Значение размеров вагранки

Категория:
Вагранка


Значение размеров вагранки

Обращаем внимание на величину высоты вагранки при различных ее диаметрах. Вопрос о высоте вагранки является самым актуальным, и вместе с тем нет вопроса, Связанного с конструкцией вагранки, который был бы менее разработан, чем этот. В теории большинство высказывается за высокую вагранку, на практике же обычно строятся вагранки нормальной высоты. В Европе соблюдают обычно следующие Соотношения высоты к рабочему диаметру (живое сечение!): 5:1 —для диаметра до 1500 мм; 4,5 : 1 — для диаметров до 1800 мм. и 3,5:1—для любых диаметров свыше 1800 мм. В американской практике отношения эти соответственно следующие: 3,5 : 1; 3:1 и 2,5 : 1.

Цель устройства высокой вагранки — уловить тепло отходящих газов в верхней части шахты. Имеются достаточные теоретические основания, оправдывающие предположение, что высокая вагранка является наиболее эффективной, но это положение не учитывает действительных рабочих условий шахты. Надо помнить, что при абсолютно опорожненной вагранке манометр не отмечает никакого давления во время работы воздуходувки, если только фурмы правильно рассчитаны. Если же шахта загружена, то давление в шахте возрастает пропорционаяьно высоте линии засыпки колош. Поэтому при желании получить наилучшие рабочие условия при нормальном давлении дутья нужно помнить о пределе, до которого можно довести высоту засыпки. Таким образом высота шахты имеет большое значение для работы вагранки.

При проектировании новой литейной часто предполагается устройство загрузочной платформы вагранки на высоте 5 м, что без учета диаметра вагранки является серьезной ошибкой.

В качестве яркого примера ненормально высокой вагранки, построенной с целью использования теплоты отходящих газов, укажем на конструкцию компании Стюдебейкер (Studebaker). Когда проектировалась эта литейная (1922 г.), для консультации был приглашен ряд специалистов. Сторонники высокой вагранки оказались победителями, так как цифры на бумаге подтверждали, что такая установка наиболее рациональна. Они доказывали, что высота вагранки должна быть не менее 8 м над фурмами, и так как диаметр вагранки был задан 1800 мм, отношение получилось 4,4 :1. Это подходит в европейскому стандарту. Ошибка заключалась в том, что требуемое давление рассчитали на 740 мм вод. ст. максимально, когда яяз литейный цех начал работать, давлением требовавшееся для правильного хода печи, было 1270 мм вод. ст.

Компания Стюдебейкер пыталась вести плавку в вагранке при этом режиме, но вскоре выяснилось, что брак литья достигает почти 75%. Необходимо было произвести какие-то изменения: или увеличит!, вес коксовой колоши за пределы, диктуемые экономическими соображениями, или же загруягать вагранку до меньшей высоты, при которой можно было бы поддерживать расчетное давление 740 мм вод. ст. После некоторых опытов был избран второй путь, и в таком виде вагранка работает до настоящего времени. Конечно, не во всех случаях установка высокой вагранки кончалась такой,“можно сказать, катастрофой. В ненормально высоких вагранках можно компенсировать большую высоту засыпки соответствующим давлением, а также надлежащей регулировкой загрузки кокса до пределов экономической выгоды.

Другим мотивом против установки высокой вагранки является большое число загружаемых в нее колош. Гибкость работы такой вагранки уменьшается, если контроль хода выполняется методом проб на закаливание. В случае ошибки в шихтовке приходится сливать большее количество ковшей по сравнению со стандартной вагранкой, пока не начнут появляться исправленные колоши. Нужно также учесть высоту падения первых колош при завалке в шахту. Опыт показал, что в высокой вагранке, по сравнению с вагранкой стандартной высоты, было на 22% больше кокса размерам 25 мм и ниже. Опыт производился путем сортировки по крупности всего кокса, завалившегося в шахту. Когда вагранка была полностью загружена вхолодную, днище было открыто и количество кокса взвешено. Как известно, мелкий кокс сильно влияет на ход вагранки в сторону ухудшения, что должно как-либо компенсироваться.

Высота вагранки должна быть задана прежде всего при проектировании новой литейной и в первую очередь должна рассматриваться инженером-металлургом. Общей тенденцией старых литейных было — строить вагранки недостаточной высоты. Так, в литейной на Мытищинском заводе и в ремонтных железнодорожных мастерских ст. Воронеж высота вагранок на 1 м нижё1 стандартных. В этом случае нехватает времени для подогрева металлической шихты, и чтобы получить горячий чугун, нужно расходовать добавочное количество кокса. Коэфициент использования такой вагранки низкий, и подобно тому как это делается на литейном заводе им. Войкова, нужно применять большое количество дутья и кокса, чтобы получить достаточно горячий металл и надлежащую скорость плавления его. Низкая вагранка таким образом име^т следующие невыгодные стороны: 1) низкий коэфициент полезного действия, 2) больший расход кокса и 3) больший расход дутья. Отсюда сатновится ясным, что надлежащая высота загрузочной платформы или колошниковых дверец является существенным фактором для обеспечения нормального хода вагранки.

Диаметр шахты, конечно, является ограничивающим общую емкость вагранки размером. Он может колебаться в зависимости от требований литейной. Лучше устанавливать вагранку несколько большего диаметра, чем это требуется для выплавки проектного тоннажа на данном отрезке работы литейной. Объем, соответствующий большему диаметру вагранки, может быть уменьшен путем утолщения футеровки. Автору неоднократно приходилось слышать возражение, что футеровка толще 250 мм дает малый коэфициент полезного действия в работе вагранки. Действительно, иногда строят вагранки диаметром, точно соответствующим данному размеру производства, и устанавливают добавочную печь на случай расширения производства. В первое время работы литейной промышленности, возможно, и было необходимо устанавливать такую запасную вагранку для страховки против неполадок в работающей вагранке и остановки производства, а также чтобы иметь резерв в литейной. При настоящем же состоянии промышленности в целях такой предосторожности можно строить вагранки с запасной емкостью путем утолщения футеровки в соответствии с текущими требованиями завода.

Запасную вагранку устанавливают также потому, что капи-

Иногда в производстве для облицовки вагранок применяется кирпич стандартной формы. Поэтому при более толстой футеровке требуется несколько концентрических рядов таких кирпичей в каждой секции, что связано с дополнительным временем при замене старой футеровки новой. В ОПТА для этой цели употребляют специальный фасонный кирпич, имеющий форму блоков. Объем блока почти вчетверо превышает объем обыкновенного кирпича. Кирпичи эти бывают разных фасонов и различных размеров. Таким образом время на выкладку футеровки сокращается.

Раньше капитальный ремонт вагранки средних размеров занимал от 1 до 3 дней. Автор выполнял такую же работу в течение 32 часов (США). Отсюда видно, наоколько важно для промышленности организовать производство указанного рода блоков для футеровки вагранок. Кроме того кладка из кирпичных блоков имеет то преимущество по сравнению с кладкой из обыкновенного кирпича, что блоки лучше сопротивляются разъеданию шлако.м поскольку целая непрерывная поверхность больше при меньшем числе углов и кромок, наиболее подверженных разрушению. Так как оборудование для изготовления таких блоков очень простое, то в СССР следовало бы наладить это производство немедленно.

В настоящее время кирпич выкладывают только на одну толщину ряда. Это старый способ; его следует изменить в соответствии с новыми условиями. На рис. 5 представлен новый способ облицовки вагранки, согласно которому выкладываются два концентрических ряда, ограничивающие собой рабочий диаметр вагранки. Когда эти два ряда установлены, пространство между ними и кожухом заливают раствором из 75% карборундовых высевок и 25% огнеупорной глины (смешанной с водой). Этот состав, схватившись, дает облицовку, не сменяемую при ремонте футеровки. Он может играть роль и собственно фугеровочного материала. При таком способе облицовки не может быть опасения, что в случае прогорания кирпичной кладки произойдет авария. Если вагранку надо облицовать до исключительно малого диаметра, то надо установить новую подовую плиту, которая может быть отлита из остатков чугуна в литейной. Ее можно отлить из двух частей для удобства обращения с ней. Эти половинки устанавливаются внутри вагранки на обычную подовую плиту. При таких условиях можно пользоваться обычными подовыми дверцами без каких-либо изменений. Другими словами, делается фальшивое днище (кольцо). На этом фальшивом днище и возводится футеровка.

