Доронин С.В. Конструктивные формы металлургического оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

100

верхности желоба и через весь желоб.

В данном случае изменение конструктивной формы (введение

дополнительного отверстия) и сообщение желобу дополнительной сте-

пени свободы (возможности поворота) позволяет значительно повысить

функциональные характеристики и исключить разбрызгивание металла.

У известных доменных печей колошниковая площадка со всеми

устройствами опирается на шахту печи или на колонны, опирающиеся

на фундамент.

Предлагаемая доменная печь [29] отличается тем, что надко-

лошниковое устройство с колошниковой площадкой покоится на колон-

нах, расположенных вокруг шахты, а шахта с куполом несет нагрузку

чаши засыпного устройства и газоотводов. Колонны опираются на сто-

лики, приваренные к первой царге шахты печи, непосредственно примы-

кающей к мараторному кольцу. Первая царга является в данной конст-

рукции вертикальной кольцевой балкой, воспринимающей нагрузку от

верхних колонн и передающей ее нижним колоннам. Верхние колонны

могут быть смещены относительно нижних колонн (рис. 59).

Рис. 59. Вертикальный разрез печи: 1 – лещадь; 2 – опорное кольцо; 3 – колонна

горна; 4 – кожух горна; 5 – кольцевая труба; 6 – холодильники горна; 7 – мара-

торное кольцо; 8 – холодильники шахты; 9 – кожух шахты; 10 – колонна шахты;

11 – шамотный кирпич; 12 – защитные плиты; 13 – колошниковая площадка; 14

– стальные футерованные плиты

101

Конструкция предлагаемой доменной печи позволяет обходить-

ся без компенсатора. По затратам металла на конструкцию эта печь не

отличается от обычной печи.

На чертеже изображен разрез печи по вертикальной оси, на ко-

тором показаны: лещадь из шамотового кирпича 1, стальное опорное

кольцо колонн 2, колонна 3 горна, кожух 4 горна, кольцевая труба горя-

чего дутья 5, холодильники горна 6, мараторное кольцо 7, холодильники

8 шахты, кожух 9 шахты, колонна 10 шахты, шамотный кирпич 11, за-

щитные плиты 12, колошниковая площадка 13 и стальные футерованные

плиты 14.

Рассмотрение данного технического предложения показывает

возможность упрощения структуры системы, исключения некоторых ее

элементов за счет разделения функций несущих и технологических эле-

ментов печи.

Изобретение [30] относится к области механического оборудо-

вания металлургических печей, в частности засыпных аппаратов домен-

ных печей.

Известно устройство для устранения негоризонтальной плоско-

сти фланца опорного колошникового кольца, выполненное в виде коль-

цевой прокладки переменного сечения из ряда секторов различной тол-

щины, подогнанных друг к другу по толщине торцов. После демонтажа

старого засыпного аппарата окружность фланца делят на 8-16 разных

частей (по числу секторов прокладки) и в намеченных точках фланца

осуществляют нивелировку. По результату нивелировки изготавливают

секторные прокладки, которые укладывают на фланце опорного колош-

никового кольца согласно схеме нивелировки. Сектора сваривают между

собой, образуя кольцо, и приваривают к фланцу опорного колошниково-

го кольца.

Однако такое устройство требует больших затрат времени и в

короткие остановки доменной печи применение его невозможно.

Целью изобретения является сокращение времени на устранение

негоризонтальности фланца опорного колошникового кольца, а тем са-

мым сокращение срока замены засыпного аппарата доменной печи.

Это достигается тем, что кольцевая прокладка выполнена из

двух колец, контактные поверхности которых изготовлены под углом

одна к другой, одинаковым для обоих колец.

Предложенное устройство (рис. 60) для устранения негоризон-

тальности фланца опорного колошникового кольца выполнено в виде

кольцевой прокладки 1, устанавливаемой на колошниковое опорное

кольцо 2 доменной печи. Прокладка 1 выполнена из двух колец 3, уста-

навливаемых друг на друга. Контактные поверхности 4 относительно

102

поверхности колец 3 изготовлены под углом друг к другу, одинаковым

для обоих колец.

