Загрузочные устройства доменной печи

 

Устройства, при помощи которых шихтовые материалы загружаются непосредственно в доменную печь, называют засыпными аппаратами. Засыпные аппараты должны обеспечивать необходимое распределение шихтовых материалов по сечению колошника; герметичность во избежание потери газа и предотвращения засоса воздуха в печь при ее остановках; прочность конструкции, хорошо противостоящей абразивному воздействию газа и загружаемых шихтовых материалов; сохранение прочности при резких термических колебаниях и ударных нагрузках при взрывах в засыпном аппарате и подколошниковом пространстве; возможность быстрой смены отдельных его деталей и узлов.

От первых попыток использования тепла колошникового газа в доменном производстве (Кусинский завод в России, 1805 г. и завод «Оберто» во Франции, 1809 г.) до начала XX столетия загрузочное устройство значительно изменилось. Преимущество было отдано изобретенному в 1850 г. англичанином Парри засыпному аппарату с одноконусным колошниковым затвором. Дальнейшим усовершенствованием конструкции явилось создание второго затвора - малого конуса, устраняющего потери газа в атмосферу в процессе загрузки, и вращающегося распределителя Мак-Ки (США, 1907 г.) для регулирования распределения шихты на колошнике доменной печи. Такая конструкция загрузочного устройства сохранилась в доменном производстве до настоящего времени.

Распределитель Мак-Ки подвергался неоднократным усовершенствованиям. Конструкция его, переработанная заводом «Уралмаш» (Россия), получила название вращающегося распределителя шихты (ВРШ) с углом поворота, кратным 15, 30, 45 и 60°. Установленный на базе засыпного аппарата (двухконусной воронки Парри) ВРШ применяется на мощных (2700-3200 м³) доменных печах со скиповой загрузкой.

Основными узлами комплекса загрузочного устройства (рис. 6.1) являются: защитные сегменты колошника 1, предохраняющие от разрушений кладку печи 2; большой конус 3, закрывающий собой чашу большого конуса 4 и образующий вместе с ней так называемое межконусное пространство или газовый затвор 5; наполнительный клапан 6 с трубой для выравнивания давления в межконусном пространстве с давлением в печи перед срабатыванием большого конуса и выпускной трубой 7 для выпуска газа после него; опорное (основное) колошниковое кольцо 8; распределительное устройство 9, состоящее из малого конуса 10, воронки малого конуса, вращающейся на роликах 11, приемной воронки 12 с двигателем, штанг большого и малого конусов 13 и 14, подвесок 75 и прямильного устройства, при помощи которого они подвешены к коротким плечам балансиров большого и малого конусов 16, вращающихся на общей оси; контргрузы 17 большого и малого конусов, размещенные на длинных плечах балансиров, опирающихся на колошниковый копер; монтажная балка 18 с подъемной лебедкой 19, опорная тележка 20 для размещения балансиров при ремонте печи; консольно-поворотный кран 21 с крюком 22, вращающийся на колонне 23 для замены атмосферных клапанов на свечах 24 с контргрузом; шкивы скипового подъемника 25, опрокидываемые упряжью; зонды для замера уровня шихты в печи.

Рис. 6.1 - Общий вид загрузочного устройства;

разрез по оси наклонного моста

 

Чашу большого конуса изготавливают из литой углеродистой стали марки 35Л (0, 28-0, 39 % С) с толщиной стенок 50-60 мм. Верхним фланцем чаша опирается на основное колошниковое кольцо, скрепляющее купол кожуха шахты. Для увеличения стойкости и герметичности засыпного аппарата чашу выполняют цельнолитой без ребер жесткости и массивного нижнего кольцевого пояса, вертикальных и горизонтальных разъемов. Это уменьшает тепловые напряжения, нарушающие ее геометрические формы, придает конструкции гибкость, эластичность, необходимые для герметичности сопряжения контактных поверхностей чаши и большого конуса. По форме чаша представляет собой расширяющийся кверху усеченный конус с образующей под углом 85-86°, контактная поверхность которого, примыкающая к большому конусу, упрочняется твердыми сплавами: сталинитом, сормайтом и др. с последующей шлифовкой.

Большой конус обычно изготавливают из той же стали, что и его чашу (рис. 6.2). Несмотря на габариты, превышающие у современных доменных печей допустимые для железнодорожных перевозок пределы (d₀ £ 4, 8 м), большой конус изготавливают цельнолитым с толщиной стенок 50-60 и диаметром до 6500 мм. Попытки изготовить составные конусы оказались безуспешными, так как разгерметизация стыков из-за ударных нагрузок, высоких температур и абразивного действия газового потока приводила к быстрому выходу их из строя. Поэтому конусы часто отливают на самом металлургическом предприятии, а при необходимости доставки с завода-изготовителя используют автотранспорт.

1 - газовый затвор; 2 - чаша большого конуса; 3 - большой конус; 4 - штанга большого конуса; 5 - конус жесткости; 6 - защитный конус

 

Рис. 6.2 - Засыпной аппарат

 

Угол наклона образующей конуса не менее 52-53°, а на многих заводах до 60-62° для лучшего контакта поверхности большого конуса и его чаши. Форма контактной поверхности сферическая с центром сферы на оси конуса. Поверхность упрочняют так же, как и у чаши, твердыми сплавами с последующей шлифовкой.

В отдельных случаях практикуют наплавки по всей наружной поверхности конуса. Новым наплавочным материалом является так называемый композиционный сплав, в состав которого входит релит, т.е. литые карбиды вольфрама. Упрочнение этим сплавом, проверенное на конусах засыпных аппаратов и других деталей, показало увеличение их стойкости в 3-5 раз по сравнению с применяемыми ранее.

Основание конуса по внутренней окружности усиливается фланцем жесткости с равномерно расположенными по нему ребрами. После отливки большой конус подвергается высокотемпературному обжигу и отпуску для снятия тепловых напряжений, затем механической обработке, после которой тщательно балансируется для предупреждения раскачивания, ударов о воронку и неравномерного ссыпания шихты. Фактическая его масса не должна превышать теоретическую более чем на 15 % для предупреждения перегрузов механизмов, управляющих маневрированием конуса.

Штанга конуса, проходящая через вершину малого конуса и внутри его штанги, делается цельнокованой из стали марки 15. Диаметр ее для современных печей равен 185-190 мм; длина достигает 15 м. Поверхность штанги тщательно обрабатывается по всей длине и в месте прохождения через сальниковое уплотнение шлифуется.

Схемы оборудования для маневрирования конусами засыпного устройства разделяются на канатные и бесканатные, с балансирами и без балансиров. При канатных привод находится в машинном помещении и соединен с балансирами канатами, при бесканатных - на колошнике. Будучи связан непосредственно со штангами конусов, он воздействует на балансиры. В качестве приводов применяются конусные лебедки с электрическими двигателями, предназначенные для маневрирования конусами, также пневматические и гидравлические цилиндры.

По характеру взаимодействия привода и штанги маневрирование разделяется на свободное (рис. 6.3, а, б) и принудительное (рис. 6.3, в). В первом случае оно происходит только под действием веса конусов, во втором случае к весу конуса прибавляется усилие приводного каната, передаваемое ему движущимся цилиндром. Шток с поршнем закреплены при этом неподвижно. На современных печах устанавливаются кривошипные или рычажные балансиры конструкции УЗТМ.

а, б - с балансирами и свободным опусканием конусов; в - с кривошипными балансирами с принудительным опусканием; 1 - штанга конуса; 2 - балансир; 3 - привод; 4 - груз

 

Рис. 6.3 - Кинематическая схема маневрирования

 

