Зависимость механических свойств сплавов от толщины стенок отливок 11 страница

0*i + 1*2 + 0,0*з + 0,0*4 + 0,0*5 + 0,0*6 + 0_?0*₇ + 0,0*₈ = 0,4; для суммы массовых долей компонентов шихты 1*1 + 1*2 + 1*3 + 1*4 + 1*5 + 1*6 + 1*7 + 1*8 = 1,02. Целевая функция оптимизации расчета по минимальной сто­имости шихты записывается в виде:

Ц= 4000*1 + 2000*₂ + 1000*з + 5000*₄ + 7000*₅ + 6000^ + 9000*₇ + + 5000*8 -> min.

Предварительный расчет дал следующие результаты:

Содержание компонентов шихты	Содержание элементов в шихте оптимального состава, %
х,	доля ед.	%
X	0,33800000	33,800000	С 3,85
Х2 .	0,40000000	40,000000	Si 2,43
Хъ	0,22399961	22,399961	Мп 0,75
Xi	0,01864110	1,864110	Р 0,5
	0,02225399	2,225399	S 0,021
Хб	0,00364864	0,364864	Си 0,103
X,	0,00158389	0,158389	Сг 0,25
А»	0,01187277	1,187277

Примечание. Минимальное значение функции равно 2720,49 руб./т.

В первом варианте расчета содержание углерода в шихте зада­валось интервалом 3,85...4,44 %. В связи с высокой ценой графи­товой стружки, принятой в расчете, оптимальным оказался со­став шихты, соответствующий нижнему пределу содержания уг­лерода. Однако при таком составе шихты любое отклонение в минус при наборе науглероживателя приводит к уменьшению содержа­ния углерода ниже допуска, т. е. к браку по химическому составу.

Поэтому во втором варианте расчета содержание углерода ус­тановлено на уровне середины интервала.

Кроме того, содержание науглероживателя в шихте по расчету оказалось не 2%, как было принято ориентировочно, а 1,187%. Поэтому во втором варианте расчета сумма долей компонентов шихты (LX) была уменьшена до 1,015. В результате было получено следующее решение:

Содержание компонентов, %	Химический состав, %
		по данным			по данным
х.	по расчету	завода	Э	по расчету	завода
Xi	33,8	33,8	С	4,15	3,7
х2	40,0	40,0	Si	2,43	2,59
Хг	21,57	20,0	Mn	0,75	0,69
X.,	1,86	2,8	Р	0,5	0,506
	2,23	2,8	S	0,021	0,031
Хб	0,36	0,4	Си	0,10	0,1
X!	0,15	0,2	Сг	0,25	0,27
X,	1,56	1,7

Примечание. Минимальное значение функции равно 2731,85 руб./т.

Сопоставление полученных результатов с заводскими расчета­ми, выполненными методом подбора, показывает, что:

• содержание углерода в заводской шихте ниже минимального с учетом угара;

• содержание кремния и хрома выше оптимального;

• не учтен угар серы в основной печи;

• стоимость шихты заводского состава была бы при принятых Ценах компонентов равна 2833 руб./т, т.е. на 102 руб. выше опти­мальной.

Рассмотренный пример показывает очевидные преимущества расчета шихты на ЭВМ по сравнению с методом подбора.

Расчет шихты для плавки стали или цветных сплавов иногда проводят по уточненной методике. Необходимость этого уточнения связана с тем, что величина угара одного и того же элемента зави­сит от его Концентрации в компоненте шихты. Согласно закону Действующих масс, чем выше эта концентрация, тем больше вели­чина угара. Поэтому расчет состава шихты при плавке на разнород­ных компонентах (стружке, чушковых сплавах и лигатурах) прово­дят не по средним величинам угаров элементов, а по их конкрет­ным значениям для каждого из компонентов. В этом случае в расчет принимается приведенное содержание данного элемента в данном компоненте шихты, определяемое по формуле:

э_н.юо

^пр (100-У)⁵

где Э_пр — приведенное содержание элемента в компоненте шихты с учетом его угара; Э_н — номинальное содержание элемента в данном компоненте шихты; У — угар данного элемента из данно­го компонента шихты.

