Расчеты плавильных и нагревательных печей литейных цехов: Учебное пособие, страница 11

Внутренний диаметр кожуха шахты вагранки равен:

D_ш  = D + 2S,

где D - диаметр  шахты вагранки, м; S - толщина футеровки шахты вагранки, м.

                   а)                                                        б)

Рис. 1. Коксовые вагранки: а- открытого типа с двумя рядами фурм; б- закрытого типа с одним рядом фурм; 1- опорные колонны; 2- шахта; 3- фурмы; 4-загрузочное окно; 5- дымовая труба

Размеры загрузочного окна определяют исходя из массы металлической колоши, с учетом плотности укладки шихты в загрузочной бадье.

Кожух вагранки, подовую плиту, колонны в днище рассчитывают на прочность с целью выбора марки стали и оптимальных толщины или сечения соответствующего элемента.

Кожух и колонны рассчитывают на продольный изгиб, а подовую плиту и днище - на поперечный изгиб. Колонны воспринимают всю нагрузку от кожуха, футеровки, шихты, искрогасителя, включая ветровую нагрузку.

3.2. Выбор воздуходувной установки

Воздуходувные установки для подачи воздуха в вагранки выбирают  в зависимости от производительности вентилятора, потерь напора в шахте вагранки и местных сопротивлений на других участках воздухопровода /5/.

При определении производительности вентилятора учитывается расход влажного воздуха на сгорание кокса, окисление примесей, потери на утечку воздуха от вентилятора до вагранки, коэффициент запаса.

Количество воздуха на сжигание кокса на часовую производительность вагранки можно определить по выражению:

L_т= 0,01r_в  L_a  b G, где  L_т  - расход воздуха на сжигание кокса, м³/ч; r_в - плотность воздуха, кг/м³; L_a - количество влажного воздуха на горение углерода ( по расчету горения кокса),  кг; b  - расход  кокса, % от металлозавалки; G - производительность вагранки, кг/ч.

Количество воздуха на окисление примесей на часовую производительность вагранки будет равно:

L_пр =10^-4  G r_в(0,57FeDFe+1,14SiDSi +0,58MnDMn +SDS),

где L_пр - расход воздуха на окисление примесей, м³/с;  Fe, Si, Mn, S - содержание железа,  кремния,  марганца, серы в металлозавалке, %; DFe, DSi, DMn, DS  - угар элементов при плавке, %.

Необходимая производительность вентилятора определяется по выражению:

V_вен  = a₃ k₁ (L _т + L_пр), где V_вен - производительность вентилятора,м³/ч; a₃ - коэффициент, учитывающий утечку воздуха в трубопроводах (a₃ £ 1,5); k₁ - коэффициент запаса (1,2  £  k₁ £ 1,3).

Давление дутья в фурменном поясе можно определить по формуле, подобной формуле Л. М. Мариенбаха:

Р = 9,8 V²_в(H₁+0,25D)/ A,

где Р - давление дутья, Па; V_в - удельный расход воздуха, м/мин; Н₁ - полезная высота вагранки, м; А - пористость шихты ( А = 80...100) меньшее значение принимается при малогабаритной шихте и коксе, содержащем много мелочи, большее - при отсеянном коксе и шихте нормального размера ).

Удельный расход воздуха можно определить:

V_в = ( L _т  + L_пр)/(60 F), где F - площадь сечения шахты вагранки, м².

По значению V_вен  и Р  можно подобрать тип и марку воздуходувной установки /5/.

3.3.  Расчет сифонного шлакоделителя вагранки

В современных вагранках используют сифонное устройство для непрерывного выпуска металла и шлака /6/. Схема шлакоотделителя приведена на рис. 2. В вагранке на верхнем уровне переходного соединительного канала давление складывается из давления слоя шлака в вагранке высотой h_шл  и давления (Р_вг)   ваграночных газов,  равно 0,9 давления дутья Р_вг, замеренного в фурменной коробке,  или рассчитанного. Давление Р_вг  уравновешивается в сифонном металлоприемнике давлением слоя жидкого металла высотой h_м до переливного порога металлического желоба. Это равенство можно записать в виде:

0,9 Р_вг  + r_шл  h_шл g =r _м h_м g ,                                                   (3.3)

где r_шл , r _м - плотность шлака и металла, кг/м³;   h_шл, h_м - высота шлака и металла, м.

 Рис. 2. Схема устройства для непрерывного выпуска металла и шлака из вагранки: 1- переходной канал; 2- желоб для шлака; 3- металлоприемник; 4- желоб для металла; 5- крышка; 6- сливное отверстие;  7- подина.