Вращающийся распределитель шихты (ВРШ) (рис. 6.4). В комплекс распределителя входят малый конус с его штангой и воронкой, вращающаяся муфта и привод распределительного устройства с уплотнением. Повышенные требования к стойкости деталей засыпного аппарата обусловили изготовление малых конусов из низколегированных сталей, например марки 50Г2, и марганцовистых, содержащих 11-14% Мn. Применяют наплавку не только контактной поверхности конуса, но и всей его рабочей поверхности. Угол образующей конуса составляет 50-55°, толщина стенок до 61) мм. Конус отливают цельным или разъемным из двух половин. Это позволяет производить его смену на кратковременных остановках печи. Разъем конуса делается по вертикальной образующей с креплением половин через фланцы, находящиеся на внутренней поверхности конуса. Конус 1 жестко подвешивается на пустотелой штанге - стальной цельнокатаной трубе, соединенной через вращающуюся муфту и подвески с балансирами малого конуса. Вращающаяся муфта имеет роликовый подшипник 7, при помощи которого штанга вращается вместе с малым конусом. Для предохранения от износа штанга защищается кольцами из марганцовистой стали. Контактные поверхности малого конуса и его воронки для герметичности пришлифовываются. Воронка малого конуса 2 изготовляется из стального литья часто в разъемном исполнении. Ее объем рассчитан на размещение двух скипов материалов. Для увеличения объема воронки делают сварную надставку 9, которую закрепляют в стальном литом корпусе 3. Зубчатый венец 10, соединенный с корпусом, передает ей вращение. Опирается распределитель шихты на опорные и контропорные конические ролики 4 и центрируется роликами 5. Между вращающимися деталями корпуса распределителя и газовым затвором засыпного аппарата делают уплотнение 11 для предотвращения выхода газа с пылью, находящегося в межконусном пространстве под давлением 196 кПа и более. Уплотнение 6 предусмотрено также между штангами большого и малого 8 конусов.

Рис. 6.4 - Кинематическая схема ВРШ

 

Привод распределителя (рис. 6.5) состоит из двигателя 6 и редуктора 5, установленных на площадке, закрепленной на конструкциях колошникового устройства. Угловой редуктор 3 крепится на кронштейне к фланцу газового затвора. На его вал насажена шестерня 1, входящая в зацепление с зубчатым венцом 2 воронки распределителя шихты. Угловой редуктор вращается валом 4 с шарнирами, допускающими перекос. С валом редуктора связан сельсин 7, контролирующий углы поворота и командоаппарат 8.

Для непосредственного приема шихтовых материалов из скипов перед воронкой конуса устанавливается приемная направляющая воронка, внутреннюю поверхность которой защищают футеровочными плитами из высокомарганцовистой стали или специальной армировкой.

При работе доменных печей с повышенным давлением газов на колошнике межконусное пространство засыпного аппарата периодически наполняется газом перед срабатыванием большого конуса с давлением, равным печному, и освобождается от него перед опусканием малого конуса.

Заполнение межконусного пространства (см. рис.6.1) осуществляется из газопровода 1 (рис. 6.6) получистого газа с помощью уравнительного клапана большого конуса 2. Обратное снижение давления до атмосферного делается уравнительным клапаном малого конуса 3 через выхлопные трубы. Листовая задвижка 4 используется для отключения клапанов от печи во время ремонтов. Различаются основной и дополнительный режимы работы уравнительных клапанов.

 

Рис. 6.5 - Привод ВРШ

 

При основном режиме межконусное пространство заполняется газом повышенного давления непосредственно перед опусканием большого конуса и после обратного его подъема межконусное пространство сообщается с атмосферой.

При дополнительном режиме повышенное давление в межконусном пространстве сохраняется постоянно, за исключением отрезков времени, в течение которых происходит срабатывание малого конуса. Он применялся при наличии неплотностей в сопряжении большого конуса с чашей, а в настоящее время стал основным в связи с переводом доменных печей на режим повышенного давления газа под колошником и снятия тем самым с большого конуса функции газового затвора. Последнее значительно увеличило работоспособность засыпного аппарата.

Уровень материалов в печи между загрузкой двух смежных подач фиксируется специальным устройством. Фиксация уровня производится в двух (и более) диаметрально противоположных точках горизонтального сечения колошника двумя способами: механическим при помощи зондов или так называемых шомполов, приводимых в движение зондовыми лебедками, и при помощи радиоактивных изотопов, излучение которых фиксируется счетчиком с последующим отражением на светофоре.

Рис. 6.6 - Схема расположения уравнительных клапанов

 

Во втором случае вместо зондов в колошниковой части печи уста­навливают позиционный уровнемер (рис. 6.7). На уровне верхних защитных плит колошника диаметрально противоположно установлены два источника радиоактивного излучения 1. Приемник излучения 2 перемещается в водоохлаждаемых трубах посредством привода 3. Когда приемник находится ниже уровня шихты, g-излучение в него не попадает, а когда выше, то под действием g-излучения в приемнике вырабатывается электрический сигнал, воздействующий на привод 3. Приемники начинают перемещаться до тех пор, пока не установятся против поверхности шихты. Положение приемников регистрируется потенциометрами 4.

