- •Оглавление
- •Глава 1. Задувка доменной печи 21
- •Глава 2. Горновые работы и эксплуатация оборудования литейного двора 26
- •Глава 3. Огнеупорная футеровка и система охлаждения доменной печи 47
- •Глава 4. Назначение, состав и эксплуатация оборудования шихтоподачи и загрузки шихты в доменную печь 75
- •Глава 5. Назначение, состав и эксплуатация устройств для подачи и нагрева дутья 106
- •Глава 6. Назначение, состав и эксплуатация устройств по очистке и транспортировке доменного газа 128
- •Глава 7. Остановки, ремонты и выдувка доменной печи 137
- •Глава 8. Качество шихтовых материалов для доменной плавки и его контроль 147
- •Глава 9. Расчет шихты, состава и количества колошникового газа и дутья 159
- •Глава 10. Контроль хода доменной печи по показаниям контрольно-измерительных приборов 163
- •Глава 11. Управление ходом доменной печи 180
- •Глава 12. Отклонения от оптимального хода доменной печи, их предупреждение и устранение 200
- •Глава 13. Способы интенсификации работы доменной печи. Энерго- и ресурсосберегающие технологии производства чугуна 217
- •Глава 14. Особенности технологического режима работы доменных печей при выплавке различных видов чугуна. Продукты доменной плавки и учет показателей работы доменной печи 249
- •Введение
- •1. Возникновение и развитие доменного производства
- •2. Структурная схема производства чугуна в доменной печи и сущность доменного процесса
- •3. Профиль доменной печи и его развитие
- •Раздел первый Работы у доменной печи. Состав, назначение и эксплуатация оборудования Глава 1. Задувка доменной печи
- •1.1. Проверка основных конструкций и оборудования перед задувкой
- •1.2. Сушка огнеупорной кладки печи и воздухонагревателей
- •1.3. Составление задувочной шихты и загрузка доменной печи
- •1.4. Задувка печи и ее эксплуатация в начальном периоде
- •Глава 2. Горновые работы и эксплуатация оборудования литейного двора
- •2.1. Уход за чугунными и шлаковыми летками
- •2.2. Выпуск чугуна и шлака
- •2.3. Уборка и транспортировка жидких продуктов доменной плавки
- •2.4. Состав, назначение и эксплуатация оборудования литейного двора
- •2.4.1 Машина для вскрытия чугунной летки (уход и надзор)
- •2 .4.2. Машины для забивки чугунной летки и уход за ними
- •2 .4.3. Шлаковый стопор
- •2.4.4. Поворотные и качающиеся желоба одноносковой разливки чугуна и шлака
- •2.4.5. Мостовой кран литейного двора
- •2.5. Заправочные массы: требования, свойства, состав, приготовление
- •Глава 3. Огнеупорная футеровка и система охлаждения доменной печи
- •3.1. Водоснабжение и пароснабжение доменной печи
- •3.2. Опорные конструкции. Фундамент. Устройство и охлаждение низа печи
- •3.3. Устройство и охлаждение заплечиков, распара и шахты
- •3.4. Охлаждение шахты доменной печи крупногабаритными охлаждаемыми модулями
- •3.5. Применение медных холодильников для охлаждения доменной печи
- •3.6. Воздушное охлаждение лещади. Уход и надзор
- •3.7. Уход и надзор за охладительной системой и замена сгоревших элементов
- •3.7.1. Качество охлаждающей воды и очистка змеевиков холодильников
- •3.7.2. Очистка охлаждающей воды в фильтрах
- •3.8. Система испарительного охлаждения доменных печей и ее эксплуатация
- •Глава 4. Назначение, состав и эксплуатация оборудования шихтоподачи и загрузки шихты в доменную печь
- •4.1. Рудный двор
- •4.2. Бункерная эстакада
- •4.3. Подача материалов к скиповому подъемнику
- •4.4. Устройства для подачи шихты на колошник доменной печи и их эксплуатация
- •4.6. Засыпное устройство доменной печи. Типы устройств
- •4.7. Эксплуатация конусных засыпных аппаратов
- •4.7.1. Прием и контроль тщательности изготовления засыпного аппарата
- •4.7.2. Контрольная сборка, монтаж, центровка и регулирование засыпного аппарата
- •4.7.3. Уход и надзор за засыпным аппаратом при эксплуатации
- •4.7.4. Осмотр засыпного аппарата на работающей доменной печи
- •4.8. Нарушение выравнивания давления газов в межконусном пространстве засыпного аппарата
- •4.9. Устройство уровнемеров шихты и их эксплуатация
- •Глава 5. Назначение, состав и эксплуатация устройств для подачи и нагрева дутья
- •5.1. Воздуходувные машины
- •5.2. Подача дутья в доменную печь
- •5.3. Конструкции воздушных фурм
- •5.4. Воздухонагреватели. Конструкции и принцип работы
- •5.5. Назначение, состав и эксплуатация оборудования воздухонагревателей
- •5 .6. Эксплуатация воздухонагревателей
- •Глава 6. Назначение, состав и эксплуатация устройств по очистке и транспортировке доменного газа
- •6.1. Схема транспортирования и очистки газа
- •6 .1.1. Грубая очистка
- •6.1.2. Полутонкая очистка
- •6.1.3. Тонкая очистка
- •6.2. Уход и надзор за устройствами по очистке газа и улавливанию пыли при эксплуатации доменной печи
- •Глава 7. Остановки, ремонты и выдувка доменной печи
- •7.1. Остановки доменной печи
- •7.2. Остановка доменной печи на замену малого конуса засыпного аппарата
- •7.3. Порядок отключения и подключения сети загрязненного и чистого газа при ремонтах доменной печи
- •7.4. Виды ремонтов доменных печей и их организация
- •7.5. Выдувка доменной печи и выпуск жидкого «козла»
- •Раздел второй управление работой доменной печи технология производства чугуна
- •Глава 8. Качество шихтовых материалов для доменной плавки и его контроль
- •8.1. Кокс
- •8.2. Качество агломерата и его контроль
- •8.3. Качество окатышей и добавок
- •Глава 9. Расчет шихты, состава и количества колошникового газа и дутья
- •9.1. Методика расчета шихты
- •9.2. Материальный и тепловой балансы доменной плавки
- •Глава 10. Контроль хода доменной печи по показаниям контрольно-измерительных приборов
- •10.1. Признаки, по которым судят о ходе доменной печи
- •10.2. Оценка хода доменной печи по показаниям контрольно - измерительных приборов
- •10.3. Давление и расход горячего дутья
- •10.4. Давление и температура колошникового газа
- •10.5. Состав колошникового газа
- •10.6. Температура и содержание диоксида углерода в газе по радиусу колошника
- •10.7. Контроль распределения материалов и газов по окружности колошника
- •10.8. Контроль хода доменной печи по перепадам статического давления газов
- •10.9. Контроль хода доменной печи по показаниям приборов, регистрирующих уровень засыпи материалов
- •Глава 11. Управление ходом доменной печи
- •11.1. Горение углерода и состав газов в горне
- •11.2. Влияние зоны горения на работу печи и факторы, определяющие размеры зоны горения
- •11.3. Рудная нагрузка и загрузка в печь холостых подач
- •11.4. Температура, влажность и количество дутья
- •11.4.1. Скорость опускания материалов
- •11.4.2. Распределение температуры по высоте печи
- •11.5. Параметры воздушных фурм
- •11.6. Способы воздействия на ход доменной печи режимом загрузки шихтовых материалов
- •11.6.1. Влияние порядка загрузки материалов
- •11.6.2. Влияние величины уровня засыпи
- •11.6.3. Влияние массы подачи
- •11.6.4. Влияние работы вращающегося распределителя
- •11.7. Влияние свойств шлака и его количества на работу доменной печи
- •11.8. Десульфурация чугуна и влияние различных факторов на перевод серы в шлак
- •11.9. Особенности и возможности воздействия на ход доменных печей, оборудованных бесконусными загрузочными устройствами
- •11.10. Перспективные средства контроля и управления ходом и тепловым состоянием доменной печи
- •Глава 12. Отклонения от оптимального хода доменной печи, их предупреждение и устранение
- •12.1. Периферийный ход
- •12.2. Центральный ход
- •12.3. Канальный ход
- •12.4. Перекос уровня засыпи или односторонний ход печи
- •12.5. Тугой ход печи
- •12.6. Верхние подвисания шихты
- •12.7. Нижние подвисания шихты
- •12.8. Холодный ход печи
- •12.9. Горячий ход печи
- •12.10. Загромождение горна
- •12.11. Настыли и их устранение
- •Глава 13. Способы интенсификации работы доменной печи. Энерго- и ресурсосберегающие технологии производства чугуна
- •13.1. Некоторые понятия об интенсификации
- •13.2. Нагрев дутья
- •13.3. Увлажнение дутья
- •13.4. Обогащение дутья кислородом
- •13.5. Вдувание в горн природного газа и других углеводородсодержащих добавок к дутью
- •13.6. Комбинированное дутье
- •13.7. Применение пылеугольного топлива в доменных печах и технология его приготовления
- •13.7.1. Угольная сырьевая база пылеугольного топлива
- •13.7.2. Технические требования к пылеугольному топливу
- •13.7.3. Подача пылеугольного топлива в горн доменной печи
- •13.8. Повышение давления газов в рабочем пространстве доменной печи
- •13.9. Внедоменная обработка жидкого чугуна
- •13.9.1. Обессеривание чугуна содой
- •13.9.2. Обессеривание чугуна известью
- •13.9.3. Обессеривание чугуна магнием
- •13.9.4. Дефосфорация и обескремнивание чугуна
- •13.10. Утилизация вторичных ресурсов доменного производства
- •13.10.1. Использование энергии избыточного давления доменного газа
- •13.10.2. Утилизация тепла жидкого шлака
- •13.10.3. Утилизация тепла отходящих газов воздухонагревателей
- •Глава 14. Особенности технологического режима работы доменных печей при выплавке различных видов чугуна. Продукты доменной плавки и учет показателей работы доменной печи
- •14.1. Выплавка передельного чугуна
- •14.2. Выплавка литейного чугуна
- •14.3. Производство ферросплавов
- •14.4. Продукты доменной плавки и их использование
- •14.4.1. Чугун
- •14.4.2. Разновидности чугунов и их использование в промышленности
- •14.4.3. Доменный шлак и его использование
- •14.4.4. Использование колошникового газа и колошниковой пыли
- •14.5. Технико-экономические показатели работы доменной печи и первичный учет
- •Приложение к разделу первому
- •П1. Развитие профиля доменной печи и основные размеры профилей
- •П2. Расчет профиля современной доменной печи п.2.1. Методы определения размеров профиля
- •П.2.2. Пример расчета профиля по методу м.А. Павлова
- •П.З. Расчет фундамента доменной печи п.3.1. Принцип расчета и справочные данные
- •П.3.2. Пример расчета размеров подошвы и пня с учетом общей нагрузки на фундамент и допустимой нагрузки на грунт
- •П.4. Изготовление футляра чугунной летки и операции у шлаковых леток
- •П.5. Упрощенный расчет задувочной шихты доменной печи п.5.1. Исходные предпосылки для расчета
- •П.5.2. Примерный расчет задувочной шихты для условий работы доменной печи полезным объемом 2000 м3 комбината «Криворожсталь»
- •П.6. Расчет производительности скипового подъемника доменной печи п.6.1. Принцип расчета
- •П.6.2. Пример расчета производительности скипового подъемника доменной печи полезным объемом 2002 м3
- •П.7. Расчет производительности вагон-весов
- •П.8. Расчет производительности ленточного транспортера, используемого для подачи шихтовых материалов от бункеров к скиповой яме п.8.1. Принцип расчета и исходные данные
- •П.8.2. Пример расчета производительности ленточного транспортера для загрузки доменной печи полезным объемом 2002 м3
- •П.9. Расчет количества чугуновозных ковшей п.9.1. Принцип расчета и исходные данные
- •П.9.2. Пример расчета количества чугуновозных ковшей для доменного цеха, состоящего из двух доменных печей полезным объемом 2002 м3
- •П.10. Расчет количества разливочных машин п.10.1. Принцип расчета
- •П.10.2. Пример расчета количества разливочных машин
- •П.11. Расчет количества шлаковых ковшей п.11.1. Принцип расчета
- •П.11.2. Пример расчета количества шлаковых ковшей в доменном цехе в составе двух доменных печей полезным объемом 2002 м3
- •Приложение к разделу второму
- •П.12. Унифицированный расчет шихты, дутья, газа, материального и теплового балансов доменной плавки передельного чугуна* п.12.1. Введение
- •П.12.3. Расчет шихты
- •П.12.3.1. Баланс серы
- •П. 12.3.2. Определение количества, состава и свойств шлака
4.6. Засыпное устройство доменной печи. Типы устройств
Засыпное устройство предназначено для загрузки шихты в доменную печь и равномерного ее распределения по окружности колошника, а также для предотвращения выхода колошникового газа в атмосферу при загрузке шихты в печь.
К оборудованию засыпного устройства относятся неподвижная приемная воронка 5 (см. рис. 4.19), распределитель шихты 4, засыпной аппарат 3, устройство для маневрирования конусами, состоящее из штанг, подвесок, балансиров 18 и их приводов и устройство для измерения уровня материалов в доменной печи.
Приемная воронка 1 (рис. 4.22) служит для направления высыпающихся из скипов шихтовых материалов к центру приемной воронки вращающегося
распределителя шихты. Она изготавли-вается сварной из листовой стали и для удобства монтажа состоит из двух частей с вертикальным разъемом Для защиты воронки от ударного и истирающего воздействия ссыпающейся шихты внутреннюю поверхность воронки футеруют плитами из марганцовистой стали.
Распределитель шихты (рис. 4.23) предназначен для равномерного распределения материалов по окружности доменной печи. Характеристики распределителей шихты для доменных печей различного объема приведены в табл. 4.2.
Распределитель шихты
расположен под приемной воронкой и
крепится к верхнему фланцу газового
затвора засыпного аппарата. Вращающаяся
воронка 1 состоит из двух частей -
нижней литой и верхней сварной из
листовой стали, защищенной внутри
плитам
и
для предохранения от истирания. Литая
часть вращающейся воронки, в свою
очередь, состоит из внутренней и
наружной воронок.
На наружной воронке установлено
двойное сухое сальниковое уплотнение
3 с асбесто-графитизированной набивкой,
служащее для предотвращения пропусков
газа при работе на повышенном давлении.
Снаружи воронка имеет два фланца с
беговыми дорожками 6. Этими фланцами
воронка опирается на ролики 7,
смонтированные в узлах на стойках
4. Роликовых узлов шесть, из н
их
три опорных и три контропорных. Узлы
контропорных роликов имеют приливы для
установки упорных роликов 20.
На фланце наружной воронки укреплен зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней 16 конического редуктора 17, Вращение воронке 1 передается от электродвигателя через редуктор 18 и конический редуктор.
Электрооборудование привода распределителя вынесено в сторону от засыпного аппарата и размещено на специальной площадке.
Снизу вращающаяся воронка закрыта малым конусом диаметром от 2000 до 3000 мм, зависящим от объема печи и угла наклона образующей конуса 50-55°. Малый конус, как и нижнюю часть вращающейся воронки, отливают из износоустойчивой стали. Контактную поверхность конуса и воронки наплавляют твердым сплавом и тщательно шлифуют, добиваясь плотного прилегания во избежание продувов запыленного газа.
Малый конус подвешен на пустотелой штанге 9, изготовленной из цельнотянутой толстостенной трубы, которая при помощи резьбы соединяется с нижней 13 и верхней 12 литыми головками. Верхней головкой штанга опирается на роликовый подшипник 11, закрепленный в разъемной обойме 10, что дает возможность штанге вместе с конусом и воронкой свободно вращаться вокруг вертикальной оси. При помощи головки 12, опирающейся на подпятник роликовою подшипника 11, штанга через обойму 10 соединена с подвесками балансира малого конуса.
От истирающего действия шихты штанга конуса снаружи защищена разъемными кольцами 14 из марганцовистой стали. Для устранения продува газа в соединениях штанги с конусом и обоймой устанавливают уплотнения. Внутри штанги малого конуса помещена штанга большого конуса засыпного аппарата.
Засыпной аппарат доменной
печи (рис. 4.24) состоит из воронки (чаши)
2, большого конуса 1, штанги 5 и газового
затвора 4. Воронка (чаша) большого конуса
установлена на опорное колошниковое
кольцо 3. Фланец воронки 2 сверху и снизу
уплотняется асбестовыми шнурами б и
зажимается фланцами опорного кольца 3
и газового затвора 4, которые стягиваются
по всей окружности болтами (узел Б).
Воронку большого конуса отливают из
износоустойчивой стали цельнолитой
толщиной 50 мм. Контактную поверхность
наплавл
яют
твердым сплавом и тщательно обрабатывают.
Снизу воронка закрыта большим конусом
1, подвешенным на штанге 5, которая при
помощи тяг соединяется с балансирами.
Соединение штанги и конуса выполняется
при помощи клинового соединения 7 и
разъемного конуса жесткости 8, который
крепится к большому конусу. Жесткое
крепление большого конуса предотвращает
раскачивание конуса (в отличие от
свободной его подвески к штанге на
серьге), способствуя плотному его
прилеганию к воронке и равномерному
распределению материалов. Для
предохранения от ударов ссыпающейся
шихты крепление большого конуса защищено
сварным конусом 9. Большой конус
изготавливается из износоустойчивой
стали цельнолитым, с толщиной стенки
60 мм. Для большей жесткости основание
конуса внутри усиливают кольцевым
ребром. Угол наклона образующей конуса
53°, а на участке соприкосновения
конуса с воронкой 63°, что обеспечивает
более плотное прилегание контактных
поверхностей.
Большой конус, как и чашу, наплавляют твердым сплавом, а контактные поверхности обрабатывают так, чтобы зазор не превышал 0,03 мм.
Газовый затвор изготавливают сварным из двух частей с вертикальным разъемом, который соединяют болтами. К нижней части приваривают мощный фланец и соединяют его с фланцем опорного кольца, а к верхней части приваривают верхний фланец, к которому крепят распределитель шихты. Толщина сварных стенок газового затвора 20-25 мм. Стенки затвора внутри футеруют чугунными или стальными плитами толщиной 30 мм для предохранения от истирания шихтовыми материалами
Газовый затвор имеет три-четыре люка, предназначенных для установки разъемного малого конуса и осмотра засыпного аппарата.
Маневрирование конусами засыпного устройства осуществляют при помощи балансирных устройств с приводом от электрической лебедки. Балансиры конусов (рис. 4.25) состоят из сварной рамы 1, жестко укрепленной на копре, трех двуплечих сварных рычагов, из которых два крайних рычага 2 предназначены для контргрузов большого конуса, а средний рычаг 3 - для контргруза малого конуса. К коротким плечам рычагов крепятся тяги 4 конусов и канаты 5 приводов, а к длинным -контргрузы 6. Балансиры установлены на общем валу 7 в подшипнике скольжения, поэтому маневрирование малым конусом механически не связано с перемещением большою конуса, С штангами конусов балансиры связаны подвесками через тяги 4.
О
пускание
конусов при работе на повышенном давлении
принудительное. Оно осуществляется
нажатием малого плеча балансира на
тягу 4. Закрываются конуса под действием
контргрузов. Вращательное движение
балансира преобразуется в строго
прямолинейное вертикальное движение
штанг конусов при помощи соединения
рычага тяги 4 с кривошипом 8 и шарнирного
присоединения подвески штанг конусов
в середине тяги (см схему правильного
механизма на рис. 4.26). В системе рычагов,
показанной на этом рисунке, длина рычага
ВД равна длине рычага АВ, который в точке
С разделен на два равных отрезка. Такая
система позволяет при перемещении точки
А по дуге обеспечить строго вертикальное
перемещение штанги конуса. Ход штанги
большою конуса составляет 600-800 мм,
малого - 800-1000 мм.
Кроме принудительной системы маневрирования конусами, существует система свободного опускания конусов, но она применяется значительно реже и только на старых печах малого объема.
Для маневрирования конусами наибольшее распространение получили электрические двухбарабанные (спаренные) лебедки. Их устанавливают в машинном зале и соединяют с балансирами при помощи канатов и шкивов.
При работе печи на повышенном давлении газа засыпное устройство подвержено интенсивному износу вследствие абразивного воздействия запыленного газа. Если до применения повышенного давления стойкость засыпного аппарата составляла 4-5 лет, то после применения повышенного давления - не более 1-2 лет, а на некоторых заводах всего 8-10 месяцев.
Однако прирост производительности печей, работающих на повышенном давлении, значительно превышает потери чугуна, связанные с более частой остановкой печей на замену засыпных аппаратов.
Повышению стойкости з
асыпных
аппаратов способствует тщательное их
изготовление, наплавка износостойкими
сплавами контактных поверхностей.
Отрицательно сказывается на стойкости
большого конуса и воронки резкое
изменение (повышение до 600-700 °С) температуры
колошникового газа. В трехконусном
загрузочном устройстве (рис. 4.27, а)
функция газоуплотнения с большого
конуса и его чаши перенесена на
дополнительный малый конус 3 с воронкой
2, устанавливаемой между распределителем
шихты 1 и засыпным аппаратом 4. В первый
период после задувки печи большой конус
и чаша выполняют функции газоуплотнения,
а по мере износа их контактных поверхностей
эту функцию выполняют конус 3 и воронка
2. Это позволяет увеличить долговечность
загрузочного устройства до трех лет.
Установка такого устройства требует
при реконструкции увеличения высоты
копра и наклонного моста на 4-5 м.
Другой вариант загрузочного устройства (рис. 4.27, б) предусматривает установку двух приемных воронок 5, оснащенных газоуплотнительными клапанами б, которые посредством неподвижного кожуха 7, имеющего сальниковое уплотнение 8, соединены с вращающейся воронкой типового распределителя 9. Большой конус 10 в этом устройстве не выполняет функции газо-уплотнительного затвора.
В 1946 г. на заводе Янгстаун
(США) был разработан проект засыпного
аппарата доменной печи с эластичным
уплотнением контактной поверхности. В
кольцевую полость воронки, примыкающей
к контактной поверхности, поместили
эластичное уплотнение в виде термостойкого
резинового шланга с внутренним диаметром
57 мм. Шланг заключили в камеру,
изготовленную из политетрафлюороэтилена.
Резиновый шланг охлаждался водой.
Сегмент кольцевого уплотнения
выступал из полости чаши и при закрытом
конусе уплотнял контактную поверхность
конуса и чаши. При испытании этого
засыпного устройства на доменной печи
резиновое уплотнение вышло из строя
через несколько суток работы печи.
Причиной быстрого повреждения
уплотнения явилось отсутствие
защитного устройства, предохраняющего
выступающий
сегмент уплотнительного шланга от
истирающего действия шихты.
Для повышения срока службы
малого конуса и воронки, соизмеримого
со сроком службы большого конуса и
чаши, на комбинате «Запорожсталь» был
разработан распределитель шихты
(рис. 4.28), в котором уплотнение
контактной поверхности конуса 1
и воронки 2 осуществлялось
концентрическим шлангом 3, диаметр
которого бы
л
62 мм, а толщина стенки - 26 мм. Шланг
изготовлен из полиэтилсилоксанового
эластомера и помещен в концентрический
паз в теле воронки по периметру контактной
поверхности.
Для предохранения выступающего сегмента шланга при опускании малого конуса от истирающего действия ссыпающейся шихты на малом конусе установлено свободно сидящее литое воронкообразное седло 4. При закрытой воронке седло находится в положении "а". При опускании конуса седло 4 под действием собственной массы и массы ссыпающейся шихты перемещается заодно с конусом до наклонного упора контактного фланца 6 воронки. При опущенном конусе седло 4 находится в положении "б", благодаря чему уплотнительный шланг не подвергается истиранию ссыпающейся шихтой. При закрывании конуса седло снимается конусом с наклонного упора контактного фланца и перемещается в положение "а". Ход седла - 80 мм. Наклонный выступ 7 воронки предохраняет полость перемещения седла от попадания шихтовых материалов.
Стойкость малого конуса достигла стойкости большого конуса и чаши, однако в течение периода испытания два раза заменяли уплотнение вследствие его естественного износа.
Бесконусное загрузочное устройство лоткового типа впервые запатентовано в 1891 г. в Германии. Однако лишь в 1970-1980 гг. ряд ведущих отечественных и зарубежных фирм и заводов создали промышленные варианты загрузочных устройств с лотковым распределителем в виде желоба, воронки, склиза или ротора. Наибольшее распространение получили загрузочные устройства фирмы «Пауль Вюрт» (Люксембург).
Бесконусное загрузочное устройство (БЗУ) предназначено для приема шихтовых материалов, шлюзования при загрузке их в доменную печь с распределением по площади колошника в соответствии с заданной программой, а также герметизации рабочего пространства доменной печи.
БЗУ состоит из двух основных систем:
а) приемки шихтовых материалов и шлюзования их в доменную печь;
б) выгрузки шихтовых материалов в доменную печь и распределения их по площади колошника в соответствии с заданной программой.
Бесконусные загрузочные устройства выполняются двухтрактовыми, а по конструктивному исполнению вращающегося распределителя шихты разделяются на два типа: с лотковым распределителем шихты (рис. 4.29), и с распределителем шихты типа воронка-склиз (рис. 4.30). Кроме того, БЗУ могут быть выполнены с охлаждаемым редуктором привода распределителя, помещенным в рабочее пространство доменной печи (см. рис. 4.29) и с неохлаждаемым редуктором привода, вынесенным из рабочего пространства печи (см. рис. 4.30).
Система приемки и шлюзования
шихтовых материалов состоит из следующих
основных узлов: приемной воронки 2,
предназначенной для приемки ш
ихтовых
материалов с конвейера или из скипов 1
и перегрузки их в промежуточные
бункера; двух заслонок приемной воронки
3, обеспечивающих подачу материалов
из этой воронки в промежуточные бункера;
двух верхних газоуплотнительных клапанов
4, служащих для отделения промежуточных
бункеров от атмосферы; двух промежуточных
бункеров 5*, предназначенных для приема
и накопления шихтовых материалов; двух
шихтовых затворов 6, закрывающих
выгрузочные горловины бункеров и
служащих для регулирования потока
вытекающей из них шихты; двух нижних
газоуплотнительных клапанов 7, с помощью
которых промежуточные бункера отделяются
от рабочего пространства доменной печи.
В зависимости от конструкции БЗУ имеют одно или два отсечных устройства 8. В первом случае такое устройство отсекает оба загрузочных тракта от рабочего пространства печи, а во втором - каждое из этих устройств отсекает только один из загрузочных трактов, что позволяет производить на нем ремонтные работы, не останавливая доменную печь.
Система выгрузки шихтовых материалов в доменную печь и распределения их по площади колошника в соответствии с заданной программой состоит из следующих основных узлов: устройств, обеспечивающих подачу материалов на вращающийся распределитель шихты; редукторов 9, предназначенных для вращения распределителя шихты вокруг вертикальной оси и изменения углового положения его элементов, которое обеспечивает выбор требуемых траекторий ссыпания материалов в доменную печь; вращающегося распределителя шихты 10, служащего для управляемого распределения шихтовых материалов по площади колошника.
В настоящее время на действующих доменных печах применяются две конструкции распределителя шихты - лотковый распределитель шихты и распределитель шихты типа воронка-склиз.
На лотковый распределитель шихты материал поступает из промежуточных бункеров по наклонным течкам через футерованную износостойким материалом центральную загрузочную трубу. Распределительный лоток 10 (см. рис. 4.29) представляет собой желоб, футерованный износостойкими плитами. С наружной стороны корпус лотка защищен от теплового воздействия кожухом с асбестовыми прокладками. Корпус лотка и кожух образуют полость, через которую подается азот для охлаждения. Скорость вращения лотка изменяется в пределах от 2 до 8 об/мин. Поворот лотка в вертикальной плоскости предусматривает остановку его в 11 угловых положениях. Поскольку редуктор вращающегося распределителя находится в рабочем пространстве доменной печи, от тепловых воздействий он защищен теплозащитным экраном, а внутри - охлаждается азотом, давление которого превышает давление газа под колошником. Это препятствует попаданию пыли в рабочее пространство редуктора, где находятся механизмы кругового вращения и изменения угла наклона лотка.
Вращающийся орган распределителя шихты типа воронка-склиз (конструкция ВНИИМаш) состоит из вращающейся односкатной воронки и самого склиза, закрепленных на соосно расположенных штангах. Редукторы приводов воронки и склиза у распределителей этого типа вынесены за пределы рабочего пространства доменной печи и не требуют специального охлаждения. Шихтовые материалы из промежуточных бункеров по наклонным течкам поступают во вращающуюся воронку и далее через ее горловину на поверхность склиза. Для уменьшения окружной неравномерности распределения материалов вращающаяся воронка должна работать с накоплением. Синхронное вращение воронки и склиза осуществляется со скоростью 3-8 об/мин. Максимальная скорость вращения склиза в режиме разворота относительно воронки составляет 13,2 об/мин.
Конструкция распределителя шихты типа воронка-склиз не нашла широкого применения из-за ограниченных технических возможностей по формированию заданного распределения шихтовых материалов на колошнике доменной печи.
Для повышения стойкости и надежности в работе узлов БЗУ предусматриваются их обдув и охлаждение. При любой конструкции БЗУ обдуву подвергаются контактные поверхности газоуплотнительных клапанов, очищая их от пыли и охлаждая. Начинается обдув азотом по команде на закрывание клапана и заканчивается в момент прикасания тарели клапана к седлу.
Кроме целей обдува азот подается в промежуточные бункера БЗУ для предотвращения возможности образования в них взрывоопасной газовой смеси при уравнивании давления в этих бункерах с давлением газа в рабочем пространстве печи и с атмосферным.
Порядок работы механизмов БЗУ определяется программой загрузки доменной печи. Основным режимом работы БЗУ является поочередная загрузка шихтовых материалов в доменную печь через два тракта, т.е. если левый тракт готовится под загрузку, то из правого материал выпускается в печь. Порядок работы механизмов в данном конкретном случае (загружается левый бункер) следующий. После продувки азотом и выравнивания давления в левом промежуточном бункере с атмосферным (выпускной уравнительный клапан открыт) открывается верхний газоуплотнительный клапан левого тракта, а затем открывается заслонка приемной воронки. Шихтовый затвор и нижний газоуплотнительный клапан левого тракта закрыты. При таком положении система сигнализации показывает, что бункер готов к загрузке. Одновременно с этим выравнивается давление в правом промежуточном бункере получистым доменным газом (открывается наполнительный клапан). После предварительного выравнивания давления подача получистого газа прекращается и включается подача азота до полного выравнивания давления*. В этом положении бункер готов к выгрузке шихтовых материалов в доменную печь. Выгрузка шихтовых материалов в доменную печь начинается после достижения механическими зондами заданного уровня засыпи и выхода их в нулевое положение**. Одновременно о этим включается вращение лотка по заданной программе и открывается нижний газоуплотнительный клапан. После открытия нижнего газоуплотнительного клапана и достижения лотком установленного положения для начала выгрузки в печь очередной порции шихтовых материалов открывается шихтовый затвор и начинается выгрузка шихтовых материалов в доменную печь из правого тракта, регистрируемая системой сигнализации.
После окончания выгрузки шихтовых материалов из правого промежуточного бункера по сигналу «бункер пуст» закрываются последовательно шихтовый затвор и газоуплотнительный клапан правого тракта, затем давление в правом промежуточном бункере выравнивается с атмосферным (бункер продувается азотом и открывается выпускной уравнительный клапан). После этого открывается правый верхний газоуплотнительный клапан, а затем - заслонка приемной воронки правого тракта. Шихтовый затвор и нижний газоуплотнительный клапан при этом закрыты. При таком положении система сигнализации (мнемосхема) показывает, что правый промежуточный бункер готов к загрузке и в него начинает поступать очередная порция материалов.
После окончания загрузки шихтовых материалов в левый промежуточный бункер последовательно закрывается заслонка приемной воронки и верхний газоуплотнительный клапан левого тракта. Затем выравнивается давление в левом промежуточном бункере с давлением газа в печи (открывается наполнительный клапан получистого газа) и после этого подается азот для обеспечения требуемого давления. Бункер готов к выгрузке шихтовых материалов в доменную печь.
Лоток бесконусного загрузочного устройства лоткового типа перед началом высыпания шихтового материала из промежуточного бункера занимает исходный заданный угол наклона, причем при многокольцевой загрузке в процессе высыпания порции этот угол автоматически по установленной программе ступенчато изменяется от большего значения к меньшему или наоборот.
Выгрузка шихты производится по заданной программе. Количество шихты, высыпаемой в каждую зону, определяется по заданному весу или установленной выдержке времени.
Для обеспечения нормальной работы бесконусного загрузочного устройства предусмотрены необходимые блокировки и сигнализация. Порядок работы механизмов загрузочного устройства и блокировки аналогичен как в нормальном режиме, так и в режиме «догонки меры» (устранение неполнот) и сохраняется при любом порядке загрузки порций и при работе одним трактом. Обязательным условием для начала выгрузки шихты в печь являются сигналы (показания) от механических зондов или радиометрических уровнемеров о достижении заданного уровня засыпи.
Открытие заслонки приемной воронки происходит только при открытом верхнем газоуплотнительном клапане этой же стороны и закрытом верхнем клапане другого тракта. Открытие нижнего газоуплотнительного клапана происходит после выравнивания давления в бункере с давлением газа в печи, и само является сигналом на закрытие наполнительного клапана и открытие шихтового затвора той же стороны.
Закрытие верхних газоуплотнительных клапанов возможно только после закрытия заслонки приемной воронки, а нижних — после закрытия шихтового затвора той же стороны.
Бесконусное загрузочное устройство любого типа оснащено гидравлической системой, поскольку основная часть входящих в его комплект механизмов возвратно-поступательного действия оборудована гидроприводами. Гидравлическая система (рис. 4.31) включает в себя следующие элементы:
• насосную установку 1 с насосами переменной производительности, либо насосную установку с насосами постоянной производительности и гидроаккумуляторами 9;
• панель гидроаппаратуры управления 2, обеспечивающую подключение насосной установки к любому гидромеханизму;
• гидромеханизмы 3;
• установку баков с рабочей жидкостью 4, оборудованную устройствами для нагрева, охлаждения и фильтрации масла, необходимыми для поддержания заданной его температуры;
• пульт местного ручного управления системой 5;
• пульт дистанционного ручного управления системой 6, расположенный на центральном пульте управления доменной печью;
• мнемощит, отображающий положение механизмов и клапанов, оборудованных гидроприводами;
• систему автоматического управления гидромеханизмами 7;
• заправочную станцию 5, предназначенную для забора свежей рабочей жидкости из транспортной тары и распределения по транспортным емкостям периодически сливаемой из баков отработанной жидкости. Заправочная станция располагается на нулевой отметке в отдельном
• помещении и с гидросистемой связана трубопроводами.
Х
арактерными
особенностями насосно-аккумуляторной
системы является более низкая мощность
насосов по сравнению с безаккумуляторной
системой, возможность аварийного
срабатывания механизмов при отключении
электроэнергии, постоянство давления
на входе в напорную магистраль, повышенная
утечка масла и зависимость продолжительности
срабатывания механизмов от температуры
окружающей среды.
Преимущества гидросистемы с насосным приводом состоят в том, что время срабатывания механизмов не зависит от температуры окружающей среды, значительно меньше утечки масла, более высокая надежность, система менее трудоемка в обслуживании, сохраняется постоянство расхода жидкости в напорной магистрали, более высокий объемный к.п.д., имеется возможность регулировать срабатывание всех механизмов одновременно (путем изменения производительности насоса).
Основные элементы гидросистемы имеют 100%-ный резерв, причем резервные и рабочие элементы равнозначны и могут меняться по своему назначению не только при выходе из строя, но и в процессе эксплуатации в профилактических целях.
Насосный агрегат и аппаратура управления гидросистемы объединены в общую гидравлическую станцию, которая располагается в специальном помещении на колошнике доменной печи (на рис. 4.31 станция очерчена пунктиром) и включает в себя насосную установку, установку баков, панель гидроаппаратуры управления, пульт местного ручного управления, гидроаккумуляторы (если они имеются в системе). В помещении станции устанавливается также мнемощит, отображающий положение механизмов и клапанов, оборудованных гидроприводами.
Все механизмы БЗУ, оснащенные гидроприводами, можно разделить на две группы:
• механизмы периодического действия, частота и последовательность срабатывания которых определяется циклограммой работы загрузочного устройства;
• механизмы эпизодического действия, срабатывание которых становится необходимым только при ремонтах или в других случаях, не связанных с работой загрузочного устройства на основном режиме.
К периодически действующим относятся механизмы передвижения приемной воронки, газоуплотнительные клапаны, шихтовые затворы, уравнительные клапаны, наполнительные (продувочные) клапаны, наполнительные клапаны системы азотоснабжения.
Эпизодически действующими являются механизмы перемещения отсечных задвижек, механизмы режима отсечных задвижек, гидродомкраты
Гидроприводы предназначены для перемещения механизмов из одного конечного положения в другое с заданной скоростью, фиксации их в установленных промежуточных и конечных положениях, обеспечения заданного усилия прижатия контактных поверхностей газоуплотнительных элементов, удержания шихтовых материалов в емкостях БЗУ запорными устройствами
Для наблюдения за работой гидроприводов основные элементы гидросистемы оборудованы электрическими приборами, которые обеспечивают контроль следующих параметров:
температуры масла в баке (датчик температуры);
уровня масла в баке (датчик уровня);
конечных и промежуточных (для шихтового затвора) положений гидромеханизмов (датчики положений), степени загрязнения фильтров (датчики давления);
давления в напорной магистрали (датчики давления).
Насосные установки оборудованы электрическими приборами аварийного отключения и блокировки. Подача питания к приводам всех насосов блокируется в случаях:
• появления разрежения во всасывающих подводах;
• снижения уровня в баке до нижнего предела;
• падения давления в напорной магистрали ниже 14 МПа (для насосов аккумуляторного привода);
• отсутствия давления в напорной магистрали в течение заданного времени после включения электромагнитов рабочего насоса. Выдержка времени блокировки должна превышать время открытия или закрытия шихтового затвора на 2-3 сек
Режим работы гидропривода определяется настройкой следующих его параметров:
• времени срабатывания гидромеханизмов,
• времени срабатывания золотниковых гидрораспределителей;
• режима торможения. Настройка времени срабатывания гидромеханизмов осуществляется изменением сопротивления регулируемых дросселей, установленных на напорной или сливной магистралях системы с насосно-аккумуляторным приводом. Для настройки времени срабатывания золотниковых гидрораспределителей изменяют сопротивление регулируемых дросселей на магистралях управления.
Настройка режима торможения осуществляется при помощи регулируемого тормозного устройства путем изменения тормозного пути в системе с насосным приводом и сопротивления регулируемого дросселя тормозного устройства в системе с насосно-аккумуляторным приводом.
Фиксация гидромеханизмов в конечных положениях осуществляется максимальным давлением в напорной полости, создаваемым насосным или насосно-аккумуляторным приводом. При отключении насоса в системе с безаккумуляторным приводом максимальное давление в напорной полости сохраняется благодаря наличию обратного клапана (гидрозамка).
Н
аряде
доменных печей России испытано загрузочное
устройство с роторным лопастным
распределительным органом, обеспечивающее
возможность расположения гребня
загружаемой на колошник шихты на любом
расстоянии от стенки и оси печи путем
изменения скорости и направления
вращения ротора. Загрузочное устройство
(рис. 4.32) включает приемные бункера 1,
вращающийся распределитель шихты
2, верхний конус 3, контактное кольцо
5 которого образует газовый затвор
промежуточного бункера 4, закрываемого
нижним конусом 6. Роторный распределитель
8 приводится в движение посредством
редуктора 7.
Конструктивно засыпной аппарат делится на верхний I и нижний II монтажные узлы. Установка роторного загрузочного аппарата вместо двухконусного аппарата не требует изменения существующих конструкций доменной печи (конструкции копра, моста скипового подъемника, колошникового фланца, балансиров, конусных лебедок и др.). Данное устройство имеет широкие возможности для управления распределением шихтовых материалов на колошнике.
