РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ЛОТОК ДЛЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1998 года по МПК C21B7/20 

Изобретение относится к распределительному лотку для сыпучих материалов, в частности для использования в бесконусном загрузочном устройстве доменной печи, с участком насыпания и участком скольжения для сыпучего материала.

Известно, что в бесконусных загрузочных устройствах доменных печей подача шихты дозированными порциями из промежуточного бункера осуществляется через расположенное вертикально центральное входное отверстие на расположенный по центру доменной печи в ее головной части поворотный и имеющий возможность наклонной установки распределительный лоток, который распределяет шихту в доменной печи. Шихта, как известно, состоящая из руды, кокса, флюсов и т.п., содержит твердые куски с острыми краями, которые предъявляют высокие требования к прочности участка насыпания и скольжения устройства. В особенности подвержен значительному износу распределительный лоток, так как сыпучий материал от центрального отверстия поступает на распределительный лоток со значительной скоростью, который изменяет направление его движения, и скользит по его поверхности с высокой скоростью. Сильный износ требует частых замен распределительного лотка, что связано с высокими затратами и с остановкой работы доменной печи.

Из патента ФРГ DE-A-2325531 известен распределительный лоток бесконусного загрузочного устройства доменной печи, имеющий внешнюю обшивку из жаропрочной стали и футеровку из отдельных, закрепленных на внешней обшивке с возможностью замены изнашиваемых пластин. Изнашиваемые пластины имеют соответствующую поперечному сечению внешней обшивки лотка форму и расположены по типу чешуи, т.е. нижняя часть пластины выступает из-под верхней в направлении движения материала, и в любом месте лотка расположены внахлест по меньшей мере две части пластины. Эти изнашиваемые пластины выполнены при этом из несущей пластины из толстостенного жаропрочного стального листа. К несущей пластине приварен слой прочного на истирание твердого материала.

Чтобы уменьшить износ изнашиваемых пластин распределительного лотка по патенту ФРГ DE-A-2325531, в патенте ФРГ DE-A-2629782 предлагается снабжать изнашиваемые пластины задерживающими порогами, которые задерживают некоторую часть загружаемого в доменную печь материала так, что изнашиваемые пластины по меньшей мере частично в течение долгого времени покрыты загружаемым материалом. В соответствии с патентом ФРГ DE-A-2629782 задерживающие пороги получают привариванием выступа перпендикулярно поверхности перекрывающихся пластин. На практике, однако, оказалось, что особенно на участке насыпания распределительного лотка перекрывающиеся пластины лишь в незначительной степени защищены приваренными выступами. Эти приваренные выступы хорошо защищают поверхность в основном на участке скольжения лотка, снижая скорость скольжения сыпучего материала в непосредственной близости от верхней поверхности изнашиваемых пластин. Однако на участке скольжения лотка выступы оказывают негативное влияние на концентрацию потока сыпучего материала. В отношении известных лотков, описанных в патенте DE-A-2325531, необходимо, далее, отметить, что изготовление перекрывающихся изнашиваемых пластин стоит дорого и что за счет частичного тройного перекрытия отдельных изнашиваемых пластин вес распределительного лотка, естественно, значительно возрастает.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы предложить распределительный лоток описанного выше типа, который даже без перекрывающихся изнашиваемых пластин на участке насыпания имеет отличную износоустойчивость.

Эта задача по изобретению решается за счет того, что распределительный лоток в зоне участка насыпания на своей верхней поверхности имеет несколько наклонных поперечных пластин с по меньшей мере одним верхним краем и одной внешней поверхностью из твердого материала с высокой износоустойчивостью, причем эти поперечные пластины наклонены против направления движения потока сыпучего материала таким образом, что они между своими внутренними поверхностями, расположенными напротив внешних поверхностей, и верхней поверхностью распределительного лотка образуют задерживающие карманы, и причем каждые две соседние поперечные пластины образуют между внешней поверхностью первой поперечной пластины и внутренней поверхностью второй поперечной пластины задерживающую камеру со свободным отверстием между их верхними краями с высокой износоустойчивостью, такую, что чистый объем задерживающего кармана составляет значительную часть чистого общего объема соответствующей задерживающей камеры.

