Бесконусные загрузочные устройства

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. БЗУ С ЛОТКОВЫМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ ШИХТЫ (№ 1)

2. БЗУ С РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ ШИХТЫ ТИПА «ВОРОНКА — СКЛИЗ»

2.1 Кольцевая загрузка

2.2 Многокольцевая загрузка

2.3 Веерная загрузка

2.4 Секторная загрузка

2.5 Точечная загрузка

3. БЗУ С ЛОТКОВЫМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ ШИХТЫ (№ 2)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ВВЕДЕНИЕ В бесконусных загрузочных устройствах (БЗУ) технологические функции разделены между соответствующими его элементами [1], что позволяет вынести газозапирающую часть ЗУ за пределы печного пространства (при этом газозапирающие элементы выполняют в виде тарельчатых клапанов небольшого диаметра) и расположить распределительную часть ЗУ непосредственно над колошником печи. В этом случае полностью исключено контактирование клапанов с потоком шихты в результате установки над ними шихтовых затворов, которые выполняют также функцию регулирования расхода шихты.

Благодаря небольшим поперечным размерам клапанов и затворов, шлюзование шихты осуществляется в двух параллельно расположенных шихтовых трактах, что повышает пропускную способность БЗУ.

На рисунке 1 изображены наиболее известные варианты распределителя шихты бесконусного устройства [2], обеспечивающие регулирование в широких пределах распределения шихты по радиусу колошника, равномерную укладку ее по окружности либо создание требуемой иногда окружной неравномерности распределения.

Рисунок 1 — Принципиальные схемы распределителей шихты безконусного загрузочного устройства:

1- стационарная воронка; 2 — труба с круговым качанием; 3 — вращающаяся воронка; 4 — наклонно-поворотный желоб; 5 — подвижная воронка; 6 — вращающаяся воронка с боковым выгрузочным отверстием и тарельчатым дозатором; 7 — стационарная течка; 8 — вращающаяся воронка с боковым выгрузочным отверстием; 9 — вращающиеся лотки разной длины; 10 -вращающийся конический склиз; 11 — вращающийся тарельчатый питатель

1. БЗУ С ЛОТКОВЫМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ ШИХТЫ (№ 1)

БЗУ с лотковым распределителем шихты Люксембургской фирмы «Поль Вюрт» показано на рисунке 2.

Рисунок 2 — БЗУ фирмы «Поль Вюрт»

Подаваемые ленточным конвейером (скипом) шихтовые материалы посредством передвижной воронки 1 с поворотными заслонками направляются в один из двух параллельно расположенных шлюзовых накопительных бункеров 3, оборудованных верхним 2 и нижним 5 газоуплотнительными тарельчатыми клапанами с резиновым уплотнением, а также шихтовым затвором 4 секторного типа. Последний служит для защиты нижнего клапана от истирания шихтой и регулирования времени опорожнения бункера, который рассчитан на прием порции железорудного материала или кокса. Для контроля за истечением материала из бункеров 3 предусмотрено непрерывное взвешивание их с помощью месдоз.

При загрузке одного бункера производится выгрузка в печь материала из другого бункера через коническую воронку 6, направляющую вертикальную течку 8 трубчатой формы и вращающийся относительно оси печи распределительный лоток 10, угол наклона которого к горизонту может изменяться, независимо от вращения, в пределах от 40 до 74 град. Наличие двух указанных движений лотка позволяет вести селективную загрузку колошника, регулировать в широком диапазоне распределение шихты по его радиусу и окружности, укладывая каждую порцию одним или несколькими кольцами разного радиуса, а также в заданные сектор или точку. Благодаря высыпанию в печь порции шихты за 6 — 10 оборотов лотка достигается равномерное окружное распределение ее.

Привод приемной воронки, газоуплотнительных клапанов и шихтовых затворов — централизованный гидравлический. Поворот заслонок рабочих органов, клапанов и затворов осуществляется от качающихся гидроцилиндров. Лоток получает движения от установленного на куполе печи электромеханического привода 9, кинематическая схема которого показана на рисунке 3.

Рисунок 3 — Кинематическая схема привода распределителя шихты БЗУ фирмы «Поль Вюрт»

Лоток 32 подвешен к валам 30, смонтированным во вращающейся относительно оси печи гильзе 31, которая опирается на упорный подшипник 20 и снабжена зубчатым венцом 18. При вращении гильзы 31 происходит вращение лотка, а при повороте валов 30 — изменение угла его наклона. Внутри гильзы 31 соосно с ней и печью расположена стационарная течка 21, направляющая шихту на лоток.

Круговое движение лоток получает от электродвигателя 5 через муфту 6, цилиндрические зубчатые передачи 7 — 8, 14 — 15 и 16 — 18. Качание лотку сообщается от электродвигателя 1 через муфту 2, червячную передачу 3 — 4, цилиндрические зубчатые передачи 11 — 12, траверсу 13, вал 17 цилиндрические зубчатые передачи 19 — 23 и 24 — 25, червячные передачи 26 — 27 и передачи 28 — 29, зубчатые сектора которых неподвижно сидят на валах 30. В связи с равенством общих передаточных отношений передач 9 — 10, 10 — 11, 11 — 12, 19 — 23 (при заторможенной шестерне 12) и передач 1 — 15, 16 — 18 при вращении электродвигателя 5 зубчатые венцы 18 и 23 вращаются с одинаковой частотой и лоток сохраняет свой угол наклона. При включении электродвигателя 1 шестерня 12 начинает вращаться, что нарушает синхронность вращения этих венцов; зубчатый венец 24 вращает шестерню 25, которая через передачи 26 — 27 и 28 — 29 поворачивает валы 30. При этом происходит изменение положения лотка в вертикальной плоскости.

Кольцевые зазоры (1 — 2 мм) между неподвижными и вращающимися элементами привода лотка со стороны печного пространства герметизированы за счет непрерывной подачи в корпус привода большого количества (до 20 тыс. м3/ч) азота под давлением, превышающем давление колошникового газа. Протекающий азот одновременно охлаждает детали привода, благодаря чему поддерживается их температура на уровне, не превышающем 70 °C. Часть выходящего в печь азота охлаждает лоток.

Между конической воронкой 6 (смотреть рисунок 2) и приводом 9 установлено гидрофицированное отсечное устройство 7 с сильфонным компенсатором, позволяющее герметично отделять от печи приемную и шлюзовую части устройства для их ремонта и замены отдельных элементов, например, тарелей газоуплотнительных клапанов.

Замена изношенного лотка 10 производится через люк в куполе печи с помощью специального манипулятора. Каждый из бункеров 3 снабжен уравнительными (наполнительным и выпускным) клапанами.

Опыт эксплуатации загрузочных устройств с вращающимся и качающимся распределительным желобом (фирмы «Поль Вюрт») показал, что они позволяют гибко и оперативно управлять распределением материалов по радиусу печи. В результате снижается удельный расход кокса на 3 — 4% и повышается производительность доменной печи на 2 — 3%.

2. БЗУ С РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ ШИХТЫ ТИПА «ВОРОНКА — СКЛИЗ»

На рисунке 4 показано БЗУ с распределителем шихты типа «воронка — склиз», созданное ВНИИметмашем совместно с производственным объединением (ПО) «Уралмаш».

Рисунок 4 — Принципиальная схема БЗУ конструкции ВНИИметмаша — ПО «Уралмаш»

Устройство состоит из приемной воронки, двух параллельных шихтовых трактов, распределителя шихты и основания, смонтированного на опорном кольце купола печи и несущего шихтовые тракты и распределитель.

Приемная воронка выполнена в виде установленного на откатной рельсовой платформе 2 бункера 1 с двумя выгрузочными окнами, закрываемыми тарельчатыми заслонками 3 с гидрореечными двух плунжерными приводами (рисунок 5). Каждый шихтовый тракт содержит бункер 7 для накопления порции шихты (в объеме одного или двух скипов), верхний 4 и нижний 9 тарельчатые газоуплотнительные клапаны, шихторегулирующий двухчелюстной затвор 8, отсечное шиберное устройство 12 для герметичного отделения от печного пространства шихтового тракта (при необходимости проведения на нем ремонтных работ на работающей печи) и наклонную течку 13, вмонтированную в верхнюю часть металлоконструкции основания 14. Бункер 7 оборудован предохранительным 5 и уравнительными 6 клапанам и, снабжен герметизированными люками для доступа в него и установлен на стойках, закрепленных на металлоконструкции основания 14, защищенного от перегрева термофутеровкой.

Газоуплотнительные клапаны имеют металлические контактные поверхности тарели и седла. Предусмотрен обдув этих поверхностей азотом. Привод клапана аналогичен приводам заслонки приемной воронки.

Рисунок 5 — Гидрореечный двухплунжерный привод клапанов и затворов БЗУ ВНИИметмаша — ПО «Уралмаш»:

1 — плунжерный гидроцилиндр; 2 — крышка; 3 — корпус; 4 — зубчатая рейка; 5 — шестерня; 6 — ролик поддерживающий Шихторегулирующий затвор 8 выполнен в виде заключенных в закрытый корпус корытообразных челюстей, которые сидят на валах гидромеханического привода, смонтированного на наружном кронштейне корпуса. Привод, состоящий из гидрореечного двухплунжерного блока и шестеренной клети, помимо крайних положений челюстей, обеспечивает остановку и фиксацию их в задаваемых программой промежуточных положениях. Так же, как и в приводах заслонок приемной воронки и газоуплотнительных клапанов, гидроцилиндры закреплены неподвижно и имеют жесткие подводы рабочей жидкости.

Отсечное устройство 12 представляет собой листовую задвижку открытого типа с приводом от гидроцилнндра двухстороннего действия. Стыки собственно задвижки, выполненной водоохлаждаемой, с патрубками, между которыми она находится, уплотнены резиновым шнуром. Замыкание патрубков — пружинное, разжим — с помощью гидравлических домкратов. Подвижность по вертикали верхнего патрубка обеспечена наличием между ним и нижним патрубком 11 газоуплотнительного клапана 9 сильфонной вставки 10, которая служит также температурным компенсатором тракта.

Распределитель шихты, выполненный в виде единого монтажного узла, состоит из вращающейся воронки 15 и расположенного под ней вращающегося распределительного склиза 16, подвешенных на соосных вертикальных штангах 17 и 18 соответственно, а также электромеханического привода 20. Последний смонтирован на сварной раме 19, являющейся одновременно крышкой центральной горловины основания. Штанга 18 выполнена водоохлаждаемой; предусмотрены сальниковые уплотнения межштангового зазора и зазора между штангой воронки и рамой 19.

Воронка 15 служит для распределения шихты по окружности, а склиз 16 — по радиусу колошника. Воронка имеет коническую форму и смещенное относительно оси вращения выгрузочное отверстие, образованное съемным носком. Склиз представляет собой коническую оболочку, усеченную цилиндрической поверхностью, ось которой параллельна оси оболочки и смещена относительно нее. Ось конической оболочки и ось ее вращения совпадают с осью печи. Благодаря этому длина склиза по образующей переменна по его окружности. Поворачивая склиз относительно выгрузочного отверстия воронки, можно направлять поток шихты в любую радиальную и центральную зоны колошника.

Электромеханический двухдвигательный привод распределителя шихты (рисунок 6) расположен вне печного пространства и включает в себя тихоходную и быстроходные редукторные группы с цилиндрическими зубчатыми передачами. Необходимое для создания различных режимов работы распределителя синхронное вращение воронки и склиза, а также вращение их с заданной разностью скоростей обеспечивается специальной электрической системой управления.

Рисунок 6 — Кинематическая схема привода распределителя шихты БЗУ конструкции ВНИИметмаша — ПО «Уралмаш»:

1 — электродвигатель; 2 — тихоходный редуктор; 3 — выходной полый вал тихоходного редуктора; 4 — выходная втулка-стакан тихоходного редуктора; 5 — штанга склиза; 6 — склиз; 7 — штанга воронки; 8 — воронка; 9 — быстроходный редуктор; 10 — кинематический редуктор; 11 — бесконтактный путевой выключатель; 12 — сельсин-датчик Для управления гидрофицированиыми механизмами предусмотрена насосная станция, расположенная в отдельном помещении на колошниковой площадке печи.

Устройство оборудовано изотопными датчиками, фиксирующими вид шихтового материала и сход его по шихтовым трактам, а также месдозами для непрерывного взвешивания материала в воронке распределителя шихты.

Предусмотрена защита элементов шихтовых трактов и рабочих органов распределителя от абразивного, а деталей газоотсекающих клапанов — от газоабразивного износа.

Основным режимом работы устройства является загрузка шихты через два тракта, работающих поочередно. Распределительная воронка может работать с накоплением и без накопления шихты. При необходимости загрузка может осуществляться через один шихтовый тракт. Пропускная способность устройства при этом обеспечивает работу печи с проектной производительностью.

Проектом предусмотрено несколько режимов работы распределителя шихты, определяемых взаимным расположением воронки и склиза при их вращении или остановке и обеспечивающих различные виды укладки шихтовых материалов на колошнике (рисунок 7).

Рисунок 7 — Основные виды укладки шихты на колошнике печи БЗУ ВНИИметмаша — ПО «Уралмаш»:

К — кольцевая; МК — многокольцевая; В — веерная; С — секторная; Т — точечная

2.1 Кольцевая загрузка Воронка и склиз вращаются синхронно с постоянной скоростью в одном направлении, причем выгрузочное отверстие воронки расположено вблизи максимального радиуса (вылета) склиза либо смещено от него в сторону, противоположную направлению вращения. Порция материала, содержащегося в одном бункере, укладывается в один или несколько кольцевых слоев на заданном радиусе колошника. При этом форма засыпи близка к получаемой при обычном конусном устройстве, но не имеет резко выраженного гребня.

2.2 Многокольцевая загрузка Воронка и склиз вращаются синхронно в одном направлении, но в отличие от первого режима, положение склиза относительно воронки в процессе высыпания через определенные интервалы времени изменяется. При этом порция шихты укладывается в несколько колец заданных радиусов. Число слоев в том или ином кольце определяется программой загрузки.

2.3 Веерная загрузка Воронка и склиз вращаются синхронно с постоянной скоростью в одном направлении, причем выгрузочное отверстие воронки смещено относительно максимального радиуса склиза в направлении вращения. Порция шихты укладывается на колошник широкой полосой, охватывающей до 80% его площади. В зависимости от величины указанного смещения образующийся слой материала может иметь в радиальном направлении равномерную убывающую либо возрастающую к центру печи толщину.

2.4 Секторная загрузка Воронка остановлена в заданном положении, а склиз в процессе высыпания порции материала поворачивается в одну сторону на угол от 0 до 180 град. При этом материал укладывается на всей или части площади заданного сектора колошника.

2.5 Точечная загрузка Шихта подается в печь через остановленные в заданных положениях воронку и склиз и сосредотачивается на участке колошника в районе заданной точки.

При нормальном ходе печи загрузка ее может производиться при любом из указанных режимов работы распределителя или их комбинациях. Применение секторной и точечной загрузки целесообразно для оперативной ликвидации расстройств хода печи.

3. БЗУ С ЛОТКОВЫМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ ШИХТЫ (№ 2)

БЗУ конструкции Гипромеза и ПО «Азовмаш"[3] по принципиальной схеме идентично БЗУ фирмы «Поль Вюрт», однако имеет ряд конструктивных отличий (рисунок 8). Быстроходная часть 1 привода распределителя шихты вынесена в сторону от печи, а на ее куполе 2 установлена лишь тихоходная часть 3 распределителя. Приемная воронка 4 — стационарная. с двумя затворами (по схеме воронки БЗУ ВНИИМЕТМАШа — Уралмаша), что улучшает экологические показатели БЗУ.

Рисунок 8 — БЗУ конструкции Гипромеза — Азовмаша Газоотсекающие клапаны 5 выполнены с металлическими контактными поверхностями, наплавленными износостойкими твердыми материалами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

бесконусный загрузочный устройство шихта В отличие от зарубежного устройства БЗУ конструкции Гипромеза — Азовмаша не требует сооружения специального дорогостоящего компрессорного комплекса для непрерывной подачи азота в привод распределителя шихты, рассчитано на загрузку в печь горячего агломерата, имеет простые, надежные механизмы и гидравлический привод. Стойкость газоуплотнительных клапанов и распределительных органов достигает двух лет. Возможность поузловой замены клапанов и шихтовых затворов на ходу печи создает большие удобства в эксплуатации.

Создание и расширение масштабов применения бесконусных устройств следует считать генеральным направлением совершенствования агрегатов загрузки доменных печей. Использование этих устройств обеспечивает улучшение основных технико-экономических показателей работы печей благодаря возможности глубокого регулирования распределения шихтовых материалов на колошнике, высокой стойкости против износа и лучшей, чем у других устройств, ремонтопригодности.

В сравнении с двухконусным бесконусные устройства требуют более высокого (до 7 м) положения точки опрокидывания скипа при разгрузке (отметки оси барабана конвейера шихтоподачи).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К. В. Фролов (пред.) и др. М.: Машиностроение.

Машины и агрегаты металлургического производства. Т. IV — 5 / Н. В. Пасечник, В. М. Синицкий, В. Г. Дрозд и др.; Под общ. ред. В. М. Синицкого, Н. В. Пасечника. 2000. — 912 с., ил.

2. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 1. Машины и агрегаты доменных цехов. Учебник для вузов / Целиков А. И., Полухин П. И., Гребеник В. М. и др. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1987. — 440 с.

3. Современные загрузочные устройства доменных печей / В. А. Авдеев, О. И. Шайнович, Е. И. Ясаков и др. М.: Металлургия, 1994. — 68 с.