УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ШИХТЫ В ШАХТНОЙ ПЕЧИ Российский патент 2000 года по МПК C21B7/24 F27B1/28 

Изобретение относится к металлургии черных металлов и может быть использовано для контроля технологического процесса в печах шахтного типа.

Известно устройство для определения давления шихты, состоящее из патрубка, сальникового уплотнения, исследовательской трубы, троса с блоком и динамометра [1].

Известны также устройства для определения давления шихты, состоящие из штуцера с задвижкой, сальникового уплотнения и стального стержня с пружинной подвеской [2].

Из известных наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, снабженное тензорезисторным датчиком, прикрепленным к стержню посредством седла с коромыслом [3].

Существенным недостатком такого устройства для определения давления шихты в шахтной печи является его незащищенность от продувания колошниковым газом в сальниковых уплотнениях коромысла.

Другим недостатком является жесткая фиксация стержня непосредственно в траверсе коромысла, передающего усилие на датчик, что приводит к перекосам коромысла при боковых смещениях стержня и к образованию в одном сальнике уплотнений, а в другом - разуплотнений. При этом существенно снижается точность показаний тензорезисторного датчика. Кроме того, конструкция не обеспечивает быстрой установки и демонтажа стального стержня (в газоопасном месте II группы, длительное пребывание в котором опасно для жизни).

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства, обеспечение герметичности прибора и возможности оперативной замены его контактного датчика - стального стержня.

Поставленная задача достигается за счет того, что устройство снабжено крепежной шайбой с пальцем-фиксатором, подвешенной на гибкой системе тяг, верхняя из которых ввинчивается в тензодатчик, а нижняя - в шайбу. Контактный датчик прикрепляется к шайбе при помощи фиксатора.

В предлагаемом устройстве тяги расположены последовательно, в виде цепи, что обеспечивает передачу вертикального усилия на датчик, а боковые отклонения тяг гасятся благодаря достаточно большой степени свободы в их сочленениях. Использование одного сальникового уплотнения, находящегося в герметичном корпусе, позволяет существенно повысить плотность всех соединений устройства.

На фиг. 1 изображено устройство для определения давления шихты в доменной печи, общий вид, и на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1.

В состав устройства входят патрубок 1, установленный в куполе 2 печи, и задвижка 3. Печь должна быть оборудована наклонной амбразурой 4 для замеров частных перепадов давления газа. Основными частями устройства являются стальной стержень 5, нижний конец которого находится на уровне амбразуры 4, и силоизмерительный тензорезисторный датчик 6, установленный на фланце 7 с защитным сальником. Внутри корпуса 8 расположены герметизирующий сальник 9, тяга 10, тяга 11 в виде звена цепи, и тяга 12, которая ввинчивается в крепежную шайбу 13. Внутрь крепежной шайбы 13 вставляется верхняя часть стержня 5. Через отверстия в шайбе 13 и стержне 5 продевается палец 14, для чего в корпусе 8 предусмотрены два окна, завинчиваемые монтажными болтами 15.

Устройство работает следующим образом. Стержень 5 вводится в печь через сальник 16, задвижку 3, патрубок 1 и устанавливается на необходимом горизонте шахты. Стержень захватывается шихтовыми материалами и увлекается вниз, воздействуя при этом через систему тяг 10, 11, 12 на тензодатчик 6, который измеряет величину Q_т силы трения шихты о стальной стержень. По этой величине вычисляется боковое давление шихты Q_б:
Q_б = Q_т/π•d•l•f_c,
где d - диаметр стального стержня;
l - длина его части, находящейся в слое шихтовых материалов;
f_с - коэффициент трения шихты по стали.

Затем определяется сила трения F₀ между шихтой и стальным стержнем:
F₀ = Q_б•f_ш,
где Q_б - боковое давление шихты;
f_ш - коэффициент трения шихты по огнеупорной футеровке шахты.

Вычисляется сила трения F между шихтой и огнеупорной кладкой:
F = F₀•(S_пов/S_сеч),
где F₀ - сила трения между шихтой и стальным стержнем;
S_пов - средняя площадь сечения исследуемой части шахты.

S_пов = πD²/4,
где D - средний диаметр шахты;
S_сеч - площадь сечения стального стержня.

S_сеч = πd²/4,
где d - диаметр стержня.

Устройство работает в комплексе с оборудованием для измерения верхнего перепада давления ΔP_в и для подсчета давления шихтовых материалов G с учетом состава и массы загружаемого сырья и кокса.

Производится непрерывный контроль условия движения шихты (с помощью ЭВМ):

где Q_в - вертикальное давление шихты.

При Q_в/G = 0,10...0,15 раскрывают периферию, при снижении Q_в/G = 0,05... 0,10 уменьшают расход дутья до 5-7%. При высоких значениях Q_в/G>0,40...0,60 ведется подгрузка периферийной части колошника рудными материалами с увеличением расхода дутья и ΔP_в до нормы.

Устройство позволяет улучшить ровность хода доменной печи, избежать осадок и подвисаний шихты, улучшить на 2-4% степень использования CO, что дает снижение расхода кокса на 10-20 кг/т чугуна при нормальной работе печи.

Устройство по сравнению с известными надежнее в работе и удобнее в эксплуатации.

Источники информации
1. Сталь, 1969, N 9, c. 772-778.

2. Авт. св. СССР N 595389, кл. C 21 B 7/24, 1978.

3. Авт. св. СССР N 836108, кл. C 21 B 7/24, 1981.

Изобретение относится к металлургии черных металлов и может быть использовано для контроля технологического процесса в печах шахтного типа. Сущность изобретения: устройство снабжено крепежной шайбой с пальцем-фиксатором, подвешенной на гибкой системе тяг, верхняя из которых ввинчивается в тензодатчик, а нижняя - в шайбу. Контактный датчик, выполненный в виде стержня, прикреплен к шайбе при помощи фиксатора. Использование изобретения позволяет повысить надежность работы устройства и обеспечить возможность оперативной замены его контактного датчика-стержня. 2 ил.

Устройство для определения давления шихты в шахтной печи, содержащее контактный датчик в виде стержня, пропущенного через штуцер с задвижкой и прикрепленного к тензорезисторному датчику, сальниковые уплотнения, отличающееся тем, что стержень прикреплен к тензорезисторному датчику при помощи крепежной шайбы и гибкой системы тяг, верхняя из которых ввинчена в тензорезисторный датчик, нижняя - в крепежную шайбу, а стержень прикреплен к крепежной шайбе при помощи пальца-фиксатора.