Оборудование литейного цеха доменной печи

Оборудование литейного цеха доменной печи

Пол литейного двора доменной печи всегда был одним из самых опасных рабочих мест в доменной печи. Помимо работы в атмосфере, содержащей токсичные газы, пары и пыль, операторам приходится выполнять тяжелую и тяжелую ручную работу рядом с чугунными и шлаковыми желобами и ковшами, наполненными жидким металлом. До изобретения и установки литейного оборудования летки открывались и закрывались вручную. Открытие производилось с помощью стальных стержней и кувалд, тогда как летка закрывалась путем неоднократного забивания в летку небольшого количества глины или огнеупорного материала, опять же с помощью длинных тяжелых стержней. Кроме того, на доменной печи приходилось останавливать дутье, так как невозможно было правильно закрыть летку против давления доменной печи. Эта остановка взрыва привела к регулярным производственным потерям.

Сэмюэл В. Вон из США изобрел первый грязевой пистолет в 1895 году. Его пневматическая машина для промывки бурового раствора работала на паре и имела съемное сопло, которое нужно было открывать, чтобы загрузить леточную массу. В 1901 году произошло еще одно большое изменение в практике работы с летками, когда Эрнст Менне из Германии изобрел кислородную фурму. Продувая кислород через трубу диаметром 1/8 дюйма и поджигая ее, теперь можно было очень быстро открыть летку по сравнению с чисто ручным методом. Первые записи о сверлах для летки относятся примерно к 1921 году, когда Эдгар Э. Брозиус и Джозеф Э. Джуди из США предложили метод сверления летки для ее открытия. В 1924 году Брозиус даже изобрел комбинированный аппарат для сверления и прокалывания.

Отличная установка литейного двора является важной необходимостью для недорогой, высокопроизводительной доменной печи, поскольку эффективная работа доменной печи напрямую зависит от бесперебойной работы ее литейного оборудования.

Качественная заглушка, которая заполняет весь канал летки леточной массой, является наиболее важным соображением для обеспечения безопасного и быстрого последующего открытия. Однако также важно иметь возможность высверливать пробку с хорошей воспроизводимостью, чтобы продлить срок службы канала летки или блока летки. Прокалывание должно быть сведено к минимуму.

Чрезвычайно неблагоприятная среда литейного цеха требует оборудования, которое может выдерживать тепло, обеспечивая при этом надежную и долгосрочную работу. Технология выпуска современной доменной печи требует, чтобы оборудование литейного цеха было прочным, надежным, долговечным и эффективным для обеспечения высокой производительности в тяжелых условиях, существующих в литейном цехе. Оборудование должно быть спроектировано и проанализировано с использованием новейших инструментов анализа напряжений, изготовлено и испытано в мастерских в соответствии с самыми высокими стандартами.

Управление большой доменной печью с высокой производительностью требует эффективного и надежного оборудования литейного цеха. Стремление к максимальной операционной эффективности и снижению эксплуатационных расходов также подтолкнуло к развитию технологий оборудования для литейных цехов, в результате чего появилось новое поколение оборудования для литейных цехов, которое может переключаться между различными диапазонами производительности для максимальной защиты летки и очага взрыва. печь.

Существенное сокращение ручного труда может быть достигнуто за счет механизации и автоматизации в литейном цехе. Необходимым условием механизации является ровный пол литейного цеха с заподлицо и плоскими крышками желобов для обеспечения легкого доступа мобильного оборудования для обслуживания во все зоны. Автоматизация всех функций, таких как управление положением обеспыливающей заслонки, сверление летки и работа с буровым раствором, с помощью программного обеспечения, находящегося в специальном ПЛК литейного цеха, в сочетании с радиоуправляемым оборудованием для выпуска, сокращает количество ручных операций, обеспечивает мобильность оператора и удобство эффективного контроля. каждое приведение.

Важным оборудованием литейного цеха (рис. 1) являются (i) буровые установки для летки, (ii) машины для распыления бурового раствора (iii) манипуляторы для покрытия желобов горячим металлом, (iv) наклонные желоба, (v) устройства смены стержней, (vi) наполнение бурового пистолета машина, и (vii) буры домкрата плотины.

Рис. 1. Оборудование литейного двора доменной печи

Сверла для летки

Для экономичной врезки требуется высокопроизводительный канал летки. В дополнение к выбору соответствующей массы летки и оптимальной стратегии открытия важны оптимальные настройки параметров выпуска, а также их воспроизводимость. Сверла для летки должны сочетать максимальную гибкость с хорошо зарекомендовавшими себя высокопроизводительными буровыми молотками для обеспечения эффективного бурения.

Сверла для летки должны обеспечивать (i) надежное открытие любой летки без задержек, (ii) гладкий канал летки для меньшего износа летки, (iii) минимизировать продувку кислородом для повышения безопасности оператора и предотвращения повреждений конструкции летки, (iv) сильное обратное воздействие энергия для безопасного извлечения застрявшей бурильной штанги, (v) снижение затрат на техническое обслуживание оборудования и увеличение срока службы молота. Кроме того, они должны обеспечить максимальную защиту критической области летки, чтобы (i) максимально увеличить срок службы летки, (ii) сократить количество ремонтов летки и (iii) повысить эксплуатационную готовность доменной печи. Поскольку этот оптимизированный метод выпуска летки защищает летку, а также горн доменной печи, в конечном итоге это приводит к более длительному сроку службы доменной печи.

Существует четыре варианта открытия летки доменной печи. Они следующие.

• Ручная оксигенация. Этот вариант используется в крайнем случае, когда все другие варианты не сработали, или в экстренных случаях.
• Электромеханическое сверление леток без удара молотком. Этот вариант использовался в старых доменных печах для открытия леток. В современных печах это не используется.
• Пневматические или гидропневматические сверла для летки. Пневматические сверла для летки имеют пневматический удар, тогда как гидропневматические сверла для летки имеют гидравлический удар. Эти сверла используются во многих доменных печах для открытия леток, но производительность этих сверл относительно ниже, чем у полностью гидравлических сверл.
• Гидравлические дрели — полностью гидравлические дрели с гидроударом. Эти сверла используются во всех современных доменных печах. Гидравлические перфораторы обеспечивают оптимальную производительность бурения, сочетая высокий крутящий момент бурения с высокой скоростью удара при средней энергии удара. Это обеспечивает эффективное бурение, снижает потребность в ударных работах и ​​сводит к минимуму вероятность растрескивания огнеупоров летки.

Благодаря разработке высокоэффективных леточных масс с отличной стойкостью к истиранию и коррозии сама летка больше не является ограничивающим фактором во времени выпуска. Эти высокопроизводительные леточные массы значительно повысили требования к оборудованию для выпуска летки. Пневматические сверлильные станки для летки были быстро доведены до предела своих возможностей, что привело к неприемлемому времени открытия. Часто процесс бурения приходилось сочетать с кислородной продувкой, что приводило к повреждению летки и высоким затратам на техническое обслуживание. Решением этой проблемы стали полностью гидравлические буровые установки для летки, которые могут удовлетворить спрос на современные массы летки.

Ниже приведены основные требования к конструкции и установке сверл для летки.

• Сверла для летки должны быть достаточно мощными и жесткими для точного сверления летки.
• Должна быть предусмотрена возможность блокировки дрели в определенных положениях.
• Все движения и маневры дрели должны контролироваться дистанционно.
• Должна быть возможность остановить их в любой момент времени.
• Леточные буры должны быть оснащены предупредительной сиреной или зуммером, которые должны срабатывать автоматически, прежде чем лёточный бур будет запущен.
• Сверло для летки должно быть установлено таким образом, чтобы, когда оно не используется, операторы могли свободно перемещаться вокруг него и выполнять на нем ремонт. Между сверлильным станком и любым препятствием должно быть достаточно места для прохода одного человека.
• Для персонала, работающего вокруг бура для летки, должны быть предусмотрены соответствующие средства защиты, и он тоже должен быть защищен.
• Линии электропередач должны быть защищены от перегрева и прорывов, а также иметь хорошую механическую прочность.
• Если используется электричество, рекомендуется подавать по крайней мере через две независимые цепи, одна из которых должна быть цепью безопасности.
• Если управление гидравлическое или пневматическое, необходимо установить аккумулятор соответствующего размера.

Требования к бурению, обусловленные состоянием летки, меняются в зависимости от длины летки. Обычно операторы доменных печей должны выбирать между двумя концепциями бурильных молотков, а именно (i) удар с низкой частотой/высокой энергией удара – для максимальной подачи сверла и (ii) удар с высокой частотой/низкой энергией удара – для лучшей защиты летки и увеличения срока службы. срок службы летки. В настоящее время доступны буровые установки для летки, оснащенные бурильными молотками, способными переключаться между режимом высокой частоты ударов и режимом высокой энергии удара, что позволяет в режиме онлайн согласовать параметры бурения с различными условиями в летке. Этими условиями могут быть (i) вращательное бурение без удара для максимальной защиты летки, (ii) низкочастотное ударное бурение с высокой энергией удара для областей с твердыми включениями и (iii) высокочастотное ударное бурение с низкой энергией удара для сведения к минимуму образования грибовидных отломов и максимально увеличить длину летки.

В настоящее время леточные буры обычно оснащаются датчиками, подходящими для работы в доменной печи. Эти датчики обеспечивают обратную связь по параметрам бурения для мониторинга процесса и автоматизации техники нарезания резьбы.

Автоматические функции бурения летки обычно включают оптимизированное бурение (постоянный контроль и регулировка усилия подачи и вращения сверла) и автоматическое измерение длины летки.

Обычно в буровых установках для летки используются следующие три типа буровых штанг.

• Сплошная буровая штанга с кованым буровым долотом с высаженной резьбой. Эти штанги обычно используются для бурения коротких и легко просверливаемых леток с мягким леточным раствором и без включения шлака или железа. Недостатком сплошных сверл является то, что их можно использовать только для коротких леток.
• Буровые штанги со сменными стальными буровыми долотами. Эти штанги обеспечивают наилучшие результаты по стоимости и производительности для обычных условий работы летки. Сверло делает чистое отверстие постоянного диаметра от начала до конца. Долото изготовлено из углеродистой стали и взаимозаменяемо с различными буровыми штангами. Хранение взаимозаменяемых долот разного диаметра вместе с одним типом буровой штанги приводит к значительной экономии средств.
• Буровые штанги со сменными буровыми долотами (лопастными долотами). Эти буровые долота изготовлены из износостойкой литой стали и предназначены для бурения скважин с очень чистым и постоянным диаметром даже в более твердых буровых растворах и в более сложных условиях. Для большинства леток эти долота являются лучшим компромиссом между высокой скоростью/производительностью бурения и хорошим качеством просверленного отверстия.

Грязевые пистолеты

Буровзрывные машины выполняют одну из важнейших и ответственных операций в доменных печах – закрытие леток. Закрытие летки доменной печи при любых условиях является ключевым требованием безопасности. Это требует чрезвычайно высокой надежности и прочности от машин для распыления бурового раствора. В современных доменных печах технология выпуска летки требует высокопроизводительных промывочных машин, позволяющих использовать износостойкие и быстросхватывающиеся леточные массы. Сегодняшние высокопроизводительные леточные массы не могут быть обработаны без оптимизированного контроля температуры машины для распыления бурового раствора.

Гидроприводы буровзрывных машин обеспечивают эффективность и безопасность любых операций с современными летками большой мощности. Буровые установки изготавливаются специально для ответственных тяжелых работ, а их конструкция и технические параметры полностью соответствуют требованиям современных технологических процессов доменного производства.

Высокое массовое давление в летке с инверсной конструкцией требует наличия машины для распыления бурового раствора, которая занимает много места. В настоящее время наилучший компромисс между пространственными ограничениями и максимальным массовым давлением летки составляет 200 кг/кв.см/250 литров объема летки для малых и средних доменных печей и 250 кг/кв.см/350–400 литров для больших доменных печей. .

Машины для распыления бурового раствора должны быть рассчитаны на высокое давление набивки летки, быстрый поворот и автоматическую работу. Эти машины должны быть надежными с высоким качеством, длительной безотказной работой, простотой обслуживания и высоким уровнем удобства обслуживания.

Функции автоматизации современных машин для бурового раствора включают «автоматическое закупоривание» для закрытия летки с предварительно запрограммированными регулируемыми скоростями, объемами и последовательностями трамбовки, а также мониторинг поверхности летки и визуализацию/управление гидравлической силовой системой.

Основные требования к конструкции и установке леточного пистолета следующие.

• Машина для распыления бурового раствора должна быть достаточно мощной, чтобы выдавливать леточную массу в летку против полной силы внутреннего давления доменной печи, даже когда давление превышает нормальное.
• Машина должна быть способна правильно поместить устье пистолета в летку, несмотря на любые препятствия шлаком или другим материалом.
• Машина должна быть спроектирована так, чтобы выдавливать всю массу летки, необходимую для пробки.
• Должна быть предусмотрена возможность блокировки машины для опрыскивания в различных положениях.
• Все движения и маневры машины для бурового раствора должны контролироваться дистанционно, и их можно остановить в любой момент времени.
• Машина для распыления грунта должна быть оснащена предупредительной сиреной или зуммером, которые должны срабатывать автоматически до того, как машина для распыления грязи будет приведена в действие.
• Машина для бурового раствора должна быть установлена ​​таким образом, чтобы, когда она не используется, операторы могли свободно передвигаться вокруг нее и выполнять ремонт, а между машиной должно быть достаточно места для прохода одного человека. и любое препятствие.
• Должны быть предусмотрены соответствующие средства защиты для персонала, работающего рядом с машиной для опрыскивания, и он тоже должен быть защищен.
• Линии электропередач должны быть защищены от перегрева и прорывов, а также иметь хорошую механическую прочность.
• Если используется электричество, рекомендуется обеспечить подачу по крайней мере через две независимые цепи, одна из которых должна быть цепью безопасности.
• Если управление гидравлическое, необходимо установить аккумулятор соответствующего размера.

Кабины управления бурильными машинами и буровыми установками

Кабины управления бурильными машинами и буровыми установками должны быть расположены, защищены и оборудованы таким образом, чтобы можно было работать даже в аварийных ситуациях. Соответственно, они должны иметь следующие основные функции.

• Расположение кабины управления должно быть таким, чтобы персонал был полностью защищен от риска прорывов или взрывов и мог в совершенстве наблюдать за операциями.
• В его конструкции не должны использоваться горючие материалы.
• Должны быть предусмотрены как минимум два разных и независимых входа, один из которых должен обеспечивать доступ к платформе аварийной эвакуации снаружи и который должен быть всегда свободен.
• Не должно быть дверей, ведущих из кабин на полозья.
• Смотровое окно, выходящее на зону выпуска, должно быть (i) как можно меньше, но давать оператору полный обзор района операций и местоположения бурового станка и/или леточного бура, (ii) быть оснащены стеклянными панелями «Триплекс» на раме, которая открывается наружу, защищена решеткой, (iii) органы управления должны быть расположены рядом с окнами, чтобы оператор мог легко управлять ими, следя за ходом операций, и требуются меры предосторожности для быть приняты для предотвращения случайного срабатывания органов управления, и (iv) связь между кабиной и другими местами, где выполняются работы, связанные с работой доменной печи, должна быть обеспечена не менее чем двумя отдельными системами устной связи (внутренний телефон, домофон, радиотелефон и т. д.).
• Кабина должна быть оборудована системой вентиляции, которая забирает воздух из зоны, не загрязненной дымом или газом.
• Если кабину нельзя разместить в зоне, защищенной от возможных брызг или взрывов, необходимо усилить меры безопасности. В частности, двери должны быть установлены таким образом, чтобы любой взрыв стремился закрыть их, а не открыть, а стены, двери и крыша должны быть покрыты огнеупорными и термостойкими материалами.

Манипуляторы для закрытия металлических желобов

Во избежание остывания жидкого металла перед его сливом в чугуновши основной и опорный желоба для жидкого металла должны быть закрыты несъемными и съемными крышками. Эти крышки также необходимы для эффективного удаления пыли и дыма в литейном цехе. Однако процесс выпуска и обслуживание летки требуют беспрепятственного доступа к передней части желоба. Съемные крышки обычно поднимаются и перемещаются манипуляторами, открывая доступ для сверлильных станков и машин для бурения. Использование манипуляторов помогает полностью закрыть основной желоб и повысить безопасность обслуживающего персонала.

Манипуляторы для крышек желобов, как правило, устанавливаются под фурменной площадкой. Обычно они компактны и обычно эффективно управляются с помощью дистанционного управления с ручным дублированием. Важные особенности манипуляторов для покрытия желоба горячего металла, как правило, включают постоянное соединение крышки и повторяемое позиционирование. Эти манипуляторы могут иметь гидравлическое или пневматическое управление.

Использование манипуляторов для крышек желобов позволяет минимизировать стоимость съемных крышек, наиболее подверженных воздействию высоких температур и быстрому износу. Манипуляторы необходимы для обеспечения значительного количества свободного места на литейном дворе в целях безопасности и простоты обслуживания.

Различные конструкции манипуляторов для покрытия желобов чугуна обеспечивают гибкие решения практически для всех требований литейного двора доменной печи, минимизируют производительность манипулятора и его первоначальную стоимость.

Наклонные полозья

Наклонные желоба являются важным оборудованием литейного цеха для надежной и безопасной разливки жидкого чугуна, как правило, для больших доменных печей. Наклонный желоб обычно располагается между двумя горячими металлическими гусеницами. Бегун сначала наклоняется, чтобы заполнить ковш горячим металлом на одной дорожке, а затем наклоняется назад, чтобы заполнить ковш на другой дорожке. Пока заполняется второй ковш, первый можно заменить пустым, чтобы разливку можно было продолжать непрерывно, пока заполняются несколько ковшей.

Наклонные желоба обычно имеют прочную конструкцию и обычно снабжены гидравлическими приводами для обеспечения углов, необходимых для разливки жидкого металла. Это крупногабаритные сборные изделия, поэтому соблюдение требований к сварке имеет решающее значение. Они представляют собой хорошо продуманные стратегии на случай непредвиденных обстоятельств для обеспечения эксплуатационной безопасности. Работа опрокидывающегося желоба может быть автоматизирована в сочетании с системой измерения уровня чугуновозных ковшей.

Смена бара

Устройство смены стержней представляет собой роботизированную машину, используемую для обработки и установки стержней или стержней для замачивания в сверло для летки. Устройство смены стержней обычно включает в себя магазин стержней, содержащий прутки или стержни различных диаметров. Рычаг подвижной каретки может загружать пруток из магазина в патрон дрели или извлекать отработанный пруток из дрели после использования.

Машина для заливки бурового раствора

Эти машины используются для автоматического заполнения грязевого пистолета. Схема автоматического заполнения машины для распыления бурового раствора показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема автоматического наполнения машины для гидрораспылителя

Буры для бурения плотины

Сверла домкрата предназначены для сверления отверстия в пластине/стенке скиммера основного желоба доменной печи. Это обеспечивает полный слив отлитых изделий из печи. Сверла изготавливаются специально для доменной печи, чтобы соответствовать особым требованиям, таким как расположение основного желоба, фундаменты, колонны и стационарное оборудование для каждого конкретного литейного двора. Приводы оборудования бывают гидравлическими или пневматическими и приводятся в действие либо от общего насосного агрегата системы оборудования, либо автономно. Буры изготавливаются как переносными, так и стационарными. Сверло домкрата — полезный инструмент для литейного двора доменной печи.

Другие важные инструменты и оборудование, используемые в литейном цехе

Другими важными инструментами и оборудованием, используемыми в литейном цехе, являются стержни разного размера и длины, оборудование для прокачки кислорода, оборудование для отбора проб, оборудование для измерения температуры и т. д. Это в дополнение к кранам и погрузочно-разгрузочным устройствам, которые необходимы для различных операций в литейном цехе. литейный двор доменной печи.

Разработки в области оборудования для литейных цехов

За последние 125-130 лет технология нарезания резьбы претерпела значительные изменения. В то время как более ранние разработки были сосредоточены на механических аспектах конструкции оборудования, недавние усилия были сосредоточены на электрическом и гидравлическом управлении. Будущие разработки должны будут продолжать стремиться к увеличению срока службы летки за счет более твердой массы летки и уменьшения влияния энергии удара молота на огнеупор пода. Альтернативы бурению и закупорке на сегодняшний день оказались неосуществимыми. «Отводной клапан» для доменных печей до сих пор остается мечтой доменщика. Такие идеи, как остановка или регулирование потока металла с помощью магнитных токов, не оправдались в промышленных масштабах.