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

Ваны на Действующих Доменных печах. Как показала практика работы быстровращающихся распределителей шихты в США [16], даже при быстром вращении распределительной воронки комбини­ рованное сальнико-гидравлическое уплотнение работает весьма на­ дежно. Поэтому нет необходимости усложнять конструкцию установ­

конус закрыт и плотно прижат к коническому кольцу стационарной воронки. После высыпания шихты из скипа давление в межконус­ ном пространстве становится равным атмосферному и малый конус вместе с вращающейся воронкой и находящимися в ней материа­ лами опускается примерно на 50 мм. Воронка, опирающаяся бего­ вой дорожкой на опорные ролики, поворачивается на заданный угол. Затем малый конус открывается полностью и шихта ссы­ пается в межконусное пространство. Таким образом, технологи­ ческие свойства рассмотренного распределителя аналогичны типо­ вому, но при этом отсутствует сальниковое уплотнение, вращение конуса и воронки в несоосном состоянии, а также устранено влия­ ние осевого и радиального люфтов воронки на плотность закрытия

43

ее конусом [35]. Имеются и другие конструкции бессальниковых распределителей шихты, предназначенных для быстрого вращения воронок во время высыпания материалов из скипа.

Защитные плиты приемной воронки и защитные кольца штанги малого конуса отливали из высокомарганцовистой стали. При этом толщину плит увеличили до 60—80 мм вместо 25 мм, а толщину защитных колец до 70 мм вместо 30 мм. Чтобы не увеличить массы штанги, высоту ее защищаемой части уменьшили. Срок службы защитных плит и колец увеличился с 3—4 мес до 1,5—2 лет [36].

Условия работы перепускных клапанов для выравнивания да­ вления газа под малым конусом тяжелые и стойкость их весьма незначительна. Поэтому на большинстве металлургических заводов Союза сочленения клапана и седла наплавляют карбидами хрома

За последние годы значительно улучшена конструкция элек­ тропривода, опорных и упорных роликов вращающейся воронки, время службы которых стало больше межремонтных сроков. Таким образом, отпала необходимость замены отдельных узлов и деталей распределителя шихты во время эксплуатации доменной печи.

Г л а в а 2

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ПО РАДИУСУ ПЕЧИ

Распределению материалов по радиусу колошника всегда при­ давали очень большое значение, так как от этого зависит радиаль­ ное газораспределение в печи, а также ровность схода шихты.

Сосредоточенная загрузка сырых материалов у стен печи, созда­ ваемая засыпным аппаратом Парри, в свое время вызывала серьез­ ные опасения неполного использования химической и физической энергии газа. Поэтому были предложены засыпные аппараты, рас­ тягивающие гребень руды по радиусу колошника и уменьшающие сосредоточение материалов у стен печи. Конструкции таких аппа­ ратов подробно рассмотрены ниже, в гл. 5.

Простота устройства аппарата Парри, возможность получения рациональной неравномерности в распределении материалов по радиусу печи обеспечили широкое его распространение в метал­ лургической промышленности. Большинство доменщиков считает, что расположение материалов в радиальном направлении не должно быть одинаковым, только в таком случае возможно сравнительно равномерное газораспределение по радиусу печи. М. А. Павлов считал ошибочным утверждение некоторых специалистов о несов­ местимости выклинивания руды на колошнике с низким расходом

44

ПризнаЬалй необходимость рациональной неравномерности такого распределения. Но они считали, что на периферии гребень руды ложится сосредоточеннее, чем необходимо, если учесть разрых­ ляющее действие стенок печи. Кроме того, они утверждали, что неполное прикрытие на колошнике кокса рудой увеличивает его расход.

Зависимость состава и температуры газа в шахте доменной печи от условий загрузки и распределения материалов на колошнике впервые заметил И. А. Соколов. Максимум содержания углекислоты в газе, по его наблюдениям, соответствовал большему скоплению руды, а минимум — меньшему. Температура газа, наоборот, была ниже там, где оказывалось больше руды.

Более поздними исследованиями за рубежом было подтверждено уже установленное изменение состава газа и его температуры в ра­ диальном направлении по всей высоте доменной печи. При этом во всех случаях содержание углекислоты увеличивалось до макси­ мального значения от стен до среднего участка радиуса и снова снижалось до минимального значения в центре печи.

Исследования состава и температуры газа показали необходи­ мость изучения распределения материалов на колошнике в зави­ симости от изменения условий загрузки.

К- Фернес и Т. Джозеф исследовали углы откоса материалов на колошнике [39], В. Фельдман и Д. Штокер [40] определяли влияние на газораспределение в печи величины коксовой составляю­ щей подачи и порядка загрузки материалов. Недостатком этих

шихты.

Наиболее полный анализ зависимости газораспределения в печи от различных параметров загрузки был сделан в 1934— 1939 гг. советскими исследователями А. Н. Редько, В. Т. Басовым, М. Б. Позиным, Н. Л. Гольдштейном, И. 3. Козловичем, А. П. Любаном и др. В результате анализа был сделан вывод, что распределение материалов на колошнике— важнейший фактор, от которого за­ висят распределение потока газов в столбе шихты и, следовательно, технико-экономические показатели плавки. Были выявлены зако­ номерности изменения поверхности засыпи, скорости схода шихты и содержания двуокиси углерода по радиусу печи в связи с измене­ нием различных параметров загрузки. Это позволило выбрать основ­ ные средства управления газовым потоком и ходом печи.

