Отчет по практике на ПАО НКМЗ

2.1.2 Описание вагранки

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. Она должна обеспечивать заданный химический состав, требуемую температуру малое насыщение чугуна вредными примесями.

Вагранка (Рисунок 2.1) состоит из пяти основных частей: опорной части, шахты, дымовой трубы с искрогасителем, фурменного устройства и копильника. Опорная часть воспринимает массу вагранки вместе с загруженной шихтой. В состав опорной части входят: подовая плита, опирающаяся на четыре колонны и прикрепленная к ним болтами, фундаментная плита, откидное днище и устройство, удерживающее днище в закрытом состоянии.

Подовая плита. На подовой  плите крепится болтами или при  помощи сварки кожух вагранки. Плита  литая. В центре подовой плиты  имеется отверстие, служащее для  выгрузки содержимого вагранки по окончании  плавки. Подовая плита опирается на четыре колонны и крепится к ним болтами. На подовую плиту устанавливают металлический кожух шахты вагранки. Кожух крепится с помощью болтов или с помощью сварки.

Н - высота вагранки;  D - диаметр вагранки

Рисунок 2.1 – Общий вид вагранки

Фундаментная плита. Она  всегда чугунная литая. Она служит для  закрепления нижних концов колонн к  фундаменту и равномерного распределения  нагрузки на фундамент. Колонны отливают из стали или чугуна. Для предохранения  от раскалённых остатков плавки плиту  углубляют на 100…150 мм от уровня пола и засыпают утрамбованной сухой формовочной смесью. Плиту устанавливают на железобетонный фундамент с глубиной залегания 300…500 мм.

Колонны. Колонны, нижними  концами связанные с фундаментной плитой, а верхними с подовой плитой, воспринимают на себя всю массу вагранки. Лучшими колоннами, как с точки  зрения прочности, так и с точки  зрения сопротивления действию высоких  температур являются литые чугунные. Колонны делаются пустотелыми, с  опорными башмаками вверху и внизу  и крепятся к обеим плитам болтами.

Откидное днище. Откидное днище принимаем литым в целях  борьбы с короблением при нагревании, а также для увеличения прочности  делаются с рёбрами жёсткости. Для  удаления паров воды при просушке набивной подины устраиваются отверстия диаметром 15…20 мм, расположенные по всей поверхности дверец. Откидное днище служит для того, чтобы открыв его, можно было через отверстие в подовой плите удалить содержимое вагранки по окончании плавки. Запорное устройство днища удерживает дверцы в закрытом состоянии.

Фурменное устройство. Оно  состоит из воздухопровода, с помощью  которого от вентилятора в фурменную  коробку подаётся дутьевой воздух; фурменной коробки, которая служит для распределения воздуха по фурмам;  дроссельных клапанов для  регулирования количества воздуха, подаваемого к фурмам первого  ряда; фурменных колен (чугунных) и  сопел трёх рядов фурм. Дроссельные  клапаны монтируются в литых  цилиндрических кожухах, которые крепятся к днищу фурменной коробки  болтами. Круглая часть фурменного колена примыкает к дроссельному клапану, а прямоугольная – к фурменным вырезам в кожухе вагранки. Сопла фурм всех трёх рядов чугунные, прямоугольного сечения, расширяющиеся внутри вагранки. К кожуху вагранки сопла крепятся болтами. В фурменных коленах расположены смотровые окна, через которые можно наблюдать за состоянием фурм.

Шахта. Она является основной частью вагранки, так как в ней  происходят два главных процесса ваграночной плавки - горение топлива  и плавление чугуна. Шахта состоит  из железного цилиндрического кожуха, сделанного из листового железа толщиной 6…12 мм. Внутри кожуха находится огнеупорная футеровка. Между кожухом и футеровкой оставляется зазор 25…50 мм, заполняемый огнеупорным неспекающимся материалом, например, тощим песком. Назначение такого слоя – обеспечить беспрепятственное расширение футеровки при нагревании и ликвидировать возможность возникновения растягивающих усилий в кожухе вагранки.

Шахта устанавливается на подовую плиту над отверстием, закрываемым откидным днищем. На днище  набивается под, или лещадь, из тощего формовочного песка слоем толщиной 200…300 мм. Набивной под имеет небольшой уклон в сторону отверстия, называемого чугунной лёткой. К ней примыкает железный футерованный жёлоб. В вагранке с копильником чугунная лётка служит каналом, через который чугун из горна непрерывно поступает в копильник. Против чугунной летки на уровне пода делается рабочее окно, которое на время плавки закладывается огнеупорным кирпичом, забивается формовочной смесью и закрывается дверкой. Рабочее окно служит для набивки пода, закладывания дров и их розжига.

