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

и разрушает ее частичками пыли. Поэтому пар заменили получпстым газом из скруббера высокого давления, а трубки для его под­ вода расположили с внутренней стороны чаши, защитив их от абра­ зивного истирания шихтовыми материалами уголком (рис. 20, а). Струю газа при этом направляли не на поверхность конуса, а в стенки канавки. На этом же заводе предложили дополнительно защищать

Рнс. 20. Уплотнение контактных поверхностей большого конуса н чаши на металлургических заводах нм. Петровского (о) и им. Ильича (б):

i — конус; 2 — чаша; 3 — подвод пара нлн газа

конус двумя рядами листов из стали марки СХЛ. По мере износа верхний лист предполагалось удалять, (автогеном), а по периметру чаши наваривать сплошное кольцо для обеспечения герметичности. Однако проведение таких операций в реальных условиях межко­ нусного пространства весьма затруднительно и практическое их осуществление маловероятно.

Эксплуатация на металлургическом заводе им. Петровского не­ скольких засыпных аппаратов с паровым или газовым уплотнением показала, что срок их службы мало отличался от срока службы обычных аппаратов. При появлении продувов подаваемого количе­ ства пара оказывалось недостаточно для создания надежного уплот­ нения. Кроме того, подводящие трубки и канавки забивались ших-

30

товымн материалами и пылью, что создавало дополнительные труд­ ности при их эксплуатации.

На Ждановском металлургическом заводе им. Ильича по предло­ жению П. О. Коростика испытали уплотнение большого конуса и чаши несколько иной конструкции (рис. 20, б). Пар, подаваемый на контактную поверхность узкой струей через щель по всей окруж­ ности чаши, должен был играть роль отбойника грязного газа, стремящегося из печи в межконусное пространство. Было рассчитано, что при зазоре между конусом и чашей 0,05 мм и давлении в паро­ подводящих трубках, равном 6 ат, давление пара в щели будет несколько выше, чем давление газа в печи. Однако стойкость такого аппарата оказалась низкой. Вероятно, во время закрывания конус раскачивался и прилегал к чаше не по окружности, а по эллипсу. Со стороны меньших осей эллипса зазоры получались намного боль­ шими 0,05 мм, и пара оказывалось недостаточно, чтобы создать здесь необходимое уплотнение.

Зазоры по плоскости контакта могли увеличиться и вследствие деформации чаши. К тому же вероятность забивания пылью паро­ подводящих щели и трубок в этой конструкции больше, чем в опро­ бованной на металлургическом заводе им. Петровского. Отрицатель­ ные результаты промышленных испытаний на двух металлургиче­ ских заводах засыпных аппаратов с паровым и газовым уплотнением контактной поверхности показали нецелесообразность их дальней­ шего применения.

На металлургическом заводе им. Дзержинского И. Л. Кордабнев предложил двухстенную чашу [28, 29]. Предполагалось, что про­ странство между ее стенками будет служить как бы вторым межко­ нусным пространством, в которое будет поступать получистый газ из скруббера высокого давления.

Так как наружная стенка испытывает большие температурные нагрузки, чем внутренняя, необходимо сохранить равенство темпера­ турных расширений по радиусу и по образующей чаши:

а — угол между стенкой чаши и конусом, град. Неравномерный нагрев чаши по окружности приводит к короб­

лению ее стенок, оно особенно неблагоприятно при двухстенной чаше, так как в этом случае уменьшается возможность восстанов­ ления плотности контакта распорными усилиями конуса. Поэтому

31

эксплуатация двухстенных чаш на металлургическом заводе имени Дзержинского с различными зазорами между стенками и конусом не показала очевидных преимуществ по сравнению с обычными засыпными аппаратами.

И. И. Коробов и А. Г. Ефименко предложили засыпной аппарат с кольцевой полостью между горловиной чаши и большим конусом, причем их контактная поверхность расположена внутри засыпного аппарата (авт. свид. СССР, № 142659, 1961 г.). Схема такого аппарата представлена на рис. 21, а. В кольцевую полость предусмотрена

/ — зазор между чашей и ко­ нусом; 2 — большой конус; 3 — кольцевая полость; 4 — полость внутри большого конуса; 5 — газопровод чистого газа; 6 — контактная поверхность допол­ нительной воронки; 7 — до­ полнительная воронка

подача чистого холодного доменного газа под давлением, превышающим давление в печи. Из этой полости газ должен перетекать в печь через зазор между чашей и конусом и внутрь большого конуса через специальные отверстия. Из конуса, который имеет днище с неболь­ шим отверстием в центре, газ перетекает тоже в печь. По мнению авторов предложения, размещение контактной поверхности внутри полностью охлаждаемого засыпного аппарата должно улучшить условия его работы.

Очевидно, предложенную конструкцию засыпного аппарата целе­ сообразно несколько упростить (рис. 21, 6) без нарушения основной идеи. Однако главным недостатком этой конструкции является не­ возможность поддержания миллиметрового зазора между горлови­ ной чаши и большим конусом. Увеличение же этого зазора, как и в случае чаши И. Л. Кордабнева, приведет к очень большому расходу чистого газа. Необходимая для этого газодувка значительно повы­ сит эксплуатационные расходы, что наряду с большой стоимостью предлагаемого засыпного аппарата приведет к отрицательному эко­ номическому эффекту. Кроме того, поступление сверху значитель­ ного количества газа усложнит его отвод из печи.

32

На некоторых металлургических заводах пробовали охлаждать низ чаши, чтобы избежать ее деформации в процессе эксплуатации. Так, на металлургическом заводе им. Дзержинского охлаждение осу­ ществили с помощью трубок, проложенных на внешней стороне низа чаши, в которых циркулировала вода. Трубки были защищены ша­ мотными кольцами, а низ чаши был дополнительно экранирован на высоту 600 мм. Несовершенство такой схемы заключалось в том, что при малейшей течи воды в любом месте приходилось полностью отключать всю систему охлаждения. По мнению автора, более целе-

Рис. 22. Схема засыпного аппарата с резервными кон­

сообразно охлаждать внешнюю поверхность контактной части чаши

спомощью отдельных кольцевых труб с индивидуальным подводом

иотводом воды. Небольшие зазоры между трубами можно заполнить теплопроводным материалом и все это закрепить стальным листом, который одновременно будет выполнять роль экрана. В случае вы­ хода из строя одной или двух водоохлаждаемых труб остальные трубы будут продолжать работать. Надежность охлаждения значи­ тельно возрастет. Очевидно, есть смысл опробовать такую систему в промышленных условиях.

№ 87907, 1949 г.). В последнее время у нас в стране для охлаждения большого конуса предложено выполнять в его теле каналы, сооб­ щающиеся с гнездом для посадки штанги и отделенные друг от друга хвостовиком штанги (И. М. Елинсон, Ю. А. Юмашева, В. А. Рябов, М. Б. Авербух, В. А. Башков. Авт. свид. СССР, № 298651, 1969 г.). Таким образом, идея охлаждения стенок конуса и чаши со временем совершенствуется и, как уже отмечалось, есть смысл опробовать наиболее совершенную конструкцию такого ох­ лаждения в производственных условиях.

На Алчевском металлургическом заводе Н. П. Максименко пред­ ложил конструкцию засыпного аппарата с резервными контактными поясами (авт. свид. СССР, № 114144, 1957 г.; № 120224, 1958 г.). Схема такого аппарата представлена на рис. 22 [30]. Предполагали после продува обрезать первый контактный пояс чаши (внутренний выступ), снять защитные плитки с резервного контактного пояса

конуса и затем продолжить эксплуатацию засыпного аппарата. Кроме того, наружную поверхность большого конуса экранировали листо­ вой жаропрочной сталью толщиной 5—6 мм. Выше контактной по­ верхности был предусмотрен кольцевой направляющий уступ с на­ клоном к горизонту под углом 75°, который, помимо обеспечения цен­ трирования конуса при закрытии, играет роль трамплина, предо­ храняющего контактные поверхности от истирания ссыпающейся шихтой.

Подобное усложнение засыпного аппарата вряд ли целесообразно, так как в процессе работы вторая контактная поверхность конуса и особенно чаши в какой-то степени будут деформироваться и не

обеспечат в дальнейшем достаточной герметичности, что обусловит быстрый износ аппарата. Дополнительную деформацию получит чаша и во время удаления первой контактной поверхности. Кроме того, любые работы в межконусном пространстве при нарушенной плотности засыпного аппарата трудновыполнимы.

К. В. Ничипоренко для увеличения срока службы засыпных ап­ паратов предложил изготовлять большой конус и чашу с контактной поверхностью под углом 60—70°, а на участке выше ее — под уг­ лом 40—45° [31]. При этом ширину контактной поверхности пред­ ложено увеличить до 250 мм и наплавлять ее сплавом сормайт-1 толщиной 8 мм на чаше и 12— 15 мм на конусе. На рис. 23, а, б видно, что в предлагаемых схемах сочленения развал между конусом и чашей составляет более 90°. Это, безусловно, уменьшит абразив­ ный износ конуса, но значительного повышения стойкости засып­ ного аппарата не даст. Не может также повлиять на продолжитель­ ность эксплуатации конусов и чаш утолщение в нижней части тела конуса до 110 мм. В настоящее время не допускают износ засыпного аппарата до образования сквозных продувов, так как это может значительно снизить интенсивность доменной плавки и послужить причиной образования местных настылей.

34

Как уже отмечалось, интенсивность износа контактных поверх­ ностей засыпных аппаратов во многом зависит от скорости истечения газа через образующиеся неплотности:

где AG — величина износа, г;

vr — скорость газовой струи, м/с.

Снижая скорость газа, можно значительно уменьшить износ стенок конуса и чаши и увеличить тем самым стойкость засыпного аппарата. Этого можно достигнуть с помощью контактных поверх­ ностей, выполненных с лабиринтными уплотнениями (К. В. Олесевич, Е. Д. Штепа, В. И. Лавренюк, А. Д. Танкин, А. Ф. Рыбцов, Ю. М. Герасименко, В. А. Долматов, И. И. Петров. Авт. свид. СССР, № 297681, 1967 г.). Такое уплотнение (рис. 23, в, г) выполняет роль защиты основных замыкающих поверхностей конуса и чаши. При хорошей герметичности лабиринтное уплотнение не работает. С по­ явлением же неплотностей в местах контакта лабиринты увеличивают сопротивление движению газа через неплотности. По данным ДонНИИчермета, в случае использования лабиринтных уплотнений рас­ ход газа через них сокращается до 52,4%, по сравнению с поверх­ ностями обычной конструкции. Следовательно, при прочих равных условиях через лабиринтную защиту пройдет в два раза меньше пыли.

Применение же лабиринтного уплотнения контактной поверх­ ности, наплавленной сплавом сормайт-1, очевидно, не может суще­ ственным образом увеличить срок службы конусов и чаш, так как на­ ряду с положительными факторами снижения количества проходя­ щей пыли и уменьшения скорости газовой струи через неплотности по линии контакта наблюдается и весьма нежелательное явление— растрескивание наплавленного слоя на всю ширину контактных колец между отдельными ячейками лабиринта. Поэтому после начала про­ дува, несмотря на большее сопротивление, такое уплотнение выйдет из строя быстрее, чем в случае обычной широкой контактной поверх­ ности, на которой образование сплошных трещин менее вероятно.

При конденсации пара, подаваемого в межконусное пространство для нейтрализации взрывоопасной смеси газа, вода попадает на контактную поверхность и вызывает местное разрушение уплотне­ ния из сплава сормайт-1. Этот фактор во многих случаях играет решающую роль в уменьшении стойкости засыпных аппаратов. На Ждановском металлургическом заводе им. Ильича были опробованы различные схемы установок, устраняющих попадание конденсата на контактную поверхность конуса и чаши [32]. По одной схеме для сбора конденсата была предусмотрена специальная емкость, из ко­ торой через каждые четыре часа воду выпускали в сточную трубу. По другой схеме использовали диффузор с последующим резким увеличением объема газопровода, где происходит конденсирование пара и вода через кольцевой зазор уходит в водосбрасывающий отвод (В. И. Литвиненко, В. А. Долматов, И. И. Петров, В. В. Малокуцко, А. М. Экзархо. Авт. свид. СССР, № 184897, 1965 г.). В третьем ва­

рианте врезку пароотводящих труб сделали таким образом, чтобы конденсат не стекал по стенкам чаши, а попадал на шихту. Наиболее удачной оказалась схема с диффузором.

Заслуживает также внимания предложение теплоизоляции газо­ проводов атмосферных клапанов (авторы предложения Н. С. Немцов, И. В. Распопов, И. И. Петров, А. М. Экзархо). В этом случае умень­ шается количество конденсата и упрощается система его отвода

Рис. 24. Засыпной аппарат с двойным нижним конусом:

в канализацию. По мнению автора, во всех случаях работы доменной печи с повышенным давлением газа на колошнике целесообразно устранять попадание воды на контактную поверхность конуса и чаши, имеющих наплавку износостойкими сплавами.

На Ждановском заводе тяжелого машиностроения (ЖЗТМ) сов­ местно с работниками Ждановского металлургического института

изавода «Азовсталь» разработана конструкция засыпного аппарата

сдвойным нижним конусом (авторы предложения Ю. К. Мельник, В. П. Тарасов, А. Ф. Довженко, С. Т. Плискановский, Ю. 3. Ратнер, Ф. П. Тарасов). Сущность предложения сводится к тому, чтобы ос­ вободить нижний конус от функций газового затвора. Для этой цели на нижнем конусе (рис. 24, с) подвешивается на короткой штанге дополнительный конусный затвор. Чаша выполнена с двумя стенками,

36

наподобие чаши И. Л. Кордабнева. Можно установить и две отдель­ ные чаши (рис. 24, б), тогда упрощается врезка в межчашевое про­ странство газопроводов наполнительных и атмосферных клапанов. В начале кампании предполагается работать по обычной схеме, т. е. перед опусканием нижнего конуса давление в газовом затворе вы­ равнивать с давлением газа в печи. Во время же набора шихты на нижний конус давление газа в межконусном пространстве должно быть равным атмосферному давлению. Нижняя часть конуса и внеш­ няя стенка чаши служат в этом случае экранами, предохраняющими основной конус и внутреннюю стенку чаши от температурных колеба­ ний колошника.

Споявлением неплотностей в местах контакта основного конуса

ивнутренней чаши функции газового затвора выполняет дополни­ тельный конус. При этом во время набора материалов на нижний конус атмосферное давление поддерживается между внешней и вну­

тренней стенками чаши. Плотность прилегания дополнительного конуса к внешней чаше будет достаточно надежной, а нарушение гер­ метичности менее опасно, так как это не влияет на перевеивание мелких фракций шихты в межконусном пространстве. Возможен вариант работы, при котором в начале кампании роль газового затвора выполняет дополнительный конус, а после выхода его из строя основной. Нижняя часть большого конуса и внешняя стенка чаши будут выполнять роль экранов.

Принципиальное отличие рассмотренной конструкции засыпного аппарата от двухстенной чаши И. Я. Кордабнева заключается в том, что в ней обе чаши имеют плотное прилегание к конусу вследствие разделения конуса на две самостоятельные части.

В США предложена аналогичная конструкция, отличающаяся

вать устройство для маневрирования конусом засыпного аппарата. (С. Ф. Чукмасов, В. И. Черный, И. С. Лемберикман, Я. Ф. Правдюк. Авт. свид. СССР, № 289125, 1968 г.). Данное устройство отли­ чается от типовой конструкции тем, что его прямильный механизм выполнен в виде отдельного узла, связанного с балансирным рыча­ гом посредством рычажной передачи с переменным передаточным отношением. Момент, создаваемый контргрузом, действует на штангу конуса через плечо, которое в процессе поворота рычага балансира меняется. Так, при подъеме конуса это плечо уменьшается, благодаря чему усилие, создаваемое контргрузом в штанге конуса, возрастает, а скорость его движения уменьшается. В результате увеличивается прижатие конуса к чаше, снижается скорость их соударения и, сле­ довательно, возрастает их стойкость. Применение такого прямильного механизма целесообразно и в типовой конструкции засыпного аппарата.

Если в условиях колошника доменной печи невозможно обеспе­ чить надежность пружинной подвески дополнительного конуса, то для его работы следует предусмотреть самостоятельный привод.

37