загрузочное устройство доменной печи

Формула изобретения

Загрузочное устройство доменной печи, содержащее приемную воронку со съемной бикриволинейной направляющей плитой, установленной со стороны, противоположной наклонному мосту, распределитель шихты, выполненный в виде трапециевидных лепестков с индивидуальными приводами их поворота относительно оси, совпадающей с большим основанием трапеции, промежуточный осесимметричный накопительный бункер, выполненный биконически-цилиндрическим так, что его днище образовано малым конусом, а крышка - трапециевидными лепестками, малый и большой конусы со штангами, кожух межконусного пространства, грузовую чашу большого конуса, отличающееся тем, что в осевое технологическое отверстие большого конуса установлены износостойкое контактное кольцо и запорный конус, подвешенный на штанге, пропущенной через полую штангу большого конуса, и снабженный приводом, расположенным на траверсе штанги большого конуса, при этом штанга запорного конуса имеет опорную пяту и снабжена блоком компенсирующих пружин, расположенных между опорной пятой и тягой привода запорного конуса, а на внутренней поверхности большого конуса установлена направляющая воронка, диаметр отверстия которой равен 1,1-1,25 диаметра запорного конуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, а именно к оборудованию для загрузки доменной печи.

Известно двухконусное загрузочное устройство доменной печи, содержащее приемную воронку, вращающийся распределитель шихты (ВРШ), малый конус, большой конус, чашу большого конуса, штанги большого и малого конусов, приводы вращения ВРШ и вертикального перемещения конусов [1, с.365-367].

Недостатками загрузочного устройства доменной печи являются большая сложность, низкие надежность и стойкость конструкций загрузочного устройства, из-за чего доменную печь останавливают на капремонт третьего разряда. Выражается это в том, что шихта, из скипа попадая в приемную воронку асимметрично оси печи, осуществляет спиралеобразное движение по ее поверхности, это ведет к сегрегации шихты и асимметричному расположению ее в воронке ВРШ. Из-за этого возникает объемная, гранулометрическая и весовая неравномерности, которые потом и стараются устранить с помощью ВРШ. Малый объем воронки ВРШ, рассчитанный на прием шихты одного скипа, при наборе подачи на большой конус, состоящей из четверых скипов, приводит к необходимости четыре раза открывать малый конус, что значительно увеличивает время пребывания большого конуса под перепадом давления, а это ведет к образованию продувов и уменьшению срока службы засыпного аппарата. Для обеспечения равномерного распределения шихтовых материалов по окружности колошника доменной печи необходимо вращать порцию шихты вместе с воронкой ВРШ и малым конусом по технологической программе. Масса воронки ВРШ с шихтой составляет в зависимости от объема печи от 60 до 80 т. Неуравновешенность системы, в связи с односторонней загрузкой воронки (с левого, или из правого скипа), составляет 15-18%. При загрузке скипа железосодержащими материалами массой 25-30 т момент неуравновешенности составляет при диаметре воронки ВРШ 3-4 м соответственно 67,5-90 кН·м. Вращение воронки с такой неуравновешенностью создает в элементах привода, опорных элементах и металлоконструкциях печи нежелательные большие динамические нагрузки. Частый отказ элементов привода вращения воронки ВРШ (в особенности редуктора) происходит вследствие этих нагрузок. ВРШ имеет уплотнение между юбкой и корпусом ВРШ диаметром 3-3,5 м. Обеспечение и поддержка плотности контакта длиной 9-11 м при перепаде давления 0,2 мПа - довольно сложная задача при любом типе уплотнения. Центрирование воронки ВРШ относительно оси печи обеспечивается роликами, неравномерность износа которых по диаметру нарушает центрирование и самой воронки, что требует периодической коррекции. В равной степени это относится к опорным роликам, так как вместе с износом роликов изнашивается и кольцевой рельс.

Известно загрузочное устройство доменной печи, содержащее приемную воронку, вращающийся распределитель шихты, малый конус, большой конус с осевым технологическим отверстием, чашу большого конуса, штанги большого и малого конусов, приводы вращения ВРШ и вертикального перемещения конусов [2, с.1-13; 3, с.14-26].

Недостатком загрузочного устройства доменной печи с ВРШ и осевым технологическим отверстием является также большая сложность, низкие надежность и стойкость конструкций загрузочного устройства, что уже объяснено для аналога [1], a дополнительными недостатками является то, что загрузочное устройство с осевым технологическим отверстием в большом конусе должно быть либо трехконусным, когда большой конус не выполняет функцию газового затвора, как это имеет место на печах МК "Запорожсталь", либо приемная воронка должна иметь две течки, перекрытые газовыми затворами с добавкой второго сальникового уплотнения, что усложняет конструкцию и снижает надежность его работы или требует больших капитальных затрат при замене двухконусного аппарата на сложный и тяжелый трехконусный, который, кроме всего, невозможно вписать в колошники существующих печей без подъема наклонных мостов.

Наиболее близким аналогом к заявляемому является загрузочное устройство доменной печи, содержащее приемную воронку со съемной бикриволинейной направляющей плитой, установленной со стороны, противоположной наклонному мосту, распределитель шихты, выполненный в виде трапециевидных лепестков с индивидуальными приводами их поворота относительно оси, совпадающей с большим основанием трапеции, промежуточный осесиметричный накопительный бункер, выполненный биконически-цилиндрическим так, что его днище образовано малым конусом, а крышка - трапециевидными лепестками, малый и большой конусы со штангами, кожух межконусного пространства, грузовую чашу большого конуса [4].

Недостатком прототипа является то, что он не позволяет производить сосредоточенную загрузку кокса в осевую зону колошника доменной печи.

Ставится задача увеличения производительности доменной печи и снижения расхода кокса за счет расширения возможностей управления распределением материалов по радиусу колошника печи двухконусным загрузочным устройством, а также увеличения стойкости и надежности его работы.

Поставленная задача достигается тем, что загрузочное устройство доменной печи, содержащее приемную воронку со съемной бикриволинейной направляющей плитой, установленной со стороны, противоположной наклонному мосту, распределитель шихты, выполненный в виде трапециевидных лепестков с индивидуальными приводами их поворота относительно оси, совпадающей с большим основанием трапеции, промежуточный осесиметричный накопительный бункер, выполненный биконически-цилиндрическим так, что его днище образовано малым конусом, а крышка - трапециевидными лепестками, малый и большой конусы со штангами, кожух межконусного пространства, грузовую чашу большого конуса, имеет существенные отличия, заключающиеся в том, что в осевое технологическое отверстие большого конуса установлено износостойкое контактное кольцо, а запорный конус осевого технологического отверстия большого конуса подвешен на штанге, пропущенной через полую штангу большого конуса, и снабжен приводом, расположенным на траверсе штанги большого конуса, при этом штанга запорного конуса имеет опорную пяту и снабжена блоком компенсирующих пружин, расположенных между опорной пятой и тягой привода запорного конуса, а на внутренней поверхности большого конуса установлена направляющая воронка, диаметр отверстия которой равен 1,1-1,25 диаметра запорного конуса.

На фиг.1 изображен общий вид загрузочного устройства доменной печи; на фиг.2 - межконусное пространство укрупнено, на фиг.3 - схема привода запорного конуса.

Загрузочное устройство доменной печи содержит приемную воронку 2, в которую шихтовые материалы поступают из скипа 1, съемную бикриволинейную направляющую плиту 3, направляющую воронку 4, лепестки 5, приводы 6 лепестков 5, корпус 7 лепесткового распределителя шихты, накопительный бункер 8, малый конус 9, контактное кольцо 10 малого конуса 9, износостойкое контактное кольцо 11 осевого технологического отверстия большого конуса 12, чашу 13 большого конуса 12, направляющую воронку 14, установленную на внутренней поверхности большого конуса 12, запорный конус 15 осевого технологического отверстия большого конуса 12, штангу 16 запорного конуса 15, полую штангу 17 большого конуса 12, защитные кольца 18 штанги малого конуса 9, полую штангу 19 малого конуса 9, нижнюю траверсу 20 штанги 19 малого конуса 9, траверсу 21 штанги 17 большого конуса 12, привод 22 запорного конуса 15, тягу 23 траверсы малого конуса 9, верхнюю траверсу 24 штанги 19 малого конуса 9 и балансирное устройство 25. Привод 22 запорного конуса 15 содержит мотор-редуктор 26, приводную шестерню 27, рабочее колесо 28 с гайкой, винт 29 винтовой передачи, опорную пяту 30 штанги 16 запорного конуса 15, блок 31 компенсирующих пружин.

Загрузочное устройство доменной печи работает следующим образом. Шихтовые материалы (агломерат, окатыши, кокс и добавки) подают скипами 1 в приемную воронку 2. Съемная (для удобства замены) бикриволинейная направляющая плита 3, установленная со стороны, противоположной наклонному мосту, не позволяет перетекать шихтовым материалам из правого скипа 1 на левую сторону приемной воронки 2, а из левого скипа 1 на правую сторону приемной воронки 2, что значительно снижает все виды неравномерности. Далее шихта через направляющую воронку 4 поступает в лепестковый распределитель шихты 7. Лепестки 5 образуют в закрытом положении конусную поверхность с кольцевым отверстием, коаксиальным штанге 19 малого конуса 9. При помощи лепестков 5 трапециевидной формы изменяют величину кольцевого отверстия с помощью индивидуальных приводов 6 (привод может быть механическим или гидравлическим). Материалы, которые выгружаются из приемной воронки 2 через упомянутый кольцевой зазор между лепестками 5 и штангой 19 малого конуса 9, ссыпаются в промежуточный осесимметричный накопительный бункер 8, выполненный биконически-цилиндрическим так, что его днище образовано малым конусом 9, а крышка - трапециевидными лепестками 5. Объем промежуточного осесимметричного накопительного бункера 8 обеспечивает размещение в нем полной подачи из четырех скипов 1, что позволяет осуществлять шлюзование шихтовых материалов в межконусное пространство на большой конус 12 за одно открытие малого конуса 9. Так как при загрузке накопительного бункера 8 используется эффект "песочных часов", шихта в накопительном бункере 8 образует правильный конус распределения шихтовых материалов через лепестковый распределитель шихты 7. Выполнение промежуточного накопительного бункера 8 осесимметричным и биконически-цилиндрическим позволяет сохранить полученную равномерность распределения шихты. В случае необходимости лепестки 5 целиком открываются, пропуская негабарит шихты в накопительный бункер 8. При открытии малого конуса 9 подача, накопленная в бункере 8, равномерно распределяется в межконусном пространстве засыпного аппарата на большом конусе 12 и дальше также равномерно распределяется по окружности печи при открывании большого конусу 12 в колошниковом пространстве доменной печи. Управление ходом печи "сверху" с использованием такого распределителя 7 осуществляется в режиме управления открыванием лепестка 5 или группы лепестков 5, в нужном секторе. В этом случае производится загрузка печи в нужный сектор, что позволяет устранить, например, канальный ход печи. В цикле загрузки печи предусматривается подача дозы кокса непосредственно в центр колошника печи через осевое технологическое отверстие большого конуса 12, для чего на большом конусе 12 собирают подачу с последним одним или двумя скипами кокса. Для увеличения стойкости и надежности работы большого конуса 12 с технологическим отверстием, за счет обеспечения плотности контакта в осевое технологическое отверстие большого конуса 12, установлено износостойкое контактное кольцо 11, которое вместе с запорным конусом 15 осевого технологического отверстия большого конуса 12 образует конусный затвор, который обеспечивает на двухконусном засыпном аппарате загрузку кокса прямым путем в ось печи. Работу конусного затвора обеспечивает винтовая передача, приводимая в движение приводом 22, размещенным на траверсе 21 штанги 17 большого конуса 12, и включает в себя два мотор-редуктора 26 (мощность каждого из которых обеспечивает нормальную работу конусного затвора) и одноступенчатый (шестерня 27 и рабочее колесо 28) зубчатый редуктор, в рабочем колесе 28 которого выполнена силовая гайка винтовой передачи (рабочее колесо 28 и винт 29 винтовой передачи). Размещение привода на траверсе 21 штанги большого конуса 12 дает возможность как совместного, так и раздельного движения большого конуса 12 и запорного конуса 15 затвора, что обеспечивает большие технологические возможности по управлению качеством загрузки шихтовых материалов по площади колошника доменной печи. Штанга 16 запорного конуса 15 имеет в верхней части опорную пяту 30, усилие на которую от привода передается через блок компенсирующих пружин 31, расположенных между опорной пятой 30 штанги 16 и траверсной тяги привода. Это, с одной стороны, дает возможность регулировки усилия прижатия запорного конуса 15 затвора к износостойкому контактному кольцу 11, с другой - при резком повышении давления в межконусном пространстве (взрыв газа) дает возможность соединить межконусное пространство с полостью печи, оставляя большой конус 12 в закрытом положении. На внутренней поверхности большого конуса 12, ниже контактного кольца, установлена направляющая воронка 14, которая изменяет направление потока кокса к центру печи. Минимальный диаметр отверстия направляющей воронки 14 Д _min=1,1Д_кон (диаметр запорного конуса 15) выбран из условий монтажа (при меньшем диаметре невозможно завести и подвесить запорный конус 15), а максимальный Д _max=1,25Д_кон выбран на основе лабораторного эксперимента, который показал, что при Д_max =1,25Д_кон шихта, в зависимости от уровня поверхности засыпи в печи, распределяется строго в осевой зоне печи. С увеличением диаметра направляющей воронки 14 больше 1,25 Д_кон площадь засыпи пропорционально увеличивается, что нарушает газодинамику печи, снижая интенсивность центрального газового потока.

Загрузочное устройство доменной печи предложенной конструкции позволяет увеличить производительность доменной печи и снизить расход кокса за счет расширения возможностей управления распределением шихтовых материалов по радиусу колошника печи двухконусным загрузочным устройством, а также увеличить стойкость и надежность его работы.

Источники информации

1. Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. - К.: Вища школа, 1981. - 496 с.

2. Загрузочное устройство доменной печи с загрузкой части кокса в осевую зону/ В.П.Тарасов, А.Ф.Айкашев, В.Н.Булава и др. // Обзорная информация. - М.: ин-т "Черметинформация", 1991. - 26 с.

3. Особенности работы конусного загрузочного устройства с осевым технологическим отверстием при использовании типовых систем загрузки / В.П.Тарасов, А.А.Томаш, В.Н.Булава и др. // Обзорная информация. - М.: ин-т "Черметинформация", 1991. - 26 с.

4. Патент Украины №53231, МПК⁷ С21В 7/20, 2003.