Формовочное отделение (стр. 2 из 8)
Для поддержания постоянной высоты столба, материалов в шахту загружают металл, кокс и флюс. В вагранке горячие газы, образующиеся при горении кокса, поднимаются, а материалы опускаются (принцип противотока). Вследствие этого происходит интенсивная теплопередача между газами и материалами, загружаемыми в печь. Металлическая колоша, опускаясь по шахте, постепенно нагревается до температуры плавления и плавится.
Горячие газы при движении вверх, встречаясь со все более холодными металлическими колошами, охлаждаются. Использование теплоты газов повышает КПД вагранки. В вагранке расходуется кокса 10-15% массы металлозавалки.
Из условий техники безопасности при каждом прекращении подачи дутья в вагранку немедленно открываются фурмы, Это исключает образование в воздухопроводе взрывоопасной газовоздушной смеси из-за проникания из вагранки газов, содержащих оксид углерода.
Основные показатели работы вагранки: температура выплавленного чугуна tM, °С; удельный расход кокса тk %; удельный расход воздуха VB, м3/(м2-мнн); удельная производительность по жидкому металлу т'м, т/(м2-ч). Температуру чугуна замеряют при выходе его из вагранки. Расход кокса считают на 100 кг металлозавалки. Расход воздуха в м3/мин и производительность вагранки в т/ч пересчитывают на 1 м2 поперечного сечения вагранки в свету.
Взаимосвязь основных показателей работы вагранки, полученная В. Паттерсоном, показана на рис. 3. Исследования проводили на вагранке с внутренним диаметром 700 мм, полезной высотой 4900 мм при работе на холодном дутье. Значения удельного расхода кокса, приведенные на диаграмме В. Паттерсона, соответствуют удельному расходу углерода кокса без учета золы и других примесей, что облегчает применение полученных данных при работе на различных видах кокса.
2. Расчет основных параметров плавильного агрегата
2.1Расчет геометрических размеров печи
Основные размеры вагранок рассчитывают по эмпирическим
формулам, в которых отражен опыт их эксплуатации.1. Определяем диаметр вагранки, м:
где G- заданная производительность вагранки, т/ч;
g- удельная производительность вагранки, равная 6…..10 т/(м2 ч).
2. Определяем полезную высоту вагранки, то есть расстояние от оси основного ряда фурм до порога загрузочного окна, м:
3. Общая высота вагранки (без трубы), м:
где H1-расстояние от оси основного ряда фурм до пода, м;
H2-расстояние от пода до пола цеха, м (H2=2м).
4. Диаметр металлической летки, мм:
где dмл- диаметр цилиндрической части металлической лётки, мм;
ρ- плотность чугуна, т/м3;
ω- скорость истечения чугуна (0,5….1), м/c.
Диаметр шлаковой летки принимаем 90 мм.
5. Суммарное сечение фурм основного ряда, м2:
, где 
,F – сечение вагранки в свету, м2.
6. Для того, чтобы из газов выпадала пыль, необходимо уменьшить скорость их движения до 1 м/с, при этом сечение искрогасителя в горизонтальной плоскости, м2, будет:
где
- коэффициент, учитывающий увеличение объема газов за счет подсоса через загрузочное окно (2…3);
-удельный расход воздуха, подаваемого в вагранку,(60…100
);F- сечение вагранки, м2;
-коэффициент объемного расширения;t – температура газов в искрогасителе,
.7. Диаметр воздухопроводов, м:
при скорости воздуха
2.2 Материальный баланс.
1. Расчет ведем на 100кг металлической шихты.
2. Принимаем расход кокса равным 12% от веса металлозавалки, или 12кг.
3. Принимаем расход известняка в 35% от расхода кокса, или 12*0,35=4,2кг.
4. Находим по справочникам состав кокса (табл. 1).
Таблица 1.
| Элемент | Процентное содержание | В кг на 100кг металла | В кг на 100кг металла считая, что О2 соединен с Н2 |
| С | 80,3 | 9,64 | 9,64 |
| Н2 | 0,6 | 0,07 | 0,07-0,04/8=0.065 |
| O2 | 0.4 | 0.015 | ---- |
| N2 | 1.2 | 0.14 | 0.1 |
| S | 1.3 | 0.16 | 0.16 |
| A (зольность) | 11,6 | 1,39 | 1,39 |
| W (влажность) | 4,6 | 0,55 | 0,55+0,04*9/8=0.595 |
| Итого | 100 | 12,00 | 12,00 |
5. Примем соотношение газов
в продуктах горения равным 
. Это означает, что 60% углерода, или 9,64*0,6=5,78кг, сгорает в 
и 40% углерода, или 9,64*0,4=3,86кг, сгорает в 
.При сгорании 1кг углерода согласно реакциям горения:
образуется
или .Тогда при сгорании кокса в колошниковые газы перейдет и:
.6. При сгорании 1кг водорода по реакции:
образуется
При горении всего водорода топлива в продукты горения переходит:
7. Примем что из общего количества серы топлива (0,16кг) 70% её, или 0,11кг, сгорает в
и переходит в газы, а 30%, или 0,05кг, переходит в металл.При сгорании 1кг серы топлива согласно реакции:
образуется
Тогда из топлива в колошниковые газы перейдет
8. Примем условно, что в известняке содержится 44%
, или 
и 56%, или 
Тогда из известняка в продукты горения перейдет
Здесь 0,51-объем (м3), занимаемый 1кг СО2 .
9. Примем следующий состав шихты и металла (табл.2).
Таблица 2.
| ЭЛЕМЕНТЫ | Процентное содержание | В кг на 100 кг шихты | В кг в жидком Ме | В % в жидком Ме |
| Fe | 93,16 | 93,16 | 92,165 | 93,38 |
| Si | 2,00 | 2,00 | 1,80 | 1,81 |
| Mn | 0,70 | 0,70 | 0,595 | 0,60 |
| S | 0,06 | 0,06 | 0,10 | 0,10 |
| P | 0,20 | 0,20 | 0,20 | 0,20 |
| C | 3,4 | 3,4 | 3,4 | 3,4 |
| Итого | 100,00 | 100,00 | 98,8 | 100,00 |
При расчете состава металла принято: