Навигация

Ссылки друзей

    Клеи казеиновые и стекло жидкое купить по низкой стоимости в Екатеринбурге.
Металлургия » Доменные печи. » Эволюция загрузочных устройств.

Эволюция загрузочных устройств.

 (голосов: 2)
Эволюция загрузочных устройств.Эволюция загрузочных устройств.
Начало эволюции конструкции загрузочных устройств (ЗУ) следует отнести, к 1850 г. До этого времени колошниковые отверстия доменных печей закрывались простейшими крышками, при открывании которых для загрузки печи доменный газ уходил в атмосферу. Сокращение же времени загрузки печи при таких конструкциях приводило к ухудшению процесса распределения шихты на колошнике, и если раньше распределение шихты можно было регулировать подачей увеличенной порции руды в то место, где больше выделялось газа,, то в данном случае колошник, как правило, был закрыт, и наблюдать за распределением шихты было невозможно. К тому же такие крышки нельзя отнести к разряду загрузочных устройств, так как функции по загрузке они не выполняли, являясь только газоотсечными приспособлениями.
ЗУ стало одновременно и газоотсекающим, и грузовым только в 1850 г., и приоритет этой конструкции принадлежит англичанину Парри, сконструировавшему и установившему на заводе Эбб-Вэл газовый затвор, являющийся в то же время и засыпным прибором.
ЗУ Парри состоит из конуса U, воронки и балансира. Эти элементы и до настоящего времени составляют основу конусных ЗУ.
В дальнейшем Парри усовершенствовал свой аппарат, добавив с целью устранения потерь доменного газа второй конус, образовав таким образом шлюзовую камеру, т.е. если открыт один из конусов, второй находится в положении «закрыто».
С решением вопросов ликвидации утечки доменного газа в атмосферу на первый план стала выходить проблема управления распределением шихты на колошнике доменной печи.
Возникла идея установки над конусом односкатной воронки или лотка, чтобы перемещать все время местное скопление мелочи по окружности конуса — аппарат Броуна.
Тогда при каждом опускании конуса местное скопление мелочи будет попадать в новое место печи.
Аппарат Броуна в общем виде содержит конус контактирующий с чашей, односкатную вращающуюся приемную воронку с приводом, привод подъема-опускания конуса.
Однако аппарат Броуна не получил большого распространения. Хотя суммарное количество материалов по окружности печи за полный цикл получалось сравнительно одинаковым, неравномерность за одну подачу была очень большой. Это приводило к неудовлетворительному газораспределению в печи и способствовало развитию канального хода газов со всеми вытекающими последствиями, а система управления вращением лотка не позволяла изменять цикл загрузки шихты для ликвидации канальных ходов.
Значительно более эффективным и надежным средством улучшения распределения шихты стал аппарат американского инженера Мак-Ки. Верхний конус и контактирующая с ним чаша выполнены по Мак-Ки с возможностью совместного вращения.
До середины 60-х гг. во всех странах с раз витой металлургией для загрузки доменных печей применяли засыпные устройства, состоящие из засыпного аппарата Парри и вращающегося распределителя Мак-Ки. Однако увеличение объемов доменных печей, что делалось в основном за счет увеличения диаметров, и применение повышенного до 0,25 МПа давления колошниковых газов, выдвинули проблему совершенствования конусных ЗУ.
Новые параметры работы доменных печей потребовали увеличения размеров конусов и чаш ЗУ, что привело к значительному снижению их стойкости. Срок службы конусов и чаш сократился до 12 — 16, а на отдельных заводах до 8 — 10 мсс. Б ряде случаев вследствие износа ЗУ доменные печи переводились на низкое давление за 2—3 мее до замены этого оборудования, что влекло за собой значительные экономические потери.
Необходимость ремонтов или замен основных деталей ЗУ обуславливалась возникновением дефектов трех основных типов:
— абразивного износа рабочих поверхностей конусов и чаш по образующей потоком ссыпающихся шихтовых материалов;
— образования сквозных продувов в теле конусов и чаш выше контактных поверхностей;
— образования продувов непосредственно на контактных поверхностях конусов и чаш.
Большие трудности были связаны с обеспечением надлежащей газоплотности вращающегося распределителя шихты (ВРШ).
Так как двухконусное ЗУ, несмотря па указанные недостатки, в основном удовлетворяло эксплуатации доменных печей, научные и конструкторские разработки большей частью касались совершенствования узлов именно этих типов аппаратов. Так, например, для увеличения срока службы ЗУ применялась наплавка контактных поверхностей .конусов и чаш износостойкими материалами: сормайт, стеллит иоталинит, композитные материалы и др.
Учитывая, что наиболее быстроизнашивающиеся детали двухконусного ЗУ — большой конус и чаша и что это связано с выполнением этими деталями одновременно двух функций — газоуплотнительной и грузовой, в 1945 г. в США было впервые предложено трехконусное ЗУ (пат. 2408945 США, 1945 г.).
В трехконусном ЗУ образуются две последовательные шлюзовые камеры. При этом большой конус работает все время с одинаковым давлением газов под и над ним и без ущерба для ведения доменного процесса может работать только как грузовой клапан.
Однако установка трехконусного загрузочного устройства (ТКЗУ) возможна только при реконструкции доменной печи, так как высота такого аппарата примерно на 4—5 м больше высоты обычного двухконусного. Кроме того, изготовление ТКЗУ, имеющего дополнительный конус и его привод, требует по сравнению с изготовлением двухконусного ЗУ соответствующего увеличения затрат: вследствие 1 переноса перепада давления на малые конуса их условия работы значительно осложняются. Стойкость малых конусов трехконусных ЗУ ниже стойкости малого конуса типового двухконусного ЗУ; суммарные простои печи между капитальными ремонтами II разряда, связанные с заменой или ремонтом малых конусов, не намного ниже аналогичных простоев на двухконусном ЗУ. С учетом этих недостатков, как альтернатива ТКЗУ, Донецким металлургическим заводом и институтом «Гипро-1 сталь» в 1971 г. было разработано ЗУ, у которого вместо верхнего малого конуса применены два тарельчатых клапана. В основе конструкции лежат авторские свидетельства В.ф. Басанцова № 304295 и № 294861. Несмотря на то, что замена тарельчатых клапанов менее трудоемкая работа по сравнению с заменой верхнего конуса, другие недостатки, присущие трехконусному ЗУ в том числе наличие двойного сальникового уплотнения, сохраняются.
Следует отметить и факт разработки аналогичных конструкций ЗУ в Японии (пат. 7808 и 7809, Япония, 1965 г.).
Дополнить картину поисков усовершенствований конусных ЗУ необходимо следующими изобретениями:
— 1926 г. А.А.Дуткевич предложил для горизонтального распределения материалов использовать цилиндр с наклонным углом и разгрузочным окном на одной из боковых стенок (авт. свид. СССР №11114);
— 1954 г. Распределитель А.С. Акжова (авт. свид. СССР №100.875);
— 1954 г. Распределитель с двускатной быстровращающейся воронкой, разработанный Н.С. Щиренко (авт. свид. СССР №105602).
Однако ни одна из перечисленных конструкций не нашла промышленного применения по причинам недостаточно качественного распределения шихты по окружности и в связи с более выраженным измельчением шихты при применении быстровращающейся воронки.
Параллельно с развитием конусных ЗУ начали появляться предложения о принципиально других системах загрузки доменных печей.
В 1950 г. А.П. Любимов и Е.Н. Тихомиров предложили вращающийся непосредственно в печи многолотковый распределитель шихты (авт. свид. № 92719). Лотки в этом распределителе имели постоянную симметричную ориентацию относительно оси доменной печи.
В сущности этот распределитель стал прототипом современного однотрактового бесконусного загрузочного устройства (БЗУ) с одним центральным бункером.
В конструкции распределителя была впервые сделана попытка скомпоновать привод вращения лотков в герметичной камере, в которой для предохранения системы вращения от попадания шихтовых материалов были предусмотрены защитные козырьки и экраны, образующие своего рода лабиринтное уплотнение, и противодавление чистого газа. К сожалению, в то время не было приложено достаточных усилий для изготовления опытного образца, на котором можно было проверить эффективность распределения шихтовых, материалов и. выполнить доводку основных узлов конструкции.
Но попытки создания лотковой конструкции продолжались. В 1959 году Е.Ф. Вегманом и А.А. Вагиным (авт. свид. СССР № 125576) было предложено ЗУ с двухконусным запиранием и вращающимся лотком .
На «модели устройства в масштабе 1:20 было установлено, что первые порции шихты могут быть уложены у колошниковой стены даже при высоком уровне засыпки (1,1 м) и зазоре между лотком и стенкой 1,0 м. Это объясняется большой длиной пробега кусков шихты по лотку в сравнении с длиной пробега по образующей большого конуса. Поэтому ссыпающиеся с лотка материалы приобретают более высокую скорость в момент отрыва от поверхности лотка.
Анализируя конструкции Любимова и Вегмана с позиции достижений в области ЗУ на сегодняшний день, можно сделать вывод, что простая замена большого конуса вращающимся участком как бы его образующей в виде лотка не может обеспечить высокие технико-экономические показатели работы доменной печи (ДП) по причинам ограничения маневра данного вида распределителей.
И в конструкции, предложенной М. Бабйнесом (пат. 88154 ЧССР, 1959 г.; пат. 126614 ФРГ, 1967 г.) сохраняется этот недостаток.
Оба конуса в этом ЗУ отсутствуют. Вместо них установлены верхний и нижний тарельчатые клапаны-затворы. Таким образом решаются наиболее эффективно вопросы замены узлов ЗУ, так как демонтаж каждого из них производится независимо от других.
Вместе с тем в предложенном устройстве сохраняются четыре существенных недостатка:
1. Тарельчатые клапаны выполняют, как и конусы, две функции — газозапирающих элементов и грузовых затворов, тем самым снижая свой срок службы.
2. Отсутствует регулирование скорости выгрузки шихты из бункера для равномерного распределения по окружности печи.
3. Не учтено влияние эксцентричности расположения бункера относительно оси ДП, что также приведет к нарушениям окружной равномерности распределения шихтовых материалов на колошнике печи.
4. Отсутствует регулирование радиального распределения шихты.
Недостатки 1, 2 и 4 устраняются в БЗУ, предложенном В.С.Патрикеевым и А.А.Целиковым (авт. свид. СССР № 427057, 1959 г.), в котором над. каждым газоотсёкающим клапаном установлен затвор для отсечения и регулирования потока шихтовых материалов, а распределительный лоток снабжен приводом для изменения угла наклона. БЗУ состоит из приемной воронки V, смонтированных под ней — шихтового затвора, верхнего газоотсекающего клапана, промежуточного бункера, шихтового затвора, нижнего газоотсекающего клана, наклонной течки, крышки, установленной на опорном колошниковом фланце кожуха ДП, расположенных внутри печи вращающейся воронки с шарнирно связанным с ней наклонным распределительным желобом. Воронка с желобом подвешена на вертикальной штанге. В месте прохода штанги через крышку установлено сальниковое уплотнение. На кронштейне крышки смонтирован привод вращения желоба. Штанга выполнена полой. Через нее пропущена тяга, шарнирно связанная через серьгу с желобом приводом изменения угла наклона, установленным также вне печного пространства. Стремление авторов БЗУ с лотком вынести приводы из пределов печного пространства, поддерживаемое практически всеми специалистами, в конечном итоге привело к появлению других существенных недостатков, мешающих лотковым БЗУ занять место
выше конусных ЗУ:
—замена лоткового распределителя (желоба и воронки) связана с демонтажом шихтовых трактов, клапанов и бункеров;
— из-за необходимости установки приводов вращения и изменения угла наклона желоба, в зоне вокруг оси ДП расположение бункеров оказывалось либо асимметричным, и тогда на первый план выдвигалась проблема создания требуемого окружного распределения шихтовых материалов на колошнике печи, либо выполнение требования симметричной установки бункеров влекло за собой удлинение шихтовых трактов, и, следовательно, увеличение высоты ЗУ.
Рассматривая первые образцы лотковых БЗУ, необходимо остановиться и на конструкции А.Г. Кошелевского (авт. свид. СССР №181143, 1965 г.).
Распределитель этого БЗУ представляет собой вращающуюся воронку с боковым выгрузочным окном, под которой подвешено несколько лотков различной длины.
Вращающаяся воронка укреплена на полой штанге, внутри которой смонтирована с возможностью независимого поворота другая штанга с подвешенными на ней лотками. Установкой лотка соответствующей длины против выгрузочного окна достигается регулирование радиального распределения. Однако, как и в предыдущих конструкциях, БЗУ Кошелевского остается на низком уровне в вопросах организации замен распределителя при капитальных ремонтах и получения качественного окружного распределения шихты.
Все отмеченные недостатки первых отечественных ЗУ создали предпосылки для продолжения работ по совершенству конусных ЗУ. Лидером этого направления стал ВНИИМЕТМАШ, который разработал компромиссное решение — клапанно-конусный аппарат.
Конусный затвор этого устройства, освобожденный от функций газозапирающего клапана, служит в основном для накопления и распределения шихты. Кроме того, устройство снабжено дополнительным распределительным органом — направляющей юбкой в виде усеченного конуса, положение которой можно изменять по высоте; позволяя регулировать распределение материала по радиусу печи в более широком диапазоне, чем в обычном двухконусном ЗУ. Односкатная распределительная воронка над конусом должна обеспечивать равномерное распределение материалов по окружности печи в режиме непрерывного вращения, более четкую работу по станциям, чем типовой распределитель.
Вследствие насыщенности металлоемким оборудованием (включая устройство для замены тарельчатых клапанов) аппарат ВНИИМЕТМАШ занял одно из первых мест в мире среди самых тяжелых аппаратов (~ 1600 т). При этом применение данной конструкции не решило полностью вопросов радиального распределения шихтовых материалов, а замена отдельных узлов аппарата для их ремонта еще более усложнилась.
Поэтому с целью получения лучших результатов радиального распределения ВНИИМЕТМАШ совершенствует свою конструкцию, заменяя в ней конусный затвор и дополнительную направляющую юбку на вращающуюся воронку и распределительный склиз.
Это ЗУ было установлено на Криворожстали.и Запорожстали, на Карагандинском металлургическом комбинате. 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 установлена на откатной платформе и имеет два выгрузочных окна, закрываемых грузовыми клапанами.
Каждый шихтовый тракт представляет собой бункер снабженный верхним и нижними тарельчатыми газоотсекающими клапанами, шихторегулирующим двухчелюстным затвором и отсечной шиберной задвижкой для герметичного отделения шихтового тракта от печного пространства.
Бункер оборудован предохранительным и уравнительным 6 клапанами и установлен на стойках, закрепленных на металлоконструкции основания.
Для облегчения монтажных работ, связанных с заменой нижних газ отсекающих и грузовых клапанов, в составе шихтовых затворов предусмотрены сильфонные вставки.
Под задвижкой и выше ее расположены наклонная течка и переходный патрубок.
Распределитель шихты выполнен в виде единого монтажного узла и состоит из вращающейся воронки и расположенного под ней вращающегося распределительного склиза, подвешенных на соосных вертикальных штангах соответственно, а также привода, смонтированного на крышке.
Воронка служит для распределения шихты по окружности, а склиз — по радиусу колошника. Воронка имеет коническую форму и смещенное относительно оси вращения выгрузочное отверстие. 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. Поэтому 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.
Необходимо отметить три особенности конструкции распределителя со склизом:
— скорость высыпания шихты через разгрузочное отверстие вращающейся воронки есть функция гранулометрического состава шихты и размеров отверстия;
— отсутствует активное регулирование расходов шихты через выгрузочные отверстия вращающейся воронки и бункеров;
- прототипами рассматриваемого устройства можно считать распределители шихты по авт. свидетельству СССР № ллим, 1965 г и авт. свидетельству А.Г. Кошелевского.
Таким образом недоверие к лотковому распределителю к середине 70-х гг. в отечественной металлургии продолжает сохраняться.
Печать

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики