Загрузочные устройства

ДОМЕННЫЙ ЦЕХ

Доменный цех МК «АЗОВСТАЛЬ» был введён в эксплуатацию 12 августа 1933 года. Его назначение - производство чугуна из руды. Шихтой доменному производству служит железорудный концентрат (агломерат, руда, окатыши), флюсующие (известняки) и кокс.

Продуктами доменной плавки являются чугун, шлак, доменный газ.

Являясь основным продуктом доменной плавки, чугун в зависимости от назначения подразделяется на три основных вида: передельный (предназначенный для передела в сталь), литейный (используемый для производства отливок) и ферросплавы (употребляемые как раскислители при производстве стали).

Шлак является побочным продуктом доменной плавки. От его состава зависят сорт и качество чугуна. В состав шлака входит известь, кремнезём, глинозём, сера, закись марганца и железа. В зависимости от основности (отношение СаО/Si ) различают шлаки: кислые (основность < 1,00). пониженной основности (1,00 - 1.20) и основные (>1,20).

Область применения шлаков велика. Его используют в строительстве, для изготовления шлакового щебня, термозита (шлаковой пемзы), шлаковой ваты и т. д.

В результате горения углерода, кокса и добавок к дутью в печи образуется доменный газ.

В зависимости от расхода кокса, вида чугуна, степени использования восстановительной способности и т. п. Состав доменного газа следующий:

10÷16% СО₂: 24÷30% СО; 2÷6% Н₂; 53÷57% N4; 0,2÷0.4% СН₄.

Из-за наличия СО, , СН4 газ является горючим и обладает теплотой сгорания 3.6÷4.4 МДж/м³.

Доменный газ только частично используется для собственных нужд доменного цеха (расход газа на отопление воздухонагревателей составляет 15÷30% от его выработки), остальное количество газа может быть использовано в других цехах металлургического завода.

Характерной особенностью доменного газа является большое содержание балласта в виде азота и углекислоты и низкая теплотворная способность. Вследствие этого при горении развиваются относительно низкие температуры, затрудняющие использовать его в металлургических печах.

Основными потребителями доменного газа являются воздухонагреватели доменных цехов, коксовые печи, нагревательные печи в прокатных цехах, паровые котлы и т.д.

Доменный цех МК «АЗОВСТАЛЬ» оснащён пятью доменными печами, у которых по четыре воздухонагревателя (на каждую печь).

Печь № 3 имеет полезный объём 1800 , печи № 2,6 объёмом 1719 ,печь № 4- 2002м³, печь №5-1513м³.

1.1 Назначение доменного цеха

Территория доменного цеха объединяет следующие отделения:

1. Рудный двор. Здесь разгружаются аглоруды. железные руды, марганцевая руда, доломитизированный и обычный известняки для их усреднения. Все виды агломерата, окатышей, известняка, металлодобавки и кокс разгружаются в бункеры доменного цеха, где производится взвешивание, грохочение сырья и загрузка в скипы.

2. Второе отделение доменного цеха - бункерное. Здесь все погрузочно-разгрузочные работы ведутся с помощью грейферных кранов. Взвешивание материалов производится на вагон-весах. Загрузка руды ведётся в рудные бункеры, кокса - в коксовые бункеры. Материал для подачи в печь загружаются в скипы.

3. Отделение доменных печей. Здесь производится непосредственно выплавка чугуна. Каждая печь оборудована загрузочными устройствами, состоящими из двух конусов. Печи № 3 и 4 оборудованы бесконусными загрузочными устройствами. Кроме того, каждая печь снабжена четырьмя воздухонагревателями для подачи горячего дутья в печь.

4 Литейный двор. Это территория, по которой осуществляется сплав шлака и чугуна из доменной печи, а также их разливка в ковши. Территория литейного двора оснащена желобами для чугуна и шлака.

