УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ШИХТЫ НА АГЛОМЕРАЦИОННУЮ МАШИНУ

Полезная модель относится к области подготовки сырья в черной и цветной металлургии методом агломерации и служит для устранения негативных факторов, обусловливающих неэффективное формирование слоя шихты на агломерационных машинах и снижающих их производительность.
Известно типовое устройство для загрузки шиты на агломерационную машину, содержащее последовательно расположенные загрузочную воронку, барабанный питатель и загрузочный лоток с бортами [1]. Шихта с барабанного питателя сходит дискретно, с образованием массивных элементов, образующихся из-за неравномерного распределения в ней влаги. Имеются два варианта установки загрузочного лотка: с касанием поверхности слоя нижней кромки лотка или с зазором между ними. В первом варианте загрузочный лоток одновременно с основной функцией - предварительным разделением мелкой и крупной фракций, совмещает еще две функции: уплотнения верхних элементов слоя шихты и выравнивание его поверхности. При этом формируется ровная поверхность слоя при сравнительно плотной структуре его верхних элементов. Недостатком этого варианта установки загрузочного лотка является образование гребня на его нижней части. При образовании гребня на лотке поток шихты после предварительного разделения фракций сталкивается с гребнем, тормозится и фракции шихты вновь частично перемешиваются. При работе известного устройства по второму варианту - с отрывом лотка от поверхности слоя, улучшается разделение фракций шихты по крупности и сегрегация топлива на откосе слоя, однако недостатками такого применения устройства является формирование неровной и рыхлой поверхности слоя, нестабильная высота слоя шихты на агломерационной машине.
Таким образом, устройство для загрузки агломерационной шихты не позволяет оптимально сформировать слой шихты и достичь высокой производительности агломашины.
Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является устройство для загрузки шихты на агломерационную машину [2], содержащее последовательно установленные загрузочную воронку с разгрузочным окном и шибером, барабанный питатель, стабилизатор потока шихты, установленный с примыканием его загрузочного конца к образующей поверхности барабана под углом 35-45° к горизонтальной плоскости и загрузочный лоток. Стабилизатор снабжен коллектором подачи воздуха и выполнен в виде двух параллельных пластин, ограниченных торцовыми стенками, размещенных под углом от +15 до ⌷25° к горизонтальной плоскости и имеющих общую длину пластин и высоту щели между ними, соответственно равные 1,55÷1,80 и 0,03÷0,10 от высоты окна выдачи шихты, причем пластины перекрывают одна другую при соотношении длин верхней и нижней пластин, равном 1:(0,4÷1,0), а щель между пластинами соединена с размещенным под ними коллектором подачи воздуха.
Известное устройство не позволяет достичь желаемого технического результата по формированию слоя и производительности агломашины, так как применение сжатого воздуха периодически переводит движение шихты из режима скольжения по нижней пластине в режим качения, что приводит к налипанию шихты на нижнюю ступень лотка. Кроме этого давление воздуха в системе подвержено колебаниями, которые сопровождаются порционным сходом шихты с лотка, дополнительным налипанием шихты и пылеобразованием в районе загрузочного устройства, а применение сжатого воздуха требует дополнительных затрат.
В настоящей заявке на устройство для загрузки шихты на агломерационную машину поставлена задача устранения недостатков известного устройства за счет повышения равномерности подачи шихты на загрузочный лоток, эффективной сегрегации шихты по крупности по высоте слоя при ровной поверхности и необходимого уплотнения верхнего элемента слоя, что обеспечит высокую газопроницаемость слоя, высокую производительность агломашины и выход годного агломерата, снизит удельный расход топлива и электроэнергии.
Сущность предлагаемой полезной модели на устройство, предназначенное для решения поставленной задачи по достижению технического результата, заключается в том, что, используя отдельные элементы известного устройства, включая последовательно расположенные загрузочную воронку с разгрузочным окном и шибером, барабанный питатель, стабилизатор, установленный с примыканием его загрузочного конца к образующей поверхности барабана, ограниченной углом 35-45° к горизонтальной плоскости, и наклоненный к горизонтальной плоскости под отрицательным углом загрузочный лоток, в предлагаемом устройстве на нижнем торце стабилизатора выполнены зубья, снизу между которыми размещены рассекатели, при этом длину стабилизатора выбирают с расчетом того, что его проекция на горизонтальную плоскость составляет 0,4-0,6 от радиуса барабанного питателя, а за загрузочным лотком установлены автономный выравнивающий нож и гладилка, нож регулируется по высоте и расстоянию от загрузочного лотка таким образом, что наклон его к горизонтальной плоскости по отношению к наклону загрузочного лотка на 5-15° больше, а зазор по вертикали между нижними кромками ножа и загрузочного лотка составляет 50-150 мм.
Исполнение верхней ступени стабилизатора зубчатым обеспечивает увеличение поверхности схода шихты с него и потому более равномерную ее подачу на нижнюю ступень. Зубья стабилизатора, кроме того, разрушают массивные образования, формирующиеся в шихте из-за локального переувлажнения, в результате чего эти образования уменьшаются до максимального расстояния между зубьями. Пластины или стержни нижней ступени стабилизатора, установленные в проекции между зубьями, обеспечивают дополнительное разрушение массивных образований шихты, минимизируя дискретность движения потока шихты, подаваемого на загрузочный лоток и, тем самым, создавая условия для эффективного разделения шихты по крупности на лотке и затем на откосе слоя. Указанные условия заметно ухудшаются при длине стабилизатора меньше или больше величин, рассчитанных по заявленному соотношению между радиусом барабанного питателя и проекций длины стабилизатора на горизонтальную плоскость.
Выбранный интервал от 5 до 15° угла наклона ножа по отношению к углу наклона загрузочного лотка связан с оптимизацией соотношения силы динамического трения движущейся шихты с поверхности загрузочного лотка и силы статического трения с поверхностью ножа.
Если установить угол наклона ножа с разницей с лотком менее 5°, то образующийся избыток шихты не сможет ссыпаться с ножа при отклонении высоты слоя в меньшую сторону, что приведет к локальному провалу высоты слоя, увеличению в данной области скорости фильтрации газа и скорости спекания при снижении прочности агломерата. Если увеличить угол наклона ножа более чем на 15 градусов по сравнению с лотком, то вместо мягкого срезания избыточной шихты работа ножа перейдет в режим «соскабливания» шихты с поверхности, при котором слой начнет уплотняться накапливающейся шихтой с переменным давлением и нарушением поверхности. Это приведет к локальному увеличению газодинамического сопротивления слоя, снижению скорости фильтрации газа и процесса спекания. Эти негативные факторы усилятся при изменении скорости ленты до момента приведения в соответствие с ней частоты вращения барабанного питателя. Заявляемые пределы обеспечивают мягкое, равномерное срезание ножом неровностей поверхности слоя, с одной стороны, и обязательный сход с ножа избыточной шихты без ее налипания, с другой.
Для оперативного регулирования работы элементов устройства в процессе формирования слоя шихты на агломашине по ширине ножа устанавливают контактные датчики контроля верхнего и нижнего уровня шихты, накапливаемой на его поверхности, что позволит привести в соответствие частоту вращения барабанного питателя с заданной высотой слоя шихты.
Из практики известно, что максимальная сегрегация шихты по крупности по высоте слоя и соответственно топлива шихты достигается при наличии просвета между нижней кромкой загрузочного лотка и поверхностью формируемого слоя. В предлагаемом устройстве соблюдения указанного условия достигается зазором по вертикали между нижними кромками ножа и загрузочного лотка. При зазоре менее 50 мм, между нижней кромкой лотка и поверхностью слоя не образуется стабильный просвет, периодически перекрывается зазор между лотком и слоем, на лотке периодически образуется гребень, в результате чего ухудшается сегрегация шихты и топлива, в слое формируются локальные неоднородности. Как следствие повышается газодинамическое сопротивление слоя и соответственно снижается скорость фильтрации газа и процесса спекания, ухудшается качество агломерата.
При зазоре до 150 мм траектория полета частиц шихты такова, что они попадают по направляющей к параболе непосредственно на откос слоя, что обеспечивает эффективное разделение частиц шихты по крупности и концентрации топлива. Если зазор между кромками лотка и ножа более 150 мм, то траектория полета частиц шихты переходит в вертикальную, они частично загружаются на уже образовавшуюся поверхность слоя и плохо разделяются на откосе слоя. Кроме того, на поверхности слоя образуются неоднородности в форме "кратеров" с углублениями и возвышениями, величина которых зависит от размера массивов, падающих сверху на лоток при загрузке шихты барабанным питателем.
Окончательное формирование слоя шихты на агломашине осуществляют гладилкой, расположенной в устройстве за выравнивающим ножом. Для равномерного выравнивания поверхности и оптимального уплотнения слоя шихты, особенно у бортов паллеты агломашины, гладилку выполняют в виде набора из 3-5 автономных секций, причем крайние секции составляют 0,15÷0,25 от общей ширины гладилки. Это, в частности, позволяет нагрузить крайние секции гладилки больше, чем средние для устранения неравномерности скорости спекания по ширине паллет агломашины.
Перечисленная совокупность использования новых существенных признаков устройства в заявленном сочетании и размерах соотношений элементов не сложной конструкции позволяет решить поставленную задачу.
На фигуре изображен общий вид устройства для загрузки шихты на агломерационную машину.
Устройство состоит из загрузочной воронки 1 с шибером 2 и разгрузочным окном 3; барабанного питателя 4; стабилизатора потока шихты 5, примыкающего к образующей поверхности барабана, ограниченной углом α=35÷45°, и длиной L=(0,4÷0,6)×R с отрицательным наклоном φ к горизонтальной плоскости; рассекателей 6 стабилизатора; загрузочного лотка 7 с узлом крепления и регулирования его положения 8; автономного выравнивающего ножа 9 с узлом крепления и регулирования 10 его положения с учетом угла наклона β по отношению к углу наклона γ загрузочного лотка и зазором Δh по вертикали между его нижними кромками и кромками загрузочного лотка; датчиков 11 контроля верхнего и нижнего уровня шихты на ноже, и гладилки 12, служащей для уплотнения верхнего элемента слоя шихты.
Устройство для загрузки шихты на агломерационную машину работает следующим образом.
Осуществляют монтаж устройства с учетом заявленных параметров элементов конструкции, их соотношений и пространственного расположения.
В зависимости от физико-механических свойств используемого шихтового материала и производительности агломерационной машины выбирают основные параметры загрузочного устройства (высоту разгрузочного окна 3 воронки 1, соответствующую частоте вращения барабанного питателя 4, радиус R барабанного питателя 4, угол примыкания α стабилизатора к барабанному питателю 4, длину и угол наклона φ стабилизатора к горизонту, длину и угол γ наклона загрузочного лотка 7). В практике агломерационного производства угол наклона загрузочного лотка к горизонтальной плоскости γ составляет в зависимости от свойств шихты 54-65°. С учетом расположения (регулируется узлом крепления 8) загрузочного лотка 7 при помощи узла регулирования 10 фиксируют положение выравнивающего ножа 9 в пределах заявленных параметров: угла наклона β ножа 9 по отношения к углу наклона γ загрузочного лотка 7 и величины зазора Δh в вертикальной плоскости по отношению положения нижних кромок загрузочного лотка 7.
Окомкованную шихту подают в загрузочную воронку 1 и оттуда дозируют барабанным питателем 4 через разгрузочное окно 3 с шибером 2 на зубчатый стабилизатор 5 с рассекателем 6, обеспечивающим равномерный сход шихты тонким слоем и разрушение массивных образований шихты, и создающим благоприятные условия для эффективного разделения шихты по крупности на загрузочном лотке 7 и затем на откосе слоя шихты 13.
С загрузочного лотка 7 шихта поступает на движущуюся колосниковую решетку 14 агломерационной машины, на которой формируется слой шихты 13. Регулируя угол наклона β выравнивающего ножа 9, добиваются, чтобы шихта свободно сходила с него при локальном уменьшении высоты слоя шихты 13 на колосниковой решетке 14 и вместе с тем не тормозила движение слоя, мягко срезая избыточный элементарный слой. Этот процесс можно контролировать контактными датчиками 11, установленными по ширине ножа и высоте над ним. Если уровень шихты под ножом опускается ниже заданной величины, то подается сигнал на увеличение частоты вращения барабанного питателя. И наоборот, если уровень шихты над ножом превышает заданный, то подается сигнал уменьшения частоты вращения барабанного питателя 4.
После ножа 9 по ходу движения колосниковой решетки 14 слой шихты 13 поступает под гладилку 12, под которой уплотняется на 20÷30 мм. Гладилка выполняется секционной с возможностью подобрать оптимальное давление на слой шихты в центральных и периферийных секциях.
Пример работы устройства при загрузке шихты.
С использованием предлагаемого устройства на аглофабрике .№2 ОАО "ЧМК" на двух агломерационных машинах провели реконструкцию узла загрузки шихты. Для этого установили: зубчатый стабилизатор потока шихты с рассекателями, загрузочный лоток с отрывом от слоя и углом наклона 54°, выравнивающий нож под углом наклона 65° и зазором в вертикальной плоскости 140 мм по отношению положения нижних кромок загрузочного лотка. Приведенные параметры подобраны в процессе наладки.
Положительные результаты испытаний и работы "пилотной" агломашины с новым устройством загрузки шихты послужили основанием для последовательной модернизации всех агломашин в капитальные ремонты.
3
По сравнению с существующим при использовании заявленного технического решения достигнуты следующие показатели: удельная производительность увеличена на 1,2%, расход твердого топлива снижен на 5 кг/т агломерата, удельный расход природного газа сокращен на 0,6 м/т агломерата. Впервые в отечественной металлургии спекание шихты осуществлено при увеличении высоты слоя на агломашине с 460 до 560 мм.
Таким образом, устройство для загрузки шихты может быть реализовано в промышленных условиях на типовом оборудовании с использованием стандартных приборов контроля и локальной автоматической системой управления процессом формирования слоя на агломерационных машинах.
Источники информации
1. Ловчинский Э.В. Механическое оборудование фабрик для окускования железорудного сырья. М. Металлургия. 1977. С.47.
2. Авт.свидетельство СССР №1125459, Бюл. №43, опубл. 23.11.84 г.