Файл: Тарасов, В. П. Загрузочные устройства шахтных печей.pdf

Подобные сочетания хорошего распределения материалов (сход­ ного с тем, которое было признано наилучшим при ручной завалке небольших древесноугольиых печей Швеции) со сложностью кон­ струкции присущи и аппарату Толандера (рис. 6). Он состоит из неподвижной большой воронки 1 и подвижного цилиндра-колокола 2 с приклепанной к нему малой воронкой 3, горловина которой откры­ вается и закрывается конусом-пробкой 4. Два стационарных цилин­ дра 5, 6 служат для направления мелких материалов, падающих из пространства между большой воронкой и цилиндром-колоколом (при его подъеме) в промежуточную зону печи. Таким путем обычно загружают одну половину рудной части подачи и весь флюс, а в ма­ лую воронку заваливают весь уголь и сверху ровным слоем помещают другую половину руды. Работа аппарата начиналась с подъема конуса-пробки, после чего уголь ссыпался в печь кучей, достигающей своим откосом нижней кромки («юбки») стационарных ци­ линдров. Руда, находящаяся на поверхно­ сти угля, располагалась в пустотах между его кусками, т. е. более или менее равно­ мерно распределялась по всей поверхности колошника. Затем следовал подъем ци­ линдра-колокола, при этом вторая половина руды и флюс ссыпались в пространство

между стационарными цилиндрами. При этом мелкие фракции руды оставались в гребне, т. е. в промежуточной зоне, а более крупные куски откатывались к стенкам колошника. Ширину промежуточной зоны регулировали соответствующим подбором диаметров стацио­ нарных цилиндров, а распределение руды у стен и в центральной области печи — путем изменения их соотношения в подвижной и неподвижной воронках.

Итак, колокол Лангена с центральным газоотводом и тот же колокол в комбинации с подъемными кольцами при периферийном отводе газа, а также аппарат Толандера позволяют получать рас­ пределение газового потока по радиусу печи, близкое к оптималь­ ному значению, но такой же результат дает и аппарат Парри, от­ личающийся более простой конструкцией. Важным преимуществом аппарата Парри является также лучшая его герметичность и неслож­ ность установки второго газового затвора. Это стало необходимым вследствие увеличения объема доменных печей, форсировки их хода и необходимости полного устранения потерь колошникового газа, который приобретал все большую ценность. На американском за­ воде «Юнгстауи» был установлен засыпной аппарат с двойным ко­ нусом Парри. Верхний конус стали называть малым в отличие от большого — нижнего. В воронку малого конуса загружали шихту из одного скипа (самоопрокидывающейся вагонетки), после чего ко­ нус открывался и шихта ссыпалась на нижний конус, где набира­ лась вся подача. Малый и большой конусы работали асинхронно и потери газа в атмосферу почти полностью устранялись.

9

Загрузка печи с помощью скиповых и бадьевых подъемников не исключила возможности распределения шихты по окружности печи ручным способом. Для устранения этого недостатка Кеннеди [2, 3] предложил делать воронку высокой с узкой средней частью, что значительно сглаживало неравномерность односторонней за­ грузки (рис. 7). В некоторых случаях и верхнюю часть воронки де­ лали узкой, чтобы уменьшить сегрегацию материалов по крупности.

Такая воронка значительно уменьшала, но полностью не устраняла объемную неравномерность в распределении материалов по окруж­ ности колошника. По расчетам В. К. Грузинова [4], даже в лучшем случае в одной половине воронки оказывалось на 30—40% шихты больше, чем в другой. Поэтому на доменных печах с такой воронкой происходил односторонний разгар кладки. К тому же большая вы­ сота падения материалов в воронке приводила к образованию мелочи, особенно при низкой прочности топлива. Из-за указанных недо­ статков воронка Кеннеди широкого распространения не получила.

Для лучшего распределения шихты по окружности колошника Броун предложил промежуточный периодически вращающийся ло­ ток (рис. 8). От движения скипа посредством направляющих шкивов и зубчатой передачи лоток поворачивается на определенный угол,

10

Поэтому после каждой подачи мелочь скапливалась в новом месте колошника. По завершению всего цикла подач, равного числу стан­ ций (углы поворота), материалы и по высоте, и по окружности печи должны иметь сравнительно равномерный состав в качественном и в количественном отношении. Однако вследствие неодинакового по­ ложения лотка при поворотах по отношению к опрокидывающе­ муся скипу или вагонетке распределитель Броуна не давал равно­ мерного распределения материалов на конусе. Этот дефект был впоследствии устранен установкой небольшого верхнего конуса, обеспечивающего сравнительную равномерность засыпки материа­ лов па большом конусе независимо от положения вращающегося лотка.

Лотком Броуна достигалась так называемая «кучная» загрузка шихты. Хотя суммарное количество материалов по окружности печи за полный цикл получалось сравнительно одинаковым, неравномер­ ность за одну подачу была очень большой. Это приводило к неудов­ летворительному газораспределению в печи и способствовало раз­ витию канального хода газов со всеми вытекающими последствиями, а система управления вращением лотка не позволяла изменять цикл загрузки шихты для ликвидации каналов.

А. И. Верхотуров и Н. В. Малиновский предложили более ра циональную систему загрузки сырых материалов лотком Броуна, которая наряду с автоматически последовательным перемещением лотка позволяла загружать руду и кокс в любую область окруж­ ности колошника, т. е. избирательно (авт. свид. СССР, № 9333, 1926 г.). К распределителю Броуна они добавили малый конус, что ограничило влияние положения лотка на порядок распределения материалов.

В этом модернизированном аппарате (рис. 9) герметизация вра­ щающегося лотка осуществлена с помощью водяного или песочного затвора, что нельзя признать рациональным. Очевидно, лучше крепить лоток через центральную трубу с зубчатым венцом, находя­ щимся в зацеплении с выходной шестерней редуктора электропри­ вода вращения. Такую конструкцию легче герметизировать с по­ мощью обычного сальникового уплотнения.

Несмотря на улучшенную схему работы, модернизированный ло­ ток Броуна не обеспечил экономичной работы доменных печей и поэтому не получил широкого распространения. Но в сочетании с дру­ гими загрузочными устройствами он использовался многими изо­ бретателями. Более подробно это будет рассмотрено в одном из раз­

делов книги.

В 1906 г. американский инженер Мак-Ки для лучшего распре­ деления материалов предложил конструкцию вращающейся воронки, закрытой малым конусом. Его распределитель при достаточно узкой и высокой вращающейся воронке работал лучше, чем воронка Кен­ неди и лоток Броуна, и вытеснил их из доменного производства. В настоящее время во всех странах с развитой металлургией для загрузки доменных печей применяют засыпные устройства, состоя­ щие из засыпного аппарата Парри и вращающегося распределителя

11

(всего 24 станции, через каждые 15°), что обеспечивает более равно­ мерное распределение материалов. После поворота малый конус открывается и шихта ссыпается на большой конус, на котором

набирается полная подача. Затем он опускается и шихта попадает в печь. Обычно подача состоит из четырех, пяти или шести скипов шихты в зависимости от объема загружаемых материалов и полез­ ной емкости скипов.

Указанная схема загрузки обеспечивает удовлетворительную ра­ боту на доменных печах полезным объемом до 3500 м3. Однако воз­ росшие технические возможности позволяют в настоящее время вне­ дрить в производство более совершенные засыпные устройства. Это позволит улучшить технико-экономические показатели работы до­ менной печи. Кроме того, за последние годы в нашей стране при­ ступили к созданию сверхмощных доменных печей полезным объемом 4000—5000 м3, для которых существующая система загрузки, ве­ роятно, окажется неприемлемой. В данной работе наряду с другими вопросами будут рассмотрены и различные варианты загрузочных устройств для сверхмощных доменных печей.

12

Подача шихты на колошник

Работа загрузочного устройства, а следовательно, и распре­ деление шихтовых материалов в доменной печи во многом зави­ сят от способа их подачи на колошник. Поэтому целесооб­ разно рассмотреть основные схемы существующих подъемных устройств.

Сырые материалы на колошник первых доменных печей достав­ ляли вагонетками вручную или с помощью конной тяги. С увеличе­ нием печей и их производительности возникла необходимость в спе­ циальных подъемниках, требования к работе которых все время возрастали. Вначале повсеместное распространение получили верти­ кальные подъемники, но они имели большой недостаток — необхо­ димость применения ручного труда и присутствия рабочих на колош­ нике доменных печей. С развитием техники появилась возможность механизировать подачу шихты к подъемнику, а затем и к месту вы­ грузки на колошниковой площадке. Так, на одной из доменных пе­ чей Приднепровья вертикальный подъемник работает и по настоящее время. Шихту к подъемнику доставляют автосамосвалами, а на ко­ лошниковой площадке разгружают специальным тельферным устрой­ ством. Однако и в этом случае производительность подъемника остается низкой вследствие обратного холостого хода и прерывного характера работы. Поэтому уже во второй половине прошлого века на металлургических заводах Европы и Америки стали применять бадьевые и скиповые подъемники.

Конструктивно оба подъемника сходны между собой — и скип и тележка с бадьей перемещаются по рельсам наклонного моста при помощи электролебедки. Но каждый из них имеет отличительные особенности, как положительно, так и отрицательно влияющие на результаты работы.

При загрузке бадьей ее сажают на кольцо приемной воронки, после чего конусное днище под действием собственного веса и веса шихты раскрывается и шихта ссыпается на большой конус засып­ ного аппарата. Затем днище закрывается, и в таком положении бадья выполняет роль второго газового затвора. Таким образом, при за­ грузке печи бадьевым подъемником отпадает необходимость в верх­ нем газовом затворе. Особенностью такой загрузки является отсут­ ствие распределителя шихты, так как материалы из бадьи сравни­ тельно равномерно распределяются по всей окружности колошника. Необходимо только следить за равномерным размещением шихты во время ее засыпки в бадью. Поэтому бадью в момент загрузки в нее материалов вращают и этим в большей мере или полностью устраняют сегрегацию шихты по окружности.

При бадейкой загрузке значительно меньше перегрузок шихты, она попадает прямо в печь или на большой конус, минуя лишние перегрузки (численно равные количеству загружаемых скипов) в приемной и вращающейся воронках распределителя, а также одну или две перегрузки до скипа. Кроме того, при бадейной загрузке высота падения меньше, чем при скиповой.

13