Существенным преимуществом лотка по изобретению является то, что с малым расходом материала по сравнению с известными лотками достигается отличная износоустойчивость на участке насыпания. При сильном наклоне распределительного лотка (т.е. в положении, в котором лоток расположен почти вертикально) сыпучий материал в задерживающих карманах создает эффективное демпфирование ударов насыпаемого сыпучего материала. В этом положении распределительного лотка ударам сыпучего материала подвержены лишь очень износоустойчивые верхние края поперечных пластин. Очень износоустойчивые внешние поверхности наклонных поперечных пластин не подвергаются напрямую ударам сыпучего материала. Верхняя поверхность распределительного лотка между поперечными пластинами, а также внутренние поверхности поперечных пластин в большей части защищены сыпучим материалом, находящимся в задерживающих карманах. Если распределительный лоток из сильно наклоненного положения переводится в менее наклоненное положение (т.е. распределительный лоток устанавливается более горизонтально), то заполненные задерживающие карманы частично опорожняются в остальную часть задерживающих камер и таким образом закрывают по возрастающей сначала при определенных условиях еще свободную часть верхней поверхности распределительного лотка между поперечными пластинами, а затем и значительно износоустойчивые внешние поверхности поперечных пластин. Верхняя поверхность лотка в задерживающих камерах, а также внешние поверхности поперечных пластин (по меньшей мере частично) при этом в значительной степени защищены высыпающимся из задерживающих карманов сыпучим материалом от падающих частиц. Чтобы достичь достаточного начального перекрытия, чистый объем задерживающего кармана должен составлять по меньшей мере 20% чистого объема соответствующей задерживающей камеры. Продолжающий поступать сыпучий материал заполняет задерживающие камеры дальше. Если лоток снова наклонится сильнее, часть захваченного сыпучего материала снова перейдет в задерживающие карманы. Таким образом, при изменении наклона лотка происходит обратимое перераспределение материала между задерживающим карманом и остальным объемом задерживающей камеры, причем материал в достаточном количестве всегда находится там, где он наиболее эффективно защищает от износа. Следует отметить, что наибольшая часть износоустойчивости участка насыпания в лотке по изобретению обеспечивается материалом, находящимся в задерживающих карманах, соответственно задерживающих камерах. Необходимы лишь относительно небольшие поверхности, которые должны быть выполнены очень износоустойчивыми, что, естественно, позволяет получить конструкцию более легкого и дешевого лотка.

Оказалось предпочтительным, чтобы задерживающие карманы имели угол раствора от 40 до 60^o относительно верхней поверхности лотка. Ширина свободного отверстия задерживающих камер предпочтительно больше максимального статистически возможного диаметра частиц сыпучего материала. Тем самым обеспечивается хорошее заполнение задерживающих камер.

Задерживающие камеры предпочтительно разделять продольными пластинами. Последние усиливают поперечные пластины. За счет разделения задерживающих камер на отсеки достигают более равномерного заполнения задерживающих камер в боковых участках лотка.

Чтобы получить сконцентрированный максимально однородный поток сыпучего материала при сходе с участка скольжения распределительного лотка, распределительный лоток, по меньшей мере на выходе участка скольжения, имеет достаточно гладкую износоустойчивую поверхность схода. За счет того, что выходная поверхность, в предпочтительном выполнении распределительного лотка, без скачка удлиняет определяемый верхними краями поперечных пластин путь потока, существенно снижается износ этой выходной поверхности. Сыпучий материал непрерывно скользит с участка насыпания на участок скольжения.

