Что такое вагранка

Современные ваграночные установки включают комплекс оборудования, агрегатов и узлов, выполняющих соответствующие технологические элементы процесса плавки. В общем случае ваграночная установка состоит из собственно плавильного агрегата — вагранки длительного действия; автоматизированной системы подготовки, набора, транспорта и загрузки шихты; оборудования для очистки выходящих газов от пыли, СО, S02 и других вредных составляющих; системы подогрева дутья и подачи горячего дутья в вагранку.

Основным элементом ваграночной установки является вагранка. Что это такое? Агрегат представлен в виде плавильной печи шахтного типа непрерывного действия, в которой за счёт образующейся при сгорании кокса или газа теплоты осуществляется нагрев, плавление и перегрев капель расплавившегося металла. Наиболее распространены коксовые вагранки.

 

Прообразом первых вагранок можно считать древние переносные поворотные печи, известные еще при Александре Македонском. Такие печи уже имели основные элементы конструкции вагранки: футерованную шахту, фурму для подачи дутья, летку и выходной желоб для металла и шлака. Шахта печи загружалась древесным углем, после его розжига сверху на слой угля укладывали железную руду или самородное железо. Через фурмы мехами в печь вдували воздух, обеспечивая таким образом интенсивное горение угля и создание высоких температур, достаточных для восстановления железа из руды, его расплавления и науглероживания. Полученный сплав железа с углеродом (чугун) обладал достаточной жидкотекучестью и использовался для отливки деталей.

 

Со временем высоту шахт начали увеличивать, а уголь и руду загружать в них слоями, что привело к созданию доменных печей. Развитие производства кокса привело к сооружению крупных доменных печей, использование которых в литейном производстве стало нерентабельным и послужило причиной отделения литейного производства от доменного. Накопленный к тому времени опыт вторичной переплавки чугунного лома в доменных печах показал, что качество такого чугуна гораздо выше, а расход кокса на плавку меньше. Поэтому самостоятельные литейные мастерские стали оснащаться небольшими шахтными печами типа доменных для вторичной переплавки чугуна. К концу XVII века шахтные печи, названные в России вагранками, получили широкое распространение в литейных цехах. Последующее развитие конструкции вагранки на протяжении двух веков привело к созданию очень простой и надежной установки. Простота конструкции, непрерывность процесса плавки, достаточно высокое качество получаемого чугуна дали возможность применять вагранки для выплавки чугуна в литейных цехах.

 

Современная вагранка состоит из следующих основных узлов: шахты вагранки, опорной части, фурменного устройства, узла загрузки шихты, дымовой трубы с системой пылевой очистки ваграночных газов, устройств для выпуска шлака и металла. В зависимости от источника теплоты, используемого для плавки, различают коксовые, газовые, коксогазовые и электрические вагранки.

 

В коксовой вагранке теплота для нагрева и плавления шихтовых материалов, нагрева капель жидкого чугуна, образования шлака и протекания различных металлургических процессов образуется при сгорании кокса в нижней части шахты над фурмами. При помощи специального вентилятора в вагранку через фурмы подается воздух. Вентилятор используют для интенсивного горения кокса. По мере расплавления металлической шихты, сгорания кокса, выпуска шлака и металла 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, поднимаются 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—500С. Простейшие коксовые вагранки не удовлетворяют актуальным требованиям защиты окружающей среды и экономного расходования топлива. Вагранки должны быть оснащены эффективными системами утилизации теплоты и очистки отходящих газов.