Плавка чугуна в коксовой вагранке. Устройство и работа вагранки

Вагранка представляет собой шахтную печь непрерывного действия, работающую по принципу противотока шихты и газов. Поток горячих газов, образующихся от сгорания кокса в горне печи поднимается вверх навстречу опускающимся шихтовым материалам. В результате теплообмена между этими потоками происходит плавление металлической шихты и образование шлака. Жидкие продукты плавки стекают в горн вагранки, где накапливаются до выпуска или перетекают в копильник в зависимости от конструкции вагранки.

По условиям теплообмена между металлом, коксом и газами всю шахту вагранки можно условно разбить на четыре зоны: зона-I – зона подогрева шихты; она простирается от завалочного окна вниз до того уровня, где температура поверхности кусков чугунной шихты равна температуре плавления (1150-1200 С). Зона II – зона плавления кусков металлической шихты. Продолжительность плавления 5 – 15 мин. в зависимости от размеров кусков, состава материала и условий теплообмена. За это время куски успевают опуститься в холостую калошу на 300-500 мм, т.е. время плавления определяет размеры зоны плавления. Зона III – зона перегрева жидкого чугуна. Начинается с того места, где образуются капли чугуна и простирается до нижнего ряда фурм. Капли чугуна, стекая по кускам раскаленного кокса и омываясь потоком раскаленных газов, значительно перегреваются. Зона IV – горн вагранки; она находится в нижней части шахты между нижней кромкой нижнего ряда фурм и лещадью. В этой зоне кокс и продукты его горения имеют более низкую температуру из-за недостатка кислорода. Чугун, стекая по кускам кокса и располагаясь между ними (при отсутствии копильника), охлаждается и насыщается углеродом и серой, поэтому желательно, чтобы время пребывания чугуна в горне вагранки было минимальным.

Металлургические процессы при плавке в коксовой вагранке

В кислородной зоне (4) происходит образов. CO₂ и CO

C+O₂ =CO₂+34000 кДж/кг; (1)

C+0.5O₂ =CO +10300 кДж/кг; (2)

CO+0.5O₂ = CO₂ + 23700 кДж/кг. (3)

Реакции (1) и (2) являются необратимыми, реакция (3) при Т выше 300 К протекает в обратном направлении.

В редукционной зоне (2) протекает эндотермическая р.:

CO₂ + C = 2CO – 13500 кДж/кг,

в результате которой возрастает содержание CO за счет снижения содержания CO₂.

Кислородная и редукционная зоны являются частями зоны перегрева. В этой зоне происходит полное восстановление оксидов.

4. В чем отличие жаропрочных чугунов, особенности состава и технологии плавки и литья?

Аустенитные никелевые чугуны, легированные Mn, Cu, Cr (нирезисты), применяются как коррозионностойкие и жаропрочные.

К жаропрочным относятся высоконикелевые чугуны с пластинчатым и шаровидным графитом с аустенитной (ЧН15Д7) или аустенитно-карбидной матрицей, обладающие повышенным сопротивлением ползучести и пределом прочности (ЧН11Г7Ш, ЧН15Д3Ш, ЧН19Х3Ш и ЧН20Д2Ш).

Молибден подобно никелю и хрому увеличивает твердость отливок, повышает прочность при повышенных температурах (жаропрочность) – 350-400^оС. Чугун становится ростоустойчивым при переменных циклах нагрева и охлаждения.

Чем выше содержание хрома в чугуне, тем больше цементита.

При кристаллизации хромовых чугунов образуются твёрдые растворы и цементит.

Плавка происходит в индукционных печах. В качестве шихты используется: стружка, возврат, доменный чугун, стальной лом, ферросилиций, ферромагранец, феррохром, ферроникель (или металлический никель), медь. Сначала доводят содержание углерода до требуемого, а затем кремний. Плавка ведётся с болотом или пусковым слитком. Последовательность загрузки шихты: карбюризатор, стальной лом (стружка), чугунный лом (или доменный чугун), возврат. Далее добавляют модификаторы (ферросилиций, ферромарганец и т.д.).

В качестве термообработки используют нормализацию.

Нормализация применяется для повышения механических свойств и износоустойчивости чугуна. Отливки нагреваем до 1020-1050 ° С со скоростью 200 ° С/ч и после непродолжительной выдержки охлаждаем на воздухе до 500 ° С. Затем снова помещаем в печь, нагретую до 500 ° С, и охлаждаем вместе с печью до комнатной температуры со скоростью 40 ° С/ч. Такое охлаждение необходимо для снижения внутренних напряжений

Дата добавления: 2015-04-24