изменить высоту холостой колоши. Из кривых рис. 42 видно, что в случае если высота холостой колоши не установлена в соответствии с давлением, скорость окисления металла пропорционально увеличивается; кроме того не могут быть контролируемы физические свойства чугуна.

Рис. 43.

Испытание № 12 (рис. 43) проводилось при тех же условиях, что и испытание А1» 11; давление дутья было ниже нормального, при некоторых колебаниях его. Результаты были получены нормальные. Поэтому нашли более удобным начинать дутье при давлении, несколько более низком по сравнению с нормальным, так как благодаря частичному закупориванию фурм в результате получается нормальное давление. Из кривых видно, что степень окисления была нормальная. Холостая колоша не выгорала, а напротив, восполнялась, как это видно по кривой содержания кремния.

Рис. 44.

Рис. 45.

Прочность чугуна была высокая благодаря высокой температуре, полученной при правильно осуществленном режиме плавки. Приведенная в диаграмме кривая твердости может выдержать сравнение с той, которая получается при обычной работе вагранки. Колебания этого фактора получены в результате! увеличения содержания кремния.

Рис. 46.

По поводу рациональности остановки дутья в вагранке, после того как плавка начиналась, было много споров, но определенных доказательств вреда такого приема не было. Поэтому были предприняты испытания № 13 и 14, представленные соответственно на рис. 44 и 45. В обоих случаях дутье останавливалось дважды, каждый раз на четыре минуты в течение периода испытания.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум