Вагранка

Вагра́нка — топливная печь шахтного типа (вертикальная), служащая для переплавки чугуна. Топливом служит преимущественно кокс или антрацит, высокая температура при сжигании которых достигается посредством дутья (см. Воздуходувные машины).

Вагранка отличается от домны тем, что в ней практически не происходит химических реакций, изменяющих состав чугуна. По конструкции вагранка, в отличие от домны, как правило, имеет цилиндрическую форму. Кроме того, для ремонта или в случае другой необходимости вагранку вследствие сравнительно небольших размеров остановить гораздо легче, чем доменную печь. Распространённые конструкции вагранок производства конца 1920-х — до 1960-х годов имели производительность от 1 до 3—5 тонн чугуна в час. Вагранки нижней частью, как правило, устанавливались в крытом помещении — литейном цехе, где над крышей возвышалась лишь верхняя часть печи с характерным искрогасителем. Чугун из вагранок имел невысокое качество, и шёл на литьё колёс узкоколейных вагонеток, траков гусениц тракторов, противовесов, балластных блоков и других неточных изделий, требующих сравнительно небольшой механической обработки.

Вагранки вошли в употребление со времени постройки паровых машин (Дж. Уаттом и Больтоном) в 1774 году; до этого для переплавки употребляли переносные горны.

Установка

Вагранка состоит: из фундамента d (высотой 2½ фута над полом фабрики), покрытого чугунной плитой e; установленного на ней железного цилиндра-кожуха или чугунных досок a с рёбрами b (арматура); внутри этой оболочки сперва утрамбовывают дно-лещадь k, а затем или по болвану делают набивные стены из огнеупорного материала, или по шаблону выводят стены из огнеупорного кирпича f; очень часто нижнюю часть, горн, делают набивной, а верхнюю — шахт, из кирпича; место между кирпичной кладкой и кожухом заполняют битым кирпичом — забутка h; в передней стене вровень с лещадью делается окно шириной около 8 дюймов и высотой около 12 дюймов; окно (i) называется грудью или рабочим отверстием; кирпичная кладка шахт образует собой почти цилиндрический (очень мало суженный кверху) колодезь; высота его делается от 10 до 20 футов, при диаметре от 2 до 4 футов; для вдувания воздуха на высоте 1½ фута от лещади оставляют отверстия, называемые фурмами (l); чаще всего их бывает два; при больших вагранках их ставят до шести; для получения возможности скопить большее количество чугуна фурмы кладут в 2 или 3 ряда; при начале плавки верхние ряды заткнуты глиняными пробками, а по мере того, как уровень чугуна поднимается, дутьё переводят из нижнего ряда (который при этом затыкают) во второй и так далее; над верхом вагранки, который называют колошником (g), делают свод, из-под которого продукты горения отводятся в трубу.

По просушке лещади и шахты грудь вагранки заделывают, оставляя канал — выпускное отверстие (лётка) (Stich, tap-hole), через которое выпускают жидкий чугун после своего скопления в нижней части вагранки, которая называется горном (Creuset, Heerd, hearth). Когда вагранка так приготовлена, то через колошник засыпают горящего угля, а на него определённый объём горючего материала; засыпь эта называется пустой или холостой колошей (fausse charge, Kohlengicht, charge of charcoal), и для окончательного прогрева вагранки спускают шесть таких колош, так что уголь будет выше фурм; потом начинают класть на определённый объём (например, на 1 фут³ угля) некоторое количество чугуна (например, фунтов 25), пуская 10 таких слоёв угля (колош — Charger, Beschicker, charge) и чугуна; затем, оставляя количество угля постоянным, в 1 фут³, пускают 5 колош с 30 фунтами, 12 — с 35 фунтами; засыпь колош делается по мере оседания предыдущих. Когда уголь в горне разгорится ярко и у колошника появится огонь, засыпь лёгких колош должно прекратить, и как только начнётся проявление первых капель чугуна за фурмами, тотчас же следует наставить сопла (Buse, Dü se, nose-pipe), наконечник, через который воздух входит в фурмы, и пустить дутьё. Дальнейшая сыпь для взятого примера была бы 10 колош по пуду на фут³ угля, а затем полная навеска по 1 и 5 фунт. Вся предыдущая работа называется задувкой печи (mettre à feu, anblasen, to blow-in). Как только появятся первые капли у выпускного отверстия, его тотчас же заделывают глиной с угольным мусором. Число рабочих при вагранке всего 3 человека: один смотрит за фурмами и выпускает чугун, второй доставляет уголь и чугун на колошник, а третий засыпает колоши. Когда чугуна скопится в горне в достаточном количестве, заделку выпускного отверстия протыкают, и чугун по жёлобу бежит в подставленные литейные ковши (poche, Pfanne, casting-ladle). По окончании плавки грудь вагранки разламывают и длинными кочергами выгребают весь оставшийся в ней раскалённый уголь, заливая его водой; эта работа называется выдувкой (mettre hors feu, ausblasen, to blow-down).

Воздух

Количество воздуха, необходимое для хорошей работы вагранки, должно быть от 600 до 700 фут³ на каждый пуд расплавленного чугуна, причём давление по ртутному манометру (manom è tre, Windmesser, gauge) доходит до 1 дюйма. Духомером служит инструмент, состоящий из изогнутой трубки в виде буквы V, в неё налито некоторое количество ртути, и поскольку трубка открыта, то ртуть стоит в обоих коленах на одном уровне; для определения давления одно из колен соединяют с воздухопроводом, тогда от давления ртуть в другом поднимется: разность высот и служит мерой густоты дутья; из давления по известным формулам можно определить скорость движения воздуха, а это, при известной площади сопла, даёт количество вдуваемого воздуха. Площадь суммы всех сопел должна относиться к площади сечения вагранки, как 1:80. Сила машины, потребная для расплавления 40 пудов в час, не превосходит ¾ паровой лошади, для 100 пудов необходимо 2, а для 300 пудов — 10 паровых лошадей. В настоящее время весьма распространённой воздуходувкой служит американский вентилятор Рута. Расход горючего материала, считая с задувкой примерно: древесного угля на 1 пуд чугуна 20 фунтов, кокса — около 9 фунтов, антрацита — 5 фунтов; угар доходит до 7 %.

Вагранка работает периодически, её пускают в ход сообразно количеству форм для заливки, приготовленных для заливки. Из усовершенствований, предлагаемых в настоящее время, особого внимания заслуживает предложение Герберца, который предложил вдувание воздуха снизу заменяет высасыванием продуктов горения на колошник; воздух, необходимый для горения угля, входит в щель, оставляемую между горном и шахтой, а газы наверху увлекаются струей паров. По опытам Герберца, применение к его вагранке воздуха, нагретого до 600°, даёт возможность плавить бессемеровскую сталь; ежели опыты эти подтвердятся, то такая вагранка получит огромное значение, вследствие все более и более усиливающегося запроса на стальную фасонную отливку, стремящуюся заменить собой чугунное литье.

Для увеличения интенсивности плавления в современных вагранках воздух, вдуваемый для горения, обогащают кислородом.

Источники

• Вагранки // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Вагранка // Энциклопедия Криворожья : [укр.] : у 2 т. / Сост. В. Ф. Бухтияров. — Кривой Рог : Явва, 2005. — Т. 1. А—К. — С. 155. — 704 с. — 2600 экз. — ISBN 966-96328-1-1 (т. 1. А—К).