Кокс литейный

Кокс литейный каменноугольный представляет собой твёрдый углеродистый остаток, получаемый высокотемпературной переработкой (коксованием) каменного угля без доступа воздуха. Продукт специально спроектирован для использования в качестве топлива в вагранках — шахтных плавильных печах литейных цехов.

Литейный кокс выполняет в вагранке тройную функцию: служит источником тепла для расплавления металлошихты, формирует механически прочный каркас, поддерживающий столб шихтовых материалов, и обеспечивает необходимую газопроницаемость столба шихты, от которой зависит равномерность теплообмена по сечению печи.

Марочный сортамент и классификация

Согласно ГОСТ 3340-88, классификационными признаками литейного кокса выступают массовая доля серы и размер кусков.

По содержанию серы выделяют три марки:

По классу крупности стандарт выделяет две фракции:

• 60 мм и более — основная фракция, обеспечивающая максимальную газопроницаемость ваграночного столба;

• 40 мм и более — допускалась к выработке до 01.01.91, в ряде случаев применяется для вагранок малого диаметра.

Главным отличием литейного кокса от доменного является пониженное содержание серы (не превышающее 1,0–1,4%) и повышенная механическая прочность, необходимая для сопротивления раздавливанию массой вышележащей шихты.

Технические характеристики

Качество литейного кокса определяется совокупностью физико-механических и химических параметров, каждый из которых оказывает прямое влияние на ход плавки и свойства получаемого чугуна.

Показатель прочности М40. Определяется как процентное содержание кусков кокса, оставшихся после испытания во вращающемся барабане (сито 40 мм). Для марки КЛ-1 класса 60+ норматив составляет не менее 76%, для КЛ-2 и КЛ-3 — не менее 78%. Прочность кокса критична для сохранения целостности холостой колоши — слоя кокса, на котором лежит весь столб шихтовых материалов. Разрушение кокса в холостой колоше ведёт к её уплотнению, снижению газопроницаемости и нарушению теплового режима вагранки.

Массовая доля общей серы. Сера является основной вредной примесью в коксе. В процессе плавки она частично переходит в чугун, где вызывает красноломкость и ухудшает жидкотекучесть. Наиболее жёсткие нормы предъявляются к марке КЛ-1: не более 0,6%.

Зольность. Зола кокса — это минеральный остаток, который после сгорания углеродной основы оплавляется вместе с футеровкой и флюсами, образуя шлак. Повышенная зольность ведёт к увеличению расхода флюсов и количества шлака, подлежащего удалению из печи. Для марки КЛ-1 зольность ограничена 12,0%, для КЛ-2 — 11,0%, для КЛ-3 — 11,5%.

Массовая доля общей влаги. Нормируется на уровне не более 5,0% для всех марок. Повышенная влажность кокса влечёт за собой бесполезный расход тепла на испарение воды в верхней части шахты и снижение температуры в зоне плавления. Для кокса сухого тушения массовая доля общей влаги не нормируется и не определяется.

Массовая доля кусков размером менее нижнего предела. Регламентирует содержание мелочи в отгружаемой партии. Для класса 60+ допускается не более 14% кусков менее 60 мм, в том числе кусков менее 40 мм — не более 5%. Присутствие мелочи в избыточном количестве снижает газопроницаемость столба шихты и может приводить к местным перегревам футеровки.

Роль кокса в ваграночном процессе

Работа вагранки построена на послойной загрузке металлошихты, кокса и флюса. Перед началом плавки на подину загружается холостая колоша — слой кокса, который после розжига создаёт зону горения. Затем на неё слоями загружаются рабочие колоши, состоящие из металлических компонентов, кокса и флюса.

По мере сгорания кокса рабочие колоши опускаются вниз по шахте, прогреваясь восходящим потоком ваграночных газов. Металлические компоненты достигают температуры плавления на высоте 500–800 мм над фурмами и, проходя сквозь раскалённый кокс холостой колоши, перегреваются и скапливаются в горне.

Кокс рабочих колош непрерывно пополняет сгоревший кокс холостой колоши, поддерживая её высоту постоянной. Именно от прочности и однородности кусков кокса зависит равномерность опускания шихты и, как следствие, стабильность температуры и химического состава чугуна на выпуске.

Отсев кокса литейного

В процессе классификации на ситах от литейного кокса отделяется фракция менее 40 мм — так называемый коксовый отсев. Содержание углерода в отсеве остаётся высоким (85–90%), однако механическая прочность существенно ниже, чем у товарных фракций, из-за чего он непригоден для использования в основном ваграночном процессе. Область применения отсева: шихтовка в индукционных печах малой ёмкости, кузнечное производство, бытовое использование в твёрдотопливных котлах.