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

ходит более равномерное распределение ее по окружности ва­ гранки.

По принципу работы, степени механизации и автоматизации про­ цесса загрузки шихты в вагранку, простоте и надежности конструк­ ции, а также герметичности загрузочное устройство липецкого завода «Центролит» пригодно для вагранок закрытого типа, независимо от их мощности и конструктивного исполнения. Для большей надеж­ ности в эксплуатации целесообразно вместо водоохлаждаемого мяг­ кого уплотнения применять наплавку клапана и его седла сплавом типа «Релит» и предусмотреть для них мощные контргрузы, как, например, при закрытии атмосферных клапанов («свеч») в доменной печи. Целесообразно также для поворота клапана применять элек­ тролебедку вместо пневмопривода.

Основным недостатком загрузочного устройства конструкции липецкого завода «Центролит» является зависимость работы верхней крышки от движения скиповой тележки. Для его устранения пред­ ложено устройство (авт. свид. СССР, № 196911, 1958 г.), в котором предусмотрено самостоятельное управление работой верхнего газо­ вого затвора. Вместо резинового уплотнения в данном случае исполь­ зованы гидрозатворы.

Самостоятельный привод для верхнего затвора является преиму­ ществом указанной конструкции, особенно в случае применения для этой цели обычной электролебедки с контргрузом. Применение же водяных затворов следует считать нерациональным, так как услож­ няются условия эксплуатации устройства и снижается надежность его герметизации. В. П. Ененко предложил герметизировать нижнюю крышку-клапан с помощью гидропривода и «ножей», приваренных к крышке и опущенных в подвижную чашу гидрозатвора (авт. свид.

СССР, № 130052, 1960 г.).

Для загрузки закрытых вагранок часто применяют засыпные аппараты типа «воронка-конус», которые ссыпают материалы на пери­ ферию колошника. Это, на наш взгляд, является более рациональ­ ным с точки зрения распределения шихты по вертикальным пло­ скостям сечения, так как в этом случае в центр печи скатывается большее количество кокса и известняка и газопроницаемость в нем улучшается. Этому же способствует образование воронки на поверх­ ности засыпи с уменьшением высоты столба материалов в централь­ ной части вагранки.

Для загрузки закрытых вагранок можно применять и бадьи, сверху закрытые крышкой, а снизу конусом (Д. С. Кащенко. Авт. свид. СССР, № 127271, 1959 г.).

Основным преимуществом бадьевой загрузки является значи­ тельно меньшая высота падения шихты и сокращение числа перегру­ зок с трех (в двухконусном засыпном аппарате) до одной. Степень измельчения шихтовых материалов при такой загрузке значительно ниже, чем во всех рассмотренных ранее конструкциях засыпных аппаратов. Это имеет большое значение для ваграночной плавки, где кокс загружается совместно с тяжелой металлической шихтой и зна­ чительно при этом измельчается. Недостатком загрузки закрытых

284

вагранок сменными бадьями конструкции Д. С. Кащенко является значительная сложность их устройства и сравнительно низкая про­ изводительность.

Газодинамика ваграночной плавки

В вагранке, как и в доменной печи, большое значение имеет рас­ пределение газового потока по горизонтальным и вертикальным се­ чениям. При равномерном газораспределении лучше используется химическая и особенно физическая энергия ваграночного газа, сни­ жается расход кокса и повышается температура чугуна. Сравни­ тельно низкое давление дутья способствует интенсивному движению газового потока в периферийном кольце [284], что снижает степень использования тепловой энергии газа и увеличивает расход кокса.

На заводах применяют различные методы для увеличения цен­ трального потока газов. Так, на Горьковском автозаводе увеличили высов воздушных фурм на 100—200 мм, уменьшив их сечение для увеличения кинетической струи воздуха и одновременно увеличив количество дутья на единицу площади вагранки. Однако ни одно из указанных мероприятий не повлияло сколько-нибудь значительно на изменение газового потока. Наиболее рациональным явилось предложение об увеличении подпора дутья снизу вагранки путем уменьшения ее диаметра наверху, т. е. шахту печи было предложено делать конической.

почти аналогичные полученным по более сложной формуле:481 2

(184)

285.

где ш0 — скорость движения газов при 0° С, м/с;

d — средний размер кусков шихты, м;

е — коэффициент (для обычных условий е *=; 3).

Расчет давления дутья по формулам (183), (184), очевидно, не полностью отвечает реальным условиям ваграночной плавки, так как основная потеря напора лимитируется не величиной Ар в сухой части шахты, а заполнением пор коксовой насадки при фильтрации жидких продуктов плавки. Так, интенсивность орошения В , рас­ считанная по формулам (168)—(170) для вагранки диаметром 1200 мм с производительностью 216 т/сут, равна 1,4, а для интенсивно рабо­ тающих доменных печей В — 0,6ч- 0,7, т. е. в два раза ниже. Поэтому, в отличие от доменной печи, где степень форсировки в основном зависит от скорости движения газа в сухой части шахты, в вагран­ ках степень форсировки лимитируется скоростью фильтрации чугуна и шлака в коксе. Следовательно, с увеличением производительности вагранки необходимо увеличивать размер кусков кокса. Этим же объясняется и повышение производительности вагранки с кониче­ ской шахтой, так как происходящее разрыхление кокса в расширяю­ щейся части способствует улучшению условий фильтрации. Как показала практика эксплуатации таких вагранок, их производитель­ ность повышается примерно в 1,5 раза по сравнению с цилиндриче­ скими вагранками [286].

Учитывая измельчение кокса при больших давлениях столба шихтовых материалов и значительное при этом уменьшение его порозности, следует иметь минимально необходимую высоту вагранки, достаточную для завершения расплава металлической части шихты. По расчетам М. П. Гвердцители, высота завалки шихты определяется

286.

Ух — суммарный объем материалов для получения 1 кг жидкого чугуна, м3;

f — порозность слоя шихты, доли ед;

<7ф, qM— количество флюса и металлошихты для выплавки 1 кг чугуна, кг;

Кк — расход кокса, кг/кг чугуна; см, ск, Сф — соответственно теплоемкости металлошихты, кокса

и флюса, ккал/(кг-°С).

Высота зоны подогрева шихты и, следовательно, высота вагранки в значительной степени зависят от расхода кокса. Для наиболее часто

употребляемых расходов кокса (11—15%) можно с достаточной точ­

В вагранках, как и во всех низкошахтных печах, изменение уровня засыпи плавильных материалов сказывается в большей мере, чем в высокошахтных печах. Исследования показали, что расход кокса в зависимости от величины незаполнения печи имеет нелинейную корреляционную связь, удовлетворительно описывае­ мую уравнением второго порядка [282]:

Ь — незаполнение вагранки, доли колоши.

На рис. 156 показаны зависимости расхода кокса, угара крем­ ния и содержания закиси железа в шлаке от среднего незаполнения вагранки шихтой. Видно, что угар кремния, марганца и железа увеличивается с уменьшением столба шихты, а расход кокса бывает наименьшим при уровне незаполнения 0,5—0,7 колоши.

Поступающий в вагранку воздух при первых же столкновениях с шихтой теряет скорость и направление. Дальнейшее его распре­ деление по сечениям вагранки определяется уже не фурмами, а раз-

287

костью давлений в различных зонах вагранки и сопротивлением, которое встречается на пути. Преодоление сопротивления шихты происходит тем легче, чем выше первоначальное давление воздуха. Однако главную роль в распределении газового потока играет сопро­ тивление столба плавильных материалов, которое зависит, в первую очередь, от степени орошения кокса жидкими чугуном и шлаком, а также от газопроницаемости сухой шихты. Распределение кокса и металлошихты по окружности и радиусу вагранки при этом играет решающую роль. Однако данный вопрос изучен мало и требует про­ ведения серьезных исследований.

Загрузочные устройства обжиговых печей

Шахтные печи широко применяют для обжига известняка, кар­ бонатных железных руд, цементного клинкера, окатышей и других материалов. Технико-экономические показатели их работы также зависят в основном от распределения газового потока в слое шихто­ вых материалов, а следовательно, от их распределения по сечениям печи и от способов подвода дутья и отвода колошникового газа.

При обжиге известняка, используемого в.сталеплавильных про­ цессах, добиваются получения мелкокристаллической структуры из­ вести, так как это повышает ее реакционную способность. Кроме того, она должна иметь высокое содержание окиси кальция, мини­ мальное содержание серы и кремнезема, быть равномерно обожжен­ ной и иметь определенный гранулометрический состав. Получение извести с такими свойствами во многом зависит от температуры ее обжига. Эта зависимость показана на рис. 157. Так, уже при 900— 950° С начинается рекристаллизация извести, приводящая к ухуд­ шению ее свойств. Следовательно, обжигать известняк нужно при сравнительно низких температурах (порядка 1000—1100° С), что до­ стигается равномерным газораспределением по всему сечению печи.

288