ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 2015 года по МПК C21B7/20 

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к оборудованию системы загрузки доменных печей.

Известно устройство для загрузки шахтной печи, содержащее установленные по вертикальной оси печи распределитель с подвижным лотком, накопительный бункер и два промежуточных бункера с верхними и нижними уплотнительными заслонками (патент 1498395, RU, МПК С21В 7/20, аналог).

Недостатком известной конструкции устройства является большие высотные характеристики составных частей и всего загрузочного устройства в целом.

Известно загрузочное устройство доменной печи, смонтированное на ее куполе, содержащее распределитель шихты, закрепленный на фланце горловины печи и выполненный с центральной шихтовой воронкой, и приводной распределительный лоток, накопительный бункер с нижними шихтовым затвором и газовым клапаном, установленные над накопительным бункером промежуточные бункера с верхними шихтовыми затворами и газовыми клапанами, сильфонный компенсатор, установленный между распределителем шихты и нижним газовым клапаном, технологическую задвижку, размещенную между фланцами распределителя и сильфонного компенсатора (патент 2169777, RU, МПК С21В 7/20, прототип).

К недостаткам известной конструкции устройства следует отнести большие высотные характеристики составных частей и всего загрузочного устройства, что не дает возможности установки загрузочного устройства на модернизируемых доменных печах с заданным размером между фланцем доменной печи и наклонным мостом подачи шихты и обеспечение заданного технологического режима загрузки.

Так, образующие стенки промежуточных бункеров, шихтовых челюстных затворов и бункера-накопителя выполнены с неоптимальными углами наклона и нерациональной, с точки зрения экономии высоты, конструкции, а применение распределителя с возможностью замены лотка через корпус распределителя не позволяют получить распределитель минимальной высоты.

В основу изобретения поставлена задача разработать конструкцию загрузочного устройства, в котором бы выполнялось следующее: снижение высоты устройства за счет оптимизации габаритов по высоте его составных частей, возможность установки устройства для загрузки и распределения загружаемых сыпучих материалов на модернизируемых доменных печах с заданным размером между фланцем доменной печи и наклонным мостом подачи шихты и обеспечение заданного технологического режима загрузки.

Поставленная задача решается тем, что в загрузочном устройстве доменной печи, смонтированном на ее куполе, содержащем распределитель шихты, закрепленный на фланце горловины печи и выполненный с центральной шихтовой воронкой, приводной распределительный лоток, накопительный бункер с нижними шихтовым затвором и газовым клапаном, установленные над накопительным бункером промежуточные бункера с верхними шихтовыми затворами и газовыми клапанами, сильфонный компенсатор, установленный между распределителем шихты и нижним газовым клапаном, технологическую задвижку, размещенную между фланцами распределителя и сильфонного компенсатора, согласно изобретению приводной распределительный лоток выполнен в виде суженной к низу трубы и подвешен в корпусе распределителя шихты на полувалах вертикально по его оси при помощи быстроразъемного соединения с возможностью наклона лотка от вертикальной оси с помощью механизма поворота на угол не менее 50°, как в одну, так и в другую сторону, а осевое отверстие корпуса распределителя шихты и приводной распределительный лоток выполнены с геометрическими параметрами, обеспечивающими свободное прохождение распределительного лотка в вертикальном положении через упомянутое осевое отверстие корпуса распределителя шихты при демонтаже его вертикально вверх через верхний торец распределителя, при этом стенки накопительного бункера и промежуточных бункеров и сопряженные с ними стенки нижнего и верхних шихтовых затворов выполнены в виде усеченных конусов, центральный угол которых равен 62-78°.

Быстроразъемное соединение выполнено в виде впадин на полувалах и входящих в них выступов на ответных опорных поверхностях распределительного лотка.

Лоток выполнен сборным.

Центральная шихтовая воронка выполнена съемной.

Верхние и нижние газовые клапаны содержат корпус, тарель, седло, гидроцилиндр подъема и опускания тарели и гидроцилиндр ее поворота, при этом корпусы указанных клапанов совмещены с корпусами шихтовых затворов.

Между фланцем сильфонного компенсатора и корпусом нижнего газового клапана установлены три гидроцилиндра с малым ходом, для снятия нагрузки с крепежных соединений при замене распределительного лотка и освобождения фланцев сильфонного компесатора и шихтового затвора.

Технологическая задвижка выполнена в виде тонкого листа и шарнирно закреплена на корпусе распределителя шихты с возможностью поворота и размещения между фланцем сильфона и фланцем распределителя.

На наружную поверхность клапанной тарели и на внутреннюю поверхность седла клапана нанесено износостойкое композиционное покрытие на основе мельхиора и релита.

Предложенное устройство представлено на чертежах.

