Контрольная работа по "Металлургии"

Бункера для кокса в количестве двух (иногда четырех) располагаются в переднем ряду бункеров над скиповой ямой. Вместимость  их при наличии коксохимического производства на заводе принимается  с расчетом 0,7 м3 на 1 м3 полезного  объема печи (запас приблизительно на 6 ч). Длина одного рудного бункера  принимается равной 4,57 м из расчета  установки над ним гондолы  или хопра полностью. Средняя  емкость рудных бункеров обычно принимается из расчета 2,5 м3 на 1 м3 полезного объема печи (запас приблизительно на 20—24 ч) при условии отдаленности источников снабжения сырьем от доменных печей.

Уклон стенок рудных бункеров принимается равным 50—55°, коксовых 45°. Для предупреждения смерзания материалов в бункера  вводится пар под давлением 343—441 кПа от специальной паропроводной  сети при помощи трубок диаметром 5—6 мм. Расход пара на бункер составляет 0,25-0,75 т/ч. Подбункерное помещение отапливается, в проемах скиповых ям и в других выходах из него устанавливаются  воздушные завесы.

В современных  проектах доменных цехов с окомкованием сырья в непосредственной близости от доменных печей и переходом  преимущественно на конвейерные  системы транспортирования материалов бункерные эстакады оборудуются  ленточными транспортерами и имеют  уменьшенные габариты в связи  с уменьшением как числа бункеров, так и норм запасов. В нашей  стране комплексная конвейерная  система впервые осуществлена на Череповецком металлургическом комбинате. По этой схеме прибывающие железнодорожные  вагоны разгружаются на роторныхвагоноопрокидывателях 7. Материалы ленточными транспортерами 2 и 3 направляются на склад 8, а затем  транспортерами 4 и 5 — в бункера  аглофабрики 9 или на эстакаду доменного  цеха 10. Подача кокса с коксосортировки 77 в доменный цех осуществляется транспортером 6. Агломерат с фабрики 12 после охлаждения и сортировки 13 системой пластинчатых и ленточных  транспортеров 7 передается в бункера  доменных печей 14.

2.3 Доменная печь

Профиль доменной печи, ограничивающий ее рабочее  пространство, так называемый «полезный  объем», является важнейшей частью конструкции печей. В зависимости  от его очертаний доменная печь может  быть склонна к периферийному  или осевому ходу, к неустойчивости заданного режима и даже к настылеобразованию. Поэтому исключительно важно  создание так называемого «рационального»  профиля доменной печи, обеспечивающего  стабильный ровный ход и максимальное использование восстановительной  способности газа. История его  развития имеет много этапов —  от крайне несовершенного профиля завода «Фекерхаген» (Германия) до современных  типовых, рассчитанных на любые условия  плавки, что нельзя считать правильным, поскольку различные минералогические, гранулометрические и физико-химические особенности разного минерального сырья имеют свою специфику при  переработке в доменной печи.

Создавать профиль доменной печи для проплавления только какого-то одного из них практически  невозможно, поэтому важно создание так называемого рационального  профиля, пригодного для всех условий  доменной плавки. Вопрос о том, каким  он должен быть, обсуждался многократно, но научного и практического обоснования  его очертания нет и до настоящего времени. Многие рекомендации ограничиваются только статистическими данными  на основе службы отдельных зон профиля  в сопоставимых условиях. Исследованиями причин износа кладки шахт доменных печей  установлен процесс разрушения в  совокупности с распределением газов  и материалов в печи, а также  с числом воздушных фурм и их характеристиками.

Конструктивно профиль доменной печи по естественному  разгару обрамляется футеровкой толщиной не выше 345 мм, находящейся  полностью в сфере влияния  вертикальной или вертикально-горизонтальной системы охлаждения, которая обеспечивает так называемую нижнюю реакционную  температуру материала футеровки. Она устанавливает равновесное  состояние в тепловом балансе  кладки, обеспечивая минимальный  износ ее и сохранение гарнисажа, а следовательно, и очертание профиля. Такая конструкция шахт была принята в 60-х годах XX в. на печах Кузнецкого металлургического комбината (КМК) с последующей продажей лицензий ряду зарубежных стран. В настоящее время она является обязательной составляющей конструкции доменной печи.

Рекомендованная центральным Гипромезом толщина  футеровки в 575 мм является приближением к тонкостенной. Дополнительный кирпич — 230 мм, находящийся вне зоны охлаждения (она действует на глубину 300—350 мм), быстро разрушается. Образующийся при  этом профиль произволен и ничего общего с рациональным профилем доменной печи не имеет. Таковым является только профиль по естественному разгару, совмещающий в себе единую конфигурацию проектного и рабочего объема печи. Критерием распределения шихты  по сечению колошника служит отношение  руды к проходящему через нее  газу. Этот показатель полезной неравномерности  обеспечивает устойчивость шихтовых материалов. Излишнее приближение эллипсов движения к границам профиля — причина  разгара его вследствие увеличения периферийности движения газов. Чрезмерное отдаление — наоборот, отклонение газового потока в центральную область  шахты с возможным образованием каналов и настылей в связи  с застоем шихты на периферии. (Центральная область — сечение  шахты между периферийной и осевой зонами.Этим определяется разница между  осевым и центральным потоками газа, понятие о которых многими  авторами не различаются.)

Стабилизация  эллипсоидов движения шихты легко  регулируется методом «сверху и  снизу». Увеличение горизонтальных размеров печей по сравнению с первыми  типовыми профилями доменных печей  Гипромеза (и при увеличении полезной высоты на 30%) снижает возможность  этих отклонений и уменьшает относительные  потери .веса шихты на трение материалов о стенки шахты, что способствует достижению более плавного и ровного  хода.

2.4 Литейный двор

Литейный  двор доменной печи предназначен для  размещения желобов для выпуска  чугуна и шлака, механизмов, обслуживающих  горн доменной печи, сменного оборудования, запасных частей, средств механизации  горновых работ и складирования  оперативного запаса вспомогательных  материалов.

При современной  технологии выпуска продуктов плавки непосредственно в ковши размеры  литейных дворов в плане зависят  от принятого способа налива ковшей, их емкости, связанного с этим размещения желобов, а также числа чугунных и шлаковых леток. По типу сооружения литейные дворы доменных печей в  зависимости от планировки цеха разделяются  на:

- блочные  (общие для двух стоящих друг  против друга доменных печей);

- островные  (индивидуальные для каждой печи);

- двойные  (обслуживающие доменные печи  островного расположения с двумя  или тремя  - чугунными летками  и соответственно с двумя или  одной шлаковыми);

- кольцевые  (для печей с четырьмя чугунными  летками, одной или вообще без  шлаковой летки, с припечной  грануляцией шлака);

- прямоугольные.  Кликните на рисунок, чтобы  увеличить и масштабировать изображение  

Литейные  дворы блочного типа сооружались  для печей полезным объемом 930-1033 м3 с закрытым или полузакрытым горном. Они представляют собой прямоугольную  площадку, ограниченную с боков железобетонными  опорными стенами с контрфорсами, а с торцов фундаментами доменных печей. Внутри площадки размещают кирпичные  опоры для желобов, а внутреннее пространство заполняют песком, землей, гравием и т. п.

Печи более  поздней островной планировки полезным объемом 1386 м3 с открытыми горнами  имели литейный двор в виде железобетонной плиты, опирающейся на колонны. Плита  с установленными на ней желобами имеет песчаное заполнение. Закрытые литейные дворы различаются конструкциями  своих перекрытий. В I типовом проекте  фермы здания опираются на два  ряда колонн, из которых один имеет  фундаменты на отметке заводского пола, а другой опирается на боковую  стену литейного двора доменной печи.  При этом перекрываются  постановочные пути только для чугуна. Перекрытие имеет фонарь для отвода газа, пара и других выделений, загрязняющих атмосферу литейного двора особенно во время выпусков. Во II типовом проекте (рис. 1, б) вместо колонн и решетчатых ферм применена рамная конструкция, составляющая для перекрытия и колонн одно целое. Ноги рам, заменяющие собой  колонны, опираются на фундаменты, сделанные  на уровне заводского пола по внешним  сторонам постановочных путей. Таким  образом все ковши для чугуна и шлака во время налива находятся  под перекрытием.

Рамная конструкция  имеет конек, несущий на себе вытяжной фонарь; стены литейных дворов и  поддоменников делались фахверковыми (заполнением стен на полкирпича) или  из железобетонных изделий. Кровля выполняется  из железобетонных плит или листового  металла толщиной 4—8 мм с углом  наклона 40—54°. Для подачи вспомогательных  материалов в перекрытии двора делаются проемы, под которые подаются вагоны с необходимым грузом.  По сторонам литейных дворов проходят транзитные железнодорожные пути для установки  ковшей под чугун и шлак.

Двойные литейные дворы — разновидность дворов островного типа. Они появились в  связи со строительством доменных печей  объемом 2000—2700 м3 с двумя чугунными  летками, расположенными в диаметральном  направлении параллельно оси доменного цеха. При этом устанавливается двойной комплект кранов литейного двора, пушек и бурильных машин.

2.5 Загрузочные устройства доменной  печи

Загрузочные устройства доменной печи, при помощи которых шихтовые материалы загружаются  непосредственно в печь, называют засыпными аппаратами. Засыпные аппараты должны обеспечивать:

• необходимое распределение шихтовых материалов по сечению колошника;
• герметичность во избежание потери газа и предотвращения засоса воздуха в печь при ее остановках;
• прочность конструкции, хорошо противостоящей абразивному воздействию газа и загружаемых шихтовых материалов;
• сохранение прочности при резких термических колебаниях и ударных нагрузках при взрывах в засыпном аппарате и подколошниковом пространстве;
• возможность быстрой смены отдельных его деталей и узлов.

От первых попыток использования тепла  колошникового газа в доменном производстве (Кусинский завод в России, 1805 г. и завод «Оберто» во Франции, 1809 г.) до начала XX столетия загрузочное  устройство доменной печи значительно  изменилось. Преимущество было отдано изобретенному в 1850 г. англичанином Парри засыпному аппарату с одноконусным колошниковым затвором. Дальнейшим усовершенствованием  конструкции явилось создание второго  затвора — малого конуса, устраняющего потери газа в атмосферу в процессе загрузки, и вращающегося распределителя Мак-Ки (США, 1907 г.) для регулирования  распределения шихты на колошнике  при загрузке доменной печи. Такая  конструкция загрузочного устройства сохранилась в доменном производстве до настоящего времени. Распределитель Мак-Ки подвергался неоднократным  усовершенствованиям. Конструкция его, переработанная заводом «Уралмаш» (Россия), получила название вращающегося распределителя шихты (ВРШ) с углом поворота, кратным 15, 30,45 и 60°. Установленный на базе засыпного аппарата (двухконусной воронки Парри) ВРШ применяется на мощных (2700—3200 м3) доменных печах со скиповой загрузкой.

Основными узлами комплекса загрузочного устройства доменной печи являются: защитные сегменты колошника 7, предохраняющие от разрушений кладку печи 2; большой конус 3, закрывающий  собой чашу большого конуса 4 и образующий вместе с ней так называемое межконусное  пространство или газовый затвор 5; наполнительный клапан 6 с трубой для выравнивания давления в межконусном  пространстве с давлением в печи перед срабатыванием большого конуса и выпускной трубой для выпуска  газа после него; опорное (основное) колошниковое кольцо 8 распределительное  устройство 9, состоящее из малого конуса 10, воронки малого конуса, вращающейся  на роликах 11, приемной воронки 12 с двигателем, штанг большого и малого конусов 13 и 14, подвесок 15 и прямильного устройства, при помощи которого они подвешены  к коротким плечам балансиров большого и малого конусов 16, вращающихся  на общей оси;контргрузы 7 большого и малого конусов, размещенные на длинных плечах балансиров, опирающихся  на колошниковый копер; монтажная балка 18 с подъемной лебедкой 19, опорная  тележка 20 для размещения балансиров при ремонте печи; консольно-поворотный кран 21с крюком 22, вращающийся на колонне 23 для замены атмосферных  клапанов на свечах 24 с контргрузом  загрузочного устройства печи; шкивы  скипового подъемника 25, опрокидываемые упряжью; зонды для замера уровня шихты в печи.

Чашу  большого конуса загрузочного устройства доменной печи изготавливают из литой  углеродистой стали марки 35Л (0,28—0,39% С) с толщиной стенок 50—60 мм. Верхним  фланцем чаша опирается на основное колошниковое кольцо, скрепляющее купол  кожуха шахты доменной печи. Для  увеличения стойкости и герметичности  засыпного аппарата чашу выполняют цельнолитой без ребер жесткости и массивного нижнего кольцевого пояса, вертикальных и горизонтальных разъемов. Это уменьшает тепловые напряжения, нарушающие ее геометрические формы, придает конструкции гибкость, эластичность, необходимые для герметичности сопряжения контактных поверхностей чаши и большого конуса.

По форме  чаша представляет собой расширяющийся  кверху усеченный конус с образующей под углом 85-86°, контактная поверхность  которого, примыкающая к большому конусу, упрочняется твердыми сплавами: сталинитом, сормайтом и др. с  последующей шлифовкой.

Большой конус обычно изготавливают из той  же стали, что и его чашу. Несмотря на габариты, превышающие у современных  доменных печей допустимые для железнодорожных  перевозок пределы (d0 < 4,8 м), большой  конус изготавливают цельнолитым  с толщиной стенок 50—60 и диаметром  до 6500 мм. Попытки изготовить составные  конусы оказались безуспешными, так  как разгерметизация стыков из-за ударных нагрузок, высоких температур и абразивного действия газового потока приводила к быстрому выходу их из строя. Поэтому конусы часто  отливают на самом металлургическом предприятии, а при необходимости  доставки с завода изготовителя используют автотранспорт. Угол наклона образующей конуса не менее 52-53°, а на многих заводах  до 60—62° для лучшего контакта поверхности большого конуса и его  чаши. Форма контактной поверхности  сферическая с центром сферы  на оси конуса. Поверхность упрочняют  так же, как и у чаши, твердыми сплавами с последующей шлифовкой.