Рис. 60. Устройство для восстановления горизонтальности фланца: а – установка

прокладки на фланец; б – кольца прокладки в разрезе; 1 – кольцевая прокладка; 2

– опорное кольцо; 3 – кольца; 4 – контактные поверхности; 5 – фланец чаши

На кольца 3 по окружности наносится шкала с отметками тол-

щины кольца. Поворачивая кольца 3 прокладки 1 относительно друг

друга вокруг своей оси, набирается сумма отметок толщин, необходимая

для придания плоскости опирания фланца чаши 5 засыпного аппарата

горизонтального положения.

Достоинством предлагаемого устройства является то, что кольца

прокладки изготавливают до остановки доменной печи на ремонт. После

демонтажа засыпного аппарата и нивелировки плоскости фланца опор-

ного колошникового кольца установка прокладки из колец по отметкам

нивелировки может быть выполнена в короткий промежуток времени. В

103

дальнейшем эта прокладка остается на все время эксплуатации доменной

печи и, при необходимости, позволяет устранять возникшую негоризон-

тальность фланца опорного колошникового кольца простым поворотом

колец прокладки относительно друг друга вокруг своей оси в период

очередной остановки доменной печи на замену засыпного аппарата.

В данном случае прием формообразования сводится к введению

в структуру системы дополнительного поворотного регулирующего эле-

мента, выполняющего функцию обеспечения стабильности геометриче-

ских характеристик системы, что способствует достижению высоких

технико-экономических характеристик.

3.2. КОНВЕРТЕРЫ

По расположению оси рабочего пространства конвертеры делят

на горизонтальные и вертикальные [20]. Вертикальные конвертеры при-

меняют для конвертирования ферроникеля. Гораздо чаще на металлур-

гических заводах применяют горизонтальные конвертеры (рис. 61). Вы-

пускают горизонтальные конвертеры с верхним отводом газов вмести-

мостью 40 и 80 т. Корпус конвертера 4 выполнен из листовой стали ма-

рок Ст3 и 09Г2С толщиной 36 мм. Днища 1 корпуса имеют толщину 32

мм и усилены кольцевыми и поперечными балками жесткости. Крышки

соединены с корпусом стяжными шпильками с затяжкой гаек через пру-

жины 8, сжатие которых компенсирует температурное расширение фу-

теровки 17 при ее разогреве. В крышках предусмотрено по два люка для

размещения горелок и ремонтных работ. Корпус усилен накладками 7 в

местах его установки в бандажи и под горловиной в фурменной зоне.

Горловина 18 служит для выхода газов, загрузки и разгрузки

конвертера. Ее устанавливают на корпусе под углом до 30° к вертикали

и выполняют из стального и чугунного литья. Для защиты фурм от брызг

штейна, шлака и пыли, а также для лучшей герметизации горловины

предусмотрены защитные кожухи-фартуки 5.

Для футеровки конвертера применяют магнезитовый и хромо-

магнезитовый кирпич. Толщина футеровки 280–380 мм, а в области

фурменного пояса ее увеличивают до 450–800 мм. Для компенсации

температурного расширения футеровки применяют засыпку магнезито-

вым порошком толщиной 100 мм. Засыпка располагается между корпу-

сом и футеровкой.

Бандажи 2 отливают из стали 35Л, 45Л, они могут быть разъем-

ными и цельными. Как правило, бандажи имеют двутавровый профиль

высотой 600–1000 и шириной 300–350 мм. Один из бандажей 9 отливают

заодно с приводным венцом 10. Бандажи присоединяют к корпусу с

104

Рис. 61. Горизонтальный конвертер: 1 – днища корпуса; 2, 9 – бандажи; 3 – фур-

моколлектор; 4 – корпус; 5 – кожух-фартук; 6 – коллектор; 7 – накладки; 8 –

пружины; 10 – приводной венец; 11 – соединительный патрубок; 12 – зубчатая

муфта; 13 – аварийный привод; 14 – тормоза; 15 – редуктор; 16 – основной при-

вод; 17 – футеровка; 18 – горловина; 19 – фурменная трубка; 20 – опорные роли-

ки; 21 – шарнирная пята; 22 – подвенцовая шестерня; 23 – стяжные шпильки; 24

– подушки; 25 – балансиры

105

помощью клиньев и шпонок. После выверки положения корпуса к нему

приваривают клинья. Опорные ролики 20 парами крепят на балансирах

25 с цилиндрической шарнирной пятой 21, установленной на чугунных

подушках 24. С помощью стяжных шпилек 23 регулируется взаимное

положение подушек, обеспечивающее горизонтальность оси конвертера

и требуемый зазор в зубчатой передаче. Опорные ролики устанавливают

на роликоподшипниках в разъемных подушках, что позволяет сравни-

тельно просто ремонтировать ролики и их опоры.

Шарнирной связью балансиров нагрузка равномерно распреде-

ляется по всем роликам и повышает надежность работы всей конструк-

ции. Для крупных конвертеров нагрузка на ролик достигает 7,5 МН и

поэтому ролики изготовляют диаметром не менее 650 мм из сталей 25Л,

35Л, 45 и 55Л.

В горизонтальных конвертерах опоры устанавливают под углом

30° к вертикали.

Поворотный механизм конвертера состоит из основного 16 и

аварийного 13 приводов. Основной привод включает асинхронный элек-

тродвигатель, трехступенчатый цилиндрический редуктор 15, зубчатую

муфту 12, подвенцовую шестерню 22 и зубчатый венец 10.

Для фиксированной остановки конвертера в любом положении в

линии привода предусмотрены два тормоза 14 постоянного тока. В со-

став привода входит аварийный электродвигатель со своим источником

питания (аккумуляторной батареей). С помощью этого электродвигателя

конвертер выводится в устойчивое безопасное положение при отключе-

нии подачи электроэнергии или выхода основного электродвигателя из

строя.

Для подачи воздуха в конвертер используют цеховой воздухо-

провод. Воздух поступает через сальниковую сферическую самоуста-

навливающуюся головку в соединительный патрубок 11 одной из кры-

шек. Чтобы облегчить работу сальникового устройства, его ось должна

совпадать с осью конвертера. Дополнительно сферическое соединение

прижимается к контактирующей поверхности с помощью пружин. Для

регулирования подачи воздуха предусмотрена дроссельная заслонка,

управляемая от автономного электропривода через планетарный редук-

тор. Крайние положения дроссельной заслонки фиксируются конечными

выключателями. Разводка воздуха по бочке осуществляется по заколь-

цованному коллектору 6, состоящему из труб диаметром 250–300 мм и

расположенному выше фурм.

Воздух вводится в расплав через фурмоколлектор 3, фурмы и

фурменные трубки. Из закольцованного коллектора воздух подается в

фурмоколлектор 3. В новых конструкциях конвертеров он представляет

106

собой коробку овального сечения, в которой перпендикулярно большой

оси сделаны сквозные отверстия. С одной стороны к отверстию прива-

рено клапанное устройство, с другой подсоединена фурменная трубка

19, входящая в конвертер.

Существующие конвертеры с верхним отводом газов не позво-

ляют полностью герметизировать конвертер. Этот недостаток устраняет-

ся в конвертерах с боковым отводом газов. Так, отечественная конструк-

ция 40-тонного конвертера, разработанная СКБ ЦМ, отличается от опи-

санного выше тем, что вместо одной из торцовых крышек к конвертеру

жестко крепится П-образный газоход, заканчивающийся круглым отвер-

стием, сопряженным с цилиндрической царгой. Для предотвращения

выхода газов зазор между газоходом и царгой уплотняется по всему пе-

риметру. За царгой располагается пылевая камера с механизированным

устройством для удаления пыли. Предусмотрено несколько люков для

чистки конвертера и удаления настылей. При этом особое внимание уде-

ляется созданию условий для механизированной очистки фурм и ста-

ционарного газохода.

Конвертер с боковым отводом газа, разработанный СКБ ЦМ

(рис. 62), состоит из корпуса в сборе с двумя бандажами, установленны-

ми на опорных роликах, привода поворота, системы подачи воздуха,

загрузочной и газоотводящей горловин, пылевой камеры и водоохлаж-

даемых напыльников.

Корпус конвертера 13 выполнен из листовой стали (марка ВСт3)

толщиной 20–45 мм. Внутри корпуса предусмотрена футеровка, для

компенсации температурного расширения которой применяется слой

засыпки из огнеупорного порошка. Со стороны газоотводящего отвер-

стия к корпусу жестко крепится П-образный газоход 4, переходящий в

царгу 16. Диаметр царги равен диаметру конвертера, и она изготовлена

из листовой стали. Для усиления царги к ней приваривают ребра жестко-

сти. В царге с наклоном 20–25° к вертикальной плоскости размещено

газоотводящее отверстие. Отходящий газ, выходя из него, поступает в

стационарную камеру-газоход 3. Для герметизации зазоров между цар-

гой и стационарным устройством по всему периметру установлены вы-

сокотемпературные уплотнения 2. Для повышения надежности работы,

царги ее охлаждают циркуляционным потоком воздуха, проходящим

между царгой и водоохлаждаемой цилиндрической оболочкой стацио-

нарного газоотводящего устройства. Контроль и механизированную

очистку газоходов осуществляют через люки 1. В последнее время

большое внимание уделяется прочности П-образного газохода. С этой

целью его корпус усилен продольными и поперечными балками, имеют-

ся люки для осмотра и ремонта его футеровки.

107

Рис. 62. Конвертер с боковым отводом газа: 1 – люк; 2 – уплотнение; 3 – камера-

газоход; 4 – П-образный газоход; 5, 8 – бандажи; 9 – колесо; 10 – система подачи

воздуха; 11 – шестерня; 12, 14 – роликовые опоры; 13 – корпус; 15 – противовес;

16 – царга

В местах установки бандажей 5 и 8 корпус усилен накладками.

Бандажи устанавливают на роликовые опоры 12, 14, снабженные уст-

ройством для регулирования в горизонтальной плоскости. Для равно-

мерного нагружения опор применяют противовес 15, компенсирующий

неуравновешенность П-образного газохода.

Поворот конвертера осуществляется от колеса 9, шестерни 11,

редукторов и электродвигателя. На случай отключения подачи электро-

энергии предусмотрен аварийный привод с питателем от аккумулятор-

ной батареи. Остановку конвертера в любом положении обеспечивают

электромагнитные тормоза.

Загрузочная горловина 6 расположена строго вертикально. Для

устранения возможных выбросов газа или расплава в цех загрузочная

горловина перекрывается водоохлаждаемой крышкой 7, подвешенной на

подвижной стреле.

Конструкция конвертера с боковым отводом газов позволяет

разделить его внутренний объем на две зоны – реакционную и отстоя.

Такое усовершенствование позволило повысить выход газа, используе-

мого затем в сернокислотном производстве, создать возможности для

полунепрерывного слива шлака из конвертера и его загрузки во время

дутья, повысить герметизацию конвертера и снизить выделение отходя-

щих вредных газов в окружающую среду.

В конструкции применены типовые системы подачи воздуха 10:

фурмоколлектор с фурменными трубками, трубопроводы, воздушная

головка, системы управления и контроля. Система подачи воздуха обес-

печивает его подвод в. ванну и удобство обслуживания (чистки) и ре-

108

монта фурменных каналов с помощью специальных приспособлений.

В качестве общих приемов формообразования горизонтальных

конвертеров можно указать

шарнирную установку балансирных опор, обеспечивающую

равномерное распределение реакций на корпус конвертера;

резервирование элементов, обеспечивающих кинематику всей

машины – тормозов и механизма поворота бочки;

локальные усиления в местах установки бандажей.

Конструкция вертикального конвертера показана на рис. 63.

Корпус 6 состоит из цилиндрической центральной части, которая сверху

и снизу переходит в конусы. Сверху корпус, сварной из стали ВСт3 тол-

щиной 40 мм, усилен толстостенным кольцом и съемным шлемом 7 из

четырех частей. Снизу к корпусу прикреплено съемное днище 10 с 16-ю

быстроразъемными клиновыми запорами. Опорное кольцо 8 имеет ко-

робчатое сечение, стенки которого образованы верхним и нижним поя-

сами и концентричными наружными и внутренними кольцами. Для по-

вышения жесткости опорного кольца в нем сделаны поперечные перего-

родки. Между внутренним кольцом и корпусом конвертера имеется тем-

пературный зазор. К опорному кольцу приварены две подцапфовые пли-

ты 5, в которые впрессованы цапфы 9. В цапфы входят две массивные

шпонки, приваренные к корпусу и служащие для восприятия корпусом

усилий, возникающих при его наклоне. На опорное кольцо конвертер

устанавливают на кронштейнах 12, приваренных к цилиндрической час-

ти корпуса. Кронштейны имеют нижний и верхний опорный пояс и по-

перечные ребра жесткости. Соединение опорного кольца с кронштейна-

ми обеспечивается восемью шпильками 13 диаметром 115 мм со сфери-

ческими шайбами, позволяющими, изменяя наклон шпилек, компенси-

ровать температурное расширение корпуса конвертера. Поджатие шпи-

лек к опорному кольцу осуществляется посредством пакета тарельчатых

пружин 14.

Цапфы конвертера установлены в опорах 4 станины 11 на двух-

рядных сферических роликовых подшипниках. Со стороны привода

подшипниковая опора цапфы зафиксирована от осевого перемещения.

Другая опора может перемещаться («плавать»), так как наружное кольцо

подшипника снабжено подвижной насадкой во втулке опоры. На при-

водной цапфе конвертера закреплена ступица центрального зубчатого

колеса специального редуктора 3. Корпус редуктора на подшипниках

качения центрируется на ступице и удерживается от поворота вокруг

цапфы буферной тягой с пружинным и гидравлическим амортизаторами

для гашения колебаний при пуске и торможении. На четырех выходных

концах валов – шестерен специального редуктора насажены четыре на-

109

весных привода, состоящие из фланцевого электродвигателя 1 и быстро-

ходного двуступенчатого редуктора 2. Соединение электродвигателя с

редуктором обеспечивается зубчатой муфтой. От проворота навесной

привод удерживается буферным устройством с пружинным амортизато-

ром. Двигателя поворота работают на постоянном токе от системы гене-

ратор – двигатель, мощности которых соответственно равны 45 и 200

кВт. Предусмотрен аварийный привод поворота: для торможения кон-

вертера используют четыре тормоза ТДП, а при аварийных остановках –

механический тормоз совместно с торможением электродвигателем.

Рис. 63. Вертикальный конвертер: 1 – электродвигатель; 2, 3 – редукторы; 4 –

опоры; 5 – подцапфовые плиты; 6 – корпус; 7 – шлем; 8 – опорное кольцо; 9 –

цапфы; 10 – днище; 11 – станина; 12 – кронштейны; 13 – шпильки; 14 – пружины

У вертикальных конвертеров, так же как у горизонтальных, фу-

теровка выполнена из хромомагнезитового кирпича толщиной около 675

мм. Между кладкой и корпусом уложен слой засыпки для компенсации

теплового расширения футеровки.

К достоинствам вертикального конвертера следует отнести при-

вод постоянного тока, позволяющий широко регулировать скорость по-

ворота, исключение тяжелой операции прочистки фурм и отработанную

систему смазки. В целом горизонтальные конвертеры более надежны и

экономичны.

В качестве приема формообразования вертикального конвертера

можно указать введение в структурную схему конструкции основного

несущего элемента – опорного кольца. При этом условия опирания кор-

пуса на этот элемент более благоприятны для корпуса, чем в случае го-

ризонтального конвертера, так как длина зоны контакта гораздо длиннее.