Целиков А.И. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Том 1. Машины и агрегаты доменных цехов

Учебник для вузов/A. И. Целиков, П. И. Полухин, В. М. Гребеник, Ф. К. Иванченко, М. А. Тылкин, А. А. Королев, B. П. Лопухин, Д. А. Сторожик, Б. А. Павленко, A. А. Целиков, И. М. Елинсон, В. И. Зюзин. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия.
1987. 440 с.

В настоящей книге рассмотрены конструкции машин и агрегатов механизированных складов сырья, подготовки шихты, подачи шихтовых материалов к доменной печи, загрузки шихты, для нагрева и подачи дутья в печь, а также для уборки и переработки продуктов доменной плавки. Приведены расчеты основных механизмов и машин и режимы их эксплуатации. Показаны перспективы развития доменного производства и совершенствования машин и агрегатов.
Учебник предназначен для студентов металлургических и машиностроительных вузов и факультетов, обучающихся по специальностям «Механическое обо-рудование заводов черной металлургии», «Автоматизированные металлургические машины и агрегаты», «Металлургия черных металлов». Может быть полезен инженерно-техническим работникам, занимающимся конструированием, ремонтом и эксплуатацией металлургических машин. Ил. 256, Табл.
2. Библиогр. список: 22 назв.

Краткое содержание по главам:
Металлургические предприятия, машины и агрегаты
Машины и комплексы складов металлургического сырья
Машины и агрегаты для подготовки шихтовых материалов к доменной плавке
Доменный цех. Машины и механизмы для подачи шихтовых материалов к доменному подъемнику
Машины для подачи шихтовых материалов к загрузочному устройству доменных печей
Машины и механизмы колошникового устройства
Машины и механизмы литейного двора
Ma шипы и устройства для уборки и переработки жидких продуктов доменной плавки
Агрегаты и устройства для подачи дутья в доменную печь
Агрегаты очистки и устройства для повышения давления доменного газа

Грузопотоки, машины и агрегаты доменных цехов

Доменный цех на металлургическом заводе имеет наиболее разветвлённую сеть грузовых потоков. Для выплавки 1 тонны чугуна требуется до 2 тонн железорудных материалов, 500 кг кокса, 100 м 3 природного газа, 1200м 3 дутья. В процессе выплавки образуется до 500 кг шлака и 1600 м 3 колошникового газа. Поэтому, в состав доменного цеха входят участки, обеспечивающие организацию бесперебойной работы доменной печи: рудный двор, система шихтоподачи, воздуходувные машины, воздухонагреватели, литейный двор, разливочные машины, грануляционные установки, газоочистка, депо ремонта ковшей, глиномялка, система транспортных магистралей и др.

Рисунок 1.35 – Структурная схема производства чугуна в доменной печи

Расположение доменных печей в цехе может быть блочным (рисунок 1.36 а) или островным (рисунок 1.36б). При блочном расположении две печи 1 объединялись в блок с общим литейным двором 2. Воздухонагреватели 3 располагаются на одной площадке, что позволяет иметь общие для блока резервные воздухонагреватели. Железнодорожные пути 5, 6 для уборки жидких продуктов плавки располагались параллельно оси печей и воздухонагревателей, газоочистные устройства 4 – со стороны, противоположной скиповому подъёмнику 7 и бункерной эстакаде 8. Основное достоинство блочного расположения доменных печей – компактность планировки и экономия средств на сооружение литейного двора, главный недостаток – отсутствие возможности выпускать чугун одновременно на двух печах. Островное расположение (рисунок 1.36б) применяется для печей объёмом 1300 м 3 и более. Каждая доменная печь 1 оборудуется отдельным литейным двором 2, железнодорожные пути 5, 6 охватывают печь со всех сторон.

а)

б)

Рисунок 1.36 – План доменного цеха с блочным (а) и островным (б) расположением печей

Общая схема взаимного расположения участков доменного цеха показана на рисунке 1.37.

Рудный двор служит для приёма, хранения, усреднения и сортировки поступающих в доменный цех сыпучих материалов. Рудный двор располагается вдоль фронта печей. Запас материалов на дворе должен обеспечить непрерывную работу цеха в течение 1,5….4,0 месяцев, в зависимости от вида доставки материала. Рудный двор оборудуют вагоноопрокидывателем и рудно-грейферным краном. Материалы, поступающие в цех, разгружаются вагоноопрокидывателем в приёмную траншею, а саморазгружающиеся вагоны – в бункерную эстакаду. Кокс на бункерную эстакаду поступает в саморазгружающихся вагонах с коксохимзавода.

Рисунок 1.37 ‑ Схема расположения участков доменного цеха:

1 – вагоноопрокидыватель; 2 – рудно-грейферный кран; 3 – бункерная эстакада;

4 – скиповый подъёмник; 5 – доменная печь; 6 – литейный двор; 7 – чугуновозный ковш;

8 – шлаковая чаша; 9 – пылеуловитель; 10 – скруббер; 11 – блок воздухонагревателей;

12 – воздуходувная машина

С рудного двора системой шихтоподачи материал отсортировывается, формируется в порции – колоши и подаётся на колошник. В систему шихтоподачи входит бункерная эстакада, грохота для отсева мелочи, вагон-весы или конвейеры с набором бункеров для рудных материалов и флюсующих добавок, обеспечивающих работу печи в течение 24 часов. Для подачи материалов на колошник применяется скиповый подъёмник, а для печей большого объёма (3200 м 3 и более) применяется конвейерная подача.

Воздуходувная машина предназначена для сжатия и нагнетания дутья в доменную печь. Расход дутья давлением 0,35…0,5 МПа составляет около 2,0 м 3 на 1 м 3 объёма печи. Так, для доменной печи объёмом 2000 м 3 необходима подача 4000 м 3 /мин. Для подачи дутья используют воздуходувные машины с паротурбинным приводом – паротурбовоздуходувки.

Холодное дутьё нагревается до 1000…1200 0 С в воздухонагревателях. Воздухонагреватель состоит из камеры горения и насадки имеющей каналы образованные огнеупорным кирпичом. Работает воздухонагреватель периодически. Вначале в камере горения сжигается колошниковый газ, образующиеся продукты горения проходят по каналам и нагревают насадку. После нагрева насадки до заданной температуры газ и воздух отсекаются клапанами. Затем через воздухонагреватель пропускают холодное дутьё, которое проходя через каналы насадки, нагревается теплом сохранённым огнеупорами. Длительность периода нагрева насадки воздухонагревателя составляет 90…120 мин, а период охлаждения при прохождении дутья 50…60 мин. Поэтому, каждая доменная печь оборудуется тремя, четырьмя воздухонагревателями. Нагретое дутьё через футерованные воздухопроводы, для уменьшения тепловых потерь, подаётся к фурмам и поступает в доменную печь. Для интенсификации процесса плавки и уменьшения расхода кокса дутьё обогащают кислородом, вдувают в печь природный газ, угольную пыль или мазут.

Литейный двор – площадка вокруг доменной печи, на которой располагаются желоба для слива чугуна и шлака из печи и транспортировки в чугуновозный ковш и шлаковую чашу. Непосредственно у чугунной лётки находится главный жёлоб. Конструкция жёлоба состоит из массивных чугунных сегментов, футерованных огнеупорной массой. В конце жёлоба располагается скиммерная плита для отделения чугуна от шлака. На расстоянии 1,5…2,0 м от скиммера устроен перевал для создания напора чугуна и сифонное отверстие внизу. Поскольку шлак легче чугуна, он идёт верхним слоем и не может проникнуть в сифонное отверстие внизу перевала. Шлак через перевал направляется в шлаковый жёлоб, а затем в чашу. Чугун через сифонное отверстие поступает в чугунный жёлоб и по нему в чугуновозный ковш. Для устойчивого перетока жидких продуктов плавки жёлоб устанавливается с уклоном в сторону слива.

Из доменного цеха часть чугуна поступает в сталеплавильные цеха, а часть разливается в чушки массой 20…25 кг или 40…45 кг на разливочных машинах. Разливочный комплекс состоит из разливочных машин, стендов для кантовки ковшей, кантовальных лебёдок и устройств для охлаждения чушек. Разливочные машины конвейерного типа имеют приводную цепь на которой расположены мульды вплотную друг за другом с перекрытием. Чугун, переполнивший мульду переливается в следующую. Для предотвращения сваривания жидкого чугуна с мульдой их внутреннюю поверхность покрывают известковым раствором. Мульды с залитым чугуном охлаждают водой, подаваемой через разбрызгиватели сверху. Отделение чушек от мульд осуществляется под действием силы тяжести.

Доменный шлак гранулируют в твёрдые частицы размером до 2,0 мм на грануляционных установках. Используется охлаждение шлака водой или полусухая грануляция для снижения влажности гранулированного шлака.

Газоочистные устройства доменного цеха обеспечивают практически полное улавливание содержащихся в колошниковом газе твёрдых частиц. Колошниковый газ при выходе из слоя шихтовых материалов уносит с собой большое количество мелочи. Для очистки газа печь оборудуется системой грубой, полутонкой и тонкой очистки. Для грубой очистки используются пылеуловители инерционного типа – циклоны с тангенциальным подводом газа, в которых осаждается до 95% твёрдых частиц. Полутонкая очистка проводится в скрубберах, внутри которых распыляется вода. Для более тонкой очистки используются электрические фильтры.

В связи с повышением требований к качеству на многих заводах построены установки внепечной десульфурации чугуна, позволяющие значительно снизить содержание серы в чугуне без уменьшения производительности доменных печей.

Целиков А.И., Полухин П.И. др. Машины и агрегаты металлургических заводов. Том 1. Машины и агрегаты доменных цехов

В 3-х томах. Учебник для вузов/A. И. Целиков, П. И. Полухин, В. М. Гребеник, Ф. К. Иванченко, М. А. Тылкин, А. А. Королев, B. П. Лопухин, Д. А. Сторожик, Б. А. Павленко, A. А. Целиков, И. М. Елинсон, В. И. Зюзин. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия.
1987. 440 с.
Ил. 256, Табл
.2. Библиогр. список: 22 назв.

Краткое содержание по главам:
Металлургические предприятия, машины и агрегаты
Машины и комплексы складов металлургического сырья
Машины и агрегаты для подготовки шихтовых материалов к доменной плавке
Доменный цех. Машины и механизмы для подачи шихтовых материалов к доменному подъемнику
Машины для подачи шихтовых материалов к загрузочному устройству доменных печей
Машины и механизмы колошникового устройства
Машины и механизмы литейного двора
Ma шипы и устройства для уборки и переработки жидких продуктов доменной плавки
Агрегаты и устройства для подачи дутья в доменную печь
Агрегаты очистки и устройства для повышения давления доменного газа

1-ый Том (1987):
В книге рассмотрены конструкции машин и агрегатов механизированных складов сырья, подготовки шихты, для нагрева и подачи дутья в печь, а также для уборки и переработки продуктов доменной плавки. Приведены расчёты основных механизмов и машин и режимы их эксплуатации. Показаны перспективы развития доменного производства и совершенствования машин и агрегатов.

2-ой Том (1988):
В книге рассмотрены конструкции машин и агрегатов для подготовки шихты к плаке, кислородно-конвертерных, электросталеплавильных и мартеновских цехов. Особое внимание уделено анализу конструкций машин непрерывного литься заготовок, а также машинам и агрегатам специальной металлургии. Приведены методы расчёта основных механизмов и машин. Показаны перспективы развития сталеплавильного производства и совершенствования машин и агрегатов.

3-ий Том (1988):
В книге рассмотрены комплексы машин и агрегатов прокатных и трубопрокатных цехов. Дано описание оборудования технологических линий станов, а также машин для правки, резки, зачистки, транспортирования, уборки проката и др. Особое внимание уделено оборудованию четвертого передела, включающего холодную прокатку, калибровку, нанесение покрытий и термическую обработку. Изложены основы расчёта прокатных станов, а также ряда машин и агрегатов прокатных цехов. Приведены динамические расчёты металлургических машин. Показаны перспективы развития прокатных и трубопрокатных станов.

Механическое оборудование доменных цехов

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДОМЕННОГО ЦЕХА

Современная доменная печь с относящимися к ней устройствами и оборудованием является наиболее мощным и сложным металлургиче­ским агрегатом. Для обслуживания такой печи устанавливается боль­шое число механизмов и санитарно-технического оборудования не менее 200 электродвигателей мощностью от 1 до 225 квт служат для привода этих механизмов. Более 30 контрольно-измерительных приборов конт­ролирует, регистрирует и регулирует ход доменной печи.

Если раньше доменную печь полезным объемом 590 м 3 , дававшую в сутки 600 т чугуна, обслуживало 450 человек, то современную домен­ную печь полезным объемом 1719 м 3 обслуживает около 100 человек при выпуске в сутки 2500 г чугуна. Все в большей степени машины за­меняют ручной труд у доменной печи, и, учитывая все развивающиеся работы по автоматизации доменного процесса, можно с уверенностью сказать, что недалеко то время, когда доменная печь будет полностью автоматизирована, а обслуживание сведено лишь к контролю работы автомата.

Устройство доменного цеха

Доменный цех —один из основных цехов металлургического завода. Чугун, выплавляемый в этом цехе, служит для производства стали, из которой изготовляют прокатные изделия, что завершает металлурги­ческий цикл завода. Выпускаемый сорт и марка чугуна в значительной степени предопределяют технологический процесс последующих цехов. Доменный газ является основным топливом для нагревательных уст­ройств прокатных цехов.

Доменный цех занимает значительную территорию с сильно разви­тыми железнодорожными путями.

Воздух для дутья в цех подается по воздухопроводам от воздухо­дувной станции.

Вода для охлаждения печей и увлажнения шихтовых материалов поступает в доменный цех обязательно ,по двум независимым и удален­ным один от другого водоводам, каждый из которых может полностью обеспечить цех водой, что гарантирует бесперебойность водоснабжения цеха. Приводы насосов, подающих воду в цех, питаются от двух элект­роподстанций, что обеспечивает их бесперебойную работу. Кроме того, предусматривается резервный привод (паровой или от двигателя внут­реннего сгорания) на случай отключения электроэнергии.

Доменный цех является крупным потребителем электроэнергии. Питание оборудования доменного цеха электроэнергией осуществляет­ся от подстанций цеха, где находится сложное и мощное оборудование (трансформаторы, выпрямители, генераторы я пр.).

В состав цеха также входят механические и электроремонтные мастерские, в которых изготовляют мелкие и специфические запасные детали. Персонал мастерских также выполняет текущий ремонт обору­дования.

В доменных цехах применяют современные средства связи и сигна­лизации; в них установлена совершенная контрольно-измерительная аппаратура.

К доменному цеху непосредственно примыкает тесно связанная с ним по технологическому процессу агломерационная фабрика, а также коксовый цех.

Работа доменного цеха

Особенностями доменного производства являются: массовость, пе­реработка очень большого количества материалов; механизация и ав­томатизация многих процессов; непрерывность работы основных агре­гатов.

Обслуживающий персонал должен строго выполнять правила тех­ники безопасности, так как в цехе расположено много сложных механиз­мов, очень велик грузооборот железнодорожного транспорта, работа протекает при высоких температурах, в запыленной и загазованной ат­мосфере и пр.

Оборудование и сооружения цеха подвергаются агрессивному воз­действию расплавленного металла, шлака и горячих газов, а также из­нашиваются в результате абразивного действия запыленных газов и пр.

Планировка цеха и компоновка оборудования должны быть таки­ми, чтобы обеспечивалось бесперебойное и безопасное выполнение про­изводственных операций. (Основные требования, предъявляемые к обо­рудованию, следующие: надежность, прочность, износоустойчивость, простота конструкции, легкость ремонта и замены и т. )

Работа доменного цеха складывается из нескольких комплексов операций-

Чтобы успешно выполнить этот комплекс операций, требуется чрезвычайная четкость организации грузопотоков для каждой состав­ляющей доменной шихты, высокая степень механизации труда и боль­шая согласованность действия машин, работа которых на многих участках автоматизирована.

Операции с дутьем. Цель этих операций — обеспечить подачу в печь необходимого Количества дутья, заданной и постоянной темпера­туры и влажности. Изменяя эти параметры, можно регулировать ход доменной печи. Все печи в большой степени автоматизированы. Все больше внедряется автоматизация работы воздухонагревателей.

Для форсирования хода доменных печей и экономии, кокса к ду­тью добавляют природный газ и кислород-

Операции с чугуном. Этот комплекс операций включает в себя: разделку и забивку чугунной летки; уход за желобами; наполнение чу­гуновозов жидким чугуном для транспортирования в сталеплавильные цеха или на разливочную машину; разливку чугуна и работу на складе холодного чугуна. Почти 1все эти операции полностью механизированы, причем обеспечивается безопасность работы обслуживающего пер­сонала.

Операции со шлаком. К ним относится выпуск шлака из доменной печи, заполнение им ковшей для транспортировки на грануляцию или в отвал. Оборудование с дистанционным управлением обеспечивает бе­зопасную работу персонала.

Операции с газом. Газ из доменных печей подается по газопрово­дам в газовый цех завода. В самом доменном цехе остались лишь опе­рации по регулированию давления газа в печи, заданная величина ко­торого поддерживается постоянной соответствующим автоматическим устройством. Кроме того, требуется систематически убирать пыль из аппаратов грубой очистки газа, что необходимо для оперативной кор­ректировки состава шихты, загружаемой в доменную печь.

Вспомогательные операции. К ним относятся операции со вспомогательными материалами (масса для леток, лесок, огнеупоры, запа­сные части и пр.), их разгрузка, складирование, транспортировка и приготовление.

Характеристика механического оборудования доменного цеха

Работа современного доменного цеха, для которого характерны исключительно большие грузопотоки и точность выполнения основных производственных операций, немыслима без применения большого чис­ла специальных машин — механического оборудования.

Механическое оборудование доменного цеха представляет собой сложный комплекс весьма разнообразных по своему характеру, назна­чению и устройству высоко-производительных машин, входящих, однако, в общую систему, в которой отдельные элементы (машины) взаимо­связаны.

Уникальность применяемых машин, невозможность в большинстве случаев организовать параллельную работу машин при обслуживании непрерывно действующей доменной печи, тяжелый режим работы, боль­шие динамические нагрузки, высокие температуры, высокий абразив­ный и коррозийный износ в результате истирания сыпучими материа­лами, действия жидкого металла и шлака, а также пыли, содержащей­ся в доменном газе и в атмосфере, обусловливают высокие требования, предъявляемые к механическому оборудовании. Требования заключа­ются в следующем: обеспечение высокой производительности доменной печи, надежность работы, безаварийность, износоустойчивость, возмож­ность проведения скоростных ремонтов.