Топливо и флюсы применяемые при плавки чугуна.

Топливо. Основным топливо для плавки чугуна в вагранке является кокс и реже природный газ. Качество топлива зависит от размеров кусков, их плотности, реакционной способности, механической прочности, содержания золы и серы. Куски кокса должны быть однородны по размерам. В зависимости от внутреннего диаметра вагранки выбирают размеры кусков кокса. Топливо должно содержать золы не более 8-10%.

В авгранке на кокс холостой и рабочей калоши давит тяжелый металлический столб шихты, поэтому кокс должен быть прочным и однородным. При разрушении и размельчении кусков кокса трудно равномерно распределить дутьё в шахте вагранке и перегреть металл. В зоне фурм коксовая мелочь вместе со шлаком способствует образованию настылей, поэтому кокс необходимо просеивать и испытывать на прочность.

Кокс испытывает в цилиндрических барабанах диаметром 2 м и длинной 0,8 м из железных прутьев с зазаором между ними 25 мм. В барабан загружают навеску кокса и вращают его в течении 15 мин. Со скоростью 10 об/мин. Остаток кокса взвешивают, масса в кг является барабанной пробой. Остаток кокса на сите должен быть не менее 275 кг. Механическая прочность кокса должна быть после «Барабанной пробы» не менее 300-325 кг.

Влажность топлива должна быть минимальной. Чем меньше реакционная способность топлива, т.е. способность кокса при 900 С восстанавливать СО2 до СО, тем больше отношение СО2/СО, ваграночных газах и тем горячее ход плавки. Содержание серы в ваграночном коксе должно быть минимальным и составлять 0,6-1,4 % в зависимости от сорта. Трещинноватость кокса должна быть минимальной.

Литейный кокс. Отличается от доменного большей плотностью и прочностью, меньшей реакционной способностью, меньшим содержанием серы. Согласно ГОСТ 3340-71 литейный кокс по составу делят на 3 марки. Хорошим заменителем кокса является термоантрацит, хотя в настоящее время его производят очень мало.

Термоантроцит получается в результате нагрева антроцита без доступа воздуха при температуре 900-1000 С, и длительной выдержки до 14 часов, а также последующего охлаждения в течении 6-8 ч. Во время термообработке из антроцита удаляется сера в виде сернистых соединений и образуется термоантроцит с малой реакционной способностью и высокой теплотворной способностью. Термоантроцит при плавке металла в вагранке не растрескивается. Реакционная способность его ниже, чем у кокса, но выше, чес у антроцита. Пекококс также является заменителем кокса, его получают при коксовании тощих данецких углей и антроцита, с добавкой бутумов и песка.

Флюсы. Флюсами называют минеральные вещества, добавляемые в шихту для понижения температуры плавления шлака, удаления золы из топлива в виде шлака, а такеже для изменения вязкости и жидкотекучести шлак. При плавке чугуна в вагранке применяют следующие флюсы, известняк, мартеновский шлак, апатито-нефелиновую руду.

Известняк. Он должен содержать 40-50% СаО, не более 1 % Si, и минимальное количество S и P. Для ваграночной плавки достаточно иметь химический анализ известняка на окись Са, и не растворимый остаток. Качество известняка можно определить, не прибегая к полному химическому анализу. Для этого достаточно знать содержание нерастворимого остатка в нем. Перед плавкой известняк подвергают дроблению на камнедробилки. Величина кусков известняка должна быть 25-100 мм, так как крупные куски трудно плавяться, а мелкие выносятся ваграночными газами. В особенности если вагранки работают на повышенном давлении дутья. Известняк при плавки чугуна способствует разжижению шлака, благодаря этому облегчается выпуск шлака из вагранки и уменьшается вероятность зависания шихты. Процесс плавки идет более равномерно. Мартеновский шлак. При плавки чугуна в вагранке применяют основной мартеновский шлак или шлак из основных эл. печей. Основной мартеновский шлак в изломе – матовый, плотный и имеет следующий состав: не более 25 % SiO2, 40%CaO+MgO, не менее 20% FeO+MnO, не более 2% P2O3, 4% СaS. Содержание оксидов железа не должно превышать 10 %. Шлак используют в раздробленном виде, размеры его кусков должен быть 25-100 мм. Мартеновский шлак вводят в шихту в количестве 0,5-1,2% массы металлической шихты.

Плавиковый шпат. Плавиковый шпат представляет собой минерал кристаллического строения, окрашенный в разные цвета. Он понижает вязкость и температуру плавления шлака, тем самым ускоряя хим. реакции происходящие в шлаки, увеличивает растворимость железа в шлаке и частично сам вступает в соединение с серой. Плавиковый шпат делят на 3 сорта. В плавиковом шпате 1 сорта должно быть не более 92% CaF2 и не более 5 % SiO2. Второго сорта – не менее 82 % CaF2, не более 20 % SiO2. Третье-го сорта – не менее 25 % CaF2, содержание SiO2 не лиметируется. При плавке в основной вагранке вводят до 8 % плавикового шпата. Распространению плавикового шпата препятствует его высокая стоимость и дефицитность. Кроме того плавиковый шпат сильно разъедает футеровку вагранке.

Апатит-нефелиновая руда. Эта руда представляет собой минерал (3 Сa3PO4*2CaF2). Руду делят на 3 сорта: 1 сорт содержит 25-26% P2O5; 2 сорт – 28-29% P2O5; 3 сорт – 31-32% P2O5. При этом 1 кг. Руды содержит 0,13-0,14 кг P. Для плавки в вагранке рекомендуется применять апаттито-нефелиновую руду 2 сорта. Размер кусков руды 25-100 мм. Иногда аппатито-нефелиновую руду применяют в замен известняка и переплавки чугуна для насыщения его фосфором с целью повышения жидкотекучести, особенно при производстве ковкого чугуна.