ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
BLAST FURNACE FEEDING EQUIPMENT

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к оборудованию системы загрузки доменных печей.
Известно устройство для загрузки шахтной печи, содержащее установленные по вертикальной оси печи распределитель с подвижным лотком, накопительный бункер и два промежуточных бункера с верхними и нижними уплотнительными заслонками (патент 1498395, RU, МПК С21В 7/20, аналог).
Недостатком известной конструкции устройства является большие высотные характеристики составных частей и всего загрузочного устройства в целом.
Известно загрузочное устройство доменной печи, смонтированное на ее куполе, содержащее распределитель шихты, закрепленный на фланце горловины печи и выполненный с центральной шихтовой воронкой, и приводной распределительный лоток, накопительный бункер с нижними шихтовым затвором и газовым клапаном, установленные над накопительным бункером промежуточные бункера с верхними шихтовыми затворами и газовыми клапанами, сильфонный компенсатор, установленный между распределителем шихты и нижним газовым клапаном, технологическую задвижку, размещенную между фланцами распределителя и сильфонного компенсатора (патент 2169777, RU, МПК С21В 7/20, прототип).
К недостаткам известной конструкции устройства следует отнести большие высотные характеристики составных частей и всего загрузочного устройства, что не дает возможности установки загрузочного устройства на модернизируемых доменных печах с заданным размером между фланцем доменной печи и наклонным мостом подачи шихты и обеспечение заданного технологического режима загрузки.
Так, образующие стенки промежуточных бункеров, шихтовых челюстных затворов и бункера-накопителя выполнены с неоптимальными углами наклона и нерациональной, с точки зрения экономии высоты, конструкции, а применение распределителя с возможностью замены лотка через корпус распределителя не позволяют получить распределитель минимальной высоты.
В основу изобретения поставлена задача разработать конструкцию загрузочного устройства, в котором бы выполнялось следующее: снижение высоты устройства за счет оптимизации габаритов по высоте его составных частей, возможность установки устройства для загрузки и распределения загружаемых сыпучих материалов на модернизируемых доменных печах с заданным размером между фланцем доменной печи и наклонным мостом подачи шихты и обеспечение заданного технологического режима загрузки.
Поставленная задача решается тем, что в загрузочном устройстве доменной печи, смонтированном на ее куполе, содержащем распределитель шихты, закрепленный на фланце горловины печи и выполненный с центральной шихтовой воронкой, приводной распределительный лоток, накопительный бункер с нижними шихтовым затвором и газовым клапаном, установленные над накопительным бункером промежуточные бункера с верхними шихтовыми затворами и газовыми клапанами, сильфонный компенсатор, установленный между распределителем шихты и нижним газовым клапаном, технологическую задвижку, размещенную между фланцами распределителя и сильфонного компенсатора, согласно изобретению приводной распределительный лоток выполнен в виде суженной к низу трубы и подвешен в корпусе распределителя шихты на полувалах вертикально по его оси при помощи быстроразъемного соединения с возможностью наклона лотка от вертикальной оси с помощью механизма поворота на угол не менее 50°, как в одну, так и в другую сторону, а осевое отверстие корпуса распределителя шихты и приводной распределительный лоток выполнены с геометрическими параметрами, обеспечивающими свободное прохождение распределительного лотка в вертикальном положении через упомянутое осевое отверстие корпуса распределителя шихты при демонтаже его вертикально вверх через верхний торец распределителя, при этом стенки накопительного бункера и промежуточных бункеров и сопряженные с ними стенки нижнего и верхних шихтовых затворов выполнены в виде усеченных конусов, центральный угол которых равен 62-78°.
Быстроразъемное соединение выполнено в виде впадин на полувалах и входящих в них выступов на ответных опорных поверхностях распределительного лотка.
Лоток выполнен сборным.
Центральная шихтовая воронка выполнена съемной.
Верхние и нижние газовые клапаны содержат корпус, тарель, седло, гидроцилиндр подъема и опускания тарели и гидроцилиндр ее поворота, при этом корпусы указанных клапанов совмещены с корпусами шихтовых затворов.
Между фланцем сильфонного компенсатора и корпусом нижнего газового клапана установлены три гидроцилиндра с малым ходом, для снятия нагрузки с крепежных соединений при замене распределительного лотка и освобождения фланцев сильфонного компесатора и шихтового затвора.
Технологическая задвижка выполнена в виде тонкого листа и шарнирно закреплена на корпусе распределителя шихты с возможностью поворота и размещения между фланцем сильфона и фланцем распределителя.
На наружную поверхность клапанной тарели и на внутреннюю поверхность седла клапана нанесено износостойкое композиционное покрытие на основе мельхиора и релита.
Предложенное устройство представлено на чертежах.
На фиг. 1 - общий вид устройства в разрезе.
На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
На фиг. 3 - общий вид распределителя в разрезе.
На фиг. 4 - продольный разрез газового клапана и шихтового затвора по оси вращения газового клапана.
На фиг. 5 - продольный разрез газового клапана и шихтового затвора по оси вращения шихтового затвора.
