Загрузочные устройства шахтных печей

Тарасов В. П.

Металлургия, 1974 г.

Позднее использование телескопической воронки в засыпном аппарате предложил М. А. Ломов (авт. свид. СССР, № 48400, 1935г.). В одном варианте неподвижный усеченный или куполообразный конус подвешен к штанге и закрыт телескопической воронкой, при подъеме которой шихта с конуса ссыпается на колошник. В другом варианте усеченный конус перекрывается еще одним конусом меньших

Подача шихты на колошник

Работа загрузочного устройства, а следовательно, и распределение шихтовых материалов в доменной печи во многом зависят от способа их подачи на колошник. Поэтому целесообразно рассмотреть основные схемы существующих подъемных устройств.

Сырые материалы на колошник первых доменных печей доставляли вагонетками вручную или с помощью конной тяги. С увеличением печей и их производительности возникла необходимость в специальных подъемниках, требования к работе которых все время возрастали. Вначале повсеместное распространение получили вертикальные подъемники, но они имели большой недостаток — необходимость применения ручного труда и присутствия рабочих на колошнике доменных печей. С развитием техники появилась возможность механизировать подачу шихты к подъемнику, а затем и к месту выгрузки на колошниковой площадке. Так, на одной из доменных печей Приднепровья вертикальный подъемник работает и по настоящее время. Шихту к подъемнику доставляют автосамосвалами, а на колошниковой площадке разгружают специальным тельферным устройством. Однако и в этом случае производительность подъемника остается низкой вследствие обратного холостого хода и прерывного характера работы. Поэтому уже во второй половине прошлого века на металлургических заводах Европы и Америки стали применять бадьевые и скиповые подъемники.

Конструктивно оба подъемника сходны между собой -— и скип и тележка с бадьей перемещаются по рельсам наклонного моста при помощи электролебедки. Но каждый из них имеет отличительные особенности, как положительно, так и отрицательно влияющие на результаты работы.

При загрузке бадьей ее сажают на кольцо приемной воронки, после чего конусное днище под действием собственного веса и веса шихты раскрывается и шихта ссыпается на большой конус засыпного аппарата. Затем днище закрывается, и в таком положении бадья выполняет роль второго газового затвора. Таким образом, при загрузке печи бадьевым подъемником отпадает необходимость в верхнем газовом затворе. Особенностью такой загрузки является отсутствие распределителя шихты, так как материалы из бадьи сравнительно равномерно распределяются по всей окружности колошника. Необходимо только следить за равномерным размещением шихты во время ее засыпки в бадью. Поэтому бадью в момент загрузки в нее материалов вращают и этим в большей мере или полностью устраняют сегрегацию шихты по окружности.

При бадейкой загрузке значительно меньше перегрузок шихты, она попадает прямо в печь или на большой конус, минуя лишние перегрузки (численно равные количеству загружаемых скипов) в приемной и вращающейся воронках распределителя, а также одну или две перегрузки до скипа. Кроме того, при бадейной загрузке высота падения меньше, чем при скиповой.

Влияние Очередности загрузки материалов на их радиальное распределение

Очередностью, или порядком, загрузки называют последовательность, с которой загружают в доменную печь кокс и рудную часть подачи (железную и марганцевую руды, агломерат, окатыши, флюсы, металлодобавки). Применяют подачи прямые (РРКК. J ААКК), обратные (ККРР, ККАА), одним коксом вперед (КААК, | КРРК, КРРКК 1), расщепленные (например, АКАК | , ААКК [ и др.), смешанные (КАКА 1 , АКАК 1, КРКР |) и т. д.