На базе радиометрического замера на ряде заводов Юга СССР в 1972 г. опробованы в промышленных условиях профилемеры поверхности засыпи шихты в доменных печах. Гамма-профилемер позволяет с точностью до ±50-100 мм измерить очертание профиля поверхности шихты, определить гранулометрическую характеристику шихтовых материалов по сечению колошника, а также уровень и скорость схода шихты по его сечению.

При механическом способе замер производят круглыми стержнями (жесткие зонды-шомпола) диаметра 50-60 мм, длиной 9 м или цепными и канатными зондами, которые, касаясь материала и опускаясь вместе с ним, фиксируют уровень шихты в печи (рис. 6.8). Лебедки (их число равно числу зондов) сблокированы с лебедкой управления конусами засыпного аппарата и входят в комплекс автоматически управляемых механизмов загрузки.

Рис. 6.7 - Позиционное радиометрическое следящее устройство

 

Повышение давления газа на колошнике и увеличение размеров доменных печей создали существенные недостатки при эксплуатации обычных двухконусных засыпных аппаратов. Участились случаи продувов в контактных поверхностях большого конуса и его чаши. Появились также продувы по контактным поверхностям малого конуса и вращающейся воронки, в ее сальниковых уплотнениях и между штангами конусов. В результате срок службы засыпных аппаратов сократился с 4-6 лет до 8-10 месяцев, число капитальных ремонтов III разряда увеличилось, соответственно возросли простои доменных печей.

 

1 - зонд; 2 - люк; 3 - барабан; 4 - камера; 5 - клапан

 

Рис. 6.8 - Кинематическая схема цепного зонда

 

Работа мощных доменных печей показала также, что по мере увеличения диаметров колошников, несмотря на соответственно увеличенный диаметр большого конуса, степень загрузки центральной части печи минеральным сырьем уменьшается, что приводит к излишнему раскрытию ее осевой зоны.

В то же время, учитывая высокие требования к качеству литья, его обработке и наплавке контактных поверхностей, изготовление засыпных аппаратов при увеличении их размеров и массы представляет значительные трудности.

Попытки улучшить службу типового засыпного аппарата конструктивным путем успеха не имели. Это обусловило предложение ряда новых загрузочных устройств в СНГ и за рубежом, должных обеспечивать загрузку шихты в соответствии с требованиями технологического процесса и большую износостойкость.

Таким образом, за последние годы получили развитие два направления: совершенствование существующего двухконусного аппарата и создание новых конструкций загрузочных устройств. К конструкциям, отражающим эти направления, относятся следующие устройства.

Загрузочные устройства с различными вращающимися воронками. Основная их идея сводится к усреднению шихтовых материалов при быстром вращении воронки под малым конусом. Варьируемыми параметрами являются скорость вращения воронки, ее конфигурация, форма и размеры разгрузочных окон воронки.

Загрузочные устройства с подвижной бронью колошника для изменения его диаметра при регулировании распределения материалов. Они получили распространение главным образом в ФРГ, Франции, Бельгии, Люксембурге. Аналогичная конструкция имеется на печах Японии.

а - 1 - подвижная плита; 2 - штанга; 3 - коробка; 4 - трубопровод к гидроцилиндру; 5 - тяга; 6 - редуктор; 7 - командоаппарат; б - конструкция раздвижной колошниковой защиты КМК и ЗСМК (левая половина - при минимальном диаметре; правая - при максимальном); 1 - защитные плиты; 2 - треугольный рычаг; 3 - выступающий упор; 4 - консоль; 5 - несущее кольцо; 6 - механизм подъема; в - 1 - станция гидроприводов; 2 - гидроцилиндры управления группами подвижных плит; 3 - тяга

 

Рис. 6.9 - Подвижные плиты колошника

 

