Вагранка печь

Небольшая вагранка в работе в Государственном университете Уэйна в Детройте , штат Мичиган .

Вагранка литейных или вагранка — плавильное устройство, используемое в цехах , с помощью которого можно плавить чугун , нирезистовое железо и некоторые бронзы . Купол можно сделать практически любого практичного размера. Размер купола выражается в диаметре и может составлять от 1,5 до 13 футов (от 0,5 до 4,0 м). Общая форма имеет цилиндрическую форму, оборудование расположено вертикально и обычно поддерживается четырьмя ножками. Общий вид похож на большую дымовую трубу .

В нижней части цилиндра имеются дверцы, которые открываются вниз и наружу, образуя «опускающееся дно». Верх, откуда выходят газы, может быть открыт или снабжен крышкой, предотвращающей попадание дождя в башенку. Для контроля выбросов вагранку можно оборудовать крышкой, предназначенной для втягивания газов в устройство для их охлаждения и удаления твердых частиц .

Оболочка купола, обычно изготовленная из стали, имеет огнеупорный кирпич и пластик. огнеупорным его облицовывают ремонтным материалом. Дно облицовывается аналогичным образом, но часто можно использовать смесь глины и песка («корд»), поскольку эта облицовка носит временный характер. Мелко измельченный уголь («морской уголь») можно смешать с глиняной облицовкой, чтобы при нагревании уголь разлагался, а корпус становился слегка рыхлым, что облегчало открытие леток. Нижняя обшивка сжимается или «трамбуется» в нижние двери. Некоторые вагранки оснащены рубашками охлаждения для охлаждения стенок и впрыском кислорода для более горячего горения кокса .

История

Вагранка с откидным подом

Средства индивидуальной защиты для защиты от теплового излучения и брызг расплавленного металла.

Купольные печи строились в Китае еще в период Воюющих царств (403–221 гг. до н. э.). хотя Дональд Вагнер пишет, что часть железной руды , расплавленной в доменной печи, могла быть отлита прямо в формы . Во времена династии Хань (202 г. до н. э. – 220 г. н. э.) большая часть, если не все, железа, выплавленного в доменной печи, переплавлялось в вагранке; она была спроектирована таким образом, что холодное дутье, впрыскиваемое снизу, проходило через фурменные трубы через верхнюю часть, куда сбрасывалась шихта (т. е. древесный уголь , лом или чугун ), при этом воздух становился горячим дутьем , прежде чем достичь низа печи, где Железо плавили, а затем сливали в соответствующие формы для отливки. Современная вагранка была изготовлена ​​французским учёным и энтомологом Рене-Антуаном Фершо де Реомюром около 1720 года.

Операция

Чтобы начать производственный цикл, называемый «ваграночной кампанией», печь заполняется слоями кокса и поджигается факелами. Некоторые купола меньшего размера можно поджечь дровами, чтобы начать горение кокса. При воспламенении кокса воздух подается в слой кокса через боковые отверстия, называемые фурмами . В качестве топлива для огня купола также можно использовать древесину, древесный уголь или биомассу. Горючие газы также можно добавлять в воздух и продувать через фурменную часть печи, чтобы подлить топлива в огонь.

Когда кокс очень горячий, в печь через отверстие в верху загружают твердые куски металла. Металл чередуется с дополнительными слоями свежего кокса. Известняк добавляется в качестве флюса . По мере повышения температуры внутри стопки металл плавится. Он стекает через коксовый слой и собирается в луже внизу, прямо над нижними дверями. В процессе плавки происходит химическая реакция между топливом, дутьевым воздухом и металлом. Углерод окись кокса соединяется с кислородом воздуха, образуя углерода . Окись углерода далее сгорает с образованием углекислого газа . Некоторая часть углерода улавливается падающими каплями расплавленного металла, что повышает содержание углерода в железе. карбид кремния , ферромарганец , ферросилиций В шихту могут добавляться или другие легирующие добавки, часто в виде брикетов. Карбид кремния диссоциирует, и в расплавленный металл попадают углерод и кремний. Точно так же ферромарганец плавится и объединяется в лужу жидкого железа в «колодце» на дне купола.

Сырую руду металлов размером с горошину, таких как железо, медь, свинец и даже руду, содержащую драгоценные металлы, можно плавить в вагранке или доменной печи. Ванноччио Бирингуччо описывает, как разделить металлы и шлак, выливая содержимое расплавленной руды из печи в небольшую ванну, а затем снимая слои шлака или металла сверху, пока они остывают до твердого состояния.

Оператор вагранки известен как «тендер вагранки» или «мастер печи». В процессе эксплуатации вагранки (куполы в этом отношении могут различаться) тендер наблюдает за подъемом количества железа в колодце вагранки. Когда уровень металла достаточно высок, тендер вагранки открывает «летку», позволяя металлу стечь в ковш или другой контейнер, в котором находится расплавленный металл. Когда из металла будет извлечено достаточное количество металла, «летку» затыкают огнеупорной пробкой из глины.

Вагранщик наблюдает за печью через смотровое стекло или смотровое отверстие в фурмах. Шлак поднимется наверх образующейся ванны железа. Отверстие для шлака, расположенное выше на цилиндре печи и обычно сзади или сбоку от летки, открывается, чтобы шлак вытек. Вязкость . низкая (при правильном флюсовании), и раскаленный расплавленный шлак легко течет Иногда шлак, выходящий из шлакового отверстия, собирается в небольшой инструмент в форме чашки, которому дают остыть и затвердеть. Его сломали и осмотрели визуально. При использовании вагранок с кислотной огнеупорной футеровкой шлак зеленоватого цвета означает, что флюсование выполнено правильно и достаточно. В основных вагранках с огнеупорной футеровкой шлак имеет бурый цвет.

По окончании операции дутье отключается и подпорка под нижней дверью сбивается так, что нижние пластины распахиваются. Это позволяет остаткам купола упасть на пол или в ведро. Этому материалу дают остыть или закалить, а затем удаляют из-под купола.

«Кампания» может длиться несколько часов, дней, недель или даже месяцев. Купол можно использовать снова и снова.

Контроль качества

В ходе производства образцы металла могут быть отобраны и разлиты в небольшие формы. Для контроля качества железа часто заливают холодный клин. Эти маленькие, примерно 18 мм( ⁠ + 3/4 ( ⁠ мм ") шириной × 38 ⁠1 + 1/2 пока металл не затвердеет. Затем их извлекают из песчаной формы и закаливают в воде широким концом вперед . ⁠ ") высоким кускам треугольной формы дают остыть до тех пор , После такого охлаждения клинья ломаются и оценивается окраска металла. Типичный перелом имеет беловатый цвет по направлению к тонкой части клина и сероватый цвет по направлению к широкому концу. Измеряют ширину клина в точке разграничения между белой и серой областями и сравнивают с ней. нормальные результаты для определенной прочности железа на разрыв . Этот визуальный метод служит контрольным измерением.