Однако нельзя утверждать, что обратные подачи всегда умень­ шают, а прямые— увеличивают загрузку периферии рудой. Распре­ деление руды и агломерата на колошнике печи зависит не только от очередности загрузки материалов, но и от других факторов. Нельзя согласиться и с утверждением авторов об увеличении газо­ вого потока у стен печи в случае образования настылей. 3. И. Нек­ расов, Г. Г. Орешкин, И. Г. Половченко и другие исследователи доказали обратное, т. е. уменьшение потока газа на периферии при настылях.

45

М. Б. Позин и Н. Л. Гольдштейн определяли положение гребня материалов в печи путем построения кривых падения материалов. Они получили U- и М-образные профили засыпи материалов иа колошнике и объяснили их влияние на газораспределение в печи. Это подтвердили и немецкие исследователи [41, 42], которые уста­ новили, что при U-образном профиле сегрегация материалов по крупности происходит в меньшей мере, чем при М-образном. Были подтверждены выводы, сделанные И. А. Соколовым [43], а также М. Б. Позиным и Н. Л. Гольдштейном [44], о том, что чем мельче фракция, тем круче параболы падения, и наоборот.

В. К. Грузинов отмечал [45, 46], что в указанных работах совер­ шенно не учитывался такой важный фактор, как подъемная сила газа. Определение траекторий падения материалов по формулам, выведенным В. К. Грузиновым (с учетом газового потока), показы­ вает, что мелкие частицы за конусом отклоняются не в сторону оси, а к стенам печи. С увеличением скорости движения газов уро­ вень засыпи поднимается, глубина воронки уменьшается и гребень материалов располагается у стен [47, 48].

На основании проведенных работ по изучению распределения материалов и газового потока в печи установлено, что для получения ее ровного хода необходимо иметь умеренно развитые как перифе­ рийный, так и центральный потоки газов. Большая коксовая подача уменьшает количество руды на периферии, а малая увеличивает; установлено влияние уровня засыпи, очередности загрузки мате­ риалов, зазора между кромкой конуса и стенками колошника, угла наклона конуса и других факторов на распределение материалов по радиусу печи.

Несмотря на большое количество исследований распределения материалов, движения шихты и газов в доменной печи, в последнее время часто возникают трудности при выборе тех или иных пара­ метров загрузки в связи с изменением условий плавки [49—54].

Влияние уровня засыпи и зазора между конусом и стеной колошника на распределение шихты по радиусу печи

Из рассмотренного выше вытекает, что при загрузке в доменную печь шихтовые материалы на колошнике следует распределять неравномерно: на периферии должно быть больше рудной состав­ ляющей для лучшего использования газового потока, а в центре — больше кокса. Кроме того, мелкая железная руда или продукты ее подготовки (агломерат, окатыши) непосредственно у стен должны размещаться в ограниченном количестве, а основная их масса должна находиться на некотором расстоянии от них, в так называемой про­ межуточной зоне. Оптимальное количество мелких фракций у стен печи связано с необходимостью ограничения периферийного потока газов, который обусловлен подводом дутья и меньшим сопротивле­ нием столба сыпучих материалов у гладких стен печи. Этому же способствует разрыхляющее действие на столб материалов расши­

46

рения шахты. Однако следует избегать чрезмерного сосредоточения

производительности печи, это может привести к образованию насты­ лей. Однако чрезмерный газовый поток на периферии способствует увеличению расхода кокса и значительному снижению потока газов у оси печи.

Известно, что необходимое тепло для процессов шлакообразо­ вания и восстановления закиси железа в центре печи поставляется горячим газом. В случае уменьшения в центре газового потока образуются малоподвижные шлаки, которые загромождают горн печи.

Фильтрация чугуна через кокс ухудшается и происходит массовое горение воздушных фурм.

Рациональное распределение материа­ лов, а следовательно, и газового потока по радиусу печи во многом зависит от выбора уровня засыпи и величины подачи.

При ссыпании с нижнего конуса шихта движется по параболам, конфигурация кото­ рых зависит от угла наклона конуса, коэф­

кстенам колошника. В точке К ссыпающиеся с конуса материалы достигают колошника. Имеющие более крутые параболы падения мелкие частицы достигают стены колошника ниже, например в точке п. Ниже точек К и п поток сыпучих материалов будет двигаться вдоль стен. При ударе о стену куски не отражаются и не попадают ближе

коси печи (как это иногда утверждается [55, с. 31—35]), так как энергия отражения отдельных кусков на участке К—п гасится потоком движущейся шихты.

Следовательно, регулировать газовый поток по радиусу печи уровнем засыпи можно только на участке от кромки опущенного конуса до места встречи потока материалов со стенами колошника (точка К)- Высоту линии встречи шихты со стенами печи можно определить из уравнения параболы (траектории движения падаю­ щей шихты):

47