На фиг. 1 - общий вид устройства в разрезе.

На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

На фиг. 3 - общий вид распределителя в разрезе.

На фиг. 4 - продольный разрез газового клапана и шихтового затвора по оси вращения газового клапана.

На фиг. 5 - продольный разрез газового клапана и шихтового затвора по оси вращения шихтового затвора.

На фиг. 6 - выносной элемент Б на фиг. 5.

На фиг. 7 - выносной элемент В на фиг 5.

На фиг. 8 - общий вид устройства в разрезе при замене распределительного лотка на однотрактовом загрузочном устройстве доменной печи.

На фиг. 9 - общий вид устройства при замене распределительного лотка на двухтрактовом загрузочном устройстве доменной печи.

На фиг. 10 - разрез Г-Г на фиг. 9.

Устройство содержит распределитель лотковый 1, установленный на фланец 2 доменной печи; технологическую задвижку 3; сильфонный компенсатор 4; нижний газовый клапан 5; нижний шихтовый затвор 6; накопительный бункер 7; верхние газовые клапаны 8 и 9; верхние шихтовые затворы 10 и 11; промежуточный бункер 12.

Распределитель 1 имеет корпус 13 со съемной центральной шихтовой воронкой 14, подвижную часть 15 с приводным распределительным лотком 16, который закреплен на полувалах 17, 18 вращающейся части. Съемная центральная шихтовая воронка 14 и распределительный лоток 16 выполнены в виде суженных к низу труб и футерованы износостойкими материалами. Распределительный лоток имеет возможность отклоняться как в одну, так и в другую стороны от подвижной части 15. Привод вращения подвижной части 15 включает в себя электродвигатель 19 с планетарным редуктором 20, а привод поворота распределительного лотка 16 включает в себя гидроцилиндр 21 с мультипликатором 22. Крутящие моменты от этих двух потоков направляются на дифференциальный редуктор 23, а с него разветвляется на две ветви: первая - на вращение подвижной части 15 и вторая через два коническо-планетарных редуктора 24 и 25 - на поворот распределительного лотка 16.

Газовые клапаны, как нижний 5, так и верхние 8, 9 выполнены в виде двухходовой конструкции с гидроцилиндром 26 подъема-опускания клапанной тарели 27 и гидроцилиндром 28 поворота этой же клапанной тарели. На наружной поверхности клапанной тарели 27 и на внутренней поверхности седла клапана 29 нанесено специальное износостойкое композиционное покрытие 30 и 31.

Стенки накопительного бункера 7 и промежуточных бункеров 12 и сопряженные с ними стенки нижнего шихтового затвора 6 и верхних шихтовых затворов 10, 11 выполнены в виде усеченных конусов, центральный угол которых равен 62-78°.

Технологическая задвижка 3 шарнирно закреплена на корпусе распределителя и выполнена из тонкого листа, нижняя поверхность 32 которого предназначена для герметизации доменной печи, при технологической необходимости.

Между нижним фланцем сильфонного компенсатора 4 и нижним газовым клапаном 5 установлены три гидроцилиндра 33 с малым ходом.

Конструктивное выполнение распределительного лотка в виде суженной к низу трубы и ее подвеска в корпусе распределителя шихты на полувалах вертикально по его оси при помощи быстроразъемного соединения с возможностью наклона лотка от вертикальной оси на угол, равный не менее 50°, как в одну, так и в другую сторону с помощью механизма его поворота, а также выполнение осевого отверстия в корпусе распределителя и приводного распределительного лотка с геометрическими параметрами такими, что в вертикальном положении лоток свободно проходит через упомянутое осевое отверстие корпуса распределителя, и выполнение шихтовой воронки съемной позволит производить демонтаж лотка вертикально вверх через верхний торец распределителя и тем самым сократить высоту распределителя и всего устройства в целом.

Конструкция распределительного лотка и его подвески обеспечит то, что при подъеме вверх распределительный лоток будет иметь относительно точки подвеса симметричный минимальный габарит, что позволит также повысить безопасность и сократить время монтажа-демонтажа через верхний торец распределителя. Одновременно такое конструктивное исполнение позволит группировать поток загружаемой шихты к центру; засыпать шихту точно в центр; увеличить ресурс износостойкости распределительного лотка за счет использования всей его рабочей поверхности.

Нанесение износостойкого композиционного покрытия на основе мельхиора и релита на рабочие поверхности газовых клапанов, т.е. на наружной поверхности клапанной тарели и на внутренней поверхности седла клапана, позволяет значительно увеличить ресурс износостойкости как отдельных узлов, так и всего устройства в целом.

Применение технологической задвижки, выполненной в виде тонкого листа и шарнирно закрепленной на корпусе распределителя шихты, которая имеет возможность поворота и размещения между фланцем сильфона и фланцем распределителя, уменьшает высоту этого элемента и устройства в целом.

Выполнение стенок накопительного бункера и промежуточных бункеров, и сопряженных с ними стенок нижнего и верхних шихтовых затворов в виде усеченных конусов с центральным углом наклона F, величина которого составляет F=62°-78°, позволит уменьшить высоту каждого узла и всего устройства в целом.

Выполнение газовых клапанов в виде двухходовой конструкции с гидроцилиндром подъема-опускания клапанной тарели и гидроцилиндром поворота этой же клапанной тарели и совмещение их корпусов с корпусами шихтовых затворов позволит снизить высоту этого узла и устройства в целом.

Снижение высотной характеристики устройства позволяет при реконструкции старых доменных печей производить замену конусного засыпного аппарата на загрузочное устройство данного типа без изменения высотных отметок фланца доменной печи и скипового подъемника, при этом повысить эффективность технологического режима печи.

Цикл работы устройства происходит следующим образом:

Выгрузка шихты 34 из накопительного бункера 7 проходит при закрытых верхних газовых клапанах 8, 9 и верхних шихтовых затворах 10, 11. В это же время шихту 35 скиповым подъемником в количестве одного скипа подают в промежуточный бункер 12. После полной разгрузки накопительного бункера 7 закрывают нижние шихтовый затвор 6 и газовый клапан 5, сбрасывают избыточное давление из накопительного бункера 7 в атмосферу, открывают оба верхних газовых клапана 8, 9 и оба шихтовых затвора 10, 11, при этом шихта 35 высыпается в накопительный бункер 7 и вдогонку загруженной шихте со второго скипа поступает еще одна порция шихты, верхние шихтовые затворы 10, 11 и верхние газовые клапаны 8, 9 закрывают, выравнивается давление в накопительном бункере 7 с давлением в доменной печи плюс небольшое давление наддува до 0,1 атм и открываются нижние газовый клапан 5 и шихтовый затвор 6. Начинается выгрузка очередной порции шихты. Циклы повторяются и следуют друг за другом, при этом подвижная часть распределителя шихты с подвешенным в ней распределительным лотком вращается, а лоток еще и отклоняется по программе, заданной технологией плавки.

Выполнение привода поворота распределительного лотка в виде двух коническо-планетарных редукторов позволит обеспечить передачу крутящего момента на обе стороны лотка. Лоток отклоняется от оси печи поочередно в одну или другую сторону, поэтому футеровка его изнашивается равномерно по всей рабочей поверхности, увеличивая время износа лотка 16 более чем в два раза.

Замена лотка проводится следующим образом:

Проводится технологическая операция остановки печи. Во избежание выброса ядовитого газа CO в зону работ зажигают газы на поверхности засыпи в доменной печи.

Затем подается давление в поршневую полость трех гидроцилиндров 33, они, растягивая сильфон, сжимают фланцы между распределителем 1 и сильфонным компенсатором 4 - между нижним шихтовым затвором 6 и накопительным бункером 7, при этом крепеж ослабевает и легко освобождает фланцы. После этого давление подается в штоковую полость трех гидроцилиндров 33, они сжимают сильфон, и образованный зазор позволяет выкатить сборку отсеков позиций 4, 5, 6 в сторону от распределителя шихты. Затем поднимают и отводят съемную шихтовую воронку 14. Распределительный лоток устанавливают по оси печи и поднимают вверх. В лотке конические выступы 36 выходят из конических впадин 37. Производится демонтаж частей изношенного лотка и монтаж частей нового лотка в обратной последовательности. При положении лотка, отличном от угла 0°, планки 38 препятствуют подъему лотка.

При проведении ремонтных работ в зоне выше распределителя во избежание выброса ядовитого газа CO в зону работ после остановки печи отверстие закрывают листом технологической задвижки 3, которую вводят в зазор между фланцем распределителя 1 и фланцем сильфонного компенсатора 4 после сжатия сильфонного компенсатора гидроцилиндрами 33, герметизируется стык 32, сжимая элементы уплотнения этими же гидроцилиндрами. Газы на поверхности засыпи не зажигаются.

При замене лотка 16 в двухтрактном загрузочном устройстве замена лотка проводится через люк 39 шихтовода-тройника 40 после снятия крышки люка 41.

Перечень элементов:

Поз. Наименование

1 - распределитель лотковый

2 - фланец доменной печи

3 - технологическая задвижка

4 - компенсатор сильфонный

5 - клапан газовый отсечной нижний

6 - затвор шихтовый нижний

7 - бункер нижний основной

8 - клапан газовый отсечной

9 - клапан газовый отсечной верхний

10 - затвор шихтовый верхний

11 - затвор шихтовый верхний

12 - бункер верхний накопительный

13 - корпус распределителя

14 - группирователь шихты

15 - подвижная часть

16 - распределительный лоток

17 - полувалы

18 - полувалы

19 - электродвигатель

20 - планетарный редуктор

21 - гидроцилиндр

22 - мультипликатор

23 - дифференциальный редуктор

24 - коническо-планетарный редуктор

25 - коническо-планетарный редуктор

26 - гидроцилиндр

27 - клапанная тарель

28 - гидроцилиндр

29 - внутренняя поверхность седла клапана

30 - специальное износостойкое композиционное покрытие

31 - специальное износостойкое композиционное покрытие

32 - нижняя поверхность технологической задвижки 3

33 - гидроцилиндры с малым ходом

34 - шихта

35 - шихта

36 - конические выступы (лотка)

37 - конические впадины (на цапфах)

38 - планки

39 - люк

40 - шихтовод-тройник

41 - крышка люка

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к загрузочному устройству доменной печи. Устройство содержит распределитель шихты, закрепленный на фланце горловины печи и выполненный с центральной шихтовой воронкой, приводной распределительный лоток, накопительный бункер с нижними шихтовым затвором и газовым клапаном, установленные над накопительным бункером промежуточные бункера с верхними шихтовыми затворами и газовыми клапанами, сильфонный компенсатор, установленный между распределителем шихты и нижним газовым клапаном, технологическую задвижку, размещенную между фланцами распределителя и сильфонного компенсатора. Приводной распределительный лоток выполнен в виде сужающейся к низу трубы и подвешен в корпусе распределителя на полувалах вертикально по его оси при помощи быстроразъемного соединения с возможностью наклона лотка от вертикальной оси на угол не менее 50°, как в одну, так и в другую сторону. Осевое отверстие корпуса распределителя и распределительный лоток выполнены с геометрическими параметрами, обеспечивающими свободное прохождение распределительного лотка через осевое отверстие при демонтаже. Стенки бункеров и сопряженные с ними стенки нижнего и верхних шихтовых затворов выполнены в виде усеченных конусов, центральный угол которых равен 62-78°. Использование изобретения обеспечивает снижение высоты устройства. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Загрузочное устройство доменной печи, смонтированное на ее куполе, содержащее распределитель шихты, закрепленный на фланце горловины печи и выполненный с центральной шихтовой воронкой, приводной распределительный лоток, накопительный бункер с нижними шихтовым затвором и газовым клапаном, установленные над накопительным бункером промежуточные бункера с верхними шихтовыми затворами и газовыми клапанами, сильфонный компенсатор, установленный между распределителем шихты и нижним газовым клапаном, технологическую задвижку, размещенную между фланцами распределителя и сильфонного компенсатора, отличающееся тем, что приводной распределительный лоток выполнен в виде суженной к низу трубы и подвешен в корпусе распределителя шихты на полувалах вертикально по его оси при помощи быстроразъемного соединения с возможностью наклона лотка от вертикальной оси с помощью механизма поворота на угол не менее 50°, как в одну, так и в другую сторону, а осевое отверстие корпуса распределителя шихты и приводной распределительный лоток выполнены с геометрическими параметрами, обеспечивающими свободное прохождение распределительного лотка в вертикальном положении через упомянутое осевое отверстие корпуса распределителя шихты при демонтаже его вертикально вверх через верхний торец распределителя, при этом стенки накопительного бункера и промежуточных бункеров и сопряженные с ними стенки нижнего и верхних шихтовых затворов выполнены в виде усеченных конусов, центральный угол которых равен 62-78°.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что быстроразъемное соединение выполнено в виде впадин на полувалах и входящих в них выступов, выполненных на ответных опорных поверхностях распределительного лотка.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что распределительный лоток выполнен сборным.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центральная шихтовая воронка выполнена съемной.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхние и нижний газовые клапаны содержат корпус, тарель, седло, гидроцилиндр подъема и опускания тарели и гидроцилиндр ее поворота, при этом корпусы указанных клапанов совмещены с корпусами шихтовых затворов.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между фланцем сильфонного компенсатора и корпусом нижнего газового клапана установлены три гидроцилиндра с малым ходом для снятия нагрузки с крепежных соединений при замене распределительного лотка и освобождения фланцев сильфонного компенсатора и шихтового затвора.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что технологическая задвижка выполнена в виде тонкого листа и шарнирно закреплена на корпусе распределителя шихты с возможностью поворота и размещения между фланцем сильфона и фланцем распределителя.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что на наружной поверхности клапанной тарели и на внутренней поверхности седла клапана нанесено износостойкое композиционное покрытие на основе мельхиора и релита.