Полученные таким образом приведенные содержания элемен­тов заносят в список компонентов шихты.

Подготовку данных для ввода в ЭВМ удобно проводить с ис­пользованием табл. П1 и П2 (см. в Приложении).

ПЛАВКА ЧУГУНА В ВАГРАНКАХ

10.1. Принцип действия и разновидности конструкций коксовых вагранок

Вагранка — плавильная печь шахтного типа непрерывного дей­ствия, работающая по принципу противотока. Снизу вверх под­нимается поток горячих газов, образующихся в результате горе­ния кокса, навстречу ему опускается поток шихты. В результате теплообмена между этими потоками металлическая шихта про­гревается, плавится, а получившийся жидкий металл перегрева­ется выше температуры ликвидуса.

В зависимости от размеров и конструкции производительность вагранок составляет от 3 до 100 т/ч жидкого чугуна. Общий вид вагранки простейшей, конструкции (вагранки с горном-копиль- ником) производительностью 5 т/ч показан на рис. 10.1. Деталь­ное изучение конструкций вагранок, как и других плавильных печей, является предметом курса «Печи литейных цехов», поэто­му общий вид вагранки приводится лишь для уяснения основных конструктивных элементов вагранки и примерного соотношения ее размеров.

Вагранка с горном-копильником состоит из опорной части I и рабочего пространства, которое конструктивно делится на горн 77, полезную высоту III, трубу IVи пылеуловитель V. Ко­жух вагранки сварен из листовой стали и футерован огнеупорным материалом.

Шихта, включающая в себя топливо (кокс), металлозавалку и флюсы, загружается через окно 1. Воздух, необходимый для горе­ния кокса, подается из распределительного кольца 2 через фур­мы 3. Накапливающийся в горне чугун периодически выпускается из вагранки через чугунную летку 5. Для выпуска шлака, предус­мотрена шлаковая летка 4, расположенная выше чугунной летки 5 по причине меньшей плотности шлака по сравнению с чугуном.

Продолжительность работы вагранки между ремонтами состав­ляет 8... 20 ч. Поэтому вагранки обычно устанавливают блоками —

Рис. 10.1 Общий вид вагранки холодного дутья открытого типа   Рис. 10.1 Общий вид вагранки холодного дутья открытого типа

парами, чтобы во время ремонта одной из вагранок блока вести плавку в другой^[7].

Текущий ремонт вагранки проводится после каждой плавки, объем ремонтных работ определяется состоянием футеровки печи. Средний ремонт заключается в замене футеровки в наиболее на­пряженных местах — в зоне плавления, у фурм и в других суще­ственно разрушенных местах.

При капитальном ремонте заменяется вся футеровка печи.

Рис. 10.2 Устройство чугунной (а) и шлаковой (б) леток, леточный кирпич (в), устройство для ввода глиняной притычки (г)

Футеровка вагранки выполняется из шамотного кирпича на ог­неупорном растворе, состоящем из 25...30% огнеупорной глины и 70...75 % кварцевого песка или молотого шамота. Дно вагранки (лещадь) набивают тощей формовочной смесью.

Чугунную летку (рис. 10.2, а) выполняют с помощью стандар­тного или изготовленного в цехе леточного кирпича (рис. 10.2, в). В кирпиче выполняются два отверстия: нижнее (сквозное) рабо­чее и верхнее (глухое) запасное. Диаметр отверстий в зависимос­ти от размеров вагранки составляет 15...30 мм. В ходе плавки в перерывах между выпусками чугуна рабочее леточное отверстие закрыто глиняной притычкой (рис. 10.2, г), которую вводят в от­верстие с помощью стального прутка с приваренной торцевой площадкой для удержания притычки.

В связи с большой вязкостью шлака и его малой плотностью диаметр шлаковой летки должен быть больше диаметра летки для чугуна, и составлять 50... 100 мм. Часто шлаковая летка (рис. 10.2, б) выполняется в виде прямоугольного канала между шамотными кирпичами. Шлаковая летка закрывается формовочной смесью, уплотняемой вручную.

После ремонта футеровки ее просушивают с помощью газовых горелок во избежание растрескивания футеровки при плавке.

Плавка в вагранке (рис. 10.3, а) начинается с розжига холос­той колоши — высокого слоя кокса, расположенного на лещади вагранки. Кокс холостой колоши разжигают, используя естествен­ную тягу трубы, чаще природным газом, а в случае его отсутствия в цехе — дровами.

По окончании розжига высоту^ холостой колоши доводят до заданного уровня — на 1200... 1500 мм выше основного ряда фурм.

Высота холостой колоши является важнейшим технологиче­ским параметром, влияющим на производительность вагранки, температуру выплавляемого чугуна и расход кокса. Поэтому пер­воначальную высоту холостой колоши тщательно контролируют с помощью мерной цепи с грузом, имеющей метку на уровне порога загрузочного окна. Способы поддержания установленного Уровня холостой колоши в процессе плавки рассмотрены в даль ейшем изложении. Для холостой колоши следует отбирать круп­ные (100...150 мм) куски кокса. Это очень важно для получения перегретого чугуна, начиная с первых выпусков.

а

Заключительной операцией подготовки холостой колоши к плавке является ее продувка воздухом от воздуходувки в течение 2... 5 мин. На холостую колошу 1 загружают чередующимися слоя­ми флюс 2 (известняк), металлические 3 и рабочие топливные (коксовые) 4 колоши до уровня загрузочного окна 5, как показано на рис. 10.3, а. Металлическая колоша, как правило, состоит из сле­дующих шихтовых материалов:

• возврата собственного производства;

• чушкового чугуна;

• стального лома;

• чугунного лома;

• брикетов стружки;

• пакетов листовой стали;

• ферросплавов.

Горение кокса происходит в холостой колоше. Образующиеся при этом газы прогревают столб шихты в шахте вагранки, а са­мый нижний слой металлозавалки плавится. Капли и струйки ме­талла, стекая по кускам кокса, науглероживаются, перегреваются

Рис. 10.3. Схемы вагранок с горном-копильником (а) и с выносным ста­ционарным копильником (б): 1 — холостая колоша; 2 — флюс; 3 — металлическая колоша; 4 — рабочая коксо­вая колоша; 5 — загрузочное окно; 6 — чугунная летка; 7 — шлаковая летка; 8 — переходная летка; 9— смотровой глазок; 10 — выносной стационарный копильник

и скапливаются в горне между кусками кокса. Одновременно про­исходит образование шлака, который накапливается поверх слоя чугуна.

В результате сгорания кокса высота холостой колоши уменьша­ется, но одновременно с этим расплавляется нижняя часть метал­лической колоши и слой флюса. Рабочая топливная колоша, опус­кающаяся на холостую, пополняет угар последней. Таким обра­зом, в процессе плавки высота холостой колоши меняется в пре­делах высоты рабочей коксовой колоши. По мере проплавления шихты загружают рабочие колоши шихты. Жидкий чугун и шлак выпускают из горна периодически. Недостатками этой конструк­ции вагранки являются:

• трудоемкий и опасный способ выпуска металла и шлака;

• трудность получения заданного содержания углерода в чугу­не, так как оно зависит от времени контакта чугуна с коксом в горне-копильнике.

В вагранках с выносным стационарным копильником (рис. 10.3, б) металл и шлак из горна перетекают по переходной летке в копильник. Поэтому время контакта чугуна с коксом

Рис. 10.4. Схема вагранки с поворотным барабанным копильником: 1 — шлаковый желоб; 2 — перегородка; 3 — порог; 4 — сифонный шлакоотде- литель; 5 — копильник

не зависит от ритма выпуска металла из печи и содержание угле­рода в нем более стабильно, чем в вагранке первой конструктив­ной схемы. Однако способ выпуска металла и шлака остается пре­жним.

В вагранках с барабанным копильником (рис. 10.4) чугун по желобу 2 стекает в поворотный копильник 1 в форме цилиндра с горизонтальной осью вращения, опирающийся на две пары ро­ликов.

Шлак задерживается перегородкой 4 выносного сифонного шла- коотделителя 2 и удаляется в перпендикулярном направлении по короткому шлаковому желобу 5. Для слива металла в ковш ко­пильник поворачивают на опорных роликах так, чтобы уровень металла в нем стал выше уровня сливного носка копильника.

Особенности горения кокса в вагранках

Главной горючей составляющей кокса является твердый угле­род, температура воспламенения которого 850...950°С.

Поступающий из фурм кислород воздуха вступает во взаимо­действие с углеродом кокса по реакции полного горения (рис. 10.5). Эта экзотермическая реакция С + 0₂ = С0₂ + Q\ про­исходит не мгновенно, а во времени, приводя к постепенному уменьшению концентрации кислорода в потоке газов по мере их движения вверх. На высоте h = 200...600 мм над уровнем фурм эта реакция завершается вследствие израсходования кислорода га­зовой фазы. Зона, в которой указанная реакция протекает, называ­ется кислородной. Высота ее зависит от качества кокса. При рабо­те на мелком пористом коксе поверхность контакта углерода и кислорода большая. Поэтому реакция между ними происходит бы­стро и завершается на небольшой высоте. Использование плотно­го крупного кокса приводит к увеличению высоты кислородной зоны. В дальнейшем будет по­казано, что высота кислород­ной зоны зависит и от ряда других факторов.

В верхней части кислород­ной зоны и выше ее получает развитие реакция редукции (8.4), по которой С0₂ частич­но восстанавливается кусками кокса. Это приводит к сниже­нию температуры газов, так как реакция редукции (см. на схеме рис. 10.5) сопровождает­ся поглощением теплоты. Как было отмечено в подразд. 8.1, l x5lXsi3oPA1fiMPywNtrXUbZM6kGGatT+kRk4G5g0ffbPnbtKtIcWN5CeUBqLQwzjjuJQgP2GyUd zndB3dcds4IS9VZjexbjLAsLEZVsOpugYi8t20sL0xyhCuopGcS1H5ZoZ6ysG4w0DISGG2xpJSPZ j1md8scZju067VtYkks9ej3+FVa/AQAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAIbcTu98AAAAKAQAADwAA AGRycy9kb3ducmV2LnhtbEyPwU7DMAyG70i8Q2QkLogllGlbS9NpmkCcN7hwyxqvrWictsnWjqfH nNjRvz/9/pyvJ9eKMw6h8aThaaZAIJXeNlRp+Px4e1yBCNGQNa0n1HDBAOvi9iY3mfUj7fC8j5Xg EgqZ0VDH2GVShrJGZ8LMd0i8O/rBmcjjUEk7mJHLXSsTpRbSmYb4Qm063NZYfu9PToMfXy/OY6+S h68f977d9Ltj0mt9fzdtXkBEnOI/DH/6rA4FOx38iWwQrYbndL5gVEOiliAYSJcrDg4a5iknssjl 9QvFLwAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA W0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAAAAAAAAAA AAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAxoQilNgIAAF0EAAAOAAAAAAAAAAAA AAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAhtxO73wAAAAoBAAAPAAAAAAAA AAAAAAAAAJAEAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAAnAUAAAAA " strokecolor="white">

Рис. 10.5 Схема горения кокса в холостой колоше (Q1,Q2 – тепловые эффекты реакции)

движущей силой данной реакции является энтропийный фактор, поэтому она может происходить лишь при температуре выше 900 °С. Зона, в которой происходит эта реакция, называется редукцион­ной и имеет высоту h = 300...600 мм. Высота редукционной зоны зависит от плотности и размеров кусков кокса.

В связи с тем, что сходящая вниз шихта испытывает торможе­ние за счет трения о стенки вагранки, плотность ее у стенок мень­ше, чем у оси. Вследствие этого дутье по сечению вагранки рас­пределяется также неравномерно — у стенок скорость потока га­зов выше, в осевой зоне — ниже. Поэтому в действительности граница между кислородной и редукционной зонами не плоская, а криволинейная, и в первом приближении может быть представ­лена конусом ABC.

Изменение температуры и химического состава газовой фазы по высоте вагранки

Для облегчения понимания сути процесса при рассмотрении данного вопроса сделаны некоторые допущения, в частности при­нято следующее:

• дутье распределено равномерно по сечению вагранки, поэто­му температура газов в каждом горизонтальном слое одинакова;

• граница между кислородной и редукционной зонами плоская;

• шихта характеризуется некоторой средней температурой плав­ления, равной 1250 °С.

В правой части рис. 10.6 показано изменение температуры га­зов t_T в вагранке холодного дутья с горном-копильником.

На уровне фурм температура газов (холодного воздуха дутья) в среднем за год близка к нулю. Быстрое повышение температуры газов в начале кислородной зоны замедляется по мере уменьше­ния концентрации кислорода в газовой фазе. В конце кислородной зоны температура газов достигает максимума (около 1650 °С), да­лее она начинает снижаться. Вначале падение температуры проис­ходит быстро, а затем, на более высоком уровне шахты — мед­ленно. Это объясняется тем, что на первом участке падение тем­пературы газов является результатом как передачи теплоты ших­те, так и эндотермической реакции редукции. При температурах ниже 1000 °С реакция редукции практически прекращается, и даль­нейшее снижение температуры газов связано только с теплообме­ном. На уровне загрузочного окна температура газов в зависимос­ти от высоты шахты вагранки обычно составляет 400...600°С.

Металл, загружаемый в вагранку, проходит через четыре зоны: / — зона нагрева шихты, II — зона плавления, III — зона пере­грева и IV— зона горн-копильник.

Высота зоны /должна быть достаточной для того чтобы темпе­ратура шихты повысилась от нуля на уровне загрузочного окна до условной средней температуры плавления (/плср)> принятой рав­ной 1250°С.

В этом случае в зоне II происходит плавление шихты при по­стоянной температуре (вертикальный участок температурной кри­вой).

Из схемы видно, что температура газов в зоне плавления близ­ка к максимальной (/_Г(_тах))- Это обеспечивает высокую скорость процесса плавления и производительность печи.

Зона перегрева III включает в себя небольшую часть редукци­онной зоны, а также ту часть кислородной зоны, где температура газов выше температуры металла (выше точки А — пересечения температурных кривых газов t_r и металла /_мет). Ниже этой точки капли металла проходят через захолаживающую зону у фурм, и температура их уменьшается.

В зоне IV также происходит снижение температуры металла вследствие потерь тепла через стенки и дно горна.

Характер нижней ветви температурной кривой газов объясня­ется тем, что в горне печи движения газов и горения кокса не происходит.

Ю Ю

. , .^Уровень загрузочного окна

100 90 20 Состав газов,

пл.ср ■

'r(max);

г 1650°С

Рис. 10.6. Изменение состава газовой фазы и температуры по высоте вагранки (точка А — пересечение кривых tw и tr; точка Б — точка, соответствующая режиму максимального перегрева)

I 1 шщщтщ

ел

Газ и куски кокса, расположенные в горне, нагреваются кап­лями и струями стекающего металла, поэтому их температура не может быть выше температуры металла.

Изменение состава газов по высоте вагранки показано на диаг­рамме, расположенной слева от температурных кривых.

На уровне фурм газовая фаза представляет собой холодный воздух и состоит из кислорода и азота (21 и 79 об. % соответствен­но). По мере продвижения газов вверх концентрация кислорода уменьшается, на смену ему появляется С0₂. В верхней части кис­лородной зоны уже начинается реакция редукции, приводящая к образованию СО. При нормальной работе газы на выходе из ваг­ранки будут содержать 15 % С0₂, 10 % СО и 75 % N₂.

Уменьшение содержания азота с 79 об.% в воздухе до 75 об. % в отходящих газах объясняется тем, что образование СО приводит к увеличению количества молей газа в смеси. На смену 1 моль кис­лорода воздуха в ваграночном газе образуются 2 моль СО, а коли­чество молей азота при этом не изменяется. Поэтому мольная и объемная доли азота в газе на выходе из вагранки по сравнению с воздухом уменьшаются.

В горне-копильнике на небольшом расстоянии от фурм, куда поступает вдуваемый воздух, в газовой фазе кроме азота находят­ся кислород и С0₂. Чем ниже рассматриваемое сечение от уровня фурм, тем меньше кислорода свежего дутья в него проникает. В связи с этим С0₂ начинает восстанавливаться до СО. У самой лещади вагранки кислород отсутствует, количество С0₂ незна­чительно и кроме азота в газовой среде в основном содержится СО.

Влияние высоты холостой колоши на процесс плавки в вагранке

Нормальной считается высота холостой колоши, обес­печивающая максимальную производительность вагранки. Для это­го верхняя часть холостой колоши должна быть на уровне основа­ния конуса ABC, изображающего в первом приближении границу между кислородной и редукционной зонами. В этом случае (рис. 10.7, а) плавящиеся куски шихты, расположенные у стенок вагранки, омываются газами, температура которых максимальна. В осевой зоне вагранки плавящиеся куски шихты находятся уже в редукционной зоне, поэтому температура газов здесь уже несколько ниже максимума. В составе газов кроме азота присутствуют С0₂ и СО. Свободный кислород отсутствует, поэтому угар элементов не­велик. При нормальной высоте холостой колоши производитель­ность вагранки максимальная, температура на желобе достигает 1390 °С, а затвердевший шлак имеет стекловидный излом оливко- во-зеленого цвета.

При заниженной холостой колоше (рис. 10.7, б) куски шихты, расположенные у стенок (область К), плавятся в кислородной зоне. Температура газов здесь еще не достигла мак­симума, и в их составе присутствует свободный кислород. Поэто­му производительность вагранки понижена, а угар увеличен по сравнению с работой при нормальной высоте холостой колоши. Высота зоны перегрева снижается, и температура металла на жело­бе вагранки уменьшается. Увеличенный угар приводит к измене­нию цвета шлака — из-за повышенного содержания в шлаке МпО и FeO цвет шлака черный.

Рис. 10.7. Влияние высоты холостой колоши на процесс плавления шихты: а — нормальная высота; б — заниженная высота; в — завышенная высота

а практике снижение высоты холостой колоши можно выя­вить по сочетанию трех характерных признаков:

• снижение температуры металла на желобе;

• снижение производительности вагранки;

• образование черного шлака.

Для восстановления нормальной высоты холостой колоши де­лают «пересыпку», т. е. загружают увеличенную рабочую коксовую колошу. Понятно, что действие пересыпки начнется по проше­ствии некоторого времени, необходимого для схода ее вниз, в пояс плавления. Время «схода колош» зависит от конструкции вагранки и составляет 30...40 мин.

При завышенной холостой колоше (рис. 10.7, в) пла­вящиеся куски шихты располагаются в редукционной зоне и омы­ваются газами, температура которых значительно ниже максималь­ной. Поэтому производительность печи падает.

В составе этих газов понижено количество газа-окислителя С0₂ и повышено количество восстановителя СО. Поэтому угар эле­ментов при плавке несколько снижается.

Высота зоны перегрева повышена, что приводит к увеличению температуры металла на желобе.

При чрезмерно высокой холостой колоше температура газов, выходящих из нее, может оказаться меньше средней температуры плавления шихты. В этом случае плавление приостанавливается, хотя кокс холостой колоши продолжает гореть. Процесс плавле­ния возобновится только после того, как высота холостой коло­ши опустится ниже уровня точки Б (см. на рис. 10.6).

Это явление используют на практике при организации пла­нового горячего простоя вагранки. Так, например, за 30...40 мин до предвиденного перерыва (в зависимости от време­ни схода колош в данной вагранке) делают пересыпку, т. е. загру­жают увеличенную рабочую коксовую колошу. К началу перерыва плавка приостановится вследствие чрезмерной высоты холостой колоши. Крышки на торцах фурм открывают и выключают дутье. При этом горение кокса холостой колоши будет происходить только за счет естественной тяги трубы. Выделяющейся при этом теплоты достаточно только для поддержания температуры в печи («горя­чий простой»), плавления металла при этом не происходит. К концу планового перерыва высота холостой колоши снизится до нор­мального уровня и можно продолжить работу в обычном режиме.

Открытие крышек на фурмах при выключении дутья обязатель­но, так как в противном случае внутри вагранки, при отсутствии движения газов, образуется большая концентрация СО и при во­зобновлении дутья произойдет взрывное горение этого газа.

Завышение холостой колоши используется также при необхо­димости перехода в ходе плавки с одного химического состава чугуна на другой. В этом случае металлические колоши шихт пер­вого и второго состава разделяют пересыпкой. В результате этого после проплавления последней металлической колоши первого состава плавление приостанавливается, создавая этим возможность для полного слива из копильника чугуна первого химического состава, и далее, после небольшой паузы, приступают к наплав- лению чугуна нового (второго) состава.

Влияние размеров рабочих колош на процесс плавления шихты в вагранке

В процессе плавки высота холостой колоши циклически меня­ется в пределах высоты рабочей коксовой колоши. Рассмотрим влияние этих изменений на процесс плавления шихты. Для упро­щения предположим, что дутье распределяется по сечению ваг­ранки равномерно и граница между кислородной и редукцион­ной зонами плоская.

Для достижения максимальной производительности вагранки газы, выходящие из слоя холостой колоши, должны иметь темпе­ратуру, близкую к максимальной. Следовательно, высота холос­той колоши должна быть как можно ближе к верхней границе кислородной зоны, но не опускаться ниже ее во избежание повы­шенного угара.

На рис. 10.8 показан отрезок температурной кривой ваграноч­ных газов t_T, относящихся к зоне, расположенной выше верхней границы кислородной зоны, и совпадающий с этой границей нижний уровень холостой колоши. Слева показано изменение вы­соты холостой колоши при проплавлении относительно больших по высоте металлических колош, справа — уменьшенных. Из цик­лограмм видно, что при уменьшении рабочих колош минималь-

Рис. 10.8. Влияние размеров рабочих колош на процесс плавления шихты в вагранке

ная (а следовательно, и средняя за цикл) температура газов по­вышается. В результате этого производительность вагранки при плавке на уменьшенных рабочих колошах растет.

Аналогично можно показать, что на режиме максимального перегрева, когда высота холостой колоши должна быть макси­мальной (уровень точки i> на рис. 10.6), также следует стремиться к уменьшению размеров рабочих колош. С этой точки зрения иде­альной была бы непрерывная загрузка шихты. Однако дозирова­ние реальной шихты, состоящей их кусков произвольных формы и массы, неосуществимо. Поэтому загрузку проводят колошами, размеры которых определяются допустимыми колебаниями высо­ты холостой колоши за цикл.

Из опыта эксплуатации вагранок установлено, что эта величи­на (равная высоте рабочих коксовых колош h_{p K}) зависит от про­изводительности вагранки. Для малых вагранок (3 т/ч) она не дол­жна превышать150 мм, для средних (10 ... 15 т/ч) — 200 мм и для крупных (20...25 т/ч) — до 250 мм. Приведенные данные позволя­ют определить массу рабочих коксовых и металлических колош.