Плавка

Для перевода металла из твердого состояния в жидкое в литейном производстве используют ряд плавильных агрегатов. Для плавки чугуна во всех странах мира применяют преимущественно вагранки.

Вагранка — это вытянутая кверху шахтная печь. Сверху в нее загружают шихту, состоящую из чугуна, топлива (кокса) и флюсов. Снизу подают воздух, необходимый для горения кокса. Температура в печи превышает 1500°С. Чугун плавится и перегревается градусов на сто выше температуры его плавления.

Расплавленный чугун выпускают в ковш, либо в копильник, пристроенный к вагранке, либо в специальный агрегат — обогреваемый миксер, в который сливается чугун 13 нескольких печей. В копильнике и миксере чугун выравнивается по температуре и составу и может быть подогрет.

Вагранка — это самый простой и самый дешевый плавильный агрегат. Ее легко ввести в работу. Через 2—4 часа после разогрева можно получить жидкий чугун. На рис. 4 показано устройство простейшей вагранки.

За последние годы проделаны значительные работы по усовершенствованию конструкции вагранок. Ведь у вагранок есть много недостатков. В них трудно получить чугун с температурой выше 1400°С. А этого часто оказывается недостаточно, особенно когда хотят улучшить свойства чугуна и вводят в него различные добавки (десульфураторы — для уменьшения вредной примеси в чугуне — серы; модификаторы — для получения измельченной структуры отливки и округлой формы включений; легирующие — для повышения механических свойств металла в отливках). Другой существенный недостаток вагранок — выброс в атмосферу пыли и газов, содержащих окись углерода и сернистые соединения. Его можно преодолеть устройством надежных систем газоочистки с использованием газа для нагрева дутья.


Рис. 4. Схема устройства вагранки:
1 — загрузочная площадка; 2 — копильник; 3 — фурмы; 4 — воздухопровод; 5 — бадья для загрузки шихты: 6 — загрузочный кран

Как нагревается дутье? В вагранки новых конструкций вводят нагретое дутье, чтобы можно было получить более горячий чугун. Холодный воздух из атмосферы предварительно пропускают через нагревательное устройство — рекуператор. Нагретый воздух вводится в вагранку и сжигает в ней кокс (или природный газ), чем повышается температура в вагранке.

Современная рекуператоративная установка для нагрева дутья состоит из двух рекуператоров: радиационного и конвективного. Горелки сжигают природный газ в верхней части радиационного рекуператора. Продукты горения опускаются вниз через всю шахту и опорную камеру и поступают в конвективный рекуператор, проходя в последнем по трубам и нагревая их. Воздух же вентилятором подается в пространство между трубками и нагревается от поверхности стенок их примерно до 200° С. Затем воздух переходит в нижнюю часть радиационного рекуператора и по полости между стенками его движется кверху. За счет лучеиспускания горячих газов воздух здесь нагревается примерно до 500° С и по воздухопроводу горячего дутья подается в фурменную коробку вагранки.


Рис. 5. Загрузка вагранки механизированным способом:
1 — расходные бункера: 2 — загрузочная бадья: 3 и 4 — загрузочные воронки; 5 — дозировочная тележка; 6 — мостовой кран; 7 — электромагнитная шайба; 8 и 10 — ленточные конвейеры; 9 и 11 — расходные бункеры