На рис. 6.9 представлена конструкция подвижной брони, разработанная фирмой «Фридрих Крупп Индустрибау» (ФРГ). Конструкция состоит из 18 плит 1, подвешенных шарнирно посредством треугольных рычагов 2 к несущему кольцу 5, которое, в свою очередь, при помощи трех пят соединено с механизмами изменения диаметра брони 6. Эти механизмы могут изменять диаметр брони до одиннадцати положений. При минимальном диаметре 5600 мм форма профиля засыпи М-образная, а при максимальном 6800 мм V-образная. Таким образом, оказывается значительное влияние на распределение шихты. В России такие устройства осуществлены на Кузнецком и Западно-Сибирском металлургических комбинатах (разработка СибГипромеза и работников комбинатов) и находятся в промышленном испытании. Они отличаются от описанного выше более простой конструкцией и управляемостью (рис. 6.9, а). Техническая характеристика устройства: привод гидравлический с давлением 5 МПа; количество плит 16 (управляемых индивидуально или группами по 4-6 в группе); максимальное отклонение плит 600 мм; высота плит 1200, толщина 60-90 мм. Для управления плитами установлен программирующий контроллер. Предусмотрено четыре режима их работы: местный, дистанционный, полуавтоматический и автоматический. Кроме указанных конструкций, в зарубежной практике применяют механические регулирующие средства, представляющие собой различные варианты выдвижных балок с закрепленными на них плоскостями, изменяющими траекторию падения материалов в зависимости от глубины ввода их в колошниковое пространство.

Корректировка распределения шихтовых материалов на колошнике производится также подвижными по высоте распределительными кольцами, установленными в подконусном пространстве колошника. Такое кольцо впервые было установлено в 1910 г. доменщиком Г. Г. Поносовым на одной из доменных печей Надеждинского (ныне Серовского) завода на Урале. Эти кольца являются существенным дополнением к вращающемуся распределителю шихты (изобретенного в 1907 г. металлургом из США Мак-Ки) при эксплуатации печей, оборудованных конусными засыпными аппаратами.

Недостатками подвижной брони являются возможность перекоса плит, кольца и крепления в результате термических деформаций кожуха печи, а также недоиспользование объема колошника, необходимого для маневрирования плитами. Плиты делаются из чугуна. Стойкость их около 3 лет. Износ за указанный период по нижнему краю плит составляет -20 мм при общей толщине в 50 мм.

3. Широкое распространение получили двухконусные аппараты с газоуплотнительными клапанами фирмы «Исикаведзима Харима дзюкоге» (Япония), установленные на доменных печах с полезным объемом от 1250 до 4000 м³ и более (рис. 6.10).

Эти аппараты разработаны для скиповой и транспортерной подачи материалов на колошник. Большой конус в них является распределителем шихты, газоуплотнение обеспечивается клапанами и малым конусом. По данным фирмы, на некоторых печах уже выплавлено более 6 млн. т чугуна без замены больших конусов. При скиповой подаче применяется реверсивный распределитель с электродвигателем мощностью 2-3 кВт. Загрузка осуществляется по станциям, как у обычных типовых вращающихся распределителей, и производится через две приемные воронки по одной для каждого скипа, закрывающихся снизу газоуплотнительными клапанами. Последние открываются перед загрузкой материалов из скипа и закрываются после высыпания их из приемной воронки. Таким образом, диск и клапан со специальным резиновым уплотняющим седлом предохраняются от порчи падающими материалами. Изготавливаются они из высокопрочной легированной стали.

 

а - скипами: 1 - приемная воронка; 2 - вращающийся желоб; 3 - газоуплотнительный клапан; б - конвейерами: 1 - газоуплотнительный клапан; 2 - стационарный желоб

 

Рис. 6.10 - Загрузочное устройство с двумя газоуплотнительными клапанами конструкции фирмы «Исикаведзима Харима дзюкоге» для варианта подачи материала

 

Высыпающиеся из приемной воронки материалы попадают во вращающийся желоб-распределитель с двумя симметрично расположенными отверстиями в боковой стенке; желоб подвешен на центральном трубчатом валу с насаженной цилиндрической шестерней. Шестерня и желоб поддерживаются тремя верхними, тремя нижними и шестью боковыми роликами. На верхней крышке камеры малого конуса установлен приводной механизм, с помощью которого желоб вращается или устанавливается на заданной позиции.

При конвейерной подаче на колошник (см. рис. 6.10, б) вместо вращающегося желоба применяют стационарный. Шихтовые материалы с ленточного конвейера ссыпаются по раздвоенному желобу в две стационарные приемные воронки, дно которых закрывается откидными затворами.

Днища приемных бункеров закрываются газоуплотнительными клапанами. Загрузка производится при том же положении клапанов, что и в случае варианта скиповой загрузки, вследствие чего материал попадает непосредственно из стационарных приемных воронок в конический стационарный желоб, выпускное отверстие которого делается небольшим для максимального попадания к центру малого конуса с целью равномерного их распределения. Герметизация клапанов усиливается силиконовой резинкой. Смена клапанов может быть осуществлена за несколько часов.

Толщина стенок конуса и чаши в этом варианте несколько увеличивается по сравнению с обычными двухконусными аппаратами для повышения их стойкости по отношению к истирающему воздействию шихты. С этой целью контактные пояса конусов и их воронок наплавляются сормайтом и сплавами на основе никеля и карбидов хрома. Малые и большие конусы производят из стали, содержание хрома в которой до 24-28 %. Остальные детали увеличены по массе, но изготовляются из обычной углеродистой стали.

Большой конус выполняет лишь функцию распределителя материалов. Сжатый очищенный газ с небольшим избыточным давлением в 2, 94 кПа подается в межконусное пространство. Герметизация осуществляется, как и в скиповом варианте, малым конусом и газоуплотнительными клапанами.

Аппарат отличается простотой, хорошими герметичностью и распределением шихты на колошнике. Лицензии на данное загрузочное устройство приобретены рядом фирм ФРГ, США, Англии. По данным на 1972 г., такими засыпными устройствами оборудованы в мире 34 доменные печи, из них 21 печь полезным объемом 2000-4200 м³.

Вместе с тем в данной конструкции засыпного аппарата не решен вопрос надлежащей загрузки минеральной шихтой центральных зон печи. Это существенный недостаток двухконусного засыпного аппарата при установке его на печах 2700-5000 м³. Малый конус работает в тяжелых условиях, приводящих в отдельных случаях к быстрому выходу его из строя (например, спустя 12 месяцев после его установки на одном из заводов США).

4. Бесконусные загрузочные устройства (БЗУ) с распределительными устройствами в подкупольном пространстве доменной печи.

Идея такой конструкции впервые была предложена еще в XIX в. Впоследствии ее использовала в 1972 г. фирма «Поль-Вюрт» (Люксембург), которая разработала загрузочное устройство с лотковым распределителем. Другой моделью для доменных печей является засыпной аппарат ВНИИметмаша - УЗТМ, установленный на печи 2000 м³ в скиповом варианте подачи материалов на колошник. Общее для обеих конструкций - наличие приемных воронок-бункеров с клапанами, дозирующих шихтовых затворов и распределителей, а также применение гидропривода для клапанных механизмов, затворов и заслонок. Распределители этих засыпных аппаратов обеспечивают расположение гребней загружаемых материалов на любом расстоянии от стенок и оси печи, что отвечает требованиям, предъявляемым к загрузочным устройствам современного доменного производства. Конструкция с лотковым распределителем (рис. 6.11, а) имеет два (иногда три) промежуточных бункера для накопления шихты (для печи 3200 м³ объемом 50 м³ каждый, для печи 5000-5500 м³ - 75 м³) на весоизмерительных месдозах, обеспечивающих дозирование по массе шихтовых материалов при выгрузке в кольцевые зоны колошника.

 

1 - головной барабан наклонного конвейера или скип; 2 - приемная воронка; 3 - заслонка приемной воронки; 4 - верхний газоотсекающий клапан; 5 - промежуточный бункер; 6 - шихтовый затвор; 7 - нижний газоотсекающий клапан; 8 – листовая задвижка; 9 - редуктор вращающегося распределителя; 10 - элементы вращающегося распределителя

 

Рис. 6.11 - Бесконусное загрузочное устройство фирмы «Поль Вюрт» (а) и ВНИИметмаша - УЗТМ (б)

Шихта из бункеров выгружается в направляющие желоба с шихто-отсекающими клапанами (верхним и нижним) со скоростью, определяемой степенью раскрытия шихтового затвора, и через центральную трубу диаметром 700-800 мм, расположенную по оси печи внутри планетарного редуктора привода лотка, попадает на вращающийся лоток (длина до 5 м, покрыт жаропрочным износостойким материалом с большим содержанием Ni) и ссыпается в печь. Вращение лотка начинается сразу же после подъема зондов, замеряющих уровень шихты в печи, и начала загрузки одного из шихтовых бункеров и осуществляется с помощью планетарного редуктора и двух электродвигателей переменного и постоянного тока общей мощностью 10 кВт. Приводы размещены рядом с центральной трубой в футерованной камере. Для защиты электрооборудования от воздействия газов и пыли в камеру под давлением (выше примерно на 0, 1 ат давления в печи) подается в зависимости от условий работы печи до 10, 0-30, 0 т× м² холодного N₂ или доменного чистого газа. Это обеспечивает работу приводов при температуре до 70 °С.

С помощью указанных приводов вращающийся вокруг оси печи лоток может изменять угол своего наклона по заданной программе относительно той же оси. Этой программой задается несколько фиксированных позиций углов наклона лотка, на каждую из которых должны подаваться равные по массе порции материалов, загруженных в приемный бункер. Угол наклона лотка может изменяться от 16° до 53° обычно по 11 позициям, фиксированным программой загрузки, причем шаг углов между позициями увеличивается по мере уменьшения угла наклона, чтобы обеспечить расположение вершин гребней посередине колец равной площади на поверхности колошника. Этим достигается равенство высот слоев шихты, укладываемых по кольцам различных диаметров, и соответствующее распределение газового потока. Изменение угла наклона лотка предусматривается по позициям: 16, 0°; 26, 2°; 31, 0°; 34, 8°; 38, 0°; 40, 5°; 42, 7°; 44, 7°; 46, 0°; 43, 8°; 54, 0-53, 0°. Аппарат оснащен высокого уровня автоматикой. Приемная воронка, установленная на катках, поочередно перемещается по рельсам над бункерами шихты, затворы которых при этом автоматически открываются. В бункера подается пар и каждый из них имеет по два шлюзовых тарельчатых клапана сверху и снизу, уплотняющие с силиконовой резиной и грузовые. Для выравнивания давления в печном пространстве и бункерах в последние подается чистый доменный газ под давлением, равным печному. После разгрузки материалов давление в бункере выравнивается с атмосферным. Бесконусным аппаратом обеспечиваются режимы загрузки шихты: автоматические кольцевой и спиральный при свободном выборе угла наклона желоба; секторная и точечная при том же условии, но при ручном управлении.

В бывшем СССР аппарат БЗУ принят к установке на печах 3200-5500 м³. Гипромезом разработан вариант аналогичного устройства с выносом редуктора из печного пространства. Это исключает необходимость охлаждения, упрощает обслуживание аппарата и повышает его работоспособность.

В Японии разработано новое бесконусное загрузочное устройство с установкой стабилизатора на разгрузочном конце лотка (рис. 6.12). Наличие стабилизатора обеспечивает тонкую регулировку ширины потока шихты за счет изменения траектории падения материалов при их ссыпании с лотка. Новое устройство дает возможность создавать плоский профиль материалов на колошнике и предотвращает явление так называемого коллапса. В процессе исследований установлена высокая точность загрузки сырья в заданную зону. Последнее очень важно не только при загрузке обычной доменной шихты, но и при использовании некондиционных материалов (мелкий агломерат и др.).

Рис. 6.12 - Бесконусное устройство (БЗУ) со стабилизатором лотка (а) (печь № 6 завода «Чиба», Япония) и общий вид (б) роторного загрузочного устройства (РЗУ)

Засыпной аппарат ВНИИметмаша - УЗТМ (см. рис. 6.11, б) имеет (при скиповом варианте) неподвижную двухскатную направляющую воронку с двумя заслонками над горловинами двух промежуточных бункеров для шихты с полезным объемом (для печи 2000 м³) 24 м³ каждый. Контроль наличия материалов в бункерах осуществляется изотопными датчиками. Взвешивание их не предусмотрено. Верхний и нижний газоотсекающие клапаны отделяют бункера от атмосферы и рабочего пространства печи. В верхней части бункеров установлены уравнительные и предохранительные клапаны. Шихтовые затворы, перекрывающие выгрузочные отверстия бункеров, регулируют интенсивность высыпания материалов. По наклонным течкам последние подаются во вращающуюся воронку распределителя и далее поступают на выпуклую поверхность распределительного устройства - склиза. Для улучшения окружной равномерности распределения работа воронки предусмотрена с накоплением шихты, уровень которой контролируется изотопным датчиком. Поверхность склиза представляет собой поверхность конуса с углом наклона образующей к горизонту 40°, ось которого совмещается с осью печи и является осью вращения. Максимальный радиус склиза 2, 5 м. Он вращается синхронно с воронкой и может поворачиваться относительно ее окна для регулирования радиального распределения шихты. Чем больше радиус склиза напротив окна воронки, тем дальше от центра располагается гребень загруженного материала. Управление распределителем основано на вращении воронки с постоянной скоростью и поддержании заданного углового положения склиза относительно ее путем автоматического регулирования скорости его вращения. Изменение распределения осуществляется изменением соосности воронки и склиза за счет угла их рассогласования, при котором положение вершин гребней изменяется по заданной программе, причем переход с одной позиции на другую производят в функции времени. Особенностью конструкции аппарата является вращение воронки и склиза с помощью двух концентрических штанг. Редуктор привода вынесен за пределы печи.

Рассмотренные конструкции БЗУ показали высокую стойкость основных узлов и ремонтоспособность.

5. Роторное загрузочное устройство (РЗУ) и его эксплуатация.

В 1989 г. в России разработано новое роторное загрузочное устройство (см. рис. 6.12, б), обеспечивающее высокую окружную равномерность распределения шихты, гибкое и эффективное регулирование материалов по радиусу печи. Роторное устройство направляет в печь сырье пятью широкими потоками и с меньшей высоты. Это уменьшает сегрегацию материалов на поверхности засыпи и исключает деформацию нижележащих слоев шихты за счет осуществления «мягкой» веерообразной загрузки материалов на колошник. Основным узлом этого устройства является роторный распределитель шихты, который приводит к существенному улучшению газодинамических условий плавки и повышению степени использования восстановительной способности газов. За счет внедрения РЗУ в отечественной (ЗСМК) и зарубежной (Бхилаи, Индия) практике прирост производства чугуна составил 4, 3-6, 7 %, а экономия кокса - 4, 1-4, 4%.

В состав РЗУ входят верхний и нижний конуса, пятилопастной ротор и его привод, приемная и направляющая воронки, промежуточный бункер с корректирующим кольцом, система охлаждения и смазки и автоматизированная система управления (АСУ) «РОТОР». РЗУ устанавливается на колошниковый фланец и не требует реконструкции наклонного моста и купольной части доменной печи. Лопасти ротора состоят из приемной самофутерующейся и загрузочной части. Загрузочная часть ротора распределяет материалы по поверхности колошника, она защищена плитами из износостойкого чугуна. Подгрузка сырья в заданный сектор колошника осуществляется за счет подвижного корректирующего кольца, расположенного в основании промежуточного бункера и изменяющего свое положение относительно нижнего конуса.

Управление работой ротора и корректирующего кольца производится с помощью АСУ «РОТОР» с использованием основных режимов загрузки шихты:

а) кольцевая загрузка (в заданный радиус при постоянной скорости вращения ротора);

б) многокольцевая загрузка (в смежные кольцевые зоны со ступенчатым изменением скорости ротора);

в) спиральная загрузка (в смежные кольцевые зоны с непрерывным изменением скорости ротора).

При аварийной остановке ротора материалы ссыпаются по неподвижным лопастям, образуя на колошнике 5 конусообразных холмов. При этом печь может работать без остановки, не прекращая загрузку в течение нескольких часов, без серьезных отклонений от нормального хода.

Диаметр ротора составляет 3100-4500 мм при скорости вращения его до 20 об/мин и давлении на колошнике до 0, 28 МПа (изб.). Масса РЗУ изменяется от 125 до 280 т. Для охлаждения внутренней полости вала ротора и камеры редуктора используется азот в количестве 1000-1500 нм³/ч при давлении 0, 5 МПа.

Срок службы РЗУ примерно в 2 раза больше, чем у двухконусного аппарата. Гарантийный срок службы роторного распределителя составляет 4 года, верхних и нижних конусов - 2 года. Использование РЗУ обеспечивает высокую работоспособность его основных узлов даже в тяжелых условиях эксплуатации, когда, например, имеет место повышение температуры колошниковых газов до 900 °С. Это достигается за счет наплавки твердым сплавом всех контактных поверхностей нижнего конуса и чаши, верхнего конуса и седла, подвергающихся наибольшему газоабразивному износу. В результате улучшается техническое обслуживание и эксплуатация РЗУ и существенно увеличивается межремонтный период аппарата.

 

 

Загрузка доменных печей

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: