гранка
I – опорная часть; I I – горн; I I I – полезная высота; IV – труба; V – пылеуловитель; 1 – металлическая летка;
2 – шлаковая летка; 3 – фурма; 4 –
загрузочное окно
Вагранка — шахтная плавильная печь непрерывного действия, в которой нагрев шихтовых материалов осуществляется в условиях противотока, когда они медленно опускаются по шахте и омываются потоком горячих газов, а плавление и перегрев жидкого металла происходит в слое раскисленного (горящего или нагретого посторонним источником) углеродосодержащего материала.
В зависимости от источника теплоты, используемого для плавки, вагранки подразделяют на коксовые, коксогазовые, газовые и электрические. Наибольшее распространение получили коксовые вагранки (98 %), а коксогазовые и газовые вагранки не нашли широкого применения (2 %). Электрические (плазменные и индукционные) вагранки имеются лишь в опытных образцах.
Простейшая коксовая вагранка — футерованная огнеупорным материалом цилиндрическая шахта, установленная на опорной металлоконструкции и снабженная снизу открывающимися дверцами, а сверху трубой с пылеуловителем (рис. 24). В нижней части шахты имеются каналы для выпуска металла и шлака, называемых летками, а несколько выше в один или несколько рядов расположены отверстия для подачи воздушного дутья, называемые фурмами. На высоте 3—6 м (в зависимости от диаметра вагранки) выше фурм размещается окно для загрузки переплавляемых металлических материалов кокса и флюса. Часть шахты от низа до оси фурм называют горном, часть от оси фурм до низа загрузочного окна — полезной высотой, а выше загрузочного окна – трубой. Труба вагранки сверху заканчивается тем или иным устройством для очистки ваграночных газов от пыли и гашения искр.
В коксовой вагранке теплота для нагрева и плавления шихтовых материалов, нагрева капель жидкого чугуна, образования шлака и протекания различных металлургических процессов образуется в результате горения кокса в нижней части шахты над фурмами. Для интенсивного горения кокса в вагранку через фурмы от специального вентилятора (воздуходувки) подается воздух (дутье). Последовательность операций при подготовке вагранки и плавке описаны в гл. 4, § 3, здесь отметим лишь, что по мере расплавления металлической шихты, сгорания кокса, выпуска металла и шлака из печи в шахту вагранки загружают новые рабочие колоши и процесс плавки продолжается непрерывно в течение одной или нескольких смен в зависимости от режима работы цеха или стойкости футеровочных материалов в шахте печи.
Ваграночные газы, выйдя из слоя шихты, подымаются по трубе вагранки и через пылеуловитель выбрасываются в атмосферу. Однако в таких ваграночных газах содержится большое количество токсичных газов, пыли и нагреты они до 250—500 °С. Такие простейшие коксовые вагранки не удовлетворяют современным требованиям защиты окружающей среды и экономного расходования топлива. Вагранки должны быть оснащены эффективными системами очистки и утилизации теплоты отходящих газов. Современные ваграночные комплексы (рис. 25) включают в себя оборудование для набора, взвешивания и загрузки шихты, систему автоматизированного управления процессом плавки, устройства для грануляции шлака, систему оборотного водоснабжения, гидрошлакоудаления и другие вспомогательные устройства, обеспечивающие надежную и экономичную работу вагранки.