На фиг. 6 - выносной элемент Б на фиг. 5.
На фиг. 7 - выносной элемент В на фиг 5.
На фиг. 8 - общий вид устройства в разрезе при замене распределительного лотка на однотрактовом загрузочном устройстве доменной печи.
На фиг. 9 - общий вид устройства при замене распределительного лотка на двухтрактовом загрузочном устройстве доменной печи.
На фиг. 10 - разрез Г-Г на фиг. 9.
Устройство содержит распределитель лотковый 1, установленный на фланец 2 доменной печи; технологическую задвижку 3; сильфонный компенсатор 4; нижний газовый клапан 5; нижний шихтовый затвор 6; накопительный бункер 7; верхние газовые клапаны 8 и 9; верхние шихтовые затворы 10 и 11; промежуточный бункер 12.
Распределитель 1 имеет корпус 13 со съемной центральной шихтовой воронкой 14, подвижную часть 15 с приводным распределительным лотком 16, который закреплен на полувалах 17, 18 вращающейся части. Съемная центральная шихтовая воронка 14 и распределительный лоток 16 выполнены в виде суженных к низу труб и футерованы износостойкими материалами. Распределительный лоток имеет возможность отклоняться как в одну, так и в другую стороны от подвижной части 15. Привод вращения подвижной части 15 включает в себя электродвигатель 19 с планетарным редуктором 20, а привод поворота распределительного лотка 16 включает в себя гидроцилиндр 21 с мультипликатором 22. Крутящие моменты от этих двух потоков направляются на дифференциальный редуктор 23, а с него разветвляется на две ветви: первая - на вращение подвижной части 15 и вторая через два коническо-планетарных редуктора 24 и 25 - на поворот распределительного лотка 16.
Газовые клапаны, как нижний 5, так и верхние 8, 9 выполнены в виде двухходовой конструкции с гидроцилиндром 26 подъема-опускания клапанной тарели 27 и гидроцилиндром 28 поворота этой же клапанной тарели. На наружной поверхности клапанной тарели 27 и на внутренней поверхности седла клапана 29 нанесено специальное износостойкое композиционное покрытие 30 и 31.
Стенки накопительного бункера 7 и промежуточных бункеров 12 и сопряженные с ними стенки нижнего шихтового затвора 6 и верхних шихтовых затворов 10, 11 выполнены в виде усеченных конусов, центральный угол которых равен 62-78°.
Технологическая задвижка 3 шарнирно закреплена на корпусе распределителя и выполнена из тонкого листа, нижняя поверхность 32 которого предназначена для герметизации доменной печи, при технологической необходимости.
Между нижним фланцем сильфонного компенсатора 4 и нижним газовым клапаном 5 установлены три гидроцилиндра 33 с малым ходом.
Конструктивное выполнение распределительного лотка в виде суженной к низу трубы и ее подвеска в корпусе распределителя шихты на полувалах вертикально по его оси при помощи быстроразъемного соединения с возможностью наклона лотка от вертикальной оси на угол, равный не менее 50°, как в одну, так и в другую сторону с помощью механизма его поворота, а также выполнение осевого отверстия в корпусе распределителя и приводного распределительного лотка с геометрическими параметрами такими, что в вертикальном положении лоток свободно проходит через упомянутое осевое отверстие корпуса распределителя, и выполнение шихтовой воронки съемной позволит производить демонтаж лотка вертикально вверх через верхний торец распределителя и тем самым сократить высоту распределителя и всего устройства в целом.
Конструкция распределительного лотка и его подвески обеспечит то, что при подъеме вверх распределительный лоток будет иметь относительно точки подвеса симметричный минимальный габарит, что позволит также повысить безопасность и сократить время монтажа-демонтажа через верхний торец распределителя. Одновременно такое конструктивное исполнение позволит группировать поток загружаемой шихты к центру; засыпать шихту точно в центр; увеличить ресурс износостойкости распределительного лотка за счет использования всей его рабочей поверхности.
Нанесение износостойкого композиционного покрытия на основе мельхиора и релита на рабочие поверхности газовых клапанов, т.е. на наружной поверхности клапанной тарели и на внутренней поверхности седла клапана, позволяет значительно увеличить ресурс износостойкости как отдельных узлов, так и всего устройства в целом.
Применение технологической задвижки, выполненной в виде тонкого листа и шарнирно закрепленной на корпусе распределителя шихты, которая имеет возможность поворота и размещения между фланцем сильфона и фланцем распределителя, уменьшает высоту этого элемента и устройства в целом.
Выполнение стенок накопительного бункера и промежуточных бункеров, и сопряженных с ними стенок нижнего и верхних шихтовых затворов в виде усеченных конусов с центральным углом наклона F, величина которого составляет F=62°-78°, позволит уменьшить высоту каждого узла и всего устройства в целом.
Выполнение газовых клапанов в виде двухходовой конструкции с гидроцилиндром подъема-опускания клапанной тарели и гидроцилиндром поворота этой же клапанной тарели и совмещение их корпусов с корпусами шихтовых затворов позволит снизить высоту этого узла и устройства в целом.
Снижение высотной характеристики устройства позволяет при реконструкции старых доменных печей производить замену конусного засыпного аппарата на загрузочное устройство данного типа без изменения высотных отметок фланца доменной печи и скипового подъемника, при этом повысить эффективность технологического режима печи.
Цикл работы устройства происходит следующим образом:
Выгрузка шихты 34 из накопительного бункера 7 проходит при закрытых верхних газовых клапанах 8, 9 и верхних шихтовых затворах 10, 11. В это же время шихту 35 скиповым подъемником в количестве одного скипа подают в промежуточный бункер 12. После полной разгрузки накопительного бункера 7 закрывают нижние шихтовый затвор 6 и газовый клапан 5, сбрасывают избыточное давление из накопительного бункера 7 в атмосферу, открывают оба верхних газовых клапана 8, 9 и оба шихтовых затвора 10, 11, при этом шихта 35 высыпается в накопительный бункер 7 и вдогонку загруженной шихте со второго скипа поступает еще одна порция шихты, верхние шихтовые затворы 10, 11 и верхние газовые клапаны 8, 9 закрывают, выравнивается давление в накопительном бункере 7 с давлением в доменной печи плюс небольшое давление наддува до 0,1 атм и открываются нижние газовый клапан 5 и шихтовый затвор 6. Начинается выгрузка очередной порции шихты. Циклы повторяются и следуют друг за другом, при этом подвижная часть распределителя шихты с подвешенным в ней распределительным лотком вращается, а лоток еще и отклоняется по программе, заданной технологией плавки.
Выполнение привода поворота распределительного лотка в виде двух коническо-планетарных редукторов позволит обеспечить передачу крутящего момента на обе стороны лотка. Лоток отклоняется от оси печи поочередно в одну или другую сторону, поэтому футеровка его изнашивается равномерно по всей рабочей поверхности, увеличивая время износа лотка 16 более чем в два раза.
Замена лотка проводится следующим образом:
Проводится технологическая операция остановки печи. Во избежание выброса ядовитого газа CO в зону работ зажигают газы на поверхности засыпи в доменной печи.
Затем подается давление в поршневую полость трех гидроцилиндров 33, они, растягивая сильфон, сжимают фланцы между распределителем 1 и сильфонным компенсатором 4 - между нижним шихтовым затвором 6 и накопительным бункером 7, при этом крепеж ослабевает и легко освобождает фланцы. После этого давление подается в штоковую полость трех гидроцилиндров 33, они сжимают сильфон, и образованный зазор позволяет выкатить сборку отсеков позиций 4, 5, 6 в сторону от распределителя шихты. Затем поднимают и отводят съемную шихтовую воронку 14. Распределительный лоток устанавливают по оси печи и поднимают вверх. В лотке конические выступы 36 выходят из конических впадин 37. Производится демонтаж частей изношенного лотка и монтаж частей нового лотка в обратной последовательности. При положении лотка, отличном от угла 0°, планки 38 препятствуют подъему лотка.
При проведении ремонтных работ в зоне выше распределителя во избежание выброса ядовитого газа CO в зону работ после остановки печи отверстие закрывают листом технологической задвижки 3, которую вводят в зазор между фланцем распределителя 1 и фланцем сильфонного компенсатора 4 после сжатия сильфонного компенсатора гидроцилиндрами 33, герметизируется стык 32, сжимая элементы уплотнения этими же гидроцилиндрами. Газы на поверхности засыпи не зажигаются.
При замене лотка 16 в двухтрактном загрузочном устройстве замена лотка проводится через люк 39 шихтовода-тройника 40 после снятия крышки люка 41.
Перечень элементов:
Поз. Наименование
1 - распределитель лотковый
2 - фланец доменной печи
3 - технологическая задвижка
4 - компенсатор сильфонный
5 - клапан газовый отсечной нижний
6 - затвор шихтовый нижний
7 - бункер нижний основной
8 - клапан газовый отсечной
9 - клапан газовый отсечной верхний
10 - затвор шихтовый верхний
11 - затвор шихтовый верхний
12 - бункер верхний накопительный
13 - корпус распределителя
14 - группирователь шихты
15 - подвижная часть
16 - распределительный лоток
17 - полувалы
18 - полувалы
19 - электродвигатель
20 - планетарный редуктор
21 - гидроцилиндр
22 - мультипликатор
23 - дифференциальный редуктор
24 - коническо-планетарный редуктор
25 - коническо-планетарный редуктор
26 - гидроцилиндр
27 - клапанная тарель
28 - гидроцилиндр
29 - внутренняя поверхность седла клапана
30 - специальное износостойкое композиционное покрытие
31 - специальное износостойкое композиционное покрытие
32 - нижняя поверхность технологической задвижки 3
33 - гидроцилиндры с малым ходом
34 - шихта
35 - шихта
36 - конические выступы (лотка)
37 - конические впадины (на цапфах)
38 - планки
39 - люк
40 - шихтовод-тройник
41 - крышка люка