Система скиповой загрузки доменной печи
SKIP FILLING SYSTEM FOR BLAST FURNACE

Изобретение относится к доменному производству и может быть использовано на предприятиях черной металлургии, имеющих в своем составе доменные печи со скиповой системой их загрузки.
Известна система скиповой загрузки доменной печи, состоящая из скиповой лебедки, двух скипов, канатов, наклонного моста с установленными на нем четырьмя шкивами, из которых два шкива стационарно закреплены в средней его части, а два шкива размещены на верхней консольной части моста в непосредственной близости от загрузочного устройства доменной печи, эстакадой для замены скипов, стопорными механизмами для временного блокирования скипов при их замене или смене канатов и консольноповоротным краном для механизации ремонтных работ на шкивах (Источник: книга «Технологическое оборудование заводов черной металлургии», Москва, «Металлургия», 1982 г., стр. 72 - см. приложение 1).
Одним из недостатков указанной системы является повышенный износ канатов и двух шкивов, установленных на верхней консольной части наклонного моста. Канаты огибают эти шкивы по дуге, близкой к 180 градусам. Диаметр этих шкивов на современных доменных печах объемом 2000-3000 куб м. равен примерно два - два с половиной метра, диаметр канатов 45-55 мм. При таких параметрах шкивов и канатов по законам геометрии длина наружных прядей канатов на участке вхождения их на шкивы и схода с них должна на несколько миллиметров превышать длину внутренних прядей этих же канатов и на этом же участке соприкосновения их со шкивами. Вследствие этого должна происходить деформация строения самих канатов, т.е. силовой сдвиг прядей относительно друг друга перед вхождением их на шкивы и после схода с него. Этот сдвиг и обуславливает износ и обрыв отдельных проволочек канатов, приводящих к необходимости замены канатов. При этом каждая проволочка каната, находясь в напряженном (растянутом) состоянии от воздействия поднимаемого груза, испытывает тысячекратные изгибы и последующие распрямления при огибании барабана лебедки и шкивов и сходе с них, вследствие чего у нее возникают усталостные явления. Близкое расположение загрузочного устройства доменной печи к этому шкиву усиливает этот износ, так как разгрузка шихты из скипов всегда сопровождается обильным пылевыделением, а сами канаты, покрываемые смазкой для уменьшения износа, подвергаются интенсивному износу пылью, удерживающейся в смазке.
Кроме того, при угле обхвата шкива канатами, близком к 180 градусам, общая сила прижатия каната к шкиву приближается к величине суммарной массы скипа и содержащейся в нем шихты, которая для доменных печей указанного выше объема достигает 55-65 тонн. Это очень большая нагрузка, и она также отрицательно действует на стойкость как канатов, так и самих шкивов.
Другой недостаток указанной системы состоит в следующем. Доменная печь является непрерывнодействующим в течение многих суток технологическим агрегатом В этих условиях канаты скиповой системы загрузки изнашиваются, их длина постепенно увеличивается, т.е. происходит их вытяжка, которая может привести к нарушению процесса погрузки шихты в доменную печь, например к частичному просыпанию шихты мимо скипов или к ударам скипов по дну скиповой ямы. Для предотвращения этого нарушения на всех доменных печах периодически производится так называемая перетяжка скиповых канатов. Эта операция очень трудоемкая, производится вручную при переходе доменной печи на тихий ход и переводе работы скиповой лебедки с автоматического режима на ручной. Суть операции перетяжки канатов состоит в ослаблении узлов крепления концов канатов на самой скиповой лебедке, подтягивании спускающихся к лебедке участков канатов вниз, перемещении нескольких витков канатов на самом барабане и закреплении удлиненных концов канатов на этом же барабане. При работе доменной печи на тихом ходу без загрузки уровень шихтовых материалов в доменной печи понижается, температура колошниковых газов увеличивается и усиливается температурное воздействие на загрузочное устройство доменной печи, отрицательно влияющее на его сроки службы. Также снижаются технико-экономические показатели работы доменной печи.
Наиболее близким по технической сущности решаемых задач к предлагаемому изобретению является система скиповой загрузки доменной печи, содержащая шесть направляющих шкивов для канатов (источник: книга: «Сооружения и оборудование доменных цехов», автор Н.К. Леонидов, Москва, 1955, Научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, стр. 170, - см. приложение 2). В этой системе два шкива стационарно установлены на средней части наклонного моста, а четыре шкива также стационарно закреплены на верхней консольной части наклонного моста. Установка в этой системе 4-х шкивов на верхней консольной части наклонного моста значительно уменьшает угол обхвата канатами шкивов, особенно шкива, расположенного ближе к оси доменной печи (так называемого головного шкива), а значит и силу прижатия каната к этому шкиву, т.е. уменьшает износ и шкива, и канатов, так как уменьшается силовой сдвиг их прядей относительно друг друга перед вхождением на шкив и после схода с него. Этот сдвиг и обуславливает, как указано выше, износ и обрыв отдельных проволочек канатов, приводящих к необходимости замены канатов. Однако второй рядом расположенный шкив также работает в условиях сильной запыленности и стойкость его к износу практически такая же, как и головного шкива.
Все трудности и неудобства по компенсации вытяжки канатов в этой системе такие же, как и в вышеописанной.
Задачей предлагаемой системы скиповой загрузки доменной печи является упрощение операции по компенсации вытяжки канатов, повышение стойкости канатов и шкивов, сокращение времени работы доменной печи на тихом ходу и улучшение технико-экономических показателей ее работы.
Поставленная задача достигается тем, что система скиповой загрузки доменной печи, содержащая скиповую лебедку, два скипа, канаты, наклонный мост, установленные на нем два механизма стопорения скипов, шесть направляющих для канатов шкивов, два из которых стационарно установлены в средней части наклонного моста, а четыре на его верхней консольной части, консольноповоротный кран для ремонтных работ на шкивах и эстакаду с мостовым краном для замены скипов, дополнительно содержит два механизма компенсации вытяжки канатов, размещенных на верхней консольной части наклонного моста, при этом в механизмах использованы два шкива более удаленные от доменной печи и перемещение их для перетяжки канатов осуществляется по вертикали специальным приводом.
На фиг. 1 приведен общий вид предлагаемой системы, на фиг. 2 - общий вид всего, включая привод, механизма компенсации вытяжки канатов (вид спереди), на фиг. 3 - общий вид этого же механизма сбоку (без привода), на фиг. 4, 5 - общий вид и разрез А-А шкива вместе с основанием, на фиг. 6 - общий вид возможной установки механизма компенсации вытяжки канатов в системе скиповой загрузки применительно к доменной печи полезным объемом 1719 куб. м, проект которой был разработан институтом «Гипромез» г. Москва и по которому ранее были построены несколько доменных печей на ряде металлургических предприятий России.
Предлагаемая система скиповой загрузки доменной печи содержит скиповую лебедку 1, два скипа 2, шесть шкивов 3, из которых два шкива стационарно размещены на средней части наклонного моста, а четыре шкива размещены на верхней консольной части наклонного моста, наклонный мост 4, канаты 5, эстакаду с мостовым краном для замены скипов 6, консольноповоротный кран для обслуживания шкивов 7, механизм компенсации вытяжки канатов 8 и стопорные устройства для скипов 9.
Одной из отличительных особенностей предлагаемой системы является использование в ней механизмов компенсации вытяжки канатов 8, установленных на верхней консольной части наклонного моста 4. Устройство механизма изображено на фиг 2, 3, 4 и 5. Этот механизм состоит из шкива 3, который опирается на основание 10, которое в свою очередь опирается на корпус 11, установленный на площадке 17. Ниже на площадке 18 располагается привод механизма в виде червячно-винтового редуктора с электродвигателем 15, установленного на тележке 16. Этот привод обеспечивает возможность подъема основания 10 и шкива 3 вертикально вверх и тем самым компенсировать вытяжку канатов. Подобный привод широко используется в других производствах, в частности для подъема сводов электропечей (см. в приложении 1 стр. 197). Проработки показали, что перемещение этого шкива возможно как по горизонтали, так и по вертикали. Однако только его вертикальное перемещение обеспечивает простоту конструкции всего механизма компенсации вытяжки канатов и уменьшение его габаритов. Необходимость применения тележки для установки привода продиктована тем, что этот привод как и все узлы этой системы должен подвергаться периодическому обслуживанию и ремонтам с частичной разборкой или заменой на новый. Для этого к нему должен быть обеспечен доступ к грузоподъемным механизмам, осуществить который препятствует вышеразмещенный корпус 11 механизма подъема шкива. Тележка 16 обеспечивает возможность перемещения этого привода в зону действия грузоподъемных механизмов и свободного проведения ремонтных работ.
Корпус 11 имеет в поперечном разрезе форму пустотелого прямоугольника. К его наружным противоположным боковым сторонам по направлению канатов прикреплены ролики 12 с ребордами. Установка этих роликов выполнена таким образом, что они некоторой своей частью заходят внутрь корпуса и касаются направляющих пластин 13, установленных на основании 10 шкивов 3. Расстояние между смежными противоположными роликами по горизонтали принимается таким, чтобы зазор между роликами 12 и направляющими пластинами 13 не превышал 1-2 мм. Ширина направляющей пластины 13 должна быть на 1-1,5 мм меньше, чем расстояние между ребордами роликов 12. Корпус 11 сверху и снизу имеет фланцы. Нижний фланец имеет отверстия 21 для крепления его к площадке 17. Это крепление может быть осуществлено и сваркой, так как корпус прост по конструкции и не требует каких-либо перемещений при техническом обслуживании и ремонтах. На корпусе 11 с двух других боковых сторон прикреплены стопорные устройства 14 в виде болтов с контргайками, которые установлены с возможностью прохода через стенки корпуса во внутреннюю его часть и примыкать к стопорным пластинам 19, установленным на наружных боковых сторонах основания 10 шкива 3. Это основание в поперечном сечении также имеет форму прямоугольника (см. разрез А-А на фиг. 5). К его сторонам в продольном направлении прикреплены направляющие 13 и стопорные пластины 19. Снизу к основанию 10 прикреплен лист 20 для повышения его прочности. Так как силовой элемент червячно-винтового привода 15 контактирует с основанием 10 шкива 3, то для обеспечения ровности перемещения шкива центры этой пластины и силового привода должны соосно совпадать.
Установка каждого механизма компенсации вытяжки канатов 8 на площадке 17 должна быть произведена таким образом, чтобы траектория каждого скипового каната на участке головной шкив наверху - шкив в средней части наклонного моста представляла собой единую прямую линию.
После очередной замены канатов механизм компенсации вытяжки канатов устанавливается в положении, при котором его основание 10 шкива 3 своими фланцами соприкасаются по всей их поверхности с верхними фланцами корпуса 11. Это положение фиксируется стопорными устройствами 14. Тележка 16 также блокируется от возможных перемещений при помощи специальных приспособлений, применяемых на вагоноопрокидывателях или башенных кранах, или путем металлических пластин, прикрепленных сваркой одновременно к тележке 16 и к площадке 17. В последнем варианте при возникновении необходимости перемещения тележки с помощью автогенных аппаратов скрепляющая пластина может быть быстро порезана, а потом восстановлена обычной сваркой.
В автоматическом режиме система скиповой загрузки доменной печи работают также, как в аналогичных системах, описанных выше.
Использование в системе механизмов компенсации вытяжки канатов осуществляется следующим образом. В первую очередь определяется величина необходимого укорочения канатов на участке головной шкив - упряжное устройство скипа при его нахождении в скиповой яме. После этого система переводится в ручной режим работы. На малой скорости скип с канатами, требующими укорочения, перемещается до эстакады замены скипов, где скип механизмом стопорения временно блокируется от возможного опускания вниз при ослаблении натяжения удерживающих его канатов. Затем вручную лебедка включается в режим опускания скипа и после ослабления натяжения канатов лебедка выключается. Затем основание 10 временно освобождается от воздействия стопорных устройств 14 и производится пуск в работу привода механизма компенсации вытяжки канатов 15, обеспечивающий движение шкива 3 на его подъем на нужную высоту. Так как при подъеме шкива 3 происходит одновременное увеличение длины канатов на двух участках (один участок от шкива до скиповой лебедки, а другой участок от шкива до упряжного устройства скипа), то длина перемещения шкива 3 механизма всегда меньше величины устраняемого удлинения канатов. Простыми геометрическими расчетами или пробными пусками этого механизма при вводе его в эксплуатацию определяется фактическое соотношение (коэффициент) этих двух показателей (величины подъема шкива и величины устраняемого удлинения или вытяжки канатов) и этот коэффициент затем используется при проведении последующих операций по компенсации вытяжки канатов. Для упрощения перерасчетов может быть составлена специальная таблица или на станине 10 установлена шкала ее подъема относительно корпуса 11, оцифрованная в сантиметрах устраняемой вытяжки канатов.
После отключения привода механизма компенсации вытяжки канатов 15 с помощью стопорных устройств 14 основание 10 закрепляется в корпусе 11, вручную включается скиповая лебедка и заблокированный стопорным устройством скип поднимается немного вверх, стопорный механизм скипа выводится в нерабочее состояние и система скиповой загрузки может быть либо переведена в автоматический режим работы, либо в режим перетяжки канатов на другом скипе.
Ранее в СССР в целях индустриализации страны широко применялись практика использования так назывемых типовых проектов для отдельных агрегатов и производств. В частности, для доменного производства были разработаны типовые проекты доменных печей полезным объемом 1033, 1386, 1719 куб. м. (автор разработок институт «Гипромез», г. Москва). Для всех этих печей предусматривалась скиповая система загрузки по образцу, приведенному в приложении 1. Печи такого объема были построены на ряде отечественных предприятий, и некоторые печи действуют до настоящего времени. Авторами данного предлагаемого изобретения проработана возможность внедрения его на доменной печи полезным объемом 1719 куб.м. Результаты проработки представлены на фиг. 6. На этой фигуре часть изображения показана затемненной и является копией этой части изображения, снятой с чертежа Гипромеза Нт 53305-3, лист 1, в масштабе 1:100. Незатемненная часть изображения отображает один из возможных вариантов внедрения предлагаемого изобретения на этой печи.
Как видно из приведенного, предлагаемое техническое решение вполне осуществимо, процесс устранения вытяжки канатов не требует выполнения трудоемких ручных работ по перетяжке канатов на скиповой лебедке, и сроки его выполнения могут быть существенно сокращены по сравнению с действующими системами скиповой загрузки доменной печи, а значит и сократится время работы доменной печи на тихом ходу со всеми вытекающими положительными результатами.
Предлагаемая система скиповой загрузки доменной печи позволяет и увеличить сроки службы канатов и шкивов. Как видно из представленных фигур, угол обхвата головного (ближайшего к оси доменной печи) шкива канатами намного меньше, чем в других системах, указанных в аналогах. А это означает и значительно меньшую суммарную силу прижатия каната к шкиву, вследствие чего износ канатов и шкивов должен уменьшится. Далее, шкив механизма компенсации вытяжки канатов располагается на расстоянии нескольких метров от головного шкива, а значит он меньше подвержен воздействию запыленной среды в районе загрузки доменной печи. Вследствие этого следует ожидать и меньший износ этого шкива и огибающих его канатов.
Таким образом предлагаемая система скиповой загрузки доменной печи выполняет поставленную перед ним задачу его создания.