Большинство доменщиков считает, что при загрузке коксом вперед развивается периферийный поток газов, а при загрузке рудой вперед — осевой [76]. Это нашло свое отражение в основных учебниках 155, 77, 78 и др.З и во всех технологических инструкциях по управлению ходом доменных печей. В некоторых работах приведены примеры развития осевого потока газов при замене загрузки по системе РРКК 1 загрузкой по системе КРРКК [ 1791-

На распределение шихты по радиусу печи в зависимости от порядка загрузки влияет (кроме скатывания кусков от периферии к центру) также процесс ее сдвига последующей подачей [62, 74, 80]. С переводом печей на работу с повышенным давлением газа на колошнике большее количество агломерата стало попадать в центральную зону вследствие большей глубины воронки засыпи шихты, что в свою очередь привело к увеличению скорости схода шихты в центре печи, так как движение столба материалов выше зоны плавления определяется не только интенсивностью горения кокса, но и объемной интенсивностью плавления рудной части шихты [811. Этими двумя факторами объясняется а основном большая скорость схода шихты в центральной зоне, часто наблюдаемая в практике работы доменных печей [62, 82—84].

Увеличение глубины воронки засыпи на колошнике благодаря повышенному давлению газа и большим скоростям опускания шихты в осевой зоне способствует большему влиянию явления сдвига на радиальное распределение материалов по сравнению с процессом скатывания кусков шихты от периферии к центру. Так, на некоторых печах металлургического завода им. Дзержинского отмечено уменьшение газового потока на периферии при загрузке по системе КпРт [85]. Исходя из общепринятых положений о влиянии очередности загрузки материалов на их радиальное распределение, А. Н. Чечуро и И. Л. Колесник ошибочно объяснили сущность данного явления понижением температуры в области интенсивного движения газов и шихты в результате улучшения теплообмена

Лучшее газораспределение обеспечило лучшую подготовку материалов в верхней части печи и стабилизировало нагрев горна. Благодаря этому увеличилась рудная нагрузка и снизился расход кокса. Сразу же после перехода на цикличную загрузку нагрев печи повысился и за сутки в подачу добавили 500 кг железной руды (в пересчете на 4,8 т кокса в подаче) при тех же самых расходах сырых материалов и выносе колошниковой пыли, которые имели место при обычной работе. В дальнейшем такую рудную нагрузку удержать не удалось, однако в среднем в подачу стали загружать на 300 кг руды больше. Технико-экономические показатели доменной плавки при обычной загрузке и цикличной, содержащей 4,8 и 7,2 т кокса, приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 3 производительность печи после перехода на новую загрузку увеличилась с 1134,7 до 1305,2 т чугуна/сут, расход кокса снизился соответственно на 4,4%. Повышение производительности произошло только в результате увеличения рудной нагрузки, так как число подач в обоих периодах одинаково, а расход металлодобавок во втором периоде ниже. Преимущество работы доменной печи с новой системой загрузки было очевидным, поэтому на такой режим загрузки перевели вторую доменную печь. При этом рудная составляющая подачи возросла в течение суток на 500 кг при сохранении уровня нагрева горна. Ход печи стал ровнее, хотя избыточное давление газа на фурмах увеличилось с 2,3 до 2,38 ат.

Для сравнения результатов работы доменной печи № 2 при обычной и при цикличной системах загрузки взято три периода. Производительность печи при переходе на цикличную загрузку увеличилась по сравнению с первым периодом с 1079,6 до 1221 т/сут, расход кокса уменьшился на 2,2%. По сравнению же с лучшим (третьим) периодом работы печи производительность ее осталась примерно той же, а расход кокса снизился на 5,8%. Небольшой прирост производства в этом случае объясняется тем, что в третьем периоде проплавлялись более богатые руды.

Несмотря на явную выгоду при работе доменных печей по цикличной системе загрузки, на Ждановском металлургическом заводе им. Ильича от нее отказались, так как за это время было несколько случаев похолодания печей, причиной которых, по мнению администрации цеха, послужил перебор машинистами вагон-весов тяжелых подач.

При транспортерной подаче материалов к скипам или при подаче шихты автоматическими вагон-весами можно полностью автоматизировать загрузку печи по системе цикличных подач. Тогда отпадет опасность перебора или недобора рудной составляющей подачи.

Роль цикличной загрузки доменных печей подачами с различным содержанием кокса особенно возрастает при работе с распределителями, обеспечивающими равномерное размещение материалов по окружности колошника. Сочетание подач с большим и малым количеством кокса будет способствовать рациональному распределению материалов, по окружности и по радиусу печи [90].