5. Отделение сушки ковшей. Чугун, поступивший к потребителю не вовремя, застывает в ковшах, поэтому ковши либо разрезают, либо повреждают их футеровку. После своего ремонта они направляются на сушку, где осуществляется прогрев футеровки.

6. Разливочное отделение. Сюда поставляют избыток чугуна, не востребованного ни в мартеновском, ни в конвертерном производстве. Чугун разливают в чушки и отправляют на склад готовой продукции.

7. Отделение десульфурации чугуна. Сера является вредным компонентом в чугуне и стали. Она вызывает красноломкость металла. В зависимости от дальнейшего его использования содержание серы не должно превышать 0.03 - 0.05 %.

8. Отделение глиномялки. Повреждённые ковши восстанавливают за счёт раствора, приготовленного в этом отделении. Раствор используется для футеровки печей, воздухонагревателей, ковшей, т.е. при ремонтных работах.

9. Склад холодного чугуна. После разливочных машин чугунные отливки поступают на склад.

1.2 Техническая характеристика доменных печей и основного оборудования

Доменные печи служат для выплавки чугуна из железных руд. Они представляют собой металлургические шахтные плавильные печи (рисунок 1.2.1).

Верхняя цилиндрическая часть называется колошником. Ниже находится шахта. Она представляет собой усечённый конус. Такая форма облегчает опускание шихты (руды, известняка и кокса), так как уменьшается трение между шихтой и стенкой шахты, и таким образом устраняется угроза зависания шихты. Далее расположен цилиндрический распар, разделяющий шахту и заплечики, представляющие собой обратный усечённый конус. Такая форма необходима для восприятия конической стеной заплечиков части нагрузки от веса столба шихты.

Нижняя часть печи называется горном. В нижней части горна, металлоприёмнике, скапливается чугун и шлак.

Верхняя часть горна называется фурменной зоной. В этой зоне имеются отверстия, амбразуры, в которые вставляют охлаждаемые водой приборы — фурмы и фурменные коробки. Через фурмы в горн вдувается нагретый воздух для горения кокса.

Самая верхняя часть печи — купол— бывает или грибовидной формы или в виде усечённого конуса.

Шихту загружают в печь через засыпной аппарат с двумя поочерёдно работающими конусами большим и малым.

Печь разделяется условно на четыре технологические зоны, не имеющие постоянных и резко очерченных границ. Разделение обусловлено процессами, протекающими в доменной печи.

В верхней части расположена зона подготовительных процессов. Следующая (сверху вниз) — зона непрямого восстановления железа из окислов окисью углерода. Ещё ниже — зона прямого восстановления, здесь происходит прямое восстановление железа углеродом, и, наконец, последняя зона — плавления.

В нижней части горна, чуть выше конического углубления, для застойного слоя чугуна, защищающего кладку от воздействия движущихся струй чугуна и шлака, расположено отверстие для выпуска чугуна — чугунная летка. Во время работы отверстие лётки забито лёточной массой, представляющей собой в основном огнеупорную глину, отощённую шамотным порошком. Для того чтобы выпустить чугун из горна, лётку пробивают (или бурят). В конце выпуска через эту же летку удаляют остатки шлака. В современных доменных печах устраивают 2—4 чугунные летки.

Основную массу шлака выпускают через шлаковые лётки. Шлаковых лёток в доменной печи две - одна выше, другая ниже и под углом одна к другой. Располагают их в верхней части металлоприёмника, под фурменной зоной.

Рисунок 1.2.1 - Доменная печь:

1 — защитные сегменты колошника; 2 — большой конус; 3 — приёмная воронка; 4 — малый конус; 5 — распределитель шихты; 6 — воронка большого конуса; 7 — наклонный мост; 8 — скип; 9 — воздушная колошниковый газ отводится через газоотводы, расположенные в куполе печи фурма; 10 — чугунная лётка; 11 — шлаковая

Доменная печь имеет четыре воздухонагревателя.

Работает доменная печь по следующей схеме (рисунок 1.2.2). В воз­духонагревателе воздух нагревается. Доменный газ и воздух для горения вводится в нижнюю часть шахты (или камеры) горения. Продукты горения поднимаются к куполу, где процессы горения газа заканчиваются. Затем продукты горения опускаются вниз через насадку с закрытыми каналами, попадают в поднасадочное пространство и через дымовые клапаны выходят в боров и далее в дымовую трубу.

Рисунок.1.2.2- Технологическая схема работы доменной печи:

1 — бункер, 2 — скип, 3 — наклонный мост, 4 — доменная печь, 5 — приёмная воронка, 6 — кольцевой воздухопровод, 7 — чугунная летка, 8 — газопровод, 9 — нисходящий газопровод, 10 — газоочистка, 11 — газопровод чистого газа, 12 — воздухонагреватель на газе, 13 — воздухонагреватель на воздухе, 14 — ды­мовые каналы, 15 — боров, 16 — дымовая труба, 17 — воздухопровод холодного дутья, 18 — прямой воздухопровод горячего дутья.

Процесс нагревания происходит в течение 3÷4 ч. Затем воздухонагреватель отключается от газопровода и борова, и в поднасадочное пространство впускается холодный воздух. Поднимаясь через нагретую насадку, воздух нагревается. Дойдя до подкупольного пространства, он опускается в камеру горения и через шибер горячего дутья поступает в прямой, а затем кольцевой воздухопровод горячего дутья и через фурменные рукава, сопла и воздушные фурмы — в доменную печь.

Пока один воздухонагреватель работает «на воздухе», остальные стоят «на газе». Если у доменной печи три воздухонагревателя, то в двух происходит горение газа, а в одном — нагрев воздуха. В этом случае период работы воздухонагревателя на газе в два раза дольше, чем на воздухе. При четырёх воздухона­гревателях на газе работают три, и период работы их на газе в три раза дольше, чем на воздухе.

По истечении времени работы воздухонагревателя на воздухе его переключают на газ. Для работы на воздухе ставят следующий воздухонагреватель, который отработал полное время на газе.

Колошниковый (доменный) газ удаляется из верхней части доменной печи (из купола) через четыре газоотвода. Через подсвечники и свечи, а затем через наклонные газопроводы он поступает в пылеуловитель.

Пылеуловитель представляет собой металлический резервуар имеющий цилиндрическую среднюю часть и конические днище и купол. Через купол по вертикальной оси вводится труба, по которой подводится газ из наклонных газопроводов. Труба эта кончается на середине цилиндрической части пыле­уловителя широким раструбом. Отводится газ обычно через конический купол одной или двумя трубами.

В пылеуловителе за счёт изменения скорости и направления движения, а также трения о стенки из колошникового газа выпадает содержащаяся в нем пыль. Здесь происходит лишь грубая, первичная очистка газа от пыли.

Из пылеуловителей газ по газопроводам «грязного газа» поступает на тонкую очистку в электрофильтры или ваппараты мокрой очистки — дезинтеграторы.

Подготовка шихты

Сырьевые материалы доставляются на рудный двор доменного цеха железнодорожным или водным транспортом. Между рудным двором и доменными печами расположена бункерная эстакада. Бункерная эстакада расположена параллельно линии печей и представляет собой сооружение, состоящее из ряда отдельных бункеров и обслуживающего их оборудования. Она предназначена для механизации набора и подачи материаловв печь, а также для создания необходимого запаса шихтовых материалов непосредственно у доменной печи. С помощью вагон-весов осуществляется набор материалов из бункеров по заданной программе, их взвешивание, транспортировка к скиповой яме и выгрузка в скипы. Материалы на колошник доменной печи доставляются скиповым подъёмником. Скиповый подъёмник состоит из наклонного моста, двух скипов и скиповой лебёдки.

Движение газов и шихты в доменной печи

Загруженные на колошник шихтовые материалы начинают постепенно опускаться вниз и проходят путь от колошника до горна за 5÷8 часов, а газы, движущиеся им навстречу, за 2÷10 с. При опускании вниз загруженные на колошник холодные материалы непрерывно омываются движущимися вверх горячими восстановительными газами, образующимися в горне при сжигании топлива в кислороде дутья. За время движения материалов сверху вниз успевают произойти все физико-химические превращения необходимые для получение чугуна и шлака.

Причины опускания шихтовых материалов:

1) горение кокса перед фурмами и образование свободного пространства;

2) уменьшение объёма материалов в следствии уминки;

3) переход в жидкое состояние;

4) выпуск из печи чугуна и шлака.

Скорость движения материалов по сечению печи не одинакова. Наибольшая скорость наблюдается над очагами горения кокса и в направлении к центру печи она снижается. Движение газов происходит вследствие давления, возникающего в горне в результате подачи дутья. На характер движения и распределение газов в доменной печи оказывает влияние качество шихтовых материалов и распределение их при загрузке на колошнике печи. Следовательно шихта должна быть соответствующим образом распределена на колошнике печи, чтобы обеспечить оптимальную газопроницаемость. У стен и в центре печи необходимо располагать кусковой материал (крупные куски кокса и агломерата), а в промежуточной зоне сосредотачивать более мелкие фракции железорудной части шихты.

Характеристика доменных печей ОАО МК «Азовсталь» приведена в таблице 1.2.

Наименование	Доменные печи
Полезный обьем, м^3
Высота полная,мм
Высота полезная,мм
Нижнее положение большого конуса – Верх колошника,мм		-	-
Высота колошника, мм
Высота шахты, мм
Высота распара, мм
Высота заплечиков, мм
Высота горна, мм
Высота лещади, мм
Высота мертвого слоя, мм
Высота оси воздушных фурм, мм
Высота оси шлаковой летки №1, мм
Высота оси шлаковой летки №2, мм		-
Диаметр большого конуса, мм
Диаметр колошника, мм
Диаметр распара, мм
Угол наклона заплечиков, град., мин.	79°37¢	79°09¢	79°09¢	81°03¢	99°37¢
Диаметр горна, мм
Зазор между кромкой большого конуса и колошником, мм		-	-
Ход большого конуса, мм		-	-

Таблица 1.2 - Характеристика доменных печей ОАО МК «Азовсталь»

Диаметр малого конуса на всех доменных печах - 2000 мм, ход - 800 мм на доменных печах № 2, 5 и 6.

Характеристика оборудования загрузки, вспомогательного оборудования доменных печей и воздухонагревателей приведена в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Оборудование доменных печей

Наименование	Доменные печи
Объем межконусного пространства, м^3		-	-
Максимальная нагрузка материалов на большой конус, т		-	-
Объем скипов и приемных воронок, м^3
Объем коксовых воронок, м^3		9,3
Грузоподъемность скиповой лебедки, т	22,5	22,5	22,5	22,5	22,5
Скорость движения скипа, м/с	3,5	2,8/3,94	2,32/3,94	3,5	3,5
Грузоподъемность вагон-весов, т
Количество рудных бункеров
Объем рудных бункеров, м^3	83/93	83/93	83/93
Объем коксовых бункеров, м^3
Объем цилиндра электропушки, м^3	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Сила прижима поршня электропушки, т
Грузоподъемность кранов литейных дворов, т	20/5	20/5	2*20/5	20/5	20/5

Характеристика воздухонагревателей приведена в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Характеристика воздухонагревателей.

Наименование	Доменные печи
Поверхность нагрева блока воздухонагревателей, м^2/м^3
Удельная поверхность нагрева, м^2/м^3	65,1	55,3	100,5	94,5	71,6
Число аппаратов в блоке
Размер ячеек, мм	45х45	45х45		45х45	45х45
Производительность горелок, м^3/ч

Характеристика воздуходувных машин приведена в таблице 1.5.

Таблица 1.5 – Характеристика воздуходувных машин.

Наименование	ПЭВС-1	ПЭВС-2
№ 3-5	№ 2, 6	№ 2	№ 3
Тип машины, завод (фирма-изготовитель)	Интерсол-Ренд	АКВ-18-11[1] К-5500-42	ЧКД-Прага	АКВ-18-1[2] К-4250-41-1 НТМЗ
Мощность на валу паровой турбины, МВ	14,1	18,0	17,0	18,0
Максимальное число оборотов,об/мин
Давление, нагнетание, ати максимальное	3,0	5,2	3,8	4,1
Номинальное (по паспорту)	3,0	3,4	3,8	4,1
Расход дутья, нм^3/мин
Номинальный при максимальном давлении		3900/4200	3300/3700
Минимальный при нагнетании 3 ати

Отделение десульфурации чугуна. Отделение предназначено для внепечной обработки чугуна с целью снижения в нем серы до 0,005-0,02 % в зависимости от требований конвертерного цеха. Содержание серы в чугуне перед обработкой до 0,07 %. Десульфурация производится гранулированием магнием, подаваемым в чугун потоком природного газа. Допускается подача магния в струи азота или воздуха. Расход магния в зависимости от исходного и конечного содержания серы при вдувании в струе природного газа - 0,3-1,2 кг/т, при вдувании азотом или воздухом - 0,4-1,65 кг/т. Обработка производится в чугуновозных ковшах емкостью 140 тонн. Имеется 10 постановочных мест. Производительность около 4000000 тонн чугуна в год (фактическое производство в 2004 году около 1,5 млн. т).

ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

Засыпной аппарат служит для загрузки и распределения материалов в доменной печи. ДП №4 и №3 МК «Азовсталь» оснащены БЗУ (бесконусным загрузочным устройством). Особенностью этой конструкции является наличие приёмных воронок-бункеров с клапанами, дозирующих шихтовых затворов и распределителей, а также применение гидропривода для клапанных механизмов, затворов и заслонок. Распределитель этого засыпного аппарата обеспечивает расположение гребней загружаемых материалов на любом расстоянии от стенок и оси печи, что отвечает требованиям, предъявляемым к загрузочным устройствам современного доменного производства. Засыпной аппарат оборудован лотковым распределителем и имеет два промежуточных бункера для накопления шихты. Шихта из бункеров выгружается в направляющие желоба с шихтоотсекающими клапанами со скоростью, определяемой степенью раскрытия шихтового затвора, и через центральную трубу (диаметром 700 мм), расположенную по оси печи внутри планетарного редуктора привода лотка, попадает на вращающийся лоток и ссыпается в печь. Вращение лотка начинается сразу же после подъёма зондов, замеряющих уровень шихты в печи, и начала загрузки одного из шихтовых бункеров. Вращающийся вокруг оси печи лоток может изменять угол наклона по заданной программе относительно той же оси. Этим достигается равенство высот слоёв шихты, укладываемых по кольцам различных диаметров, и соответствующее распределение газового потока. Для выравнивания давления в печном пространстве и бункерах в последние подаётся чистый доменный газ под давлением, равным печному.

Рисунок 2.1 - Загрузочное устройство на доменной печи № 3 комбината «Азовсталь».

На остальных ДП засыпной аппарат двухконусного типа. Такой засыпной аппарат состоит из приёмной воронки, распределителя шихты, включающего вращающуюся воронку и малый конус, чаши (воронки) большого конуса и большого конуса. Межконусное пространство герметически закрыто кожухом, называемым газовым затвором.

Рисунок 2.1. Верхняя часть доменной печи с конусной загрузкой.

1 – малый конус, на который ссыпаются материалы, 2 – большой конус, 3 – вращающийся распределитель шихты (ВРШ), 4 – загрузочная воронка.

Дата добавления: 2015-10-30