Технологический транспорт

Для перевозки жидких продуктов плавки от доменной печи до пунктов разливки используются чугуновозные и шлаковозные ковки.

5.6.1. Чугуновозы

К конструкции чугуновозов предъявляются определенные требования.

1. Наименьшие потери тепла жидким чугуном и возможно меньшее образование настылей в ковше.

2. Возможна большая (в пределах поперечных размеров габарита подвижного железнодорожного состава) вместимость ковша, приходящаяся на метр длины чугуновоза (постановочная емкость).

3. Возможно меньшее отношение массы чугуновоза без футеровки к емкости ковша (коэффициент металлотары).

4. Исключение возможности самопроизвольного опрокидывания ковша.

5. Снабжение ковша цапфами для подъема его краном и приспособлениями для кантования.

6. Конструкция ковша должна обеспечить длительную службу огнеупорной футеровки.

Имеется три основных типа чугуновозов с ковшами: конической, грушевидной и сигарообразной (миксерного типа) формы.

Чугуновозы с коническим ковшом в настоящее время применяются для небольших доменных печей. Уширяющая кверху коническая форма ковша с плоским днищем облегчает удаление из него настылей, образующихся в результате застывшего чугуна на стенках и днище ковша. Вместе с тем при такой форме ковша происходят значительные потери тепла через большую открытую поверхность металла и интенсивное образование вследствие этого твердой корки и настылей на стенках, что уменьшает полезную емкость чугуновозного ковша. За компанию 80-тонные конические ковши перевозят не более 5000-6000 т чугуна, т.е. их компания составляет 60-75 наливов.

Ковш грушевидного чугуновоза имеет форму цилиндра. Снизу он ограничен сферическим днищем, а сверху закрыт призматической надставкой. Ковш делается сварным из стальных листов. Внутри ковш имеет футеровку толщиной 230 мм. Между кожухом и кладкой делается слой теплоизоляции − асбест толщиной 20-30 мм. Этот слой играет роль не только теплоизоляции, но он компенсирует также температурный рост огнеупорной кладки.

На рис. 5.13 показан общий вид чугуновоза с ковшом вместимостью 140 тонн. Ковш состоит из цельносварных соединенных между собой болтами корпуса (7) и крышки (1). К боковым стенкам корпуса с диаметрально противоположных сторон приварены отлитые из стали щеки (5), каждая из которых имеет одну верхнюю (4) и две нижних (6) цапфы. Верхняя часть щеки заканчивается лапами (3). Нижними цапфами ковш опирается на несущую раму − лафет (8). С рамы ковш снимается за верхние цапфы крюками грузоподъемной траверсы мостового крана. Лапы (3) предназначены для опирания ковша на стенд разливочной машины в процессе разливки чугуна в чушки, т.е. для кантования ковша. К нижней части корпуса с двух сторон прикреплены проушины (10) с вставленными в них валиками (11). За один из валиков ковш захватывается вспомогательным крюком мостового крана при заливке чугуна в миксер или в сталеплавильный агрегат, либо крюком кантовального устройства разливочной машины на стенде. Крыша (1) ковша имеет два сливных носка (2). Рама чугуновоза состоит из двух лафетов (8), двух продольных изогнутых балок (12), жестко соединяющих между собой лафеты и двух смонтированных на торцевых частях лафетов стандартных автосцепных устройств (9). Каждый из лафетов опирается на двухосную ходовую тележку (13) железнодорожного типа. Длина 140-т чугуновоза по осям автосцепок составляет 9,0 м. Коэффициент постановочной емкости этого чугуновоза составляет 15,56 т/м, а давление на одну ось достигает 52 т.

Рис. 5.13. Чугуновоз с грушевидным ковшом емкостью 140 т:

1 − крышка; 2 − сливной носок; 3 − лапа; 4 − верхняя цапфа; 5 − щека; 6 − нижняя цапфа; 7 − корпус; 8 − рама (лафет); 9 − автосцепное устройство; 10 − проушина; 11 − валик; 12 − балка; 13 − ходовая тележка

Возможности дальнейшего увеличения вместимости 140-т чугуновоза практически исчерпаны. Вместе с тем рост полезного объема доменных печей и их производительности потребовал применения чутуновозных ковшей существенно большей вместимости, чем грушевидные.

Этим требованиям отвечает чугуновоз с закрытым ковшом миксерного типа. Такие чугуновозы имеют ряд преимуществ: сокращение тепловых потерь, возможность перевозки одним чугуновозом большого количества чугуна, что обеспечивает его большую однородность по химическому составу и температуре, сокращение протяженности желобов на литейном дворе, уменьшение потерь чугуна в виде скрапа, сокращение числа переливов чугуна и уменьшение вследствие этого тепловых потерь. Вместе с тем чугуновозы - миксера имеют и недостатки: выход чугуновоза за железнодорожные габариты на поворотах, разливка чугуна через промежуточный ковш при заполнении миксеров, сталеплавильных агрегатов и на разливочных машинах. Коэффициент постановочной емкости у них не больше чем у 140-тонных чугуновозов, а коэффициент металлотары в два раза выше, чем у обычных грушевидных. На Западно-Сибирском металлургическом комбинате используются 420-тонные чугуновозы - миксера.

Необходимое число чутуновозных ковшей в доменном цехе (N) определяется из уравнения:

N = N _OБ + N _PEM + N _PE3 (5.1)

где N _ОБ− число ковшей, находящихся в обороте, шт;

N _PEM− число ковшей в ремонте, шт;

N _PE3− число ковшей в резерве, шт.

Число ковшей, находящихся в обороте определяется следующим образом:

(5.2)

где Р − суточная производительность доменной печи, т/сут;

п −число печей в цехе, шт;

t_ОБ− длительность цикла оборота ковшей, ч (обычно 5-7 ч);

k −коэффициент неравномерности выпусков чугуна (k = 1,25);

Q −номинальная емкость ковша, т;

а − коэффициент заполнения ковша чугуном (принимается а = 0,8).

Число чугуновозов, одновременно находящихся в ремонте:

(5.3)

где t_Х.Р, t_Г.Р− соответственно продолжительность холодного и горячего ремонтов (t_Х.Р = 100 ч, t_Г.Р= 8 ч);

i _Х.Р, i _Г.Р−соответственно стойкость футеровки (число наливов)

между холодными и горячими ремонтами (i _X.P−350наливов, i _Г.Р = 80 наливов).

Число резервных чугуновозов по нормам технологического проектирования определяется следующим образом:

(5.4)

где Р _MAX − максимальная суточная производительность печи, т/сут$

m − число выпусков чугуна в сутки на печи с максимальной производительностью (m = 8−10 для печи с одной чугунной леткой, m = 10−14 для печи с двумя летками, m = 15−20 для печи с 3 и 4 чугунными летками).

5.6.2. Шлаковозы

Шлаковозы предназначены для приема выпускаемого из доменной печи жидкого шлака и его транспортировки к местам переработки в различные строительные материалы.

Основные требования, предъявляемые к шлаковозам, состоят в следующем.

1. Форма чаши шлаковоза должна способствовать беспрепятственному выходу из него затвердевшего шлака.

2. Должна быть исключена возможность самопроизвольного опрокидывания чаши, как при ее кантовании, так и при движущемся или остановленном шлаковозе.

3. Должна быть обеспечена поперечная устойчивость шлаковоза при опрокидывании как порожней, так и груженой чаши.

4. Конструкция, форма и материал чаши, а также способ ее крепления должны обеспечивать долговечность чаши.

5. Привод механизма опрокидывания чаши должен допускать возможность регулирования скорости слива шлака на грануляционных установках.

1. Необходимо иметь максимальную постановочную емкость и меньший коэффициент тары.

Чаша, являющаяся основной сменной деталью шлаковоза, работает в исключительно тяжелых температурных условиях, характеризуемых высоким и неравномерным ее нагревом, частыми и резкими теплосменами. Неравномерный и высокий нагрев приводит к потере стенкой чаши начальной формы, способствует появлению и развитию трещин в стенке, в результате чего чаша становится непригодной для дальнейшей эксплуатации.

Каждому наливу предшествует очистка чаши от застывшего шлака и опрыскивание внутренней ее поверхности раствором извести или глины для избежания приваривания к ней шлака или чугуна. С этой целью на дно чаши насыпается слой мусора (остатки остывшего шлака, песок и пр.) высотой 200-
300 мм.

