Расчет основных размеров вагранки

Основными параметрами, характеризующими работу плавильной печи, являются: размер плавильного пространства печи (ванны или шахты), количество расходуемого топлива или электроэнергии, необходимого для расплавления шихты и перегрева жидкого металла, а также, при необходимости, количество и температура воздуха (кислорода), подаваемого для дутья.

Основными расчетными геометрическими параметрами вагранки являются: диаметр шахты и полезная высота (расстояние от оси основного ряда фурм до порога загрузочного окна).

Расчет основных параметров производится исходя из заданной производительности вагранки по жидкому чугуну.

Технология плавки в вагранке должна обеспечить получение чугуна стабильного состава и требуемой температуры при заданной производительности вагранки. Эти требования выполняются путем определения соответствующего расхода топлива и воздуха. Сложность управления процессами заключается в том, что изменение расхода топлива или воздуха влияет как на температуру металла, так и на производительность вагранки. Поэтому для изменения только производительности вагранки или только температуры металла, как правило, необходимо изменить расход кокса и воздуха (см. номограмму рис.1.1).

Рис.1.1 – Номограмма взаимосвязи основных показателей

работы вагранки

Оперативно регулирование процесса плавки обеспечивается только путем изменения расхода воздуха, т.к. изменение расхода кокса влияет на ваграночный процесс с задержкой в 30-60 мин, т.е. после того как измененная порция кокса достигнет холостой калоши.

Расчет основных размеров вагранки производится по эмпирическим формулам.

Диаметр вагранки определяется по формуле:

, (1.1)

где d – диаметр вагранки, м;

П – заданная производительность вагранки, т/ч;

m_м¹ – удельная производительность вагранки, равная

6-10 т/(м²·ч)

Полезная высота вагранки, т.е. расстояние от оси основного ряда фурм до порога загрузочного окна составляет:

, (1.2)

где h_o – полезная высота вагранки, м;

d – диаметр вагранки, м

Общая высота вагранки (без трубы) будет равна:

h_общ. = h_о + h₁ + h₂, (1.3)

где h₁ - расстояние от оси основного ряда фурм до пода, м;

h₂ – расстояние от пода до пола цеха, м

Величина h₁ зависит от марки выплавляемого чугуна и производительности вагранки и колеблется от 100 мм (для ковкого чугуна) до 600 мм (для серого чугуна).

Величина h₂ принимается, исходя из условий проведения ремонта, в зависимости от размеров вагранки и составляет 1 - 2 м.

Диаметр металлической летки можно определить по формуле:

, (1.4)

где d_м.л. – диаметр цилиндрической части металлической

летки, мм;

γ – плотность чугуна, т/м³;

ω – скорость истечения чугуна, 0,5-1 м/с

Диаметр шлаковой летки принимается больше диаметра металлической летки на 30-50 мм.

Суммарная площадь поперечного сечения фурм основного ряда составит:

F₁ = (0,1-0,3)· F, (1.5)

где F₁ – суммарная площадь поперечного сечения фурм, м²;

F – площадь поперечного сечения вагранки в свету, м²

Для многорядной вагранки площадь поперечного сечения второго и третьего рядов фурм принимается 0,025· F.

Диаметр воздухопроводов можно определить по формуле:

, (1.6)

где d_в – диаметр воздухопроводов, м;

V_в - количество воздуха, подаваемого в вагранку (на

100 кг шихты), м³;

β – температурный коэффициент объемного расшире-

ния газов, равный 1/273;

t – температура воздуха, ^о С;

ω_в – скорость воздуха в воздухопроводе, равная 15 м/с

В табл. 1.1 приведены исходные данные для расчета основных размеров вагранки.

Таблица 1.1 – Исходные данные для расчета основных размеров вагранки