Влияние давления на ход плавки
Из вышеприведенных формул видно, что основной отличием между обеими совокупностями, в случае если покинуть в стороне фурмы, есть высота вагранки. Это наиболее значимый фактор при применении дутья большого давления, но он осложняется еще вопросом отношения сечения фурм к площади сечения вагранки.
Из данной формулы видно, что давление обратно пропорционально количеству.
В то время, когда начинают плавку, нужное давление дутья устанавливается по водяной колонке; в то время, когда фурмы засоряются, величина давления изменяется. В случае если воздуходувка вентиляторного (центробежного) типа, то количество воздуха изменяется в соответствии с Новыми условиями. В случае если же используется воздуходувка объемного типа, действующая по принципу вытеснения воздуха, то количество последнего не Лжет изменяться, и исходя из этого приведенная формула для данного случая неприменима.
Иначе говоря при работе поршневой воздуходувки снова устанавливающееся давление, умноженное на новый количество, не будет равняется прошлому давлению, умноженному на прошлый количество. Скорость плавления изменяется в условиях повышенного давления. Эти факты, следовательно, необходимо без шуток учитывать при расчете скорости плавления вагранки.
Воздействие фурм очень напоминает воздействие сопла либо наконечника шланга. В случае если количество воздуха остается тот же, а отверстие, через которое воздушное пространство выходит, значительно уменьшается по известной шкале, то давление возрастает пропорционально уменьшенному сечению отверстия, и напротив. Возможно сравнить данный эффект кроме этого с перемещением воды в шланге при регулировании сечения сопла. В случае если последнез сузить, давление соответственно возрастает, и струя выпрямляется.
Более низкое давление дает не сильный струю воды в виде дуги вогнутостью вниз. Чем июне давление, тем ближе к отверстию сопла начинается дуга. Наоборот, в случае если давление возрастает, струя воды выпрямляется, и образование дуги начинается только на некоем расстоянии от устья сопла, пропорциональном величине давления.
Наконец, в то время, когда давление достигает очень громадной Величины, вода распыляется. Эта аналогия возможно приложена к воздуху, поступающему в вагранку через фурмы, с тем лишь исключением, чтО благодаря тяги и лёгкости воздуха, вызываемой шахтой вагранки, дуга обращается в обратную сторону, и воздушное пространство движется вверх вместо того, дабы падать, как вода, вниз.
Аналогию возможно распространить на вагранку, в случае если мы разглядим воздействие последней при изменяющихся условиях давления воздуха. Необходимо лишь предположить,, что фурмы являются серией сопел, через каковые воздушное пространство входит в рабочее пространство. В случае если, в первом случае, мы предполояшм, чтО сечение фурм находится в некоем стандартном соотношении с площадью сечения вагранки, то мы отыщем, что при низких давлениях (около 200 мм вод. ст. в вагранке диаметром 1 м) плавление происходит по периферии.
Это легко замечать через загрузочные отверстия вагранки. По мере опускания колош оседание столба плавки образует что-то наподобие купола в вагранки. Потом, в случае если осмотреть футеровку вагранки по окончании того, как днище откинуто и вагранка остывает, то окажется, что кладка выгорает равномерно по Всей окружности вагранки. Это обосновывает, что .поступающий в вагранку воздушное пространство получает форму дуги, направленной вверх и начинающейся у устья фурм.
Таковой эффект возможно сравнить с струей коды выходящей из шланга под малым давлением.
В случае если сейчас высказать предположение, что та же самая вагранка находится под средним давлением (Ьколо 450 мм вод. ст.), то условия будут иные. В случае если следить за опусканием колош через загрузочные створки, то видно, что столб плавки оседает равномерно по воему его сечению. Газы, проходящие мимо загрузочного отверстия, принимают вид желтого и синеватого пламени, причем последнее преобладает, в это же время как в первом случае преобладало желтое пламя.
В случае если осмотреть кладку вагранки по окончании Окончания плавки, то мы отыщем, что на высоте 200 мм над фурмами имеется кольцо по всей окружности вагранки высотой около 600 мм, где футеровка выгорает примерно на 25 мм в самбм глубоком месте. Уменьшение толщины футеровки равномерно в плоскостях по всей окружности.
Наконец, в третьем случае, при большом давлении (порядка 700 мм вод. ст.), условия снова изменяются. В случае если следить за опусканием столба шихты, то видно, что насыпка принимает форму опрокинутого конуса с вершиной в центре вагранки. Иначе говоря с возрастанием давления тёплая территория (либо пункт самоё быстрого плавления) отодвигается от футеровки вагранки и приближается к оси. Газы, проходящие мимо загрузочных двеЬ рец, имеют синеватый оттенок со легко желтоватым кольцом по краям.
При осмотре футеровки в конце плавки замечается выгорание всего лишь на высоте 50 мм над фурмами. Наряду с этим замечаются два места выгорания. Одно начинается в уже упомянутом пункте и простирается нахвысоту 125 мм по всей окружности вагранки; над этим выгоревшим поясом футеровка практически не страдает на высоте около 150 мм, позже опять начинается выгоревший пояс высотой около 600 мм по всей окружности вагранки.
Из этих примеров ясно, что по мере повышения давления дутья зЬна плавления поднимается вое выше и выше. Это в полной мере растолковывает темперамент оседания столба шихты в шахте вагранки. Но объяснение это должно быть конкретным, дабы дать более тоЧЙое представление о влиянии давления на скорость плавления.
Пример со струей воды, выходящей из отверстий разных диаметров либо при одном и том же диаметре, но при разных давлениях, может рассматриваться лишь как аналогия. Определенной стандартной величиной в разглядываемом примере есть лишь диаметр Вагранки. В данной аналогии отечественной задачей есть — дать такое давление, которое вынудило бы жидкость (газ) двигаться лишь до оси вагранки.
Так дуги перемещения воздуха в виде, струи должны встретиться в точке, касательной к оси Вагранки. В то время, когда это условие; будет осуществлено, установится такое состояние, при котором воздушное пространство будет входить в вагранку при самом совершенном давлении для обеспечения пра вильного хода плавки.
Указанные условия снабжают равномерное оседание столба плавки в шахте вагранки. Совсем ясно, что при гаком состоянии воздушное пространство равномерно распределяется по всей площади сечения вагранки, поскольку он ,легкий по весу, пребывав под давлением, будет отделяться струями от основной потока при собственном перемещении к оси Вагранки.
Окончив перемещение; по обрисованной теоретической дуге до оси вагранки у верхней границы холостой колоши, воздушное пространство встречает сопротивление железной шихты и отражается от ней струйками вверх. Вот это сопротивление воздуха в шахте и возможно по аналогии сравниваемо с сужением сопла шланга. Реакция и в том и другом случае однообразная.
Именно поэтому эффекту кокс имеет достаточно времени для сгорания с большим применением кислорода дутья. Так в деланной выводы территории создается самая высокая температура, и футеровка, конечно, разрушается, образуя выгоревший пояс в вагранке. При низкого давления, газы не доходят всецело до оси вагранки (доходят только частично). Так как давление не сильный, то газы двигаются по линии мельчайшего сопротивления, на протяжении стенок вагранки.
Потому, что задержка в их прохождении через шахту непродолжительна, Времени для полного сгорания не хватает. По этим обстоятельствам температуры, развивающиеся в тех либо иных территориях, низки. Из этого ясно не сильный выгорание футеровки.
Иначе, дутье высокого давления приводит к состоянию, которое возможно сравнить с таким размещением Двух шлангов, в то время, когда сопла их направлены одно против другого, и струи воды ударяют приятель в друта. Итог будет зависеть от давления. Разумеется, что при достаточно одинаковой скорости и высоком давлении воды в обоих сОплах струи воды из обоих шлангов встретятся лишь на половине расстояния.
Но известно кроме этого, что часть воды каждой струи пройдет некое неизвестное расстояние В массе противоположной струи, часть же будет отброшена назад под малый углом к линии потока воды, так что в следствии образуется полый конус. Угол конусности будет зависеть от величины давления в водяной совокупности. Конкретно над этим конусЬм, повидимому, образуется свободное пространство, окруженное брызгами.
