Расчет основных параметров вагранки

Основные размеры вагранок рассчитывают по эмпирическим формулам, в которых отражен опыт их эксплуатации.

1. Определим диаметр вагранки в м:

 

,                                      (4.2.18)

 

где G – заданная производительность вагранки, т/ч;

q – удельная производительность вагранки, т/(м² ∙ч), равная 6÷8 т/(м² ∙ч).

2. Определяем полезную высоту вагранки, т. е расстояние от оси основного ряда фурм до порога загрузочного окна в м:

 

.                                   (4.2.19)

 

 

3. Общая высота вагранки (без труб) в м:

 

H_общ=Н₀ + Н₁ + Н₂,                             (4.2.20)

 

где Н₁ – расстояние от оси основного ряда фурм до пола, м;

 Н₂ – расстояние от пола до пола цеха, м.

Величина Н₁ колеблется от 100 (для ковкого чугуна) до 600 мм (для серого чугуна); величину Н₂ принимают исходя из условий проведения ремонта. Для малых вагранок Н₂ = 1,0 м, для больших – Н₂ = 2,0 м.

4. Определяем высоту горна Н₁ исходя из количества накапливаемого чугуна и шлака между двумя последовательными выпусками металла и шлака. Если принять, что объем пустот между кусками кокса составляет 50 % всего объема горна, то высота горна в м:

 

,                      (4.2.21)

 

где    F – площадь поперечного сечения вагранки, м²;

В_ч, В_шл – максимальное количество чугуна и шлака, накапливаемого в горне, т;

_ч, _шл – плотность жидкого чугуна и шлака, т/м²;

   h₁ – минимальное расстояние от наивысшего уровня чугуна до оси шлаковой летки, м;

   h₂ – расстояние от оси ряда фурм до оси шлаковой летки, м.

5. Диаметр металлической летки находят исходя из необходимой скорости истечения жидкого металла, определяемой высотой его уровня в вагранке:

,                                  (4.2.22)

 

где d_м.л – диаметр цилиндрической части металлической летки, мм;

В_ч – количество накапливаемого чугуна, т;

D – диаметр вагранки, м;

 – продолжительность выпуска чугуна, мин.

6. Диаметр шлаковой летки принимаем на 30…50 мм больше диаметра металлической летки.

7. Определяем суммарное сечение фурм основного ряда в м²:

 

F₁ = (0,1 – 0,3)∙ F,                                 (4.2.23)

 

где F – сечение вагранки в свету, м².

8. Определяем сечение искрогасителя в горизонтальной плоскости в м². Для того чтобы из газов выпадала пыль, необходимо уменьшить скорость их движения до 1 м/с, при этом

,                                   (4.2.24)

 

где К – коэффициент, учитывающий увеличение объема газов за счет подсоса воздуха через загрузочное окно (К = 2… 3);

V_в – количество воздуха, подаваемого в вагранку, м³/(м²·мин);

F – сечение вагранки, м²; 

 – коэффициент объемного расширения;

t_г – температура газов в искрогасителе, ºС.

9. Определяем диаметр воздуховодов в м:

 

                                              (4.2.25)

 

где V_в – расход воздуха на вагранку (с учетом потерь в воздуховоде), м³/с;

   _в – скорость воздуха в воздуховоде, м/с (обычно принимаем 15 м/с).

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

 

 

Расчет дуговой печи

 

1. Определяем мощность трансформатора в кВ·А:

 

,                                     (4.3.1)

 

где W – полезная энергия и тепловые потери за время расплавления и межплавочного простоя, кВт·ч;

П – производность печи, т/ч;

    _р – продолжительность расплавления (исключая простои), с;

К_и – коэффициент использования мощности трансформатора в период расплавления;

сos – коэффициент мощности печной установки.

2. Находим силу электрического тока. Вторичное напряжение выбирают с учетом мощности трансформатора, габаритных размеров печи, ее емкости и т. д. Для печей небольшой емкости – 300…400 В и для печей большой емкости – до 600 В.

3. Определим силу тока на электроде печи в А:

 

,                                    (4.3.2)

где U_эл – линейное напряжение, В.

4. Диаметр электрода, м:

,                                    (4.3.3)

 

где j – допустимая плотность электрического тока на электроде, А/м²,     j = (15… 25)·10⁴. 

5. Диаметр распада электродов (диаметр окружности, проходящей через центр трех электродов), м:

 

d₀ = (2,5… 3,5)d_эл.                                    (4.3.4)

 

6. Вместимость печи, т:

 

                        (4.3.5)

 

где ₁ – время загрузки шихты в печь, ч;  

₂ – время плавки (расплавление, перегрев и доводка металла), ч;

₃ – время слива металла из печи, ч;

₄ – время ремонта печи после каждой плавки, ч;

П – производительность печи, т/ч.

7. Полная высота ванны (угол наклона 45º) до порога рабочего окна, м:

 

h₃=А m^0,25,                                         (4.3.6)

 

где А – коэффициент, равный для основных печей 0,31… 0,345 и для кислых печей 0,38.

8. Высота сферической части ванны, м:

 

h₂ = 0,2h₃.                                        (4.3.7)

 

9. Диаметр ванны на уровне порога рабочего окна, м:

 

.                      (4.3.8)

 

10. Диаметр плавильного пространства на уровне верхнего края откоса, м:

d₂= d₁+2h₄,                                       (4.3.9)

 

где h₄ – расстояние между уровнями порога и откоса; h₄=(0,14… 0,15)h₃  для печей вместимостью до 20 т и (0,12… 0,13)h₃ для печей большей вместимостью.

11. Высота плавильного пространства h₅, м; для печей вместимостью до 50 т h₅  = ( 0,5… 0,4)d₂; для печей вместимостью 100 т и выше   h₅ = (0,38… 0,34)d₂.

12. Толщина футеровки пода, м:

 

.                                        (4.3.10)

 

13. Толщина S₃ огнеупорного слоя стен 0,23 м для печей вместимостью 0,5…1,5 т; 0,3 м – для 3…10 т; 0,34…0,45 м  – для 15…40 т. Толщина S₂ теплоизоляционного слоя стен 0,1 м для печей вместимостью 0,5…1,5 м для 3…10 т; 0,15…0,2 м – для 15…40 т.

14. Диаметр (внутренний) каркаса печи, м:

 

d_вн = d₂+2(S₂+ S₃).                                   (4.3.11)

 

15. Толщина стенки каркаса печи, м:

 

S₁= 0,005d_вн.                                        (4.3.12)

 

16. Толщина стенки огнеупорного слоя свода 0,23 м для печей вместимостью до 12 т; 0,3 м – для 25…50 т; 0,38…0,46 м – для 100 т и выше.

17. Ширина b рабочего окна, м:

 

b = 0,3d₂.                                       (4.3.13)

 

18. Высота h₁ рабочего окна, м:

 

h₁= 0,8b,                                       (4.3.14)

 

19. Стрела пролета свода, м; h_св ≥ 0,1d₂ для магнезитового кирпича и h_св ≥ 0,085d₂ для свода из динасового кирпича.