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

над контактным поясом создает естественный трамплин, предохра­ няющий до некоторой степени этот участок от абразивного износа ссыпающейся шихтой.

Штангу малого конуса изготавливают из трубы и защищают разъемными кольцами. Через фланец она опирается на ролики, которые находятся в неподвижных обоймах. Обоймы уплотнены сальниками и переходят в траверсу. Во избежание продувов в местах

Рис. 17. Виды уплотнений места стыка малого конуса с полой штангой:

/ — штанга; 2 — нижняя обойма защитных колец; 3 — втулка; 4 — малый конус; 5 — уплотнительное кольцо; 6 — асбестовый шнур; 7 — нажим­ ная втулка; 8 — мягкий пруток (из аустенитной стали)

гой и конусом наваривают уплотнительное кольцо (рис. 17, а), ко­ торое закрывают нижней обоймой защитных колец. На металлурги­ ческом заводе им. Дзержинского над участком резьбового соединения плотно насаживают удлиненную фланцевую втулку и сваривают ее кольцевым швом по линии стыка со штангой и конусом (рис. 17, б). На ММК применяют асбестовый шнур и нажимную втулку, которую после сборки также приваривают к штанге и конусу (рис. 17, в). На некоторых заводах втулку сваривают со штангой через мягкий пруток (рис. 17, г). Однако эти соединения полой штанги с малым конусом не обеспечивают полной надежности в эксплуатации. Слу­ чаи обрыва конусов имели место на многих металлургических за­ водах и особенно на заводах Юга, где шихтовые материалы более аб­ разивны.

Штангу малого конуса целесообразно делать разъемной (авт. свид. СССР, № 262126, 1962 г.), что облегчает монтаж и демонтаж загрузочного устройства. Обе части полой штанги соединяют муфтой с цилиндрической резьбой. Для стопорения на штанге предусмотрено

25

специальное кольцо с торцовыми шлицами. Во время демонтажа сое­ динительную муфту разрезают, а штангу используют для повторной эксплуатации.

Увеличение надежности и долговечности оборудования засыпного устройства типовой конструкции

За последние годы, в связи с применением повышенного давления газа на колошнике стойкость засыпных аппаратов значительно сни­ зилась. Это приводит к тому, что при удовлетворительном состоянии других механизмов печь останавливают на ремонт III разряда, стои­ мость которого превышает 100 000 руб.

Основной причиной низкой стойкости засыпного аппарата типо­ вой конструкции является образование неплотностей по линии контакта конуса с чашей, через которые устремляется с большой скоростью загрязненный колошниковый газ, вызывая абразивный износ конуса и чаши. Этот износ находится в прямой зависимости от скорости газа. С учетом сжатия струи при выходе из щели, а также потерь напора на трение и местные сопротивления величину скорости газа в щели можно рассчитать по формуле [19, 20]

где w0— средняя скорость движения газа, приведенная к нормаль­

р— среднее давление в щели, мм вод. ст.;

Я— коэффициент трения газа о стенки, определяемый опыт­ ным путем;

I — глубина щели, мм;

,о0 — приведенная плотность газа, кг/м3;

at — поправка на тепловое расширение газа; р о — давление атмосферы, мм вод. ст.

Расчеты скорости истечения газа при различных его давлениях и ширине щели 1,0 мм дали следующие результаты (при этом темпе­

На рис. 18 приведены кривые изменения скорости истечения газа через щели разной ширины в зависимости от давления. В начальной стадии продува, когда ширина образовавшейся неплотности между

26

конусом п чашей составляет 0,1—0,3 мм, скорость продува невелика ввиду большой потери давления газа на преодоление сопротивления, что способствует интенсивному износу контактной поверхности конуса и чаши. Затем скорость газа заметно возрастает. При щели больше 0,6 мм нарастание скорости значительно снижается.

Абразивный износ засыпного аппарата можно выразить через количество металла, снятого частичками пыли, движущимися в по­ токе газа [22]:

пыли.

Из формулы (11) следует, что количество снятого металла про­ порционально кубу скорости, концентрации пыли и времени абра­ зивного воздействия запыленной газовой струи на детали засыпного аппарата. Кроме того, на абразив­ ные свойства пыли большое влия­ ние оказывают форма, твердость и размеры ее частичек [22 ]. Изнаши-

вающая способность колошниковой пыли возрастает с уменьшением размера зерен и увеличением содержания частиц кварца (рис. 19). Указанные факторы учитываются в формуле (11) коэффициентом Си который находят опытным путем. Однако эта формула далеко не полностью отражает действительную картину износа засыпного ап­ парата. Существует еще целый ряд других причин, которые оказы­ вают значительное влияние на срок службы конуса и чаши. Стой­ кость засыпных аппаратов, изготовленных на одном и том же маши­ ностроительном заводе и работающих примерно в одинаковых усло­ виях, весьма различна.

27

В первые годы работы доменных печей с повышенным давлением газа на колошнике были нередкими случаи сквозных продувов ко­ нусов и чаш из-за литейных дефектов (раковины, трещины, пузыри, плены, песочины и др.). Засыпные аппараты выходят из строя вслед­ ствие износа контактной поверхности конуса и чашн запыленным газом в местах нарушения плотности их прилегания. Такие неплот­ ности чаще всего возникают в результате деформаций чаши и опор­ ного колошникового кольца (вследствие остаточных напряжений после отливки и наплавки твердым сплавом, неравномерного про­ грева по окружности, попадания конденсата из уравнительных кла­ панов и т. д.), а также из-за раскачивания нижнего конуса при его подъеме [23—25]. Неплотности контактной поверхности с течением времени могут возникать и в результате абразивного износа чаши п особенно конуса ссыпающимися шихтовыми материалами.

Для сравнения стойкости засыпных аппаратов с учетом влияния различных факторов ввели так называемый коэффициент стойкости Кс, который равен [26]:

] / ОШ (р- — 1)3 Я

( 12)

= -------- Го*--------

где 0 — число опусканий нижнего конуса за кампанию;

Ш— масса шихты, загруженной через засыпное устройство в те­ чение кампании, т;

рсреднее абсолютное давление газа на колошнике, ат;

П— средний вынос колошниковой пыли, кг/т чугуна. Формула (12) применяется ограниченно, так как она рассчитана

на сравнение стойкости засыпных аппаратов, работающих в одинако­ вых условиях по шихте и дутью. В ней не учитываются абразивные свойства колошниковой пыли и температурные условия работы за­ сыпного аппарата. Но замена скорости газовой струи давлением газа на колошнике, а времени — количеством проплавленной шихты и числом опусканий нижнего конуса является весьма удачной. После подстановки в формулу (12) коэффициента Съ зависящего от абра­ зивных свойств пыли, получим

С известными оговорками коэффициент стойкости, определяемый по данной формуле, с достаточной точностью отражает стойкость конусов и чаш, работающих в различных условиях.

Как уже отмечалось, срок службы засыпных аппаратов во мно­ гом зависит от тщательности их изготовления, качества наплавки износостойкими сплавами. Это достаточно подробно изложено в оте­ чественной технической литературе [20, 21 и др.]. Следует, однако, отметить основные положения, которые выработаны в течение два­ дцатилетней практики наплавки конусов и чаш засыпных аппаратов. Из всех износостойких сплавов наиболее подходящим является сор- майт-1. В процессе его наплавки ток постоянный, так как только при

28

стабильной дуге обеспечивается наиболее высокое качество наплав­ ленного слоя. Автоматическая наплавка производительней и качество при этом выше, чем при ручном способе. Контактные поверхности следует наплавлять поперечными слоями, чтобы трещины распола­ гались горизонтально или под небольшим углом к линии горизонта.

Положительной стороной автоматической наплавки является также способность такого слоя сормайта хорошо сплавляться с сормайтом при точечных проварах, т. е. после автоматической наплавки можно провести качественный ремонт выявленных дефектов (черновин, раковин, непроваров, широких трещин и т. д.).

Качество наплавки во многом зависит от состава и толщины об­ мазки электродов при ручной наплавке и от состава и способа подачи флюса при автоматической. При малой толщине слоя обмазки на­ блюдается нестабильная дуга. Излишняя толщина слоя затрудняет расплавление электрода, и некоторые компоненты обмазки перехо­ дят в основной металл, изменяя его свойства. Исследования [27 ] показали, что увеличение различных включений в наплавленном слое способствует образованию трещин.

Наплавка под флюсом с большой амплитудой колебания электрода затруднена, а иногда и невозможна. В связи с этим применяется наплавка открытой дугой, преимуществом которой являются отсут­ ствие флюсовой аппаратуры и операции удаления шлаковой корки, возможность наблюдения за формированием валиков. При надежной работе аппаратуры наплавка ведется в течение длительного времени без какого-либо вмешательства оператора. Разработанная в институте О. Е. Патона установка У-125М с наплавочным аппаратом А-841М обеспечивает высокую производительность и хорошее качество на­ плавки. Наплавка производится порошковой лентой ПЛ-ЗООХ25НЗСЗ, обеспечивающей следующий состав наплавленного металла, %:

Содержание серы и фосфора не более 0,04%, твердость наплавлен­ ного металла 50—58 HRC, толщина слоя 8— 10 мм.

Заслуживает внимания наплавка контактной поверхности под углом 45°. Это значительно снижает износ шихтовыми материалами поверхности по образующей конуса. Можно ожидать, что стойкость засыпных аппаратов при этом значительно возрастет.

Конструктивные изменения конуса и чаши также оказывают су­ щественное влияние на срок их службы. Так, на металлургическом заводе им. Петровского опробовали паровое уплотнение в месте прилегания конуса к чаше. Для этой цели на контактной поверх­ ности чаши расточили специальную канавку, в которую подавали пар для противодействия напору газа, прорывающегося из печи в межконусное пространство. Пароподводящие трубки вначале рас­ полагали с внешней стороны чаши, что затрудняло их осмотр и за­ мену в случае появления продувов или других дефектов. Кроме того, предполагали, что при таком подводе пар, поступающий под боль шим давлением, ударяется непосредственно о поверхность конуса

29