2.3. Уборка и транспортировка жидких продуктов доменной плавки

Выпускаемый из доменной печи чугун по желобам направляется в чугуновозные ковши (чугуновозы), предназначенные для приема жидкого чугуна из доменной печи и транспортирования его в сталеплавильные цехи и на разливоч­ные машины. Перед вскрытием чугунной летки их устанавливают на постано­вочных железнодорожных путях под сливными носками литейного двора.

Ч угуновоз (рис. 2.13) состоит из платформы 1, на которой установлен ковш 2 и двух ходовых тележек 3, служащих для транспортирования ковша по рельсовым путям. Корпус ковша выполнен сварным из стальных листов толщиной 24 мм и футерован внутри шамотным кирпичом (толщина дна 310, стен - 280 мм). К корпусу ковша снаружи приварены две стальные щеки 4, каждая из которых имеет три цапфы и две лапы. Верхние цапфы 5 служат для захвата ковша крюками крана при его подъеме, а нижние цапфы 6 - для опоры ковша на лафеты платформы. Лапы 7 предназначены для опоры ковша при кантовке его на стенде разливочной машины.

К нижней части корпуса ковша с противоположных сторон при­крепляются кронштейны 8, предназначенные для опрокидывания ковша при помощи крюка кантовальной лебедки на стенде разливочной машины или крю­ка вспомогательной тележки мостового крана при сливе чугуна в сталепла­вильных цехах.

Платформа чугуновоза состоит из двух лафетов 9, жест­ко соединенных меж­ду собой изогнутыми балками 10. Платфор­ма оборудована авто­сцепкой 11. Двухосные ходовые тележки же­лезнодорожного типа, на которые опирается платформа, оборудова­ны пружинными рес­сорами и буксами с ро­ликовыми подшипни­ками.

Наибольшее распространение по­лучили чугуновозы с ковшами грушевидной формы емкостью 100-140 т. Такая форма ковша обусловлена стремлением умень­шить потери тепла и образование корки застывшего металла при транспортировке его потребителям. Разработана конструкция чугуновоза миксерного типа емкостью 175-200 т.

На зарубежных предприятиях черной металлургии для перевозки чугуна на заводы, не имеющие доменного передела, применяют большегрузные чугуновозы сигарообразного и миксерного типов (рис. 2.14) емкостью до 400-500 т.

В доменном цехе в постоянной эксплуатации должно находиться опре­деленное количество чугуновозов и шлаковозов (расчет парка ковшей приве­ден в приложении). Длительность эксплуатации ковша зависит от соблюдения правил по уходу за ним.

Межремонтный срок чугуновоза определяется стойкостью огнеупорной футеровки. Уход за футеровкой сводится к тому, чтобы на выпуске чугуна из доменной печи в ковш не попадал жидкий шлак, сильно разъедающий футе­ровку ковша.

П осле каждого налива ковш должен очищаться от корок застывшего чу­гуна, графита, шлака и присыпки, которой засыпается поверхность чугуна после наполнения ковша. Для засыпки ковшей с целью предотвращения образова­ния прочной корки застывшего чугуна в горловине ковша обычно применяют коксовую мелочь из-под грохотов коксовых бункеров.

В чугуновозных ковшах с остывшей футеровкой при наливе чугуна на стенках их огнеупорной футеровки, днищах и горловинах могут образовываться твердые корки и настыли, состоящие из остывшего чугуна, шлака и графита, которые уменьшают полезную емкость ковшей и сокращают межремонтный период их эксплуатации. Процесс настылеобразования усугубляется при по­падании в чугун шлака и посторонних примесей во время выпуска. Для удале­ния образовавшихся настылей в депо ремонта их разрушают с помощью груза («бабы») массой до 6,0 т или используют специальные якоря, подвешенные на крюк электромостового крана. Применяются и другие способы механическо­го удаления (разрушения) корок и настылей. Серьезным недостатком указанных способов являются частые повреждения футеровки ковша в местах налипания настылей и скрапа, требующие ее восстановления или ремонта. Известны также способы удаления настылей с помощью огневой (кислородной) резки, связан­ные со значительными энергозатратами, и весьма трудоемкие.

В ОАО «Днепропетровский завод им. Петровского» разработана техно­логия предотвращения образования и удаления настылей за счет использова­ния измельченного (фракция 0,15-3,0 мм) алюмосодержащего продукта пере­работки шлаков алюминиевых сплавов, содержащего до 50% А1₂О₃ и до 8% K₂0+Na₂O. Расфасованную в мешки смесь (по 25 кг) перед выпуском чугуна загружают на дно ковша из расчета не более 1,4 кг/т чугуна. В результате вза­имодействия смеси с чугуном на поверхности последнего образуются жидкоподвижные кислые шлаки, размывающие настыли на огнеупорной футеровке ковша. Использование такой технологии позволило увеличить число наливов ковшей на 30% и сократить расход огнеупоров на текущий ремонт их футеров­ки с 2,4 до 0,45 кг/т чугуна.

Кроме ухода за огнеупорной футеровкой, персонал механической служ­бы осуществляет надзор за стальным кожухом ковша и ходовой частью, обес­печивая своевременную смазку трущихся деталей и предупреждая возможные повреждения.

Шлаковозы предназначены для приема жидкого шлака и транс­портирования его от доменной печи к грануляционным устройствам или на шлаковый отвал.

Шлаковоз (рис. 2.15) состоит из платформы 1, ходовых тележек 2, опор­ного кольца 3 с цапфами, ковша 4 и механизма кантования ковша, состоящего из привода и зубчатой передачи.

Платформа выполнена цельносварной. Несущими элементами являют­ся две изогнутые балки, к которым приварены два лафета.

На обоих лафетах закреплены зубчатые рейки 5, на линейки которых опи­раются бегунки б, отлитые заодно с опорным кольцом 3. К опорным бегункам крепятся зубчатые секторы 7, входящие в зацепление с зубчатыми рейками 5.

К овш в нижней ча­сти снабжен приливами, в которые упираются клинья, не допускающие выпадения ковша из опорного кольца при кантовании.

Механизм канто­вания ковша состоит из электропривода, распо­ложенного на лафете шлаковоза, зубчатой пе­редачи 8, двух винтов 9 и двух ползунков 10, свя­занных с опорным коль­цом. Перемещаясь вдоль винтов, ползунки сооб­щают опорному кольцу вместе с ковшом посту­пательное и поворотное движение. Платформа с ковшом и механизмом кантования опирается на двухосные ходовые тележ­ки. Шлаковоз оборудован автосцепкой 11, пневматическим 12 и ручным тормозом 13, удерживающим шлаковоз от опрокидывания при кантовке. Ковш шлаковоза выполняют ли­тым из стали со стенками толщиной 60-100 мм без внутренней огнеупорной футеровки.

Применяют ковши круглой и эллиптической формы емкостью 11, 16 и 16,6 м³. Наибольшее распространение получили ковши конической формы со сферическим дном. Угол поворота ковша при кантовке составляет 116°, дли­тельность разгрузки ковша 75-90 сек. Разработана конструкция сдвоенного шлаковоза с двумя ковшами общей емкостью 33 м³ на одной платформе.

При эксплуатации шлаковозов необходимо регулярно осматривать состояние чаши, кантовального механизма и ходовой части и проводить профи­лактический ремонт по установленному графику. Во время выпуска чугуна горновые должны следить за тем, чтобы в чашу вместе со шлаком не попадал чугун во избежание прогара чаши. Чугун в шлаковую чашу может попасть при неправильно подготовленных канавах, бурном выпуске или холодном ходе печи. Для предохранения чаши от прогара и лучшего ее освобождения от шлака пе­ред наливом шлаковоза дно чаши обязательно подсыпают сухим «мусором» -смесью шлака и песка, образующихся при уборке желобов.

Для повышения срока службы ковша и облегчения выбивания из него «кор­ки» застывшего шлака и чугуна внутреннюю поверхность ковша обрызгивают известковым раствором после каждого слива шлака на шлаковом отвале.

Д оменный шлак, используемый в качестве исходного сырья для произ­водства строительных материалов, подвергают измельчению, в том числе ме­тодом мокрой грануляции - воздействием воды на расплавленный шлак. Не­достатком этого способа является высокая влажность гранулированного шла­ка (15-35%), что требует дополнительных затрат на его перевозку и сушку. Поэтому сейчас получает распространение способ полусухой грануляции, осу­ществляемой преимущественно в установках барабанного типа (рис. 2.16).

Жидкий шлак сливают в приемную ванну, служащую для улавливания чугуна. Из ванны шлак поступает в наклонный грануляционный желоб, а из желоба - во вращающийся барабан с лопатками. Через торцы барабана пода­ют воду. При поступлении на лопатки барабана шлак разбивается и дополни­тельно гранулируется в пароводяной среде, образующейся вокруг барабана. Лопатками барабана гранулированный шлак отбрасывается на значительное расстояние. В воздухе гранулы полностью затвердевают. Гранулированный шлак скреперной лебедкой подают в бункер, а из бункера через течку - в же­лезнодорожные вагоны. Влажность шлака при этом способе грануляции не превышает 10%. Существуют и другие установки для получения грану­лированного шлака методом сухой грануляции, например гидроударные и гидрожелобные. Последние исключают необходимость перевозки жидкого шлака в шлаковозах. Заслуживает внимания способ грануляции в барабанах -валках с использованием тепла гранулируемого шлака в виде пара.

Некоторую часть шлака сливают на шлаковых отвалах, представляющих собой естественный или искусственный откос, вдоль которого проложены железнодорожные пути для подачи шлаковозов. Шлаковый откос оборудуют электрическими киосками с переносными кабелями для питания приводов кантовальных механизмов шлаковозов. Шлак из шлаковых ковшей сливается под откос и затвердевает. Его используют для строительства шоссейных дорог и на шлакоперерабатывающих заводах.

На доменных печах большого объема применяют бесковшевую уборку шлака. Так, на доменной печи полезным объемом 5000 м3 сооружены две грануляционные установки, каждая из которых предназначена для приема шлака из двух леток. В состав каждой установки входят две технологические линии (рабочая и резервная). Работа установок заключается в следующем.

Ж идкий шлак Ш (рис. 2.17) из доменной печи по желобу 7 стекает в гранулятор б, где дробится мощными струями воды, и поступает затем в бункеротстойник 17, заполненный водой. Образующийся пар по трубе 1 выбрасывается в атмосферу. Вода из бункера-отстойника переливается через стенку 8 и камеру 15 оборотной воды и снова подается насосами 14 в гранулятор б. Скиммерная плита 9 и сетка 10 предотвращают попадание твердых частиц в камеру 15, а решетка 13 предохраняет бункер-отстойник от попадания в него негабаритных предметов.

Бункер-отстойник сообщается с колодцем 18, в котором установлен гид­ропневматический подъемник шлака (эрлифт), состоящий из сопел 19 для под­вода взмучивающей воды, воздухоподводящей насадки 20, подъемной трубы 21 и сепаратора 27. Вода подается насосом 16. Уровень шлака в бункере-от­стойнике контролируется уровнемером с лебедкой 24.

Под действием вводимого в насадку 20 воздуха/"взмученный водой гра­нулированный шлак поднимается в сепаратор 27 и затем поступает во враща­ющийся со скоростью 1 об./ч обезвоживатель 36, опирающийся кольцевым рельсом 37 на катки 39 Обезвоживатель выполнен в виде кольца, разделенного на 16 отсеков. В каждый отсек помещается сменная коробка 35 с сетчатыми стен­ками. Снизу коробки перекрываются сетчатыми днищами 40, которые благо­даря шарнирной подвеске с одной стороны и роликовой опоре 26 опираются на стационарный кольцевой рельс 41 специального профиля с противополож­ной стороны, обеспечивают удерживание шлака в коробках в секторе загрузки и обезвоживания и выгрузку обезвоженного шлака в бункер сушки 33 в секто­ре выгрузки После выгрузки шлака в бункер сетки коробок очищаются от шлака водой или сжатым воздухом, подаваемым по трубам 30 и 31. При переполне­нии коробок 35 вода через переливное устройство 34 сливается в водосборник 25 Отфильтрованная вода из обезвоживателя по трубе 23 поступает обратно в бункер-отстойник 17

Очистка образующегося при грануляции пара от сернистых соединений осуществляется промывкой пара оборотной водой, подаваемой насосами 14 через форсунки 3, установленными в верхней части скруббера 4. Более глубо­кая нейтрализация сернистых соединений осуществляется подачей известко­вого раствора через форсунки 2. Раствор готовят в специальной известковой системе, состоящей из приемного бункера 43, в который загружают известь (И), известегасителя 44, смесителя 45 с насосами 46 и нагнетательных насо­сов 22. Промывочная известковая вода из скруббера по трубе 5 стекает в каме­ру 75. Компенсация расхода воды на парообразование осуществляется водой из магистрали 11. При аварийном переполнении вода из камеры 75 по трубе 12 переливается в шламоотвод.

Выгружаемый из обезвоживателя шлак имеет влажность около 10%. Для снижения влажности шлака его продувают в бункере 33 воздухом, подаваемым по трубе 32. Отработанный воздух отводится в скруббер по трубам 28 к 29.

Гранулированный шлак из бункера сушки 33 питателем 42 передается на конвейеры и транспортируется на склад или в железнодорожные вагоны. Расчетная годовая мощность установок составляет 2,0 млн. т шлака.

Разливочные машины служат для разливки жидкого чугуна в мульды, его охлаждения и погрузки затвердевших чушек массой до 45 кг, имеющих форму мульды, на железнодорожные платформы. Машины для разливки чугу­на сооружают вблизи доменного цеха в специальном разливочном отделении, имеющем с одной стороны подъездные пути для подачи чугуновозов с жид­ким чугуном, а с другой - пути для уборки холодного чугуна в виде чушек.

К роме разливочных машин, под крышей разливочного отделения уста­навливают мостовой кран, кантовальную лебедку и лебедки для перемещения чугуновозов и платформ по путям у разливочной машины.

Разливочная машина представляет собой наклонный конвейер ленточ­ного типа, на котором укреплены мульды для заливки чугуна. На рис. 2.18 показана двухленточная разливочная ма­шина, составными час­тями которой являются конвейер 1, привод 2, на­тяжное устройство 3, стенд 4, разливочный желоб 5, опрыскиватель мульд 6 и устройство для погрузки чушек 7.

Наибольшее рас­пространение получили машины, конвейерные ленты которых состоят из тяговых шарнирно-пластинчатых цепей, опирающихся на стационарные опорные ролики. На двух тяговых цепях каждой ленты крепятся чугунные и стальные литые мульды так, что борт предыдущей мульды перекрывает при­легающий борт последующей мульды. Такое расположение мульд исключает проливы чугуна в зазоры между ними. Приводные звездочки лент расположе­ны в разгрузочной части машины и оборудованы индивидуальными привода­ми для каждой ленты.

Разливку чугуна осуществляют следующим образом. Чугуновоз с чугу­ном подают к разливочной стороне машины и устанавливают так, чтобы ось ковша совпадала с осью машины. При помощи кантовального устройства ковш захватывают крюком за проушину в нижней части и наклоняют, опирая его лапами на стенд машины. Чугун из ковша сливается в разливочный желоб с двумя сливными носками, под которыми движутся мульды, образующие не­прерывную ленту. У разгрузочной части машины (над 2/3 длины ленты) уста­новлены брызгала, при помощи которых мульды с чугуном интенсивно поли­ваются водой. Затвердевшие чушки чугуна разгружаются из мульд под дей­ствием силы тяжести при изменении направления движения мульд на привод­ных звездочках. Чушки по направляющему желобу падают на платформы, интенсивно поливаемые водой.

Освободившиеся мульды движутся обратно в опрокинутом положении. В средней части нижней ветви конвейера мульды обрызгиваются известковым раствором, что предотвращает приваривание чугуна к поверхности мульд.

Исходя из условий затвердевания чугуна, скорость движения конвейера в среднем составляет 9 м/мин. Для получения заданной массы чушек скорость кантовки ковша должна строго соответствовать скорости движения конвейе­ра. Производительность одной разливочной машины составляет 1900-2100 т чугуна в сутки.

Из отделения разливки чугун в чушках на железнодорожных платфор­мах поступает на склад холодного чугуна, где его взвешивают, сортируют, скла­дируют по маркам и накапливают для отгрузки необходимых партий потреби­телям. Перед поступлением на склад чугун при необходимости охлаждают на специальных платформах ниже точки Кюри (около 710 °С), чтобы обеспечить возможность разгрузки электромагнитным краном. На складе имеются краны грузоподъемностью 8-15 т и вагонные весы грузоподъемностью 100 т. Ем­кость склада обычно рассчитывают на месячное производство чугуна.

Чушковый чугун - товарная продукция доменного цеха. Наряду с хими­ческим составом одним из важнейших показателей качества чугуна является его товарный вид. Это: 1) гладкая поверхность на плоскостях, прилегающих к мульде; 2) отсутствие усадочной раковины на заливочной поверхности; 3) в изломе чушек не должно быть раковин; кроме того, в изломе чушек литейного чугуна должен наблюдаться равномерный характер структуры серого чугуна без отбеленных участков. Товарный вид зависит от конструкции и размера мульды, качества противопригарного покрытия, режима охлаждения, а также начала разливки и состава разливаемого чугуна

Уход за разливочной машиной сводится к соблюдению правил техни­ческой эксплуатации В каждой смене необходимо проверять работу всех ме­ханизмов, своевременно заменять поврежденные мульды, следить за работой опрыскивающей установки Толщина покрытия мульд известковым раствором должна быть около 2 мм галереи разливочных машин должны быть снабжены вытяжными башнями для удаления пара, особенно в зимнее время