Плавка чугуна в газовых вагранках

Различают четыре типа газовых вагранок: с уступами в шахте, с перемычкой в шахте, с выносной камерой перегрева и с холостой огнеупорной колошей. В вагранках применяется один и тот же принцип перегрева жидкого чугуна при его падении с высоты 1–1,5 диаметра шахты из зоны плавления в бассейн камеры перегрева.

Рисунок – Газовые вагранки с уступами (а), перемычкой (б) в шахте, с выносной камерой (в) и холостой колошей (г)

Физико-химические особенности процесса плавки чугуна в газовых вагранках обусловлены отсутствием кокса как химического реагента. Газовая фаза имеет следующий химический состав,%: СО₂ = 10, Н₂О = 20, N₂ = 70.

Атмосфера в шахте окислительная, поэтому процессы окисления протекают по реакциям:

Me + СО₂ = МеО + СО,

Me + Н₂О = МеО + Н₂.

При плавлении и перегреве закись железа FeO окисляет С, Si и Мn.

В итоге угорает 8–12% С, 10–15% Si и 15–20% Мn. Угар может быть и более высоким, так как отсутствует углерод кокса, который способствует развитию в микрообъемах восстановительных процессов.

В связи с отсутствием кокса насыщения металла серой не происходит, а, наоборот, 30 – 40% от первоначального содержания серы угорает. В итоге в чугуне содержится 0,02 – 0,05% S.

Плавка чугуна в газовых вагранках имеет следующие преимущества: выброс вредных веществ минимальный, ниже содержание серы в получаемом чугуне, выше качество и ниже его себестоимость. Недостатками являются более сложная футеровка и повышенный расход огнеупоров.

В газовых вагранках с холостой огнеупорной колошей в состав ее вместе с огнеупорным материалами вводится кокс или другой углеродистый материал, что позволяет протекать реакциям типа МеО + С = Me + СО. При этом снижаются угары, происходит науглероживание чугуна, улучшаются условия работы холостой колоши, так как куски углеродистого материала разъединяют куски огнеупоров и не позволяют им слипаться и оседать, газовая фаза становится менее окислительной. В газовых вагранках перегрев чугуна осуществляется так же, как в коксовых вагранках: капли металла стекают по кускам огнеупорной холостой колоши и, контактируя с ними, эффективно перегреваются. Металл, попадая на куски углеродистого материала, растворяет углерод; окислы, контактируя с углеродистым материалом, восстанавливаются. В итоге в этих вагранках угар железа значительно ниже.

Дата добавления: 2014-01-06