РОТОРНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ШИХТЫ Российский патент 2007 года по МПК F27B1/20 C21B7/20 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к получению металла в шахтных, преимущественно доменных, печах, и может быть использовано для загрузки шихты в шахтные печи.

Известен роторный распределитель шихты, используемый в загрузочном устройстве шахтной печи, состоящий из ступицы и равномерно размещенных вокруг нее направляющих элементов (см. RU №2067792, С21В 7/20, 10.10.1996).

Направляющие элементы (лопасти) распределителя шихты выполнены в виде двух последовательно жестко закрепленных участков - бортового лотка и разгрузочной поверхности с жестко установленным ребром треугольного профиля, ориентированным наклонно к оси ступицы.

Основным недостатком известного роторного распределителя шихты является то, что при его применении не обеспечивается загрузка шихты в осевую зону доменной печи.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению и по достигаемому результату является известный роторный распределитель шихты для шахтной печи, состоящий из осевой платформы и минимум двух лопастей, равномерно расположенных вокруг платформы и прикрепленных к ней при помощи опорных кронштейнов, расположенных в радиальном направлении от оси ротора (см. RU №2136762, С21В 7/20, 20.03.1998).

Согласно изобретению каждая лопасть распределителя расположена под углом к горизонтальной плоскости и состоит из двух участков, размещенных по направлению движения потока шихты, первый из которых расположен в непосредственной близости от горизонтального элемента, а второй участок образован по меньшей мере двумя плоскими поверхностями и кромка осыпания его обращена в полость печи. Поверхности лопастей расположены так, что при их пересечении вертикальной плоскостью, проходящей через геометрический центр каждой поверхности и по касательной к окружности с центром на оси печи, образуется ломаная линия, каждый последующий отрезок которой имеет угол наклона к горизонтальной плоскости больше предыдущего, что при малых оборотах ротора способствует ссыпанию шихты ближе к осевой зоне печи, обеспечивая загрузку середины колошниковой зоны. Угол наклона поверхностей к оси печи, относительно горизонтальной плоскости, по направлению перемещения потока шихты тоже увеличивается, что также способствует, при малых скоростях вращения ротора, загрузке центра колошниковой зоны.

Из описания изобретения следует, что такое конструктивное выполнение роторного распределителя шихты позволяет загружать периферийную часть колошниковой зоны при максимальной скорости вращения, среднюю - при промежуточных значениях скорости вращения и осевую - при минимальной скорости вращения ротора.

Проведенные исследования показали, что данная конструкция роторного распределителя шихты позволяет путем изменения скорости его вращения в одном направлении обеспечить получение практически любого заданного профиля поверхности шихты в колошниковой зоне, однако при минимальной скорости вращения и даже при полной остановке данная конструкция не обеспечивает загрузку шихты в центр колошниковой зоны в виде конуса с вершиной, расположенной на оси доменной печи, что уменьшает возможности управления газораспределением по сечению печи при помощи этой конструкции роторного распределителя шихты при вращении его в одном направлении. Для обеспечения загрузки шихты в центр колошниковой зоны в виде конуса необходимо изменение направления вращения роторного распределителя - реверс, что не позволяет обеспечить равномерную загрузку одной порции шихты от центра до периферии в непрерывном режиме. Кроме того, поверхность лопастей известного роторного распределителя шихты имеет довольно сложную конфигурацию и не определена однозначно, что затрудняет их изготовление и вызывает сложности при использовании данного распределителя, так как зависимость радиального распределения шихты от скорости вращения роторного распределителя имеет нелинейный характер.

Технической задачей изобретения является создание роторного распределителя шихты, позволяющего получать при его вращении в одном направлении заданный профиль поверхности шихты при высокой окружной равномерности, с возможностью осуществления загрузки шихтой центра колошниковой зоны в виде конуса с вершиной на оси доменной печи и обеспечения равномерной загрузки одной порции шихты от центра до периферии в непрерывном режиме.

Технический результат заключается в более эффективном управлении распределением шихты по радиусу колошника. Технический результат достигается тем, что в известном роторном распределителе шихты для шахтной печи, включающем осевую платформу и по меньшей мере три лопасти, равномерно расположенные вокруг осевой платформы и прикрепленные к ней при помощи опорных кронштейнов, расположенных в радиальном направлении от осевой платформы, поверхность каждой лопасти представляет собой развертку усеченного конуса, при этом каждая лопасть выполнена в виде по крайней мере трех трапециевидных участков, углы наклона поверхности которых к оси роторного распределителя и к горизонтальной плоскости определены образующими усеченного конуса, ограничивающими эти участки и сходящимися в одной точке (F) на оси роторного распределителя, местоположение которой задано пересечением с осью роторного распределителя образующей, проходящей в месте крепления лопасти к опорному кронштейну под углом 50-65° к оси роторного распределителя, при этом площадь лопасти ограничена величиной секторного угла (γ), равного 90-120°, и радиусом описанной окружности роторного распределителя (Rp), а конечная часть лопасти, с площадью поверхности 0,05-0,10 площади поверхности лопасти, расположена относительно предыдущего участка под углом 125-140° и угол наклона к оси роторного распределителя образующей, проходящей по основанию конечной части лопасти, составляет 88-90°. Угол наклона опорного кронштейна к оси роторного распределителя равен 70-85°.

Радиус описанной окружности вокруг опорных кронштейнов равен 0,7-0,9 радиуса роторного распределителя.

Величина угла 50-65° между образующей усеченного конуса, проходящей в месте крепления лопасти к опорному кронштейну, и осью роторного распределителя обусловлена тем, что при меньшем угле (<50°) затрудняется загрузка шихты в центральную зону под действием преимущественно сил гравитации, а при большем угле (>65°) затрудняется загрузка шихты на периферию за счет преобладающего действия центробежных сил.

Площадь лопасти ограничена величиной секторного угла 90-120°, поскольку при меньшем угле (<90°) на лопасти не успевает сформироваться достаточно широкий, распределенный по площади поток шихты, что затрудняет регулирование радиального распределения путем изменения скорости вращения ротора, а при большем угле (>120°) площадь лопасти используется неэффективно и является избыточной, что приводит к неоправданному увеличению габаритов и утяжелению ротора.

Параметры конечной части лопасти (площадь поверхности 0,05-0,10 от общей площади поверхности лопасти, расположение относительно предыдущего участка под углом 125-140° и угол наклона к оси роторного распределителя образующей, проходящей по основанию конечной части лопасти, равный 88-90°) определены экспериментальным путем на основании результатов исследований на модели роторного распределителя. Указанные параметры обеспечивают оптимальное формирование гребня и гибкое регулирование радиального распределения шихты в промежуточной зоне колошника.

Угол наклона опорного кронштейна к оси роторного распределителя равен 70-85°, т.к. именно в этом диапазоне обеспечивается нормальное истечение потока шихты на осевую платформу и распределение его по лопастям, с исключением выбросов шихты за пределы начальных участков лопастей.

Такая конструкция роторного распределителя шихты благодаря оригинальной конфигурации поверхности лопастей позволяет получать при загрузке любой заданный профиль поверхности шихты - от конусообразного с вершиной, расположенной на оси доменной печи, до периферийного, непосредственно к стенке печи, при высокой окружной равномерности.

Ниже изобретение поясняется более подробно при помощи схематично выполненных чертежей, где:

на фиг.1 представлен общий вид роторного распределителя шихты;

на фиг.2 представлен вид роторного распределителя шихты сверху;

на фиг.3 представлен вид лопасти с кронштейном.

Роторный распределитель шихты включает осевую платформу 1 и лопасти 2, равномерно расположенные вокруг осевой платформы 1 и прикрепленные к ней при помощи кронштейнов 3, равномерно расположенных в радиальном направлении от осевой платформы 1. Поверхность каждой лопасти 2 представляет собой развертку усеченного конуса. Каждая лопасть 2 состоит по крайней мере из трех трапециевидных участков 4. Углы наклона трапециевидных участков 4, образующих поверхность каждой лопасти 2, к оси роторного распределителя А-А и к горизонтальной плоскости определены образующими усеченного конуса 5, ограничивающими трапециевидные участки 4. Образующие усеченного конуса 5 сходятся в одной точке F на оси роторного распределителя А-А. Местоположение точки F задано пересечением с осью роторного распределителя А-А образующей 5, проходящей в месте крепления лопасти к опорному кронштейну под углом (α), равным 50-65° к оси роторного распределителя А-А. Площадь каждой лопасти ограничена величиной секторного угла (γ), равного 90-120°, и радиусом описанной окружности роторного распределителя (Rp). Конечная часть лопасти 6, с площадью поверхности 0,05-0,10 площади поверхности лопасти 2, расположена относительно предыдущего участка под углом (β) 125-140°. Угол наклона к оси роторного распределителя А-А образующей 7, проходящей по основанию конечной части лопасти 6, составляет 88-90°. Угол наклона опорного кронштейна 3 к оси роторного распределителя А-А (λ) равен 70-85°.

Диаметр описанной вокруг роторного распределителя окружности (Dp) составляет 0,6-0,8 диаметра цилиндрической части колошника, а радиус описанной окружности вокруг опорных кронштейнов (Rк) равен 0,7-0,9 радиуса роторного распределителя (Rp).

Конструктивно поверхность лопасти может быть выполнена из плоских трапециевидных листов в количестве не менее 3-х штук.