Для выпуска шлака имеется отверстие, называемое шлаковой лёткой. Обычно шлаковая лётка располагается ниже фурм на 75-150 мм. Шахта по высоте делится на две части: нижняя часть, от пода до первого ряда фурм, называеся горном, а от первого ряда фурм до порога завалочного окна - собственно шахтой (полезная высота вагранки).

Отношение полезной высоты вагранки Н к диаметру вагранки D должно быть .

Горн, а также часть  шахты выше фурм во время работы вагранки заполнены раскалённым  коксом. Этот столб кокса называется холостой коксовой колошей. На холостую колошу загружаются отдельными слоями чугун и кокс, называемые соответственно металлическими и рабочими коксовыми колошами.

Шахту вагранки в зависимости  от физико-химических процессов делят  на четыре зоны: зона подогрева, зона плавления, зона перегрева, горн.

Дымовая труба служит для  отвода продуктов горения топлива  из шахты наружу. Она представляет собой продолжение шахты  вагранки и имеет диаметр, по кожуху одинаковый с вагранкой. Труба внутри футеруется огнеупорным кирпичом в один ряд. Заканчивается труба искрогасителем, который предназначен для улавливания  расклённой пыли и искр, выбрасываемых из дымовой трубы. Их улавливание производится с целью предупреждения пожаров и загрязнения окружающей территории.

По принципу действия искрогасители  разделяются на два типа: сухие  и с водяной завесой – «мокрые». Для улавливания пыли необходимо: изменить направление газов на 90° и резко снизить их скорость. Для того, чтобы изменить направление газов в верхней части трубы устраиваются окна, количество которых зависит от размера вагранки. Поднимаясь ваграночные газы изменяют направление движения на 90°, через окна выходят в искрогаситель, где резко уменьшают скорость благодаря выходу из трубы малого сечения в коробку искрогасителя большого сечения.

В проектируемом цехе предусматриваем  с дожиганием отходящих газов.

Для дожигания СО выше уровня завалочного окна устанавливается две газовых горелки, которые работают на низкосортном газе. Ниже горелок устраивается система подачи воздуха. В результате в трубе образуется газо-воздушная смесь, попадая в которую ваграночные газы воспламеняются и происходит реакция 2 СО + О₂ ® 2 СО₂.

Образовавшиеся продукты горения попадают в мокрый пылеуловитель, где обильно поливаются водой, в  результате чего происходит осаждение  пыли, которая вместе  с водой  по системе трубопроводов попадает в шламовое отделение.

Подготовка вагранки к  плавке заключается в осмотре  и ремонте вагранки. После выбивки  и охлаждения шахты вагранки необходимо произвести ее осмотр, выявить неисправности, определить характер и объём ремонтных  работ.

Различают три вида ремонта: случайный, текущий и капитальный. Текущий и капитальный ремонты  проводят в соответствии с графиком планово-предупредительных работ. Случайный  ремонт выполняют при аварии (обвал  части футеровки во время плавки, прогар кожуха, замерзание летки, прогар днища вагранки). Текущий ремонт проводят после каждой плавки с целью  восстановления чертёжных размеров, выполняемых футеровкой и возможности  осуществления в ней плавки чугуна. Он заключается в частичной или  полной замене футеровки в поясе  плавления, в зоне фурм и горне  вагранки. Вагранки после выбивки  охлаждают естественной тягой воздуха, для чего открывают фурмы и  днище вагранки. Оставшиеся после  плавки материалы (чугун, лом, кокс) убирают  и приступают к ремонту.

Футеровка предназначена  для защиты металлических частей вагранки от воздействия высоких  температур. Её выполняют из огнеупорных  материалов двух видов: штучных (кирпичей) и порошкообразных (кварцевого песка, глины и другие). Футеровка вагранки кирпичная. В процессе работы вагранки наибольшему разрушению подвергается футеровка в зоне фурм, горна и  плавильного пояса. Для их футеровки  используют шамотные огнеупоры класса А с огнеупорностью не менее 1730°С . Для футеровки остальных частей вагранки используют огнеупоры ПБВ (с огнеупорностью 1580°С) и ШБВ (1670°С). Пояс высотой примерно 1 м ниже загрузочного окна следует футеровать чугунным кирпичом, предохраняющим огнеупорную футеровку от механического разрушения в процессе загрузки. Кладку ведут на огнеупорной массе состоящей из 35%  молотого шамота и 65% огнеупорной глины, с огнеупорностью не ниже 1580°С. Раствор готовят в бегунах в течении 25…30 мин. Влажность 10…12% свыше 100%. Приготовленную огнеупорную массу выдерживают до употребления 36…48 часов. При кирпичной кладке разрушение начинается в первую очередь по швам, поэтому толщина швов должна быть не более 4 мм. Во избежание получения больших швов прямой кирпич применяют только для наружных рядов. Для внутренних рядов применяют ребровой клин, чередуя его при необходимости с прямым кирпичом.

