RU1786345C

RU1786345C - Cold-blast cupola

Info

Publication number: RU1786345C
Application number: SU904812418A
Authority: RU
Inventors: Джек Борисович Народницкий
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Проектно-Технологический Институт Горного Машиностроения
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1993-01-07

Abstract

Сущность изобретени : вагранка содержит трехр дную систему фурм и отличаетс тем, что верхний р д фурм выполнен с суммарной площадью сечени , равной 0,8- 1,1% от площади сечени вагранки и размещен на рассто нии от среднего р да фурм, определ емом следующими соотношени ми: 600 Н 900,1600 Н + h 1800, где Н - рассто ние между верхним и средним р дами фурм, мм; h - рассто ние между нижним и средним р дами фурм. 2 ил.The inventive cupola contains a three-row tuyere system and characterized in that the upper row of tuyeres is made with a total cross-sectional area equal to 0.8-1.1% of the cupola cross-sectional area and is located at a distance from the average tuyere defined the following ratios: 600 N 900,1600 N + h 1800, where H is the distance between the upper and middle rows of tuyeres, mm; h is the distance between the lower and middle rows of tuyeres. 2 ill.

Description

Изобретение относитс к литейному производству и может быть использовано при проектировании и реконструкции плавильных агрегатов в чугунолитейных цехах.The invention relates to foundry and can be used in the design and reconstruction of melting units in iron foundries.

В известных вагранках на холодном дутье интенсификаци процесса плавки достигаетс путем подвода дуть дл дожига- ни окиси углерода в верхней части холостой колоши через дополнительно устанавливаемые фурмы вторичного (двойного) дуть , в результате чего снижаетс расход кокса, повышаетс температура жидкого металла, стабилизируетс ход плавки, уменьшаютс выбросы в атмосферу угарного газа.In known cold blast cupola furnaces, the intensification of the melting process is achieved by supplying a blow to burn carbon monoxide in the upper part of the blank pile through additionally installed secondary (double) blow tuyeres, as a result of which the coke consumption is reduced, the temperature of the molten metal is increased, and the melting course is stabilized. carbon monoxide emissions are reduced.

Примером такого технического решени может служить известна вагранка с двухр дной системой фурм, рассто ние между которыми составл ет 700-1100 мм, а суммарна площадь сечени всех фурм равна 8-14% от всей площади сечени вагранки .An example of such a technical solution is the known cupola with a two-row tuyere system, the distance between which is 700-1100 mm, and the total cross-sectional area of all tuyeres is 8-14% of the entire cupola cross-sectional area.

Наиболее близким техническим решением вл етс вагранка с трехр дной системой фурм, рассто ние между которыми составл ет 40-50% от внутреннего диаметра вагранки, а нижний р д фурм имеет площадь сечени 20-24, средний р д- 30-35% и верхний р д - остальное от общей площади сечени всех фурм.The closest technical solution is a cupola with a three-row tuyere system, the distance between which is 40-50% of the inner diameter of the cupola, and the lower row of tuyeres has a cross-sectional area of 20-24, an average row of 30-35% and an upper p d - the rest of the total cross-sectional area of all tuyeres.

Недостатком конструкции известной вагранки вл етс сохран юща с неполнота сжигани топлива при ваграночной плавке металла, так как неполностью устран етс реакци восстановлени С02 в СО, имеет место превышение выбросов угарного газа в атмосферу относительно норм ПДК (предельно допустимых концентраций) и, как следствие, повышенные удельные энергозатраты при плавке металла.A disadvantage of the design of the known cupola is the incomplete combustion of fuel during cupola melting of the metal, since the reaction of CO2 reduction in CO is not completely eliminated, there is an excess of carbon monoxide emissions in the atmosphere relative to MPC (maximum permissible concentrations) and, as a result, increased specific energy consumption for metal smelting.

Цель изобретени - снижение энергозатрат на плавку чугуна и выбросов угарного газа в атмосферу.The purpose of the invention is to reduce energy consumption for smelting cast iron and carbon monoxide emissions into the atmosphere.

Поставленна цель достигаетс тем, что вагранка на холодном дутье содержит трехр дную систему фурм и отличаетс от известной тем, что верхний р д фурм выполнен с суммарной площадью сечени , равной 0,8-1,1% от площади сечени вагранки, и размещен на рассто нии от среднего р да фурм, определ емом следующими соотношени ми:The goal is achieved in that the cupola on a cold blast contains a three-row tuyere system and differs from the known one in that the top row of tuyeres is made with a total cross-sectional area equal to 0.8-1.1% of the cupola cross-sectional area and is placed at a distance The average number of tuyeres is determined by the following relations:

ЈЈ

XI 00Xi 00

Os СА) 4Os CA) 4

СПJoint venture

600 Н 900;600 H 900;

1600 H + h 1800,1600 H + h 1800,

где Н - рассто ние между верхним и средним р дами фурм, мм,where H is the distance between the upper and middle rows of tuyeres, mm,

h - рассто ние между нижним и сред- ним р дами фурм, мм.h is the distance between the lower and middle rows of tuyeres, mm.

Указанна площадь сечени верхнего р да фурм и его месторасположение по высоте шахты вагранки обеспечивают подвод в: зону подогрева mnxTjbi такого количества дуть , которое необходимо и достаточно только дл полного дожигани окиси углерода , содержащейс в выход щих из зоны холостой колоши ваграночных газах. При этом полностью исключаетс возможность по- вторной экзотермической реакции восстановлени окиси углерода из углекислого газа, обуславливает улучшение теплового баланса ваграночной плавки чугуна из-за значительного сокращени , а в отдельных случа х ликвидации, потерь химического и физического тепла, уносимого из зоны подогрева шихты отход щими газами.The indicated sectional area of the upper row of tuyeres and its location along the height of the cupola shaft provide supply to: the mnxTjbi heating zone of such an amount that is necessary and sufficient only for the complete afterburning of carbon monoxide contained in the cupola gases exiting the blank area. At the same time, the possibility of a second exothermic reaction for the reduction of carbon monoxide from carbon dioxide is completely excluded, which leads to an improvement in the heat balance of cupola melting of cast iron due to a significant reduction, and in some cases of elimination, loss of chemical and physical heat carried away from the charge heating zone by waste gases.

Создание условий, обеспечивающих выделение дополнительного тепла в зоне по- догрева шихты без добавочного расхода топлива и его максимально эффективное использование на нагрев шихты, интенсифицирует процесс ваграночной плавки чугуна, стабилизирует высоту холостой колоши на посто нном уровне в течение всего периода плавки, в результате снижаетс потребность в дополнительном расходе кокса на пересыпки дл поддержани ее уровн на заданной расчетной высоте.Creation of conditions ensuring the release of additional heat in the charge heating zone without additional fuel consumption and its most efficient use for heating the charge intensifies the process of cupola melting of cast iron, stabilizes the height of the blank spike at a constant level throughout the entire melting period, as a result, the need is reduced in the additional consumption of coke for refilling to maintain its level at a given design height.

Выполнение площади сечени фурм верхнего р да менее 0,8% от площади сечени вагранки неэффективно, так как существенно возрастает сопротивление воздухоподвод щей системы движению воздуха и количество подводимого через верхний р д фурм дуть оказываетс недостаточным дл полного дожигани угарного газа, а при площади сечени фурм верхнего р да более 1,1 % в вагранку будет поступать избыточное количество воздуха, в результате чего в зоне подогрева шихты возможна параллельно протекающа реакци горени кокса в рабочих топливных колошах, привод ща к выделению угарного газа и к снижению температуры жидкого металла, что св зано с необходимостью добавлени избыточного количества кокса в рабочие топливные колоши дл поддержани температуры жидкого чугуна в заданных преде- лах.Fulfillment of the lance section section of the upper row of less than 0.8% of the cupola sectional area is inefficient, since the resistance of the air supply system to air movement increases significantly and the amount of blowing supplied through the upper row of lances is insufficient to completely burn off carbon monoxide, and with the lance section area an excess of more than 1.1%, excess air will enter the cupola, as a result of which, in the charge heating zone, a parallel reaction of coke burning in working fuel spikes is possible, leading to the evolution of carbon monoxide and lowering the temperature of the molten metal, which is associated with the need to add an excessive amount of coke to the working fuel spikes to maintain the temperature of molten iron within specified limits.

Верхний р д фурм, расположенный на рассто нии, определ емом приведенными в формуле изобретени соотношени ми, будет находитьс в вагранках любого диамет- The upper row of tuyeres, located at a distance defined by the ratios given in the claims, will be in cupolas of any diameter

ра всегда в нижней части зоны подогрева шихты, в результате чего обеспечиваетс наибольша эффективность использовани выдел ющегос при дожигании угарного газа тепла на нагрев шихты, так как при этом достигаетс максимальна по времени продолжительность контакта нагретых отход щих газов с опускающейс шихтой.It is always in the lower part of the charge heating zone, as a result of which the most efficient use of the heat released during carbon monoxide afterburning is provided for heating the charge, since the contact time of the heated exhaust gas with the lowering charge is maximized in time.

При увеличении рассто ни между средним и верхним р дами фурм выше 900 мм и выше 1800 мм между нижним и верхним р дами фурм снижаетс оптимальна эффективность использовани тепла, а при снижении рассто ни соответственно между этими р дами фурм ниже 600 мм и ниже 1600 мм не исключаетс возможность подвода дуть в зону плавлени чугуна, что вызывает окисленность жидкого металла. Кроме того, температура отход щих из зоны холостой колоши ваграночных газов может оказатьс выше критической, при которой возможна реакци восстановлени СОа в СО, что также снижает эффективность процесса плавки чугуна.If the distance between the middle and upper tuyeres is higher than 900 mm and above 1800 mm between the lower and upper tuyeres, the optimum heat efficiency decreases, and if the distance between these tuyeres is lower than 600 mm and below 1600 mm, respectively, the possibility of blowing into the melting zone of cast iron is excluded, which causes oxidation of the liquid metal. In addition, the temperature of the cupola gas exhausted from the zone of blank spikes may turn out to be higher than the critical temperature at which the reaction of COa to CO reduction is possible, which also reduces the efficiency of the cast iron smelting process.

На фиг. 1 изображена вагранка на холодном дутье; на фиг. 2 - то же, вид сверху.In FIG. 1 shows a cupola on a cold blast; in FIG. 2 - the same, top view.

Вагранка содержит корпус 1 и трехр дную систему фурм дл подвода дуть : нижний р д фурм 2, средний р д 3, верхний р д 4 и три автономных воздушных коллектора 5, 6 и 7 соответственно дл нижнего 2, среднего 3 и выерхнего 4 р дов фурм. Верхний р д фурм 4 расположен выше условно обозначенного верхнего уровн 8 холостой колоши .The cupola contains a housing 1 and a three-row tuyere system for blowing: the lower tuyere row 2, the middle row 3, the upper row 4 and three autonomous air collectors 5, 6, and 7, respectively, for the lower 2, middle 3, and upper 4 rows tuyere. The upper row of tuyeres 4 is located above the conventionally marked upper level 8 of the blank spike.

Воздушные коллекторы 5, 6 и 7 снабжены шиберами 9 дл регулировани количества подаваемого дуть и воздуховодами 10 дл его подвода в различные зоны вагранки.The air manifolds 5, 6 and 7 are provided with gates 9 for adjusting the amount of blowing and air ducts 10 for supplying it to various zones of the cupola.

Верхний р д фурм 4 предусматривает подачу воздушного дуть в количестве 10% от общего исключительно только в зону подогрева шихты, т.е. выше уровн плавлени металла, где практически температурные услови вагранки не позвол ют идти реакции восстановлени углекислого газа в угарный газ даже при выделении дополнительного тепла при его дожигании.The upper row of tuyere 4 provides for the supply of air blast in an amount of 10% of the total exclusively only to the charge heating zone, i.e. above the melting level of the metal, where the practically temperature conditions of the cupola do not allow the reaction of reduction of carbon dioxide to carbon monoxide to occur even if additional heat is released during its afterburning.

Температура отход щих газов в этой части зоны подогрева шихты достаточна лишь дл самовоспламенени окиси углерода.The temperature of the exhaust gases in this part of the charge heating zone is sufficient only for self-ignition of carbon monoxide.

Поскольку процесс дожигани окиси углерода осуществл етс в нижней части зоны подогрева шихты, то выдел ющеес при этом дополнительное тепло в большей мере расходуетс на подогрев шихты, снижа тем самым энергозатраты на выплавку металла.Since the carbon monoxide afterburning process is carried out in the lower part of the charge heating zone, the additional heat generated in this process is spent to a greater extent on heating the charge, thereby reducing energy consumption for metal smelting.

Технико-экономическа целесообразность использовани изобретени обусловлена практически полным дожиганием окиси углерода непосредственно в шахте вагранкиThe technical and economic feasibility of using the invention is due to the almost complete afterburning of carbon monoxide directly in the cupola mine

и наиболее эффективным использованием выдел ющегос при этом дополнительного тепла, благод р чему по вл етс возможность использовани при плавке чугуна мелких фракций кокса, более стабильного и производительного проведени самого процесса плавки чугуна дл фасонного лить , предотвращени чрезмерного увеличени зоны разгара футеровки в шахте печи, значительно снижающего затраты на текущий ремонт вагранки.and the most efficient use of the additional heat generated at the same time, due to which it is possible to use small fractions of coke when smelting cast iron, more stable and productive process of cast iron smelting for shaped casting itself, preventing excessive expansion of the lining hot zone in the furnace shaft, significantly reducing the cost of maintenance of the cupola.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION Cold blown cupola containing a shaft with a three-row tuyere system, about t0

It is important that, in order to reduce energy consumption for cast iron smelting and carbon monoxide emissions into the atmosphere, the upper row of tuyeres is made with a total cross-sectional area equal to 0.8-1.1% of the cupola cross-sectional area, and is located from the middle row tuyeres at a distance defined by the following relations:

600 H 900; 1600 H + h 1800,

where H is the distance between the upper and middle rows of tuyeres, mm;

h is the distance between the lower and middle rows of tuyeres, mm.

7V /

Fig.Z