Тема 4.2. Обладнання плавильного відділення

1.Обладнання для подачі дуття у вагранки

Для ведення ваграночної плавки необхідно подавати велику кількість повітря. Подача дуття сприяє інтенсифікації процесу плавки, підвищує продуктивність вагранки, температуру чавуну. В сучасних вагранках продуктивністю 20-30 т/год витрати повітря у хвилину 500 м³, а тиск 10 кПа.

Для подачі повітря в вагранку застосовують відцентрові вентилятори високого тиску (Мал.4.9), які забезпечують напір до 10 кПа. Робота: включається привод вала з лопатним колесом, який обертається. Лопаті захоплюють дозу повітря з вхідного патрубку, транспортує її в корпусі до вихідного патрубку, який з’єднаний з трубопроводом.

Для отримання напору до 0,3 МПа застосовують повітродувки з поршнями (Мал.4.10). Поршні установлені в постійному зачеплені друг з другом і з кожухом, що забезпечує постійний контакт поршнів по всій довжині з внутрішнею поверхнею кожуху. Робота: Включається привод валів, на яких закріплені поршні. Поршні обертаються в протилежні сторони, захоплюють порцію повітря з вхідного патрубку, стискують її у бокових порожнинах кожуха і виштовхують скрізь вихідний патрубок в трубопровід. Стиснуте повітря в трубопроводі розширюється, що забезпечує постійний тиск.

2. Обладнання для періодичного завантаження шихти в вагранку

При періодичному завантаженні шихти в вагранку застосовують скіпові підйомники та шаржирні крани.

Скіпові підйомники встановлюють на вагранках продуктивністю 2 т/год і більше та використовують як один скиповий підйомник на дві вагранки так і на кожну вагранку по окремому підйомнику.

В икористовують скіпові підйомники з перекидною баддею – бокова завалка (мал.4.11.а) та з розкривною баддею – центральна завалка (мал.4.11.б). При центральної завалки шихта розподіляється більше рівномірно по перерізу шахти вагранки.

Скіпові підйомники мають просту конструкцію, для них не потрібно будувати спеціальні колошникові площадки, керування завантаженням відбувається знизу, що поліпшує умови праці для робочих, які обслуговують вагранку.

Періодична подача шихти в вагранку відбувається також за допомогою шаржирного крана (Мал.4.11.в). В цьому випадку баддя піднімається усередину шахти для розвантаження. При застосуванні шаржирних кранів можливе тільки центральне завантаження шахти вагранки. Шаржирні крани використовують для завантаження вагранок продуктивністю 5 т/год і вище.

На мал. 4.12 показана система комплексної механізації й автоматизації процесів завантаження шихти й обслуговування вагранки, що включає дозування, періодичне завантаження шихти, а також встановлення оптимального теплового режиму плавки металу у вагранках.

К омплексна механізація й автоматизація ваграночного процесу включає систему механізації, котра забезпечує дозування і завантаження шихти у вагранку; систему автоматизації, котра забезпечує включення і вимикання у визначеному порядку відповідних механізмів при виконанні технологічного процесу в залежності від сигналів системи, які надходять від автоматичного керування і контролю; систему автоматичного керування і контролю дозування і завантаження шихти, а також регулювання дуття вагранки.

Система завантаження шихти заснована на застосуванні спеціалізованих цифрових коригувальних і самонастроювальних пристроїв. Вона складається з установок для подачі шихти, які включають магнітно-грейферні мостові крани 7, 5, витратні бункери 6, 9 і пластинчасті живильники 4 вагових пристроїв 1—3; конвеєри подачі металевої шихти 31; бункера для коксу 14, бункера для флюсу 10, конвеєра подачі флюсу і коксу 29; віброживильники для флюсу 11 і коксу 15, вагового витратного бункера флюсу і коксу 12 з перетворювачем 13, приймальні лійки 27, скіпового підйомника 25, вагранки 23, повітродувки 18 і пульта керування 20, механізмів 5, 16, 28, 30.

Металеві складові шихти подаються у витратні бункери установок для подачі шихти, число яких вибирають по числу складових. Витратні бункери під час роботи живильників періодично струшують. Це забезпечує безупинну подачу шихтового матеріалу на пластинчастий живильник, який подає шихту в бункер вагового пристрою. Після набору заданої дози з пульта керування автоматично подається сигнал на зупинку пластинчастого живильника, і подальше надходження шихти в бункер вагового пристрою припиняється. З вагових бункерів шихтової матеріал розвантажується на конвеєр, який подає його через прийомну лійку в баддю похилого скіпового підйомника. За допомогою підйомника і бадді шихта завантажується у вагранку. Для дозування коксу і флюсу в системі служать вібролоткові вагові дозатори. Подача їх відбувається через прийомну лійку безпосередньо в баддю 26 ваграночного підйомника. Кокс і флюс завантажуються у вагранку аналогічно металевим складовим шихти. Дозування коксу і флюсу можна виконувати також плунжерними й іншими дозаторами і подавати їх у баддю за допомогою конвеєра.

Робота плавильного комплексу контролюється перетворювачами рівня шихти у вагранці 17 і перетворювачами маси металу в накопичувачі.

Взаємодія основних вузлів розглянутого варіанта системи, необхідна послідовність їх роботи і регулювання теплового режиму плавки забезпечуються системою автоматичного контролю, керування і регулювання. Параметри плавки контролюються перетворювачами 19, 21, 22 і 24.

3. Автоматизація безперервного завантаження шихти в вагранку

Останнім часом усе ширше застосовують безперервне завантаження шихти у вагранку. Безперервне завантаження має переваги потокового процесу і дозволяють створювати прості і надійні схеми автоматизації зважування і завантаження шихти.

На мал. 4.13 показана схема установки безперервного завантаження шихти для вагранки продуктивністю 20 т/год. Лінія складається з бункерної естакади з бункерами 1 для шихти, тракових живильників 2 для видачі шихти з бункерів, вагових дозаторів 3 для зважування складових шихти, системи пластинчастих конвеєрів 4 для подачі шихти у вагранки, блоку вагранок 6, системи радіоактивних рівнемірів шихти 5 і керуючої обчислювальної машини 7.

Б ункерний блок складається з дев'яти бункерів місткістю по 18 м³ кожен і одного бункера для коксу місткістю 22 м³. Бункери виготовлені з листової сталі товщиною 10—12 мм. Похилі днища їх посилені суцільним швелерним настилом.

Завантаження бункерів шихтовими матеріалами здійснюють магнітно-грейферним мостовим краном вантажопідйомністю 5 т, видачу матеріалів з бункерів — траковими живильниками.

Траковий живильник являє собою безупинну стрічку з литих сталевих траків довжиною 3200 мм, шириною 700 мм. Стискальне зусилля, що розвивається живильником, 96 кН. Тракові живильники подають шихтові матеріали у вагові дозатори, установлені на площадці під ними.

Ваговий дозатор складається з рами, на якій шарнірно укріплена баддя. Місткість бадді (0,4 м³) дозволяє зважувати до 1200 кг чушкових чавунів чи до 800 кг чавунного брухту за одну завалку.

Місткість бадді для коксу 0,8 м³ чи 360 кг. Баддя має прямокутний перетин і донизу небагато розширена для запобігання зависання матеріалів. Днище бадді відкривається і закривається за допомогою гідроциліндра. Для гасіння динамічних ударів, що діють на вагові елементи дозатора при завантаженні в нього шихти, на кінці рами дозатора встановлений гідроамортизатор. подвійної дії. Ваговий дозатор має два елементи для зважування шихти: індуктивний вимірювальний перетворювач і пружину. Основним елементом служить індуктивний перетворювач. Пружинна система є контрольної і включається у випадку виходу з ладу індуктивного перетворювача. Система подвійного зважування забезпечує надійну роботу вагових дозаторів і всієї лінії в цілому.

Шихтові матеріали завантажуються у вагранку за допомогою системи пластинчастих конвеєрів. Перший конвеєр має довжину 34,5 м, ширину 1 м, швидкість 4,7 м/хв, другий - довжину 7 м, ширину 1 м, швидкість 5 м/хв і третій - довжину 25,6 м, ширину 1 м, швидкість 5,3 м/хв.

Команда на зупинку всієї системи подається від рівнемірів шихти при цілком завантаженій вагранці.

Система контролю рівня шихти у вагранках автоматично відключає конвеєри при завантаженні вагранок шихтою вище верхнього рівня і дає світловий сигнал оператору для початку завантаження вагранки при опусканні шихти нижче нижнього рівня.

Система контролю верхнього і нижнього рівнів шихти забезпечує стабільну роботу вагранок і дозволяє відносно рівномірно завантажувати їх шихтою. Система складається з чотирьох радіоактивних реле, заряджених радіоактивним кобальтом СО⁶⁰. Як тільки шихта у вагранці підніметься до верхнього рівня і перекриє потік випромінювань, спрацює реле верхнього рівня і завантаження вагранки шихтою припиниться. При опусканні шихти до нижнього рівня спрацює реле нижнього рівня, і винесена на пульт керування сигнальна лампочка включиться, подаючи оператору сигнал на включення системи подачі шихти у вагранку.

Блок вагранок обладнаний системою водяного зрошення зони плавильного пояса і системою промивання ваграночних газів в іскрогаснику.

4. Механізація модифікування чавуна магнієм

Для модифікування чавуна магнієм при надлишковому тиску повітря на дзеркало металу призначені камери-автоклави.

Камера (мал. 4.14) складається з корпуса /, кришки 2, механізму 3 повороту кришки герметичності і механізму 4 уведення магнію в розплав, клапанів регулювання тиску, вузла вентиляції, гідро - і електрообладнання. Камери виконані у виді звареного циліндричного корпуса зі сферичним днищем і кришкою, яка приводом повертається на 90° для установки і витягу ковша.

Д ля обробки чавуна магнієм застосовують ковші кранового розливання зі знімною траверсою. Відстань від дзеркала металу до кромки ковша не менш 200 мм.

Для можливості вільної установки ковша в камеру відстань між стінками камери і максимально виступаючими частинами ковша повинне бути більш 100 мм.

Обробка чавуна магнієм проводиться в наступній послідовності: склянка з зарядом магнію і ківш с. рідким чавуном встановлюються в камеру; камера закривається, герметизується, і в ній створюється надлишковий тиск; склянка з магнієм важелями занурюється в ківш; чавун модифікується магнієм при регульованому тиску, склянка виводиться з ковша, знімається тиск і дегерметизується камера; відкривається кришка, витягається ківш із чавуном і подається на заливання.

5. Установка для грануляції шлаку

Установка для грануляції шлаку встановлюється на один блок вагранок та призначена для придання шлаку необхідної форми та виду для подальшого застосування в будівництві (Мал.4.15).

Р обота: Зі шлакової летки по жолобу шлак подається в установку на нахилений жолоб. Гарячий шлак тече по жолоб, на який з компресора подається холодна вода. Струмінь розбиває шлак на гранули. Гранули з водою транспортуються по жолобу в ванну, де гранули захоплюються скребковим конвеєром та виносяться в бункер, а вода компресором подається на жолоб.

Таким чином шлак отримують в формі гранул, яки застосовують для ремонту доріг, як утеплювач в будівництві домов та не забруднює навколишнього середовища.

Недоліки в тому, що установка загромаджує територію біля вагранок і це затрудняє обслуговування печей.

6. Механізація завантаження сталеплавильних агрегатів

Сталь у фасонно-ливарних цехах виплавляють у дугових печах, індукційних печах високої і промислової частоти, мартенівських печах і бесемерівських конверторах. Спосіб завантаження шихти залежить від типу і конструкції печей.

В електроплавильні печі шихта завантажується за допомогою кранів спеціальними кошиками, які розкриваються, лотками й у спеціальній тарі, виготовленої з дротяної сітки. В останньому випадку тара розплавляється в печі із шихтою. Застосовують також кранові і напільні мульдозавантажувальні машини для завантаження в електропіч через бокове робоче вікно.

Н а мал. 4.16 показана баддя для завалки шихти в електроплавильну піч місткістю 5 т. Днище бадді складається з вісімнадцяти секторів 2, шарнірно укріплених на стінці циліндра 1. Кінці секторів, які сходяться до центра днища, закінчуються гаками 3, які перед завантаженням зводять і зв'язують мотузкою щоб утворити днище бадді. Сектори являють собою клинчастий пластинчастий ланцюг. Гаки збирають і кріплять мотузкою в спеціальному конусі, що є одночасно твердим днищем 4 бадді. Тверде днище бадді додає їй стійкість при завантаженні шихтою.

Після завантаження бадді ланцюги причіпляють до кінцевих гаків траверси 5, і, таким чином, баддя транспортується в піч. Після згоряння мотузок сектори розкриваються і шихта вивалюється в піч. При завантажені шихти в холодну піч, де немає джерела теплоти і, отже, мотузки не можуть перегоріти, для завантаження використовують дротяні сітки чи бадді з механічним відкриттям днища.

Кранові завантажувальні машини мають вантажопідйомність 1,5/10; 1,5/20; 3/10; 5/20 і 8/20 т. Перша цифра позначає вантажопідйомність машини на хоботі, друга — вантажопідйомність допоміжного візка.

К ранова завантажувальна машина вантажопідйомністю 5/20 т (мал. 4.17) складається з наступних основних вузлів: моста 8, головного (завантажувального) візка 3 із шахтою 4, колоною 5, кабіною 6 і хоботом 7; допоміжного візка /, а також механізмів: пересування 2 моста, пересування головного візка, вертикального переміщення колони, обертання колони, обертання хобота, хитання хобота і замикання мульди.

Головний і допоміжний візки пересуваються по загальному рейковому шляху, розташованому на верхньому поясі головних ферм моста. При завантаженні електропечі кранова завантажувальна машина переміщається уздовж прольоту цеху для сполучення хобота з замком завантаженої мульди, розміщеної на робочій площадці. Мульду 9 замикають на хоботі, піднімають і подають до робочого вікна печі поворотом колони з кабіною 6 і хоботом щодо вертикальної осі на 180°. Рухом головного візка по мосту мульду вводять у пічний простір. При повороті хобота на 360° навколо подовжньої осі шихта висипається з мульди в піч. Зворотним рухом візка мульду виводять з печі і поворотом хобота на 180° установлюють на стелаж, а хобот виводять з замка мульди. За допомогою допоміжного візка виконують роботи по ремонту печей і допоміжні технологічні операції в пічному прольоті.

Ч ерез те, що кранові завантажувальні машини встановлені на тих же підкранових коліях, що і мостові крани, вони можуть заважати один одному виконувати ті чи інші технологічні операції. Крім того, розглянуті вище машини кранового типу конструктивно складні, і ремонт їх трудомісткий. Тому в електросталеплавильних цехах використовують напільні безрейкові машини з гідроприводами механізмів, які переміщаються по настилу робочої площадки Ці машини (мал. 4.18) компактні, автономні і мають велику маневреність.

Машина складається з наступних основних вузлів: рами 8, двигуна 5 внутрішнього згоряння, насосної установки 6 рами 3, що качається, з хоботом 2 і мульдою 1, неприводної пари коліс 9, приводної пари коліс 7 і кабіни 4, а також механізмів обертання хобота, хитання хобота, замикання мульди, пересування і повороту машини. Приводи всіх механізмів гідравлічні.

Працює машина, як електрокар. Хобот замикає мульду з шихтою на складі. Машина переміщається в плавильний прольот до завантажувального вікна печі. Хобот хитається до рівня вікна, заводить мульду в вікно та перевертає її на 180^о. Шихта вивантажується, мульда повертається на склад.

Напільні завантажувальні машини встановлюють у цехах з рейковою системою подачі шихти. Основною характеристикою машини є її вантажопідйомність на хоботі, що у залежності від місткості печі може складати 7,5; 10; 15 т. Конструкція і компонування механізмів машин в основному однакові.

Напільна завантажувальна машина, крім своєї основної задачі — завантаження шихти, розрівнює шихту в грубному просторі, пересуває склад з мульдовими візками уздовж фронту печей, забирає шлак біля печі і виконує операції по ремонту печей.