В случае если мы разглядим условия, создающиеся в вагранке под давлением, то заметим что-то подобное. Воздушное пространство благодаря собственной меньшей если сравнивать с вОдой плотности, повидимому, попадает дальше в массу противоположного потока, но в этом случае кроме этого образуется конус, что доказывается Выгоранием кирпича в двух поясах. Ввиду” этого при простой работе давление выше обычного, сопротивление потоку газов, проходящих через шахту, будет действеннее в смысле понижения точки выгорания.
Но благодаря давлению реакция газов с коксом и присутствию свободного кислорода, обусловливающего продолжительное сгорание, будут иметь место в более большом уровне вагранки. Факт, что железная шихта опускается по оси вагранки скорее, чем по стенкам, является доказательством того, что струи воздуха из фурм до некоей степени попадают приятель в приятеля, вызывая более большую скорость сгорания недалеко от оси вагранки.
Бывают случаи, в то время, когда давление так громадно, что воздействие выгорания отмечается не только конкретно над фурмами благодаря «конусам», создающим большую температуру, но и конкретно ниже фурм. Это результат отклонения струй Воздуха вниз под таким давлением, что образуется обратный конус, вершина которого содействует образованию территории горения ниже фурм. Это и возможно сравнить с действием воды, ударяющей из противоположных шлангов.
Разглядим сейчас влияние давления на производительность вагранки.
Давление, иод которым трудится вагранка, есть так или иначе решающим причиной производительности единицы ее площади. Нет никакого сомнения, что чем выше давление, тем больше скорость плавления.
В случае если разглядеть табл. 12, то возможно видеть, что графа «Высокая скорость плавления» показывает на 15—20% больше металла в час, чем графа «Средняя скорость плавления», графа же «Малая скфость плавления» показывает уменьшение! выдачи металла примерно на такой же процент. Само собой разумеется, на данный момент яда напрашивается идея, что Удачнее использовать более большие давления, дабы повысить производительность вагранки.
Опыт, но, продемонстрировал обратное.
Было обнаружено, что на каждые 100 мм увеличения давления скорость плавления в среднем возрастает на 20%. Само собой разумеется, были узнаваемые переменные факторы, входившие в эти испытания и изменявшие указанный средний стандарт увеличения скорости плавления. Среди них Отметим трансформации, зависящие от фурм систем и разных воздуходувок, типов железной качества и шихты кокса.
Но колебания числом выданного металла могли быть поставлены в прямое отношение к главным факторам, в частности к отличию в давлении дутья.
Ранее было. указано, что по мере увеличения давления дутья улучшается закупоривание вагранки. Это происходит по той причине, что с повышением давления воздушное пространство рассеивается по выходе из фурм. Часть воздуха идет вниз и, соприкасаясь со шлаком, разбрызгивает небольшие частицы его вверх по стенкам вагранки.
После этого воздушное пространство, попадая в вагранку под давлением, прогоняется до оси вагранки, откуда он отбрасывается назад к стенкам под острым углом. В этом обратном перемещении воздушное пространство увлекает с собой к стенкам кое-какие небольшие частицы расплавленного чугуна либо шлака, стекающие вблизи футеровки. Помимо этого воздушное пространство, двигаясь с высокой скоростью, не имеет возможности нагреться надлежащим образом, исходя из этого получается эффект Охлаждения, что при обычных условиях не имеет места.
В случае если шлаку разрешена возможность подняться высоко в горне вагранки, то дутье легче на него воздействует, и явление закупоривания фурм улучшается. Бывают случаи, в то время, когда шлак образует «губку» в шахте вагранки, которая в итоге делает неосуществимым предстоящий процесс плавки.
В случае если вагранка трудится под обычным давлением и фурмы закупориваются, то давление по необходимости увеличивается. В случае если мы будем замечать вагранку с диаметром 0,5 м в ходе работы, то отыщем, что давление в 300 мм вод. ст. есть средним рабочим давлением в начале плавки. Через 30 мин. давление поднимается до 340 мм в следствии уплотнения материалов и нормального закупоривания фурм В вагранке. При предстоящем закупоривании фурм давление поднимается до 400 мм.
В случае если вагранщик откроет сейчас смотровое очко, дабы прочистить фурмы, то давление упадет до 280 мм (вод. ст., т. е. будет на 20 мм ниже требуемого для обычного хода плавки. В то время, когда смотровое очко опять закрывается, давление скоро увеличивается на мгновение до 360 мм и после этого опять падает до 340 мм. Обстоятельство понятна.
Давление дутья за данный маленький период колебалось в широких пределах, и кокс пребывал в очень сильно изменившихся условиях напря-ягенноГо и умеренного горения. При таком трансформации давления стремятся поменять высоту коксовой колоши и тем нарушают устойчивость территории горения в вагранке. В следствии получается чугун различного качества.
Не нужно забывать, что уровень качества чугуна подверясено влиянию высоты коксовой колоши и времени нахождения металла в контакте с раскаленным коксом. Так как указанные колебания давления воздействуют на высоту коксового слОя, то ясно, что они Должны быть по возможности устранены из практики ведения плавки в вагранке.
направляться учитывать отличие между малыми фурмами и фурмами громадного сечения, поскольку они играются громадную! роль в ходе плавки в вагранке. В то время, когда используются «постоянные» фурмы либо фурмы по расчету и конструкция Уайтинга, воздушное пространство равномерно распределяется по площади селения вагранки, и выгорание футеровки, и влияние дутья на темперамент плавления являются более равномерными.
В то время, когда я«е при Большом давлении используются фурмы малОго сечения, то выгорание футеровки имеет локализованный темперамент. В случае если осмотреть вагранку, трудившуюся с малыми” фурмами, то на данный момент же возможно подметить, что футеровка страдает в местах именно против фурм. Это явление еще заметнее при большом давлении.
Обстоятельством есть следующее. Воздушное пространство входит в вагранку отдельными струями; малые фурмы создают более большие давления, чем фурмы обычного сечения, и воздушное пространство, двигаясь с большей скоростью, ударяет в кладку прямо против фурм. Было доказано бессчётными опытами, что цена ремонта вагранки с малыми фурмами в среднем на 30% выше, чем вагранки с обычными фурмами.
Мы уже упоминали о месте ввода дутьевОй трубы в воздушную коробку. Необходимость места ввода положения и рационального выбора трубы ее станет очевидной, в случае если мы напомним, что это может служить причиной отличия давления в фурмах до 90 мм вод. ст. В отечественном опыте мы взяли показания давлений в разных фурмах, вставляя в каждую фурму трубку, соединенную с измерительным прибором, по одному на каждую фурму.
Таким методом было выяснено давление раздельно для каждой фурмы.
Первый опыт был совершён с Вагранкой с вводом трубы в воздушную коробку сбоку под углом 90°. Измерительные устройства показывали, что в фурмах, расположенных прямо против ввода воздуходувной трубы, давление было в среднем на 90 мм вод. ст. больше, чем в фурмах, самый удаленных от Вводной трубы.
Второй опыт был совершён с вагранкой, у которой воздуходувная труба была введена в воздушную коробку по касательной к кожуху коробки. Запись продемонстрировала, что отличие давлений в разных фурмах снизилась до 60 мм вод. ст. В то время, когда дутьевая труба была подведена к воздушной коробке двумя вводами, отличие давлений снизилась до 25 мм вод. ст. После этого ввод трубы был сделан в одном месте сверху воздушной коробки; это стало причиной разницу давлений в 45 мм вод. ст.
В то время, когда же труба была поделена на два ввода, то отличие упала до 15 мм вод. ст. Последний способ и был ветхим способом Уайтинга.
В то время, когда измерительные устройства были установлены по всем фурмам в один момент, то оказалось, что отличие в давлениях снизилась лишь до 10 мм вод. ст. Именно поэтому усовершенствованию удалось снизить расход кокса методом устранения простого добавочного количества его, используемого в вагранке обычного типа по обстоятельству1 неравномерности давлений.