Между выходной поверхностью и собственно корпусом лотка предпочтительно размещены полости. Эти полости дают то преимущество, что они при пробое выходной поверхности заполняются сыпучим материалом, причем в этом случае сыпучий материал в полостях защищает корпус лотка от износа. Предпочтительно заполнять эти полости термоизоляционным материалом. Тем самым при использовании лотка в печи (например, доменной) выходная поверхность практически термоизолирована от нагретого корпуса лотка, что положительно сказывается на долговечности выходной поверхности.

В другом варианте выполнения задерживающие камеры заполняют текучей затвердевающей массой, причем эта масса в затвердевшем состоянии может быть менее износоустойчивой, чем верхние края и внешние поверхности поперечных пластин. Даже если затвердевшая масса разрушится быстрее поперечных пластин, это не окажет существенного негативного влияния на долговечность распределительного лотка. Неровности, возникающие при определенных условиях в заполняющей массе, сразу же снова заполняются сыпучим материалом, соответственно обломками материала-наполнителя. Преимущество залитых задерживающих камер заключается в том, что пока наполнитель остается практически неповрежденным, улучшаются условия скольжения на участке насыпания. Естественно, вместо заливочной массы задерживающие камеры могут быть заполнены соответствующими фасонными кирпичами.

Примеры выполнения изобретения описаны с помощью чертежей. На них изображено:
Фиг. 1 - продольный разрез первого выполнения распределительного лотка по изобретению.

Фиг. 2A, 2B, 2C - детали распределительного лотка по фиг. 1 для различных углов наклона распределительного лотка.

Фиг. 3 - продольный разрез второго выполнения распределительного лотка по изобретению.

Фиг. 4 - поперечное сечение распределительного лотка по фиг. 2.

Распределительный лоток 10, 10', изображенный на фиг. 1 и 3, имеет корпус 12 лотка полукруглого поперечного сечения (см. фиг. 2). Естественно, что поперечное сечение лотка может быть, например, также овальным, трапециевидным или треугольным. Лоток также может быть ограничен только с одной стороны боковой поверхностью, соответственно вообще не иметь боковой поверхности.

На первом конце изображенный корпус 12 лотка имеет с обеих сторон устройство 14 подвески для подвешивания лотка 10, 10' в непоказанном устройстве привода. Это устройство привода осуществляет качание лотка 10, 10' относительно горизонтальной оси для установки угла наклона лотка и при необходимости вращение лотка относительно вертикальной оси, чтобы распределять сыпучий материал по круглой поверхности.

Лоток 10, 10' имеет участок 18 насыпания и участок 20 скольжения. Участок 18 насыпания находится под устройством ввода для сыпучего материала (не показано) и должен улавливать подаваемый сыпучий материал и направлять его на участок 20 скольжения. Статистически определяемая зона насыпания потока сыпучего материала при этом меняет свое положение на участке 18 насыпания в функции угла наклона лотка 10, 10'. В данном описании участок 18 насыпания определяется как тот участок лотка 10, 10', на котором может находиться статистически определенная зона падения потока сыпучего материала. Участок 20 скольжения примыкает к участку 18 насыпания и имеет своей задачей концентрировать отклоненный поток сыпучего материала и выводить через выходной носок 22 в виде максимально сконцентрированного потока. Длина собственно участка скольжения зависит, естественно, от наклона лотка 10, 10'. В данном описании участок скольжения поэтому определен как тот участок лотка 10, 10', который служит исключительно целям скольжения, т.е. участок 20 скольжения соответствует тому участку лотка 10, 10', который расположен между участком 18 насыпания и выходным носком 22.