На прочность и стойкость чаши большое внимание оказывает ее форма, конструкция и материал, а также схема крепления на опорном кольце. По форме чаши шлаковозы различаются на круглые и овальные. Из круглых чаш наиболее широко применяются конические со сферическим дном. Фактором, лимитирующим емкость овальных чаш, является относительно низкая их стойкость. В сравнении с круглыми чашами они менее жесткие.

Чаши изготовляются литыми из чугуна или стали. Не смотря на то, что чугунное литье в 1,5-1,8 раза дешевле стального и легче отливать чашу из чугуна с гладкой внутренней поверхностью, стальные чаши в последние годы получают большее распространение. Это объясняется тем, что стойкость чаш, отлитых из стали, в 3-3,5 раза выше чугунных.

В доменных цехах России широкое распространение получили шлаковозы с чашами вместимостью 11, 16 и 16,5 м.

Шлаковозы вместимостью 11 и 16 м³ имеют чашу круглого сечения со сферическим днищем, а шлаковоз 16,5 м - чашу овального сечения (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Шлаковоз с овальной чашей емкостью 16,5 м³:

1 − командоаппарат; 2 − червячная передача; 3 − ходовая тележка; 4 − опорное кольцо; 5 − упор; 6 − чаша; 7 − балка; 8 − лафет; 9 − направляющая; 10 − зубчатая рейка; 11 − каток; 12 − лапа-прилив; 13 − зубчатый сектор

Четырьмя лапами-приливами (12) чаша (6) опирается на опорное кольцо(4). Замки, образованные впадинами на лапах чаши и выступами на опорном кольце, фиксируют чашу относительно кольца посредством четырех упоров (5). Опорное кольцо представляет собой стальную отливку, в стенках которого имеются сквозные овальные отверстия, улучшающие условия охлаждения чаши. Кольцо отливается заодно с двумя катками (11) и цапфами, несущими на себе напрессованные зубчатые секторы (13). Катками (11) кольцо вместе с сидящей в нем чашей опирается на направляющие (9), закрепленные на лафетах несущей рамы шлаковоза. При этом обеспечивается нормальное закрепление секторов (13) с зубчатыми рейками (10) также закрепленными на лафетах.

Через систему передач вращение от электродвигателя, установленного на шлаковозе, преобразовывается в поступательное движение гаек. Находясь в зацеплении с неподвижными рейками (10) зубчатые секторы (13) при этом обкатываются по ним и приводят во вращение опорное кольцо с чашей. Таким образом, при движении катков (11) по направляющим (9) происходит опрокидывание чаши при одновременном перемещении ее от середины рамы шлаковоза к краю. По мере приближения чаши к краю рамы угол поворота чаши возрастает, достигая 116-118° за 1,3-1,5 мин.

Опрокидывание чаши производится в ту или другую сторону от железнодорожного пути. Выключение электродвигателя при достижении чашей крайних положений осуществляется командоаппаратом (1), установленном на раме шлаковоза. Мощность двигателя привода составляет 22 кВт.

Потребное количество шлаковозов при ковшевой уборке шлака в доменном цехе определяется по уравнению:

N = N _OБ + N _PEM + N _PE3 (5.5)

Число шлаковозов, находящихся в обороте:

(5.6)

где п − число печей в цехе, шт;

k −коэффициент неравномерности выпусков шлака (k = 1,25)$

Р _ШЛ− суточный выход шлака из одной печи, т/сут

β_Н, β_В −соответственно доля нижнего и верхнего шлака, доли ед.;

t_ОБ− продолжительность цикла оборота ковша, ч (близко к 5 ч);

V _ШЛ−объем шлакового ковша, м³;

р _ШЛ−плотность шлака, т/м (в пределах 2,4-2,6 т/м³);

а − коэффициент заполнения ковша (принимается а −0,8).

При малом удельном выходе шлака и наличии на печи 2^х и более чугунных леток значение β_В = 0. При работе печи с одной чугунной леткой и высоком удельном выходе шлака β_В = 0,45−0,50, а β_Н = 0,55−0,50.

Число шлаковозов, одновременно находящихся в ремонте:

(5.7)

где t _p−продолжительность капитальных, средних и текущих ремонтов шлаковоза за компанию, сут

t −продолжительность компании ковша между капитальными ремонтами, сут

Продолжительность компании между капитальными ремонтами принимается равной 6 годам. За это время проводится два средних и шесть текущих ремонтов. Продолжительность капитального, среднего и текущих ремонтов составляет соответственно 3; 2,5 и 1 сут.

Число резервных шлаковозов в соответствии с нормами рассчитывается по уравнению:

(5.8)

где m _B ,m _H−число выпусков верхнего и нижнего шлака.

Число выпусков верхнего шлака на доменных печах с одной чугунной леткой может достигать 16-20, на печах с двумя летками 20-24. Число выпусков нижнего шлака равно числу выпусков чугуна.

5.7. Уборка шлака

С помощью шлаковозов большая часть шлака транспортируется на грануляционные установки и небольшая часть − для получения шлакового щебня или пемзы и на шлаковые отвалы. Гранулированный шлак служит для производства цемента, шлакоблоков и т.д.

Грануляция шлаков. При ковшевой уборки шлака наибольшее применение получили установки мокрой и полусухой грануляции, располагаемые вблизи доменного цеха. Мокрая грануляция осуществляется в открытом грануляционном бассейне, представляющем собой заполненный водой бетонный резервуар прямоугольной формы. Вдоль него с одной стороны проложен железнодорожный путь, по которому подаются шлаковозы с жидким шлаком, а с другой стороны − два пути для железнодорожных вагонов, в которых вывозится гранулированный шлак. Над бассейном и отгрузочными путями перемещается мостовой кран с грейфером емкостью 3-4 м³.

Жидкий шлак сливают в бассейн, наклоняя чаши с помощью механизма кантования, имеющегося на шлаковозе. Попадающий в воду шлак в результате бурного испарения воды дробится на капли размером 1-10 мм. Застывшие гранулы грейферным краном грузятся в железнодорожные вагоны. Расход воды составляет 3-4 м³/т шлака. Мощность установки в зависимости от длины бассейна достигает 0,8-1,0 млн. т шлака в год. Недостатком этого способа является высокая влажность гранулированного шлака, достигающая 15-35 %, что затрудняет его транспортировку (особенно в зимнее время) и требует сушки.

Полусухая грануляция осуществляется на установках барабанного типа, гидроударных и гидрожелобных установках.

Установка барабанного типа включает приемную ванну, наклонный желоб, вращающийся барабан с лопастями и бетонированную площадку (склад), обслуживаемую грейферным краном. Из стоящего на железнодорожном пути шлаковоза жидкий шлак сливается в приемную ванну, служа­щую для отстаивания чугуна, а затем по желобу шлак попадает на лопасти быстро вращающегося барабана, куда подается вода в количестве 0,7-1,5 м³/т шлака. Под воздействием лопастей и воды шлак дробится на гранулы, кото­рые отбрасываются лопастями на склад. Скорость вращения барабана составляет 180-240 об/мин, влажность гранулированного шлака 5-10 %. Производительность одного гранулятора составляет 200-300 тыс. т шлака в год.

Гидроударная установка включает приемную ванну, наклонный желоб, расположенный под концом этого желоба гидромонитор и склад. Стекающий с наклонного желоба шлак дробится на капли струями воды, подаваемыми гидромонитором под давлением около 1,2 МПа. Застывшие капли шлака за счет кинетической энергии воды отбрасываются на склад. Расход воды при этом способе грануляции составляет 2,5-3,0 м /т шлака. Влажность шлака в среднем составляет 10 %.

Гидрожелобная установка включает насыпь высотой 5-8 м с железнодорожным путем для прибывающих шлаковозов. Перпендикулярно пути с одной его стороны размещены гидрожелоба (грануляторы), а за ними бетонированная площадка (склад). Из ковша шлак сливается в приемную ванну, а из нее поступает в закрытый желоб, куда с помощью гидромонитора струями подается вода под давлением около 0,8 МПа. Под воздействием струй воды шлак дробится на гранулы и выбрасывается из гидрожелоба на склад. Расход воды на один гранулятор составляет 10-12 м³/мин, удельный расход воды равен 2,5-3,0 м³/т шлака. Длина гидрожелоба достигает 10 м.

Шлаковый отвал представляет собой расположенную за пределами доменного цеха площадку с насыпью высотой не менее 10 м, по краю которой проложен железнодорожный путь для подачи шлаковозов. Шлак из ковшей сливается под откос, где он затвердевает. Застывший шлак используется для строительства шоссейных дорог и других целей. Новые и реконструируемые доменные цеха не должны иметь шлаковых отвалов − это уменьшает загрязнение окружающей среды, обеспечивает экономию земельной площади.

Припечная грануляция шлака. Вновь введенные в действие доменные печи оснащены установками припечной грануляции, располагаемые рядом с литейными дворами. Для всех разновидностей этих установок характерно размещение грануляторов в закрытом кожухе, что предотвращает выброс в атмосферу водяных паров и сернистых газов, а также обледенение оборудования в зимнее время.

Основные преимущества установок припечной грануляции по сравнению с устройствами по шлакопереработки, удаленных от доменных печей: снижение капитальных и эксплуатационных расходов за счет сокращения парка шлаковозных ковшей и транспортных средств, более полное использование шлака. Известно, что при перевозке шлака в ковшах от 15 до 30 % шлака те­ряется в виде корок на поверхности и настылей на стенках ковша. Кроме того, при использовании установок по припечной грануляции уменьшается численность обслуживающего персонала; работа установки поддается автоматизации.

Одна из разновидностей установки придоменной грануляции, разработанная ВНИИМТ (г. Екатеринбург) и Гипромезом показана на рис. 5.15.

Рис. Установка придоменной грануляции шлака:

1 − бункер; 2 − решетка; 3 −насос; 4 − гранулятор; 5а, 5б − шлаковые желоба; 6 − скруббер; 7 − форсунки; 8 − труба; 9 − сепаратор; 10 − эрлифт; 11 − сливная труба; 12 − обезвоживатель; 13 − секции; 14 − привод; 15 − водосборник; 16 − конвейер; 17 − бункер

Доменная печь оборудуется двумя такими установками, располагаемыми с противоположных сторон литейного двора, причем каждая установка имеет две автономные линии. К одной из них шлак поступает по ответвлению (5а) шлакового желоба, а другой - по ответвлению (56).

Под желобом (5 а) располагается гранулятор (4), подающий струи воды под давлением, которые дробят стекающий с желоба шлак на гранулы. Смесь воды, пара и гранул поступает в бункер (1) с решеткой (2), которая предотвращает попадание в бункер крупных предметов. Пар и газы поступают в скруббер (6) и выбрасываются в атмосферу через трубу (8). В скруббер через форсунки (7) подается известковая вода, которая поглощает из пара и газа сернистые соединения.

Из нижней части бункера (1) шлаководяную пульпу подают с помощью эрлифта (10) в сепаратор (9), из которого пульпа сливается по трубе (11) в обезвоживатель (12) карусельного типа, который вращается с помощью привода (14) по направлению стрелки А. Обезвоживатель разделен на отдельные секции (13), имеющие решетчатые откидывающие днища. Через решетки вода за время вращения обезвоживателя стекает в водосборник (15), откуда поступает в бункер (1). Днища секций (13) открываются над бункером (17) и гранулированный шлак высыпается из него; дополнительно он подсушивается подаваемым снизу воздухом. Из бункера (17) шлак попадает на конвейер (16) и далее на склад. Сливающаяся из бункера осветленная вода насосом (3) повторно подается на гранулятор.

5.8. Разливочное отделение

Основная масса производимого доменным цехом чугуна поступает в сталеплавильные цеха металлургического предприятия. Однако имеются металлургические предприятия с неполным металлургическим циклом, имеющие в своем составе только сталеплавильные и прокатные цехи. Имеются и сталеплавильные цеха на машиностроительных заводах, а также и литейные заводы. Всем этим цехам и предприятиям нужен чугун. Поэтому доменные цеха производят часть чугуна как товарную продукцию и эта часть чугуна разливается на разливочных машинах. На разливочных машинах разливается также литейный чугун и специальные чугуны (ферромарганец, ферросилиций...).

Разливочное отделение, включающее несколько разливочных машин, располагается обычно в одном из торцов доменного цеха. В состав комплекса разливочной машины или блока входит здание разливки, одна или две машины, размещенные в наклонных галереях, здание выдачи чугуна, отделение подготовки известкового раствора, опрыскиватели, система оборотного водоснабжения и подачи воды для охлаждения чушек.

Общий вид комплекса машины со зданиями разливки и отгрузки и наклонной галереи показан на рис. 5.16.

В здании разливки имеется чугуновозный путь, стенды и кантовальные устройства для наклона ковшей, лебедка для перемещения чугуновозов, иногда вспомогательные пути и мостовой кран.

Разливочная машина (рис. 5.16) состоит из двух наклонных параллельно движущихся конвейеров (8), снабженных приводом и натяжным устройством (2), стенда (1), разливочного желоба (6), водопровода (10) с брызгалами для охлаждения мульд с чугуном, опрыскивателя мульд (9) и устройства (14) для погрузки чугуна в вагоны, расположенного в здании (12) выдачи чугуна.

Рис. 5.16. Разливочная машина:

1 − стенд; 2 − натяжное устройство; 3 − холостая звездочка; 4 − чугуновозный ковш; 5 − крюк; 6 − желоб; 7 − ролики; 8 − конвейер; 9 − опрыскиватель; 10 − водопровод; 11 − неподвижные опоры; 12 − здание выдачи чугуна; 13 − приводная звездочка; 14 − желоб; 15, 16 − смежные путиметаллические железнодорожные платформы.

Каждый конвейер представляет собой две составленные из шарнирно соединенных пластин цепи, на которой болтами закреплены мульды − корытообразные изложницы для чугуна. Цепи перемещаются по роликам (7), смонтированных на наклонных неподвижных опорах (11). Движение цепи обеспе­чивают две приводные звездочки (13), жестко посаженные на вал, вращаемый приводом. Натяжение конвейера осуществляется путем перемещения холостых звездочек (3) с помощью натяжного устройства (2).

Чугуновозный ковш (4) наклоняется с помощью крюка (5) кантовального устройства и чугун сливается в желоб (6); ковш при этом опирается на стенд (1). Через два сливных носка разливочного желоба чугун поступает в мульды двух движущихся вверх конвейеров (8). В процессе движения чугун в мульдах затвердевает, чушки и мульды охлаждаются водой, подаваемой водопроводом (10) с брызгалами.

При огибании конвейером приводных звездочек (13) чушки чугуна вываливаются из мульд и по желобам (14) погрузочного устройства поступают

Перекидные желоба (14) позволяют подавать чушки в платформы, стоящие на двух смежных путях (15 и 16) без остановки разливочной машины. Чушки на металлических платфор­мах поливаются водой через специальный водопровод.

Внутренняя поверхность опорожненных мульд с помощью опрыскивателя (9) покрывается известковым раствором для предотвращения приваривания к ним чугуна.

Платформы с чушками от разливочных мащин направляются на склад холодного чугуна, где чушки магнитным краном перегружаются в железнодорожные вагоны и направляются потребителям.

Суточная производительность одной разливочной машины при условии бесперебойной подачи ковшей составляет:

(5.9)

где Р _Р.М− суточная производительность разливочной машины, т/сут;

Р − масса чугуна в ковше, т;

t _С− время работы разливочной машины в сутки, ч;

t _Ц−продолжительность цикла разливки чугуна, ч.

Время работы разливочной машины в сутки принимается равным 20 ч; остальное время затрачивается на ремонт желоба и эксплутационные нужды самой машины.

Продолжительность цикла разливки одного ковша складывается из времени (t ₁) разливки и времени (t ₂)между двумя разливками, затрачиваемое на захват и подъем ковша, обратный поворот порожнего ковша и замену ковша. Величина t₂ принимается равной 10-15 мин (0,17-0,25 ч). Продолжительность разливки одного ковша равна:

(5.10)

где l − расстояние между изложницами, м (примерно 0,3 м);

п _Л− число лент;

q − масса чушки, т;

V −скорость движения ленты, м/мин.

Изложницы выполняются одноместными для получения чушек массой
45 кг или двухместными для получения двух чушек массой по 23 или 18 кг.

Скорость движения лент разливочных машин составляет 9,1-13,8 м/мин.

В паспортной технической характеристике разливочных машин обычно указывается ее производительность при непрерывной разливке. Такая производительность (т/ч) равна:

(5.11)

Дата добавления: 2015-07-18