По окончании ремонта  вагранки необходимо осмотреть состояние  футеровки, произвести замеры основных параметров. При соответствии всех параметров вагранки и при соответствующем  качестве ремонта днище вагранки закрывают и ремонтники приступают к набивке подины (подину набивают слоями).

 После того, как закрыли днище вагранки, зазоры по периметру вагранки и диаметру тщательно заделывают огнеупорной глиной. После этого приступают к набивке пода. Подину набивают слоями. Для набивки первого слоя применяют формовочную смесь с содержанием влаги не более 6% и проницаемостью не менее 100 единиц. Толщина слоя такова, чтобы сверху него можно было набить еще два слоя. Для набивки второго слоя применяется отработанная формовочная смесь, смешанная с коксом, крупность кусков не более 10 мм, в соотношении смесь : кокс = 3:1. Затем набить третий слой формовочной смесью заподлицо с леткой. Подина должна быть плоской с уклоном в сторону летки 6…10. Общая толщина пода – 200…300мм. После окончания набивки рабочее окно закладывают огнеупорным кирпичом, оставляя отверстие для ввода горелки.

Для розжига холостой калоши на подину укладывают стружку или дрова (защищают подину от разрушения в процессе загрузки холостой калоши). Затем в вагранку с помощью скипового подъемника загружают кокс в таком количестве, чтобы столб кокса был выше основного ряда фурм на 100…200мм. Перед загрузкой кокса в отверстие в рабочем окне вставляют трубу с отверстиями для выхода продуктов горения газов. После засыпки первой порции холостой калоши в трубу вставляю горелку и приступают к ее розжигу. После того, как кокс разгорится, вынимают горелку и вставляют ее в фурму. Затем вытаскивают трубу, а отверстие заделывают огнеупорным кирпичом.

Вагранку загружаем оставшейся частью кокса холостой калоши и продолжаем розжиг кокса с помощью горелки, вставленной в фурму.

После того, как кокс холостой калоши полностью разгорится, ее продувают в течение 2…3мин для удаления из кокса холостой калоши мелочи.

При высоте холостой калоши ниже заданной, в вагранку добавляют  кокс. Под высотой холостой калоши подразумевается часть столба кокса, которая расположена выше нижнего  ряда фурм. Обычно высота холостой калоши над фурмами составляет 800…1600мм. Высоту холостой калоши устанавливают опытным путем. Если высота холостой калоши выбрана правильно, то расплавленный чугун у фурм появится через 6…8мин после пуска дутья.

После розжига холостой калоши ее необходимо продуть в течение 2…3 мин.

После приобретения коксом, расположенного в верхних частях темно-красного цвета, а расположенного у фурм - ярко-белого, засыпать на холостую калошу известняк в количестве 30…40% от массы топливной калоши. Размер кусков – 25…100 мм. Затем нужно открыть фурменные гляделки и произвести полную завалку вагранки металлическими и топливными калошами до уровня завалочного окна. Все составляющие шихты дозируются по массе (кокс по объему). Наилучшая высота слоя рабочей калоши кокса 150…200мм. Расход кокса зависит от характера отливок и составляет 10…16% массы металла калоши. Для тонкостенных отливок требуется более горячий чугун, поэтому расход кокса большой, а для толстостенных отливок можно уменьшать расход кокса за счет, увеличения массы металла калоши. При его загрузке рекомендуется следующий порядок: стальной лом, крупный чугунный лом, чушковый чугун, мелкий чугунный лом. Последовательность загрузки калош: металлическая, топливная, флюсовая.

Флюс следует давать на кокс в количестве 3…5% от массы металла калоши.

После загрузки вагранки до уровня завалочного окна и выдержки шихты (для ее подогрева) включают дутье при открытых фурмах. Через 1…2 мин после пуска дутья, фурмы можно закрыть. Чтобы восстановить высоту холостой калоши необходимо через каждые 15 завалок давать пересыпку, т.е. загружать дополнительно коксовую калошу.

В бадью материал заправляется на шихтовом дворе из специальных  суточных бункеров (каждый сорт металла, топлива, флюса из своего бункера). Металлическая  шихта взвешивается на специальных  весах. Для подъема ее на колошниковую площадку и загрузку используется скиповый подъемник.

2.2 Фасонно - литейный цех №1

ФЛЦ–1 один из основных заготовительных цехов завода ПАО НКМЗ. ФЛЦ–1 выпускает стальные отливки массой от 20 кг до 200 т для производства: