СИСТЕМА ЗАГРУЗКИ ШАХТНОЙ ПЕЧИ Российский патент 1994 года по МПК C21B7/18 

Изобретение относится к металлургии, а именно к подаче шихты в металлургические шахтные печи.

Известна система загрузки вагранки, содержащая шлюз для приема шихты во входной проем от отдельного устройства, крышку на входном и выходном проемах шлюза над уровнем засыпи шихты в вагранку. Такая система не позволяет загружать шлюз большегрузными порциями шихты с колес, так как надежность конструкции шлюза в этих условиях резко снижается из-за вынужденного приема больших масс шихты, не позволяет обеспечить равномерность загрузки ввиду опорожнения шлюза одной порцией, не позволяет обеспечить оптимальные технико-экономические показатели работы печи, необходимую экологию из-за наличия специального участка рядом с печью по приему, подготовке, взвешиванию и загрузке составляющих шихты в мелкую порцию.

Известно устройство для загрузки шахтной печи, содержащее шлюз для приема шихты, горизонтальную камеру с шибером на проеме, скребковый питатель с двойной цепью подвижный над уровнем засыпи шихты, снабжено несколькими параллельно расположенными бункерами-шлюзами (прототип). Такое устройство также не позволяет загружать шихту с колес большегрузными порциями, не обеспечивает оптимальные технико-экономические показатели работы печи, необходимую экологию из-за наличия участка шихтоподачи составляющих шихты их взвешиванию и сортировке. Себестоимость получаемого расплава всегда будет выше себестоимости доменного чугуна в условиях, например, металлургического переплава металлолома.

Цель изобретения - загрузка многокомпонентной шихтой печи большегрузными порциями.

Система загрузки шахтной печи содержит шлюз для приема шихты во входной проем от отдельного устройства, камеру с приводной шибер-крышкой на входном и выходном проемах шлюза, питатель подачи шихты в печь над уровнем ее засыпи, с возможностью установки нескольких параллельно расположенных шлюзов.

Отличительными от прототипа признаками являются следующие: питатель выполнен в виде нескольких приемных бункеров с поворотным днищем между входным и выходным проемами шлюза, каждый бункер выполнен секционным с двухстворчатым днищем и приводом поочередного поворота каждой створки, крайние концы каждой пары створок шарнирно посажены на кронштейны бункера, а соседние концы подвешены зацепами за опорные выступы боковых граней бункера в средней части, зацепы и опорные выступы кинематически связаны с реверсивными приводами освобождения зацепов и подъема-опускания створок, кронштейны и опорные выступы установлены на амортизаторах с опорой на короб или металлоконструкции шлюза, в шлюз врезаны два трубопровода, один из которых подсоединен к системе нагнетания газа, а другой - к системе аспирации.

Отличительные признаки заявляемой системы загрузки сходны с признаками системы загрузки ломоплавильной печи, разработанной Стальпроектом. Ломоплавильная печь содержит шлюз для приема шихты во входной проем от отдельного устройства, шиберы на входном и выходном проемах шлюза с реверсивными механизмами их перемещения, питатель подачи шихты в печь над уровнем засыпи шихты, который выполнен в виде бункера с двухстворчатым челюстным днищем, бункер установлен в шлюзе между его проемами, створки челюстного днища жестко подвешены за шарниры приводных зубчатых секторов с опорой на боковые грани бункера.

По первому признаку с питателем, шлюз ограничен по вместимости так как не содержит отсеков, разделенных перегородкой в бункерах, а установка в шлюзе только одного бункера усложняет шихтовку загружаемой порции, не позволяющей избежать при выгрузке сегрегацию ее составляющих и нарушение режима плавки. Невозможность корректировки хода плавки при закрытом снаружи шлюзе подачей в печь необходимой составляющей шихты (кокса, флюса) увеличивает инерционность оборудования по загрузке, ограничивает годовую производительность и увеличивает себестоимость расплава.

По второму признаку с двухстворчатым челюстным днищем и бункером, снижена надежность безаварийной работы, повышена металлоемкость из-за отсутствия амортизаторов под шарнирами приводных зубчатых секторов. Концентрация динамических нагрузок, например, от загружаемых кусков металлолома весом до 1 т в двух шарнирах и на днище, резко увеличивает металлоемкость шарниров, боковых граней створок челюстного днища, мощность приводов разведения створок. Завышение мощности приводов вызывается еще и тем, что они поднимают створками всю массу порции в бункере.

Указанные недостатки вызовут повышение текущих и капитальных затрат по всей системе загрузки и ощутимо скажутся на себестоимости расплава. У заявляемой системы загрузки опускание створки обеспечивает высыпание максимум половины порции, на это опускание мощности никакой не требуется, так как оно осуществляется в режиме самоторможения привода створки, за счет ее веса и веса шихты. Привод включается только на подъем порожней створки.

Заявляемое изобретение выполнено в качестве системы нового оборудования по загрузке шихтной печи, обеспечивающей реализацию известного способа и существующего отделения плавления лома. Оно является технической реализацией технико-экономического расчета целесообразности строительства отделения плавления лома на Магнитогорском меткомбинате, выполненного Магнитогорским Гипромезом в 1989 г.

На фиг. 1 изображен общий вид системы загрузки шахтной печи, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - то же, разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, разрез В-В на фиг. 1, 2.

Система загрузки шахтной печи 1 содержит шлюз 2 для приема шихты во входной проем 3 от отдельного устройства, которым может быть транспортер, кран со съемным коробом (совком), скиповое устройство (не показаны), а также горизонтальную камеру 4 с шибером-крышкой 5 на выходном проеме 6, последний выполнен в виде загрузочного отверстия печи 1. Аналогичная шибер-крышка 5а установлена на входном проеме 3. Герметизация проемов 3 и 6 обеспечена гидравлическим затвором 7 и шибер-крышкой 5 и 5а свободно посаженными краями в гидрозатвор 7 по периметру. Каждая шибер-крышка 5 и 5а кинематически связана с реверсивным механизмом в виде салазок 8 с двумя полозьями на путях 9 ее перемещения, как в камере 4, так и с наружной стороны на шлюзе 2. Пути 9 установлены по краям проемов 3 и 6. Открытие этих проемов и подъем шибер-крышек 5 и 5а из гидрозатвора 7 осуществлен домкратами 10 (винтовыми, гидравлическими, пневматическими) за ее опорные кронштейны 11, противолежащие друг другу по диаметру. В этом случае салазки 8 полозьями установлены под опорными кронштейнами 11, шибер-крышки 5 и 5а опущены на полозья салазок 8 домкратами 10 и отведены в сторону.

Для сокращения времени открытия и закрытия проемов 3 и 6 на полозья установлены опорные тумбы 12 с шагом, равным шагу между домкратами 10, и в соответствующем количестве. Тогда при закрытии проемов 3 и 6 и опускании шибер-крышек 5 и 5а домкратами 10 в гидрозатвор 7 нет необходимости в выделении из-под нее салазок 8, в этом случае кронштейны 11 опущены между тумбами 12.

Домкраты 10 также установлены с противоположных сторон выходных проемов 3 и 6, с наружной стороны от каждого пути 9. Но они могут быть установлены и в середине между путями 8. В последнем случае на шибер-крышках 5 и 5а кронштейны 11 развернуты относительно первого положения на 90^о. Привод салазок 8 выполнен с гибкой тяговой передачей 13 (цепной, тросовой, ленточной) от салазок 8 к ведомой оси 14, которая подсоединена к приводу 15 (электродвигатель с редуктором). Привод 15 (обоих салазок 8) установлен вне шлюза 2.

Исключение открытых электроприводов непосредственно из шлюза 2 необходимо по экономическим соображениям и по условиям взрывобезопасности газоотводящего тракта 16.

Салазки 8 выполнены в виде тележки из прямоугольной или П-образной жесткой рамы, полозья которой соединены на конце перекладиной из этих балок, в середине между полозьями, установлены фиксаторы 17 концов гибкой передачи 13, которая через систему блоков 18 (с роликами или звездочками) сочленена с ведомой осью 14.

Через входной проем 3 осуществлена подача шихты в питатель в виде одного или нескольких приемных бункеров 19, каждый из которых выполнен с двухстворчатым раскрывающимся днищем и вертикальной перегородкой 20 между боковыми гранями в средней его части над створками 21 днища. Бункера 19 установлены параллельно в шлюзе 2 между его проемами 3 и 6 с опорой на балки 22 шлюза 2. Пара створок 21 днища шарнирно посажена крайними от середины бункера 19 концами на его кронштейны 23, а соседние концы в средней его части подвешены зацепами 24 за опорные выступы в виде кpюковых поворотных защелок 25 на его боковых гранях, на крюковой защелке 25 закреплено поворотное плечо 26. Кронштейны 23 и крюковые защелки 25 установлены на амортизаторах 27.

Кронштейн 23 выполнен в виде ползуна в вертикальных направляющих торцевых граней бункера 19, верхняя часть которого выступом оперта на амортизатор 27, а нижняя - выполнена опорной седловиной с цилиндрической поверхностью, в которую посажен поворотный вал створки 21.

Крюковая защелка 25 выполнена в виде поворотного двуплечего рычага, крюк которого оттянут вниз зацепом 24, место их опорного сочленения в этот момент соосно оси поворота рычага, основная масса обоих плеч которого выполнена по одну сторону от упомянутой оси и закреплена через нее в подшипниках рамы 28, последняя по углам оперта на четыре амортизатора 27. Амортизаторы 27 закреплены в гнездах на выступающих балках 29 бункера 19, но могут быть закреплены на металлоконтрукциях шлюза 2. Амортизаторы 27 могут быть различных типов (пружинные, рессорные, в виде подвесок). Перегрев амортизаторов 27 может быть нейтрализован обдувом холодным сжатым газом, подаваемым в чехлы амортизаторов.

Зацепы 24 и крюковые защелки 25 кинематически связаны с реверсивными приводами для высвобождения зацепов 24 и подъема, опускания створок 21. Так, в частности, на зацепах 24 и плечах 26 закреплены гибкие тяги 30, которые подсоединены к приводам 31 и 32 через систему блоков 33. Приводы 31 и 32 установлены вне шлюза 12.

Исключение динамических нагрузок от падающей шихты на гибкие тяги 30 от зацепов 24 и плеч 26 закрытых створок 21 и защелок 25 может быть осуществлено ослаблением натяжения тяг 30 от отдельного устройства (не показано) и последующего натяжения их этим устройством перед опорожнением секции бункера 19. Устройство может быть выполнено в виде подвижной, приводной секции блоков, закрепленной на стенке шлюза 2 с наружной стороны перед приводами 31 и 32.

Выполнение плеч 26 с ограниченным шарниром между осью поворота защелки 25 и местом крепления тяги 30 к плечу 26 также разгрузит тяги 30. При этом желательно чтобы под плечом 26 был установлен ограничительный упор на раме 28 между упомянутым шарниром и местом крепления тяги 30 к плечу 26.

В шлюз 2 врезаны два трубопровода 34 и 35. Первый - подведен к системе нагнетания инертного газа, а второй - к системе аспирации. Инертный газ подведен к трубопроводу 34, например, от последних ступеней (не показаны) газоочистки печи 1. При избыточном давлении в печи 1 и перед открытием входного проема 3 включен трубопровод 35 для аспирации и исключения выбивания колошниковых газов в атмосферу, а перед открытием выходного проема 6 включен трубопровод 34 для подъема и выравнивания давления с давлением в начале газоотводящего тракта 16.

При отрицательном давлении в печи 1 и перед открытием входного проема 3 включены трубопроводы 34 и 35. Перед открытием выходного проема 6 включен только трубопровод 35 для создания разряжения в шлюзе 2, равного разряжению в начале газоотводящего тракта 16.

В секции одного бункера 19 могут быть загружены сыпучие, а другого бункера - металлом, но экономичнее, если дозирование сыпучих будет осуществлено пневмотранспортом, например, через трубопровод 34 и далее через соответствующий лоток в выходной проем 6. В этом случае большим запасом металлолома в секциях параллельных бункеров 19 будет значительно снижена частота их загрузки. Точное дозирование шихты из каждой секции бункера 19 может быть обеспечено весовыми тензодатчиками под опорными гнездами амортизаторов 27 и системой интегрирования и усреднения их показаний при нагрузках близких к статическим.

Система загрузки шахтной печи 1 работает следующим образом. Шихта поступает к печи 1 любым видом транспорта в большегрузных коробах (совках) и выгружается отдельным устройством (не показано) в шлюз 2 в его входной проем 3. При этом герметизация печи 1 поддерживается устройством горизонтальной камеры 4 с шибером-крышкой 5 на выходном проеме 6 и гидравлическим затвором 7. Открытие любого проема 3 или 6 осуществляется подъемом шибер-крышек 5 и 5а над салазками 8 и путями 9 домкратами 10, которые поднимают ее кронштейны 11. Затем после соответствующего перемещения салазок 8 опускают кронштейны 11 на тумбы 12 и отворяют шибер-крышку 5 и 5а в сторону, вытягивая салазки 8 за гибкую тяговую передачу 13. Перемещение через передачу 13 осуществляют ведомой осью 14 от привода 15, который располагают вне шлюза 2 для обеспечения его работоспособности и взрывобезопасности газоотводящего тракта 16 из печи 1. Вытягивание салазок 8 осуществляют за фиксаторы N 17 на концах передачи 13, провисание которой устраняется системой блоков 18. Перекрытие проемов 3 или 6 осуществляется реверсом привода 15, подъемом домкратами 10 шибер-крышек 5 и 5а над тумбами 12 и опускание ее в гидрозатор 7 после выведения тумб 12 из-под кронштейнов 11.

Высыпают шихту через входной проем 3 в один или несколько приемных бункеров 19, бесконтрольное перемешивание шихты между секциями исключается вертикальными перегородками 20, а дозированная выдача из секций - наклоном створки 21 днища бункера 19. При этом общие усилия от всех бункеров 19 воспринимаются балками 22 шлюза 2.

Наклон створки 21 осуществляют поворотом ее в шарнире на кронштейнах 23, после выведения из-под ее зацепов 24 крюковых поворотных защелок 25. Поворот защелки 25 осуществляют за ее плечо 26. Динамические нагрузки от падающей шихты на створку 21 днища нейтрализуются амортизаторами 27, которые воспринимают их от кронштейнов 23 и крюковых защелок 25. Нагрузка от защелки 25 перераспределяется через несущую раму 28. Нагрузка от амортизаторов 27 кронштейнов 23 воспринимается балками 29 бункера 19.

Подъем и опускание створки 21 и плеча 26 осуществляют за гибкие тяги 30 соответственно приводами 31 и 32 через систему блоков 33. Продувку шлюза 2 и выравнивание давлений в нем с давлением в начале газоотводящего тракта 16 осуществляют по трубопроводам 34 и 35. При избыточном давлении и перед открытием выходного проема 6 по трубопроводу 34 нагнетают в шлюз 2 инертный газ, например от последних ступеней газоочистки печи 1, и поддерживают в нем требуемую величину давления системой автоматики в течении периода выгрузки всех составляющих шихты из секций бункера 19. После закрытия выходного проема 6 и перед открытием входного проема 3 давление в шлюзе 2 повышают подачей газа по трубопроводу 34. При небольших величинах разряжения давление выравнивают открытием входного проема 3.

В секции бункеров 19 шихту загружают тремя способами: смешанную шихту - во все бункеры 19, металлолом и сыпучие - в разные бункеры 19, металлолом во все бункеры 19 при подаче сыпучих транспортером или пневмотранспортом через трубопровод 34 и далее через соответствующий лоток в выходной проем 6 в печь 1. Последний способ по технико-экономическим показателям предпочтительнее.

Использование заявляемой системы загрузки шахтной печи позволяет исключить участок шихтоподачи около печи, организовать централизованную поставку большегрузных порций шихты и осуществлять выгрузку их в печь прямо с колес. Это существенно скажется на себестоимости получаемого расплава и экологическом обеспечении его получения, так как затраты на шихтоподачу по традиционной схеме составляют около 60% от себестоимости конечного продукта.

Данная система загрузки имеет расширенную область применения как в шахтных печах с разряжением на колошнике печи, так и с избыточным давлением, т.е. в равной степени может быть использована в машиностроении в печах типа вагранки, в черной металлургии в ломоплавильных печах, домнах, электропечах, в цветной металлургии - в ватержакетах. Загрузка шлюза печи большегрузными порциями и закрытая, дискретная выгрузка из герметизируемого шлюза в печь отвечает всем современным требованиям экологии, сохраняет постоянными технологические параметры рабочего объема печи, упрощает процесс плавки и обеспечивая экономию топливно-энергетических ресурсов.

Учитывая, что используемый металлолом в сталеплавильном производстве составляет 30-35% от выплавляемой стали, а КПД существующих сталеплавильных агрегатов не превышает 20%, то в этих условиях заявляемая система загрузки позволяет организовать централизованный переплав металлолома в шахтных печах большой производительности, КПД которых составляет 60%, позволяет организовать очистку получаемого расплава от меди, снизить дефицит доменного чугуна и кокса для его получения.

Использование: в металлургии, а именно в системах подачи шихты в шахтные печи. Сущность: система загрузки шахтной печи содержит шлюз для приема шихты, камеру с приводной шибер-крышкой, питатель подачи шихты, выполненный в виде нескольких приемных бункеров с поворотным днищем между входным и выходным проемами. Каждый бункер может быть выполнен секционным с двухстворчатым днищем и приводом поочередного поворота каждой створки. Система может быть снабжена двумя трубопроводами, врезанными в шлюз, один из которых подсоединяется к системе нагнетания, а другой - к системе аспирации. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СИСТЕМА ЗАГРУЗКИ ШАХТНОЙ ПЕЧИ, содержащая шлюз для приема шихты, камеру с приводной шибер-крышкой на входном и выходном проемах шлюза, питатель подачи шихты в печь над уровнем ее засыпки, отличающаяся тем, что питатель выполнен в виде нескольких приемных бункеров с поворотным днищем между входным и выходным его проемами. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый бункер выполнен секционным с двухстворчатым днищем и приводом поочередного поворота каждой створки. 3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что бункеры снабжены зацепами, кронштейнами и опорными выступами, крайние концы каждой пары створок шарнирно посажены на кронштейны бункера, а соседние концы подвешены зацепами за опорные выступы боковых граней бункера в средней части, при этом зацепы и опорные выступы кинематически связаны с реверсивными приводами освобождения зацепов и подъема-оупскания створок. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена амортизаторами, опирающимися на балки или металлоконструкции шлюза, и на которых установлены кронштейны и опорные выступы бункеров. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена двумя трубопроводами соответственно для инертного газа и аспирации, врезанными в шлюз.