Фурменный пояс (воздушный)
Устройство фурменного пояса оказывает большое влияние на работу вагранки. Он состоит из следующих основных частей: воздушной фурменной коробки, патрубков и колен, подводящих воздух к фурмам, самих фурм и предназначен для подачи воздуха в шахту вагранки.
Воздушная коробка представляет собой корпус, окружающий шахту. Внутренний объем коробки должен быть достаточно большим, чтобы воздух, поступив в него из магистрального воздухопровода, равномерно распределялся по фурмам. С этой же целью подвод воздуха к кольцу осуществляется двумя симметричными рукавами.
Конструкция воздушной коробки должна давать возможность охлаждения кожуха. Коробка не должна вплотную прилегать к кожуху, между ней и кожухом должен быть промежуток 150-200 мм.
Вагранки без подогрева дутья имеют фурменные коробки прямоугольного сечения (рис. 2.6), с подогревом дутья — круглого сечения и футеруются изнутри легковесным кирпичом или покрываются снаружи тепловой изоляцией.
Если вагранка не имеет подогрева дутья или водяного охлаждения и длительность плавки составляет не менее 5-6 ч, устройство двух или трех рядов фурм обязательно. Фурмы располагаются равномерно в шахматном порядке по окружности вагранки. При этом общая площадь выходных отверстий фурм по внутреннему диаметру шахты должна быть от 1/4 до 1/5 сечения вагранки в зоне фурм. Из общей площади поперечного сечения всех фурм 80% приходится на первый (основной) ряд фурм и 20 % — на остальные, причем фурмы второго и третьего рядов одинаковые. Расстояние между рядами фурм 200-300 мм. Количество фурм от 4 до 8 в ряду в зависимости от диаметра вагранки.
Для коксовых вагранок без подогрева дутья применяется установка двух- и трехрядных коробчатых и двухрядных щелевых фурм. Щелевые фурмы целесообразно применять на вагранках небольших размеров с копильниками, где значительно сказывается неравномерность подвода воздуха по периметру.
Основные размеры фурменного пояса с коробчатыми фурмами (рис. 2.6) приведены в табл. 2.2. В каждую фурму самостоятельно подводится воздух, что позволяет регулировать подачу дутья и исключить зашлаковывание фурм. Регулировку осуществляют поворотными заслонками. Сварная воздушная коробка вагранок изготавливается из двух половин, соединяющихся между собой фланцами. В верхней части коробки устанавливают мембранный предохранительный клапан и встраивают трубку для манометра. Для связи с атмосферой предусматривается трубка с вентилем. Клапан служит для исключения разрушения конструкции при хлопках в случае скапливания в воздухоотводах ваграночных газов.
Фурмы следует выполнять в виде чугунных коробок, расширяющихся внутрь и с небольшим наклоном 10-15°. Эти коробки не доходят до внутренней стенки на 40-50 мм, и отверстие внутри в шахте выполняются в футеровке.
Патрубки и колена подводят воздух от коробки к фурмам. Сечения патрубков и колен не должны быть меньше отверстий фурм Fкол≤(0,25-0,3)Fф. Лучше, если они превышают сечения отверстий фурм на 25-30 %. Такое устройство фурм полностью исключает шлакование.
Расстояние от лещади вагранки до оси первого ряда фурм (высота горна) имеет существенное значение для получения чугуна заданного качества и химического состава. В вагранках без копильников это расстояние должно равняться 350-450 мм; в вагранках, оборудованных копильниками, а также при плавке в них малоуглеродистых и ковких чугунов высота горна должна быть 150-300 мм.
Практика применения многорядной системы фурм показала, что температура выпускаемого металла повышается на 25-30 °С, производительность вагранки увеличивается на 15-20 %, расход кокса снижается на 20 % и резко уменьшается зашлаковывание фурм.
Чтобы обеспечить равномерную подачу дутья по всему периметру холостой колоши и благодаря этому улучшить питание вагранки воздухом, были созданы так называемые щелевые фурмы (рис. 2.7). В кожухе вагранки вырезают фурменные окна, общая длина которых должна составлять 45 % от периметра кожуха, высота окон равняться высоте фурменной щели. Расстояние между фурменными окнами делают 250-300 мм. К внутренней стороне кожуха приваривают уголки, в них вырезают аналогичные фурменные окна. Сплошные щели образуются футеровкой, для поддержания которой на уголки ставятся опорные кольца.
Отношение площади основной (нижней) щелевой фурмы к площади поперечного сечения плавильного пояса вагранки берут равным 1/4. Высоту основной щелевой фурмы определяют по выражению πDh = πD2/4•4, откуда h=D/16,где h — высота щели, мм; D — диаметр вагранки, мм.
В табл. 2.3 приведены основные размеры щелевого фурменного пояса для вагранок диаметром 500-900 мм, высота второй щелевой фурмы, независимо от диаметра вагранки, должна быть равной 35 мм, а расстояние между осями фурм 300-350 мм.
Для эффективной работы вагранок со щелевыми фурмами в нижнюю фурму необходимо подавать 60-70 % всего дутья, а в верхнюю — 30-40 %. Поэтому воздушную коробку делят пополам, и воздух подводят отдельно в каждую половину коробки и фурму. В воздухопроводы встраивают расходомерные устройства и дроссельные заслонки.
Практика работы вагранок со щелевыми фурмами показала, что температура выпускаемого металла повышается на 30-40 °С и производительность увеличивается на 15-20 %. Кроме того, облегчается и ускоряется кладка и ремонт фурменного пояса, фурмы шлакуются в меньшей степени, и не образуются настыли в зоне плавления и фурм.
В вагранках большого диаметра (1300 мм и выше) кислород воздуха не достигает центральной части холостой колоши, и она не влияет на процесс плавки чугуна. Чтобы ликвидировать эту «мертвую» зону и, следовательно, увеличить производительность вагранки и повысить температуру выпускаемого металла, необходимо приблизить выходные отверстия фурм к центру вагранки. Для этого применяют водоохлаждаемые медные фурмы, выдвинутые в шахту вагранки (типа доменных фурм). На рис. 2.8 приведен общий вид выдвижных водоохлаждаемых фурм. Глубину установки фурм следует определять опытным путем.
Водоохлаждаемые невыдвижные фурмы целесообразно использовать на всех вагранках с горячим дутьем, не имеющих водяного охлаждения плавильного пояса. Это исключает оплавление фурм, стабилизирует их расчетные сечения и условия питания вагранок воздухом.
Воздуходувные машины
Воздуходувные машины (табл. 2.4) служат для подачи дутья и эффективного горения кокса в рабочем пространстве вагранки. Они выбираются в зависимости от производительности и наличия рекуператора или воздухоподогревателя.
Системы набора, дозирования и загрузки шихты
Для бесперебойной работы вагранок они снабжаются системой набора и взвешивания всех компонентов шихты (колош) и загрузки их в шахту вагранки (подробнее см. Загрузка шихты в вагранку).