Роторный распределитель шихты устанавливается в колошниковом пространстве по оси доменной печи и соединяется с приводом вращения.

Роторный распределитель шихты работает следующим образом.

При осуществлении загрузки доменной печи загружаемая шихта сначала попадает на осевую платформу 1 и поверхность кронштейнов 3, затем ссыпается на поверхность лопастей 2 роторного распределителя, состоящую из трапециевидных участков 4, и с поверхности лопастей попадает уже в колошниковую зону, на поверхность засыпи.

При малой скорости вращения роторного распределителя, благодаря большому начальному углу наклона (α) лопасти 2 в месте крепления ее к опорному кронштейну 3 и относительно небольшому углу наклона лопасти к горизонтальной плоскости, практически вся шихта загружается в центр колошниковой зоны в виде конуса.

При средних значениях скорости вращения роторного распределителя основной поток шихты под воздействием центробежной силы перемещается в конечную часть лопастей 2, и происходит загрузка средней части колошниковой зоны в виде кольцевого гребня, формированию которого на переходных режимах способствует конфигурация конечной части лопастей 6.

Увеличение скорости вращения роторного распределителя до максимальной приводит к тому, что основная часть шихты, ссыпаясь с наружной части лопастей 2, будет загружаться по периферии, непосредственно к стенке печи.

При изменении, в ходе загрузки одной порции шихты, скорости вращения роторного распределителя от минимальной до максимальной, укладка шихты будет осуществляться по спирали - от оси колошниковой зоны до ее периферии.

Таким образом, предлагаемый роторный распределитель шихты позволяет получить любой профиль поверхности засыпи при его вращении в одном направлении, обеспечивая при этом гарантированно высокую окружную равномерность.

Использование данного роторного распределителя при загрузке доменной печи позволяет также организовать как центральную (осевую) отдушину, так и периферийную зону с пониженной рудной нагрузкой, которая определяет сход шихты, характер развития восстановительных и тепловых процессов, состояние кладки печи. Сочетание центральной (осевой) и периферийной отдушин влияет на структуру столба шихты, величину степени использования тепловой и химической энергии газов и, как следствие, на энергоемкость плавки.

Применение изобретения позволит заметно увеличить производительность доменной печи и снизить расход кокса.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к загрузке шихты в шахтные, преимущественно доменные, печи. Роторный распределитель содержит по меньшей мере три лопасти. Лопасти равномерно расположены вокруг осевой платформы и прикреплены к ней при помощи кронштейнов. Поверхность каждой лопасти представляет собой развертку усеченного конуса. Каждая лопасть состоит из трапециевидных участков. Образующие усеченного конуса сходятся в одной точке F на оси роторного распределителя. Местоположение точки F задано пересечением с осью роторного распределителя образующей, проходящей в месте крепления лопасти к опорному кронштейну под углом, равным 50-65°, к оси роторного распределителя. Площадь каждой лопасти ограничена величиной секторного угла, равного 90-120°, и радиусом описанной окружности роторного распределителя. Конечная часть лопасти расположена относительно предыдущего участка под углом 125-140°. Диаметр описанной вокруг роторного распределителя окружности составляет 0,6-0,8 диаметра цилиндрической части колошника. Использование изобретения обеспечивает высокую окружную равномерность распределения шихты. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Роторный распределитель шихты для шахтной печи, включающий осевую платформу и по меньшей мере три лопасти, равномерно расположенные вокруг осевой платформы и прикрепленные к ней при помощи опорных кронштейнов, расположенных в радиальном направлении от осевой платформы, отличающийся тем, что поверхность каждой лопасти представляет собой развертку усеченного конуса, при этом каждая лопасть выполнена в виде по крайней мере трех трапециевидных участков, углы наклона поверхности которых к оси роторного распределителя и к горизонтальной плоскости определены образующими усеченного конуса, ограничивающими эти участки и сходящимися в одной точке (F) на оси роторного распределителя, местоположение которой задано пересечением с осью роторного распределителя образующей, проходящей в месте крепления лопасти к опорному кронштейну под углом 50-65° к оси роторного распределителя, при этом площадь лопасти ограничена величиной секторного угла (γ), равного 90-120°, и радиусом описанной окружности роторного распределителя (Rp), а конечная часть лопасти с площадью поверхности 0,05-0,10 площади поверхности лопасти расположена относительно предыдущего участка под углом 125-140°, и угол наклона к оси роторного распределителя образующей, проходящей по основанию конечной части лопасти, составляет 88-90°.2. Роторный распределитель по п.1, отличающийся тем, что угол наклона опорного кронштейна к оси роторного распределителя равен 70-85°.3. Роторный распределитель по п.1, отличающийся тем, что радиус описанной окружности опорных кронштейнов равен 0,7-0,9 радиуса роторного распределителя.