Технология и оборудование подготовки подачи и загрузки шихтовых материалов в доменную печь

 
В. П. Лялюк 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ  
ПОДГОТОВКИ, ПОДАЧИ И ЗАГРУЗКИ  
ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 
В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2020 
 

УДК 669.162.26 
ББК 34.323 
         Л97 
 
Рецензенты: 
академик Академии горных наук Украины, зав. кафедрой металлургии  
черных металлов и литейного производства Криворожского национального 
университета доктор технических наук, профессор Г. В. Губин; 
академик Академии инженерных наук Украины, заслуженный деятель 
науки и техники Украины, доктор технических наук,  
профессор В. А. Петренко 
 
 
 
 
 
 
 
Лялюк, В. П.  
Л97      Технология и оборудование подготовки, подачи и загрузки 
шихтовых материалов в доменную печь: монография / В. П. Лялюк. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2020. - 556 с. : 
ил., табл. 
  ISBN 978-5-9729-0420-4 
 
Рассмотрены разработанные, проектируемые, испытанные в 
разное время и существующие системы и технологии подготовки, подачи и загрузки шихтовых материалов в доменную печь.  
Книга может быть использована как учебное пособие для студентов высших учебных заведений металлургического, экономического и управленческого профилей, а также может будет полезна для широкого круга специалистов черной металлургии и смежных с ней отраслей. 
УДК 669.162.26 
ББК 34.323 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0420-4   ‹ Лялюк В. П., 2020 
‹ Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
 
‹ Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
2

ВВЕДЕНИЕ
Распределение шихтовых материалов в доменной печи влияет на распределение газового потока, использование его тепловой и химической энергии.
Потребность того или иного газораспределения заставляет технологов соответствующим образом менять распределение шихтовых материалов на колошнике
при их загрузке в печь. Распределение материалов по сечению доменной печи
должно быть неравномерным по радиусу и равномерным по окружности.
Шихтовые материалы хранятся в бункерах на шихтоподаче, где при выдаче из бункеров освобождаются от мелких фракций методом грохочения, дозируются и направляются к устройствам их подъема на колошник доменной печи.
Загрузка железорудных материалов и кокса в доменную печь осуществляется
сверху при помощи специальных механизмов – загрузочных устройств (засыпных аппаратов). При этом решаются следующие задачи:
– хранение, грохочение, дозирование и доставка шихтовых материалов на
колошник печи;
– доставка шихтовых материалов в рабочий объем печи;
– распределение материалов по поперечному сечению колошника;
– предотвращение выброса токсичного колошникового газа в атмосферу;
– улавливание и очистка колошникового газа с целью последующего его
использования в качестве энергетического топлива.
Материалы поступают в доменные печи с шихтоподач, оборудованных
бункерными эстакадами, которые сооружаются с одним, двумя и тремя рядами
бункеров. Все материалы, за исключением добавок, перед подачей в весовые
воронки подвергаются грохочению.
Транспортировку порций шихтовых материалов к приемной воронке загрузочного устройства осуществляют скиповым подъемником, наклонным ленточным конвейером, а в перспективе возможно и пневмотранспортным подъемником.
Загрузочные устройства (ЗУ) отличаются большим разнообразием конструкций, из числа которых в настоящее время используются: двухконусные засыпные аппараты с вращающимся распределителем шихты (ВРШ) или лепестковым распределителем шихты (ЛРШ), а также трехконусные с ВРШ. Доменные печи с конусными ЗУ оборудуют подвижным усеченным конусом или подвижными плитами колошника для оптимального распределения шихты по радиусу колошника доменной печи.
В последнее время наибольшее распространение получили бесконусные
загрузочные устройства (БЗУ) с вращающимся желобом (лотком), имеющим
возможность менять в процессе вращения угол наклона к горизонту, фирмы
“Paul Würth” (“Поль Вюрт”), а также роторные загрузочные устройства (РЗУ).
Порции шихты собираются в подачу на большом конусе ЗУ или отдельные
порции поступают в бункер БЗУ. После выравнивания давления в межконусном
пространстве ЗУ или бункере БЗУ с давлением в печи, по команде уровнемеров
о достижении заданного значения (меры) уровня засыпи, материал выгружают
3

из межконусного пространства или бункера и распределяют по поверхности засыпи на колошнике доменной печи в соответствии с заданной программой.
Применение БЗУ обеспечивает существенное расширение возможностей
управления радиальным распределением шихты при помощи эффективных
распределителей, расположенных непосредственно над поверхностью засыпи
шихты в доменной печи; раздельную загрузку порций железосодержащих материалов и кокса при высокой пропускной способности системы; высокую эффективность управления распределением шихты; значительное увеличение
сроков службы основных его деталей и узлов.
Доменная плавка представляет собой результат взаимодействия двух движущихся навстречу друг другу потоков шихты и газа. При этом эффективность
плавки определяется степенью совершенства контакта между этими потоками.
Чем равномернее распределено соотношение количеств материалов и газа по
сечению печи, тем выше эффективность доменной плавки.
Данное положение является ключевым для определения значения операции загрузки, которая оказывает влияние на использование тепловой и восстановительной энергии газа, производительность и экономические результаты
плавки, стойкость огнеупорной футеровки, продолжительность кампании печи,
качество чугуна и т.д.
Одним из главных каналов управления доменной плавкой является изменение режима загрузки; с другой стороны, одним из важнейших способов реализации резервов доменной плавки является совершенствование этих режимов.
Последнее может реализоваться как путем улучшения конструктивных элементов оборудования загрузки, так и путем улучшения технологии загрузки.
Современная концепция управления распределением материалов и газов
по сечению печи заключается в обеспечении максимально возможной равномерности распределения материалов и газов по окружности и оптимальной неравномерности их распределения по радиусу доменной печи.
В книге приведены разработанные на Криворожском металлургическом институте НМетАУ, совместно со специалистами комбината “Криворожсталь”,
системы подготовки, подачи и загрузки шихтовых материалов в доменную печь.
Также рассмотрены технологические аспекты распределения шихтовых материалов по радиусу и окружности колошника доменной печи. Книга дополнена
конструкциями засыпных аппаратов доменных печей Украины, России и зарубежных заводов, а также приведенных в авторских свидетельствах и патентах.
4

1. ПОДГОТОВКА ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
К ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ
Для получения высоких технико-экономических показателей доменной
плавки необходимо, в первую очередь, чтобы столб шихтовых материалов в доменной печи обладал высокой газопроницаемостью, которая достигается в процессе подготовки железорудных материалов и кокса под бункерами шихтоподачи и характера их распределения на поверхности засыпи на колошнике доменной
печи [1, 2]. В современных условиях >95 % железорудной части шихты доменных печей состоит из предварительно подготовленных к плавке материалов – агломерата и окатышей. Все виды железорудных материалов выгружают непосредственно в бункеры шихтоподачи доменной печи. Выгрузку их на рудный
двор проводят только при поступлении материалов, превышающем их расход в
шихту, и для создания необходимых запасов. Выгрузку материалов в бункеры
проводят с учетом равномерного использования всех бункеров. При разгрузке
необходимо следить, чтобы материалы не попадали в смежные бункеры, предназначенные для другого вида сырья. В случае необходимости заполнения бункера
материалом другого вида, материал, ранее находившийся в нем, полностью удаляется, а бункер очищается. Забор материалов из бункеров проводят в порядке,
обеспечивающем полное использование возможностей их усреднения. При конвейерной шихтоподаче – последовательным включением групп бункеров, обеспечивающим равномерный забор материалов из всех бункеров.
1.1. Системы шихтоподач доменных печей объемом 1719-5500 м3
Систему подачи шихтовых материалов машинами периодического действия (вагон-весами) использовали в типовых проектах для печей полезным объемом до 1719 м3 (рис. 1). Ее недостатком является ограниченная производительность, большая стоимость оборудования, сложность автоматизации и отсева мелких фракций железорудной части шихты перед загрузкой в скип.
Транспортная шихтоподача с применением двух пластинчатых конвейеров
впервые была осуществлена на доменных печах объемом 1180 м3 Магнитогорского металлургического комбината (ММК) [3].
В дальнейшем и для печей объемом 2000 м3 и частично 2700 м3 в СССР
стали применять систему подачи шихтовых материалов машинами непрерывного действия с пластинчатыми конвейерами для транспортировки горячего агломерата от агломерационных фабрик, расположенных рядом с доменными цехами (рис. 2). Система шихтоподачи с пластинчатыми конвейерами горячего
агломерата доменной печи №8 объемом 2700 м3 металлургического завода
³Криворожсталь” приведена на рис. 3. На бункерной эстакаде печи №8 находилось 10 агломерационных бункеров (по 5 с каждой стороны), 6 бункеров добавок (по 3 с каждой стороны) и 2 коксовых бункера в центре над скиповой ямой.
Для транспортировки агломерата от бункеров, в том числе и горячего агломерата аглофабрики металлургического производства, использовали пластинчатые
конвейеры показавшие свою недостаточную надежность в эксплуатации.
5

мелочи; 16 – скип подъемника коксовой мелочи
Рис. 1. Система подачи шихтовых материалов машинами периодического действия:
1-3 – рельсовые пути; 4 – консольный путь бункерной эстакады; 5 – бункеры; 6 – железнодорожный вагон;
11 – скип; 12 – коксовый бункер; 13 – грохот-питатель; 14 