В участке 18 насыпания лоток 10, 10' имеет, на внутренней поверхности 24 собственно канала 25 лотка, несколько поперечных пластин 26. Эти поперечные пластины 26 могут быть выполнены непосредственно как составные части корпуса 12 лотка, соответственно по отдельности укреплены на нем, или могут быть составными частями вставленного в лоток 10, 10' и укрепленного в нем несущего корпуса 28, соответственно укрепленных на этом несущем корпусе, причем последний соответствует внутреннему поперечному сечению корпуса лотка. Они имеют верхний край 30, внешнюю поверхность 32 и внутреннюю поверхность 34. К верхнему краю 30 и внешней поверхности 32 при этом предпочтительно приварен слой из износостойкого твердого материала. Внутренняя поверхность 34 также может быть защищена от износа, что не является обязательным. Естественно, поперечные пластины 26 могут полностью состоять из материала, который имеет сравнительно высокую износоустойчивость.

Поперечные пластины 26 расположены поперек направления потока до боковых стенок 36 лотка 10, 10'. Они наклонены против направления движения сыпучего материала так, что между их внутренней поверхностью 34 и внутренней поверхностью 24 лотка 10, 10' образуются задерживающие карманы 38 (см. фиг.2A, 2B, 2C). Угол раствора этих задерживающих карманов составляет при этом примерно 45^o. Две соседние поперечные пластины 26₁, 26₂ образуют между внешней поверхностью 32 первой пластины 26₁ и внутренней поверхностью 34 второй поперечной пластины 26₂ задерживающую камеру 40 (см. штриховую ограничительную линию). Задерживающий карман 38 образует при этом часть задерживающей камеры 40, причем чистый объем этой части в изображенном выполнении составляет примерно 40% чистого объема задерживающей камеры 40.

В выполнении по фиг. 1 даже при вертикальном положении лотка 10 (см. фиг. 2A) задерживающие карманы 38 остаются заполненными сыпучим материалом. Этот сыпучий материал отлично демпфирует удары падающего сыпучего материала. Только верхний край 30 подвергается ударам сыпучего материала. Внутренняя поверхность 34 поперечной пластины 26₂ полностью покрыта сыпучим материалом. За счет угла откоса сыпучего материала в задерживающем кармане 38 верхняя поверхность распределительного лотка также полностью покрыта сыпучим материалом. Большая часть внешней поверхности 32 поперечной пластины 26₁ хотя и свободна, однако она не подвергается прямым ударам падающего сыпучего материала.

Если теперь распределительный лоток 10 из вертикального положения поворачивают в горизонтальное положение по фиг. 2B, задерживающий карман 38 частично опорожняется в остальную часть задерживающей камеры 40 и таким образом закрывает большую часть внешней поверхности 32 поперечной пластины 26₁. Малая часть внутренней поверхности 34 поперечной пластины 26₂ теперь освобождается, что однако не имеет отрицательных последствий, так как в этом положении эта поверхность 34 не подвергается прямым ударам падающего сыпучего материала. Если сыпучий материал продолжает поступать, то задерживающая камера 40 наполняется полностью.

Касательно конструкции задерживающих камер 40 и задерживающих карманов следует заметить, что при горизонтальном положении распределительного лотка 10 количество сыпучего материала в задерживающих карманах 38 (измеренное при вертикальном положении лотка 10) должно быть по меньшей мере достаточным для обеспечения начального защитного покрытия горизонтальной поверхности 24. Однако преимуществом будет, как показано на фиг. 2A, если и в вертикальном положении лотка 10 поверхность 24 уже покрыта сыпучим материалом.

На фиг. 2C лоток 10 имеет несколько больший угол наклона, чем угол откоса сыпучего материала. Если прекращается подача сыпучего материала, то задерживающая камера остается почти заполненной. Только малая часть внешней поверхности 32 свободна. Следует отметить, что показанный на фиг. 2C объем сыпучего материала образует почти гладкую поверхность для скольжения подаваемого сыпучего материала. Из этой поверхности скольжения выступают лишь верхние края 30 поперечных пластин 26. Это дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что на участке насыпания имеются хорошие условия для скольжения, что обеспечивает хорошую концентрацию потока сыпучего материала.

В задерживающих камерах 40 продольные пластины 42 предпочтительно размещены так, что они делят каждую задерживающую камеру 40 на несколько камер. Эти продольные пластины 42 служат, с одной стороны, для того, чтобы сделать поперечные пластины 26 более жесткими. С другой стороны, достигается более равномерное заполнение задерживающих камер 40, особенно в боковых частях лотка 10, 10'. В этих боковых частях, поэтому, деление задерживающих камер 40 производится чаще, чем в нижней части лотка 10. Необходимо отметить, что продольные пластины 42 имеют предпочтительно меньшую высоту, чем поперечные пластины 26, так что они большей частью закрыты сыпучим материалом. Их верхний край 44 предпочтительно защищен от износа, например, нанесенным наваркой слоем из износостойкого твердого материала.

В области 20 скольжения лоток 10, 10' имеет предпочтительно практически гладкую поверхность 46 выхода. Она образована одной или несколькими изогнутыми пластинами. Эти пластины предпочтительно усилены нанесенным наваркой износостойким материалом. Однако они могут и полностью состоять из очень износостойкого материала. Выходная поверхность или поверхность 46 скольжения не крепится непосредственно к корпусу 12 лотка, а крепится распорными перемычками 48. Высота этих распорных перемычек 48 подбирается таким образом, что выходная поверхность 46 без скачка удлиняет определяемую верхними краями 30 поперечных пластин (воображаемую) поверхность скольжения. Тем самым осуществляется переход сыпучего материала с участка 18 насыпания на выходную поверхность 46 непрерывным скольжением, что благоприятно сказывается на долговечности выходной поверхности 46. Между выходной поверхностью 46 и корпусом 12 лотка распорные перемычки 48 ограничивают полости 50, которые предпочтительно наполняют изоляционным материалом 52, например каменной ватой. Если лоток 10, 10' используется для загрузки печи, то его нижняя поверхность полностью подвержена воздействию теплового излучения и нагревается значительно сильнее, чем его верхняя поверхность. Посредством изоляционного материала 52 снижается температура выходной поверхности 46, так что повышается ее долговечность. Еще одно преимущество полостей 50 состоит в том, что при пробое 54 выходной поверхности (см. фиг.3) находящаяся под местом пробоя 54 полость 50 после местного разрушения изоляционного материала 52 заполняется сыпучим материалом. Таким образом, корпус 12 лотка защищен от истирания сыпучим материалом 55 в полости 50.

В другом (не показанном) выполнении лотка задерживающие карманы и задерживающие камеры предусмотрены по всей длине лотка. На так называемом участке скольжения гладкая выходная поверхность в этом случае может быть размещена непосредственно на верхнем крае поперечных пластин. Даже тогда, когда выходная поверхность практически разрушена, обеспечивается отличная защита корпуса лотка находящимися под ней задерживающими карманами и задерживающими камерами.

На фиг. 3 показан лоток 10', который отличается от лотка 10 по фиг. 1 только тем, что задерживающие камеры 40 полностью заполнены материалом. Этот материал 56 может представлять собой текучую затвердевающую массу (как, например, керамический бетон или теплозащитный бетон). Она может также состоять из фасонных кирпичей, вставленных в задерживающие камеры 40. Благодаря специальной форме задерживающих камер 40 их можно также во встроенном лотке заполнить сверху затвердевающей наполнительной массой с помощью разбрызгивателя.

Наполнительный материал может иметь меньшую износостойкость, чем верхние края 30 и внешние поверхности 32 поперечных пластин 26. Если наполнительный материал разламывается или выкрашивается, то это не влияет существенно на долговечность лотка 10'. Обломки наполнительного материала, благодаря задерживающим карманам 38, практически не могут выпасть из задерживающих камер 40 и образуют в этом месте подстилающий слой для падающего сыпучего материала. Чтобы обеспечить беспрепятственное распределение частично разрушенного наполнителя 56 в задерживающих камерах 40, предпочтительно поэтому, чтобы наполнитель не прилипал или не прикреплялся каким-либо иным образом ни к верхней поверхности 24 лотка 10', ни к внутренней поверхности 34 поперечных пластин 26. Наполнитель 56 дает тем самым дополнительное повышение долговечности лотка 10', не приводя при этом к его существенному удорожанию по сравнению с лотком 10. Описанное выше наполнение задерживающих карманов 40 имеет, однако, также то дополнительное преимущество, что пока наполнитель 56 еще частично остается неповрежденным, на участке насыпания имеются лучшие условия скольжения. Это обеспечивает, особенно при слабо наклоненном лотке, лучшую концентрацию потока сыпучего материала.

Лоток по изобретению предпочтительно используется в бесконусных загрузочных устройствах шахтных или доменных печей. Однако его можно использовать также предпочтительно и в печах другого типа или иных установках, прежде всего там, где угол наклона лотка сильно варьируется.

Изобретение относится к области металлургии и используется в бесконусном загрузочном устройстве доменной печи. Распределительный лоток для сыпучих материалов, в частности для использования в бесконусном загрузочном устройстве доменной печи, имеет в зоне участка насыпания несколько наклонных поперечных пластин, которые образуют между своей внутренней поверхностью и верхней поверхностью распределительного лотка задерживающие карманы. Каждые две соседние поперечные пластины между наружной поверхностью первой поперечной пластины и внутренней поверхностью второй поперечной пластины ограничивают задерживающую камеру. Если наклон лотка уменьшается, то сыпучий материал перераспределяется из задерживающего кармана в задерживающую камеру. При использовании изобретения достигается высокая износоустойчивость на участке насыпания лотка. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Распределительный лоток для сыпучего материала, преимущественно для использования в бесконусном загрузочном устройстве доменной печи, включающий в себя участок насыпания и участок скольжения для сыпучего материала, отличающийся тем, что верхняя поверхность участка насыпания распределительного лотка снабжена несколькими наклонными поперечными пластинами, у которых по меньшей мере один верхний край и одна внешняя поверхность выполнены из материала с высокой износоустойчивостью, причем эти поперечные пластины установлены наклонно относительно направления движения потока сыпучего материала и образуют задерживающие карманы между их внутренней поверхностью, расположенной напротив внешней поверхности соседних пластин, и верхней поверхностью распределительного лотка, и задерживающие камеры между внешней и внутренней поверхностями каждых двух соседних поперечных пластин, имеющих отверстия между их верхними краями, при этом чистый объем задерживающего кармана составляет значительную часть чистого объема соответствующей задерживающей камеры. 2. Распределительный лоток по п.1, отличающийся тем, что чистый объем задерживающего кармана составляет по меньшей мере 20% чистого объема задерживающей камеры. 3. Распределительный лоток по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что поперечные пластины имеют угол наклона к верхней поверхности распределительного лотка от 40 до 60^o. 4. Распределительный лоток по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что верхняя поверхность распределительного лотка в задерживающих камерах покрыта защищающим слоем сыпучего материала при вертикальном положении лотка. 5. Распределительный лоток по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что отверстия между верхними краями поперечных пластин выполнены большими, чем максимальный статистически возможный диаметр частицы сыпучего материала. 6. Распределительный лоток по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что задерживающие камеры разделены продольными пластинами. 7. Распределительный лоток по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что по меньшей мере поверхность выходной части участка скольжения выполнена в основном гладкой и износоустойчивой. 8. Распределительный лоток по п.7, отличающийся тем, что поверхность выходной части участка скольжения без скачка удлиняет определяемую верхними краями поперечных пластин поверхность скольжения. 9. Распределительный лоток по любому из пп.7 и 8, отличающийся тем, что между поверхностью выходной части и корпусом лотка выполнены полости. 10. Распределительный лоток по п.9, отличающийся тем, что полости заполнены термоизоляционным материалом. 11. Распределительный лоток по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что задерживающие камеры заполнены текучей затвердевающей массой. 12. Распределительный лоток по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что задерживающие камеры заполнены фасонными кирпичами.