Рис. 4. Кладка стенок вагранки пустотелым кирпичом.

Рис. 5. Кладка нижней части вагранки.

Из приведенных объяснений видно, что вагранка с запасом емкости может быть отремонтирована с малой затратой времени.

Дальнейшей интересной деталью вагранки является вытяжная труба выше колошниковых дверец. Обычно высоту этой трубы берут равной четырех- или пятикратному диаметру вагранки, но она зависит и от других факторов, так как она оказывает влияние на процесс сгорания и создает естественную тягу, которая преодолевает сопротивление, испытываемое газами при проходе черев трубу. Последнее! обстоятельство имеет большое значение для мощности вентилятора, подающего дутье,

Вагранка Хитона работала с одной лишь естественной тягой, таким образом высота трубы играла значительную рОль в ряду других факторов. Делались попытки изменить указанное соотношение (размеров путем использования принципа Бунзена. Такая конструкция в схеме представлена на рис. 6. В большинстве случаев этот принцип применялся неправильно. Так, экспериментальная вагранка в НАТИ (Москва) была снабжена невысокой трубой, а для поступления в вытяжную трубу воздуха было устроено отверстие в удобном месте выше загрузочных дверец; нижняя часть кожуха не была устроена в виде инжекторного конуса для ввода в вытяжную трубу воздуха, как показано на рис. 6, Такая вагранка должна работать даже при более высоком давлении, чем обыкновенная вагранка с обыкновенной вытяжной трубой, или в случае правильно выполненной новой конструкции.

Теперь рассмотрим другие наиболее важные размеры вагранки. Возьмем размеры воздушной коробки. Размеры ее точно установлены. В последнее время ширину воздушной коробки принимают равной % диаметра вагранки, а высоту — половине диаметра. Такие размеры уменьшают сопротивление движению газов, свойственное воздушным коробкам меньших размеров. Кроме того при таком расчете обеспечивается распределение воздуха по всем фурмам почти при одинаковом давлении. В очень мелких вагранках прежней конструкции (диаметром менее 500 мм) воздух вдувался прямо в фурмы без посредства воздушного ящика.

Рис. 6. Вытяжное устройство НАТИ.

Последние время малые Ьагранки стали играть большую роль в литейных ремонтных мастерских, а также при изготовлении сплавов железа, идущих в качестве присадок к стальным плавкам. Исследования показали, что эксплоатация малых вагранок наиболее выгодна в тех случаях, когда эти вагранки оборудуются воздушными коробками, размеры которых рассчитываются по вышеуказанным нормам для крупных вагранок.

Размеры диаметра отверстий для ввода труб в воздушную коробку имеют, пожалуй, не меньшее значение, чем размеры коробки. Их определяют в соответствии с площадью сечения фурм или самой вагранки. Обычно их берут равными половине площади сечения фурм или 0,1 сечения вагранки. При такой пропорции диаметров труб получаются надлежащие давления в рабочем пространстве.

Направление ввода этих труб в воздушную коробку тоже имеет значение для правильного хода вагранки. По старому способу трубы вводились с боковых сторон коробок. Это нецелесообразно, так как фурма, ближайшая к месту поступления воздуха, была всегда под более высоким давлением и получала самое большое количество дутья. Как следствие против этой фурмы получалась наибольшая скорость Плавления, а по всему сечению в вагранке плавление шло неравномерно. Этот недостаток был отчасти устранен установкой в воздушной коробке отражательного1, или направляющего, щита против и под углом к оси рассматриваемой фурмы. Этот щит отклоняет струю воздуха, заставляет ее циркулировать в коробке, и воздух таким образом распределяется более равномерно перед поступлением в фурмы. Во многих установках направляющие щиты или совсем не ставились или же вследствие попадания металла и шлака из дачи они перегорали. Такое устройство нельзя было признать за окончательную меру устранения неравномерного распределения воздуха. Уайтинг улучшил конструкцию, устроив ввод сверху. Такое устройство1 признается теперь наилучшим и принято во всех новейших установках.

О течением времени конструкция вагранки была еще более усовершенствована Уайтингом. Вначале им были введены воз-Душные трубы в двух диаметрально противоположных точках, расположенных выше коробки. Это нововведение обеспечивает большую равномерность в распределении воздуха в воздушной коробке, но не всецело. Фурмы в данной конструкции расположены непосредственно под подводящими трубами, так что те из них, которые находятся ближе к трубам, получают большее количество воздуха., чем более удаленные. Затем Уайтингом было сделано новое усовершенствование в виде подводящих труб.

Таковы изменения в конструкции желоба для вагранки, с которыми надо ознакомиться, прежде чем делать заказ на оборудование литейного цеха.

Об устройствах такого рода, как приемные ковши и передние горны, уже упоминалось в предыдущих главах. Вопрос о них заслуживает серьезного внимания, приходится взвешивать их преимущества и их недостатки. Эти элементы оборудования вагранки мы подробно рассмотрим ниже.

Автор считает, что преимущество указанных устройств превышает их недостатки. До 1929 г. в США было общее предубеждение против них, но после продолжительных исследований, при требованиях на более) однородный металл, американские литейщики последовали примеру европейских, уже давно пользующихся этим оборудованием.

Высота пода вагранки над полом литейной имеет большое значение при производстве ремонта кладки. Если расстояние от пола до пода вагранки менее 1 м, рабочему приходится сидеть на корточках при ремонте низа вагранки; если это расстояние1 более 2 м, то всю работу приходится выполнять, стоя на лестнице. Общепринятая высота пода вагранки над полом 1,25 м; это расстояние меняется в зависимости от вспомогательного оборудования, к которому приходится применяться.

Размеры колошниковых дверец находятся в определенном отношении к площади сечения вагранки. Для вагранок диаметром До 1,2 м включительно “Площадь загрузочных Дверец должна быть равна 100% площади вагранки; при диаметрах свыше 1,2 м площадь дверец должна быть равна 50% площади вагранки. Такое отношение не влияет на тягу.

Конструкция вагранки меняется в зависимости от автоматических загрузочных устройств типа шаржир-машины Шеиард (Shepard). Если при вагранке имеется подобное устройство, то загрузочные дверцы необходимо устанавливать на такой высоте, чтобы указанный автомат мог входить в вагранку. При этих условиях давление дутья необходимо повысить на 10%, чтобы уменьшить колебания давления, вызываемые открытием загрузочных дверец больших размеров.

Об установке искротушителей приходится заботиться в соответствии с требованиями правил безопасности в цехе и в целях пожарной безопасности. В Европе строят сложные системы искро-тушительных устройств (рис. 8), тогда как в США устройства эти очень просты (рис. 9). Обе системы достигают одной и той же цели, но вторая оказывает меньшее влияние на работу вагранки. Что касается камерного типа, принятого в литейных Европы, то Ьпыты показали, что он требует повышения рабочего давления почти на 15% против нормального. Простейшим по конструкции является искроулавливатель системы Уайтинга, но срок службы его—100 плавок и даже меньше. Нужно, однако, согласиться с тем, что рассматриваемая система эффективна и не требует повышенного давления для работы вагранки, в чем ее неоспоримое преимущество. В свое время компания Джонсон и Дженнингс (Детройт) должна была так или иначе избавиться от крупных штрафов, налагавшихся на нее городом за несоблюдение правил безопасности В деловой части города, где был расположен литейный завЬд компании. Аппарат Уайтинга не отвечал требованиям страховых правил, и компании пришлось выработать конструкцию камерного искроулавливателя, представленного на рис. 10. Это простая ящи-кообразная конструкция из стальных труб, покрытая стальной проволочной сеткой с отверстиями в 1 мм2. Искры ударяются об эту сетку и падают обратно на площадку плавильной печи. Каждую неделю осадки удаляются (они идут на постройку дорог вокруг завода). Э.то устройство очень эффективно и не трй-бует повышенного рабочего давления в вагранке.

Рис. 8. Искротушительное устройство (европейский тип).

Рис. 9. Искротушительное уетройстю (американский тип).

Рис. 10. Искроулавливатель Джонсона.

Если мы учтем все сказанное, то увидим, что целого при проектировании конструкции вагранки является создание таких условий, которые как в отдельности, так и в совокупности обеспечивают равномерный процесс плавления при равномерном распределении дутья.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум