Устройство для маневрирования конусом доменной печи
DEVICE FOR MANEUVERING A DOMAIN OVEN CONE

Изобретение относится к доменному производству и может быть использовано на металлургических предприятиях, имеющих в своем составе доменные печи с загрузочными устройствами с конусами, работающими по схеме принудительного их открывания.
Известны конусные загрузочные устройства доменной печи, содержащие лебедку, которая через промежуточный шкив, размещенный на наклонном мосту, передает движение балансиру, установленному в колошниковой части доменной печи. Балансир, имеет два рычага - короткий и длинный. Через короткий рычаг, прямильный механизм и штангу при работе лебедки в режиме натяжения канатов передается движение конусу на опускание (открывание) и загрузку доменной печи шихтовыми материалами. Закрывание конуса происходит под действием контргруза, установленного на длинном рычаге балансира при работе лебедки в режиме ослабления канатов. Для большей надежности связь балансиров с лебедкой осуществляется двумя смежными канатами. (Источник: книга «Изготовление и эксплуатация загрузочных устройств доменных печей», авторы Д.А. Сторожик, М.А. Тылкин, В.М. Гребенник. М.: «Металлургия», 1973 г., с. 145, рис. 112«в» и с. 146, рис. 113, см. приложение 1).
Недостаток этого устройства заключается в сложной схеме замены каната, срок службы которого невелик (6-12 месяцев) вследствие быстрого его износа на участке соприкосновения со шкивом.
На период замены канатов доменная печь останавливается, что снижает технико-экономические показатели ее работы. Недостаток состоит и в том, что износ канатов происходит на коротком отрезке в их середине, а замене подлежат все канаты, имеющие большую длину.
3
Известно также устройство для маневрирования конусом доменной печи, в котором на наклонном мосту вместо шкива установлена качающаяся стойка, а связывающий балансир и лебедку канат выполнен из двух разделенных стойкой отрезков, один из которых связывает стойку с лебедкой, а другой - с балансиром (источник: авторское свидетельство на изобретение №295455, заявлено 11.08.1969 г.). Отсутствие шкива в данном устройстве решает проблему износа шкивных канатов. Однако практическое использование этого устройства при скиповой системе загрузки доменной печи невозможно. Применяемые на этих доменных печах скиповые и конусные лебедки имеют очень большие габариты. Так, например, скиповая лебедка ЛС 29 - 11, используемая для загрузки доменных печей полезным объемом 2000-2300 м, имеет длину 9,75 и ширину 6,95 м. Конусная лебедка имеет длину 4,8 и ширину 2,0 м. Обе эти лебедки должны быть установлены в машинном здании таким образом, чтобы канаты выходили через крышу здания по центральной оси наклонного моста, причем конусная лебедка должна быть установлена длинной стороной параллельно наклонному мосту. Однако ширина этого здания не позволяет расположить конусную лебедку таким образом, так как она строго ограничена: снизу - проходящими железнодорожными путями для уборки продуктов плавки и подачи разнообразных грузов при ремонтах доменных печей, сверху - наклонным мостом, со стороны доменной печи - зданием поддоменника, со стороны бункерной эстакады - основанием наклонного моста.
Наиболее близким по технической сущности решаемых задач к предлагаемому изобретению (прототипом) является выполнение канатов, связывающих балансир малого конуса с лебедкой, из трех частей со съемной вставкой на шкиве. (Источник: книга «Изготовление и эксплуатация загрузочных устройств доменных печей», авторы Д.А. Сторожик, М.А. Тылкин, В.М. Гребенник. М.: «Металлургия», 1973 г., с. 147, верхний абзац, см. приложение 2).
Как сообщают авторы книги эту вставку можно заменить при работе печи. Однако произвести замену канатов во время работы доменной печи практически невозможно, так как даже при исполнении канатов в виде трех частей объем выполняемых при их замене работ значителен и необходим перевод доменной печи в режим работы «тихий ход». Так, при замене участка канатов на шкиве необходимо: доставить на расположенную на наклонном мосту около шкива площадку новые секции съемных канатов, прекратить загрузку доменной печи, перевести конусную лебедку в ручной режим работы, ослабить натяжение идущих от лебедки канатов, временно закрепить четыре конца канатов, идущих от лебедки и балансиров, за конструкции наклонного моста, разъединить в районе шкива концы канатов в количестве 8 штук и затем соединить их заново, произвести в ручном режиме несколько пробных пусков конусной лебедки с целью проверки степени натяжения всех канатов, а также выполнить еще ряд других работ. Совершенно очевидно, что выполнить такой объем работ, производимых вручную на большой высоте и в стесненных условиях, за короткий промежуток времени представляется невозможным.
Задачей предлагаемого устройства является существенное сокращение времени работы доменной печи в режиме «тихого хода» при замене канатов съемной вставки, а также повышение срока службы этих канатов.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для маневрирования конусом доменной печи, содержащее установленный в колошниковой ее части двухрычажный балансир, связанный одним концом с контргрузом, а другим - через прямильное устройство и штангу с конусом, смонтированный на наклонном мосту шкив с ручьями для канатов, лебедку и сами канаты, связывающие балансир с лебедкой и состоящие из трех частей, одна из которых выполнена в виде съемной вставки из канатов, огибающей шкив, другая часть из двух смежных канатов соединяет балансир со съемной вставкой и третья часть из двух смежных канатов соединяет лебедку со съемной вставкой, дополнительно содержит металлический брус с петлями для соединения канатов съемной вставки с канатами, идущими от лебедки, и металлический короб с крышкой и петлями для соединения канатов съемной вставки с двумя канатами балансиров, при этом сама съемная вставка выполнена из трех отрезков канатов, из которых два боковых каната имеют на концах зажимы с петлями, а средний имеет на одном конце зажимы с петлей, а на другом конце - зажимы с натяжным болтом и гайками, при этом общая площадь поперечного сечения трех канатов съемной вставки на 5-10 процентов превышает общую площадь поперечного сечения двух канатов, соединяющих съемную вставку соответственно с лебедкой и балансиром, а шкив выполнен с тремя ручьями для канатов.
На фиг. 1 схематично приведен общий вид предлагаемого устройства применительно к маневрированию малым конусом, на фиг. 2 и 3 представлены узлы сочленения трех канатов съемной вставки с двумя канатами, идущими соответственно от балансира и лебедки, на фиг. 4 приведен общий вид среднего каната съемной вставки в сборе с натяжным болтом, на фиг 5 - общий вид натяжного болта: вид спереди, вид сверху и разрез А-А.
Устройство для маневрирования конусом доменной печи содержит балансир с двумя рычагами - коротким 1 и длинным 2, прямильное устройство 3, контргруз 4, штангу 5, приемную воронку 6 и конус 7. С помощью двух смежных канатов 8, трех канатов 9 съемной вставки и двух смежных канатов 12 балансир связан с конусной лебедкой (не показана). На наклонном мосту 11 установлен шкив 10 с тремя ручьями для прохода канатов съемной вставки. Соединение двух канатов 8, идущих от балансира, с тремя канатами съемной вставки 9 произведено через короб 16, который имеет две петли 30 и оси 21 для соединения с двумя боковыми канатами 9 съемной вставки, концы которых с помощью зажимов 23 охватывают петли 22. Средний канат 9 съемной вставки со стороны короба 16 соединен с натяжным болтом 18, который как и отверстие в стенке короба 16 имеет поперечное сечение, исключающее его поворот при проведении манипуляций с гайками 19 и контргайками 20 (см. фиг. 5, разрез А-А). Короб 16 имеет крышку 17, которая крепится к коробу с помощью болтов 24. Концы канатов 8 со стороны короба 16 с помощью зажимов 13 заправлены в петли 14, в которые вставлены оси 26, которые в свою очередь соединены между собой двумя пластинами 27 (верхней и нижней). Через ось 25 и петлю 15 канаты 8 соединены с коробом 16. С другой стороны концы трех канатов 9 съемной вставки с помощью зажимов 23 заправлены в петли 22, которые соединены через оси 21 с петлями 29, прикрепленными к брусу 28. Верхние концы двух канатов 12, идущих от конусной лебедки, с помощью зажимов 13 соединены с петлями 14, которые через пластины 27 соединены между собой, а через ось 25 и петлю 15 соединены с брусом 28.
Сочленение смежных канатов 8 и смежных канатов 12 между собой с помощью пластин 27 позволяет обеспечить одинаковую степень их натяжения при наличии небольшой разницы в их длине.
При работе устройства на опускание конуса лебедка создает натяжение в канатах 12 и через пластины 27, ось 25, петлю 15 передает движение брусу 28 съемной вставки, а через него и канаты 9 съемной вставки движение передается коробу 16 и далее канатам 8, связанным с коротким рычагом 1 балансира. Балансир поворачивается и через прямильное устройство 3 и штангу 5 воздействует на конус 7, опуская его.
При работе лебедки на закрывание конуса натяжение канатов всего устройства ослабляется, под действием контргруза 4 длинный рычаг 2 балансира опускается вниз, а короткий его конец 1 поднимается вверх, поднимая штангу 5, соединенную с конусом 7. При соприкосновении конуса 7 с нижней кромкой приемной воронки 6 натяжение всех канатов сразу ослабевает. Установленный в машинном здании скипового подъемника механизм предельного натяжения канатов фиксирует это ослабление и дает сигнал на остановку работы лебедки.
Как указывалось выше, для большей надежности связь балансиров с лебедкой осуществляется двумя смежными канатами. Выполнение съемной вставки в виде трех канатов с общей площадью поперечного сечения на 5-10 процентов выше общей площади поперечного сечения двух канатов на других участках устройства обеспечивает достаточную степень надежности всего устройства в целом.
Замена изношенных канатов 9 съемной вставки производится следующим образом. Конусная лебедка переводится в ручной режим работы. На коробе 16 откручиваются болты 24, снимается крышка 17 и производится поочередная их замена. Для этого вначале ослабляются затяжки контргаек 20 и подкручивание гаек 19, размещенных на натяжном болте 18 по обе стороны стенки короба 16. При этом происходит усиление натяжения среднего каната 9 и одновременно ослабление натяжения двух боковых канатов 9, что облегчает их замену новыми. После удаления одного из этих канатов на его место устанавливается новый. По окончании замены двух боковых канатов 9 съемной вставки производится замена и среднего каната 9 с натяжным болтом 18, для чего с этого болта скручиваются контргайка 20 и гайка 19, размещенные в коробе 16, и вставка нового каната 9.
Чтобы сократить время замены канатов 9 съемной вставки и соответственно работу доменной печи на тихом ходу новые канаты 9 должны быть заранее подготовлены, т.е. в них вставлены петли (коуши) 22, в требуемом нормативными документами количестве установлены зажимы 23, присоединен натяжной болт 18 и подготовлены оси 21. Также необходимо заранее до замены все новые канаты 9 подвергнуть тщательному осмотру и предварительной растяжке на специальном стенде с контролем ее величины на уровне, близком к фактическому усилию, испытываемыми этими канатами при работающей доменной печи.
Все прикрепленные к коробу 16 новые канаты 9 съемной вставки имеют разную степень натяжения, поэтому перед выводом доменной печи в рабочий режим необходимо произвести операции по выравниванию воздействующих на эти канаты усилий и предотвращению возможного самооткручивания гаек 19 на среднем канате. С этой целью лебедка вручную включается на опускание конуса, при этом канаты на всех участках устройства, включая шкив 10, натягиваются. Работа лебедки временно прекращается и производится перетяжка всех канатов от балансира до лебедки путем закручивания или откручивания гаек 19 на натяжном болте 18 среднего каната 9 съемной вставки с помощью гаечных ключей, оснащенных средствами измерения крутящего момента. После завершения этой операции на натяжном болте 18 окончательно закручиваются гайки 19 и контргайки 20 для предотвращения их самооткручивания. Затем производится обильное смазывание конца болта 18 и контргаек 20 смазкой, закрытие короба 16 крышкой 17 с помощью болтов 24 для предотвращения воздействия атмосферных осадков на этот узел. Далее вручную на малой скорости включают лебедку, проводят пробные операции по подъему и опусканию конуса 7 и по их завершению осуществляют перевод доменной печи на рабочий режим работы.
Как видно из приведенного описания операций по замене канатов 9 съемной вставки, предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:
- отпадает необходимость в крепежных приспособлениях для временного закрепления к наклонному мосту нижних концов канатов 8, идущих от балансира и верхних концов канатов 12, идущих от лебедки, так как концы этих канатов на все время замены канатов 9 прикреплены соответственно к коробу 16 и брусу 28, которые в свою очередь всегда связаны между собой двумя канатами 9 съемной вставки. Соответственно сокращается и время замены канатов 9;
- масса каждого каната 9 съемной вставки существенно меньше, чем аналогичного каната в прототипе, поскольку он имеет меньшее поперечное сечение. Операция по его замене, совершаемая на большой высоте и исключительно вручную, заметно облегчается. Помимо указанного, срок службы этих канатов и самого шкива 10 существенно возрастет. Это обусловлено следующими положениями. Как известно из практики при прочих равных условиях срок службы канатов и шкивов в условиях воздействия на них атмосферных осадков зависит от степени их натяжения и от показателя отношения диаметра шкива к диаметру каната: чем больше этот показатель, тем больше относительный срок службы каната (см. график зависимости относительного срока службы каната от отношения диаметра барабана, шкива D к диаметру каната d в статье из интернета «Рекомендации по установке и использованию канатов», приложение 3). В предлагаемом устройстве усилие, передаваемое одним канатом 9 съемной вставки, в полтора раза ниже, чем по прототипу. Также меньше диаметр канатов и соответственно выше показатель отношения диаметра шкива к диаметру канатов. Указанные факторы способствуют повышению срока службы канатов и шкива.
Следует отметить еще один существенный момент: внедрение предлагаемого устройства на действующих доменных печах не повлечет за собой необходимость проведения дорогостоящих и трудоемких работ, так как шкив с тремя ручьями для канатов может быть изготовлен с габаритами, близкими к габаритам шкивов с двумя ручьями на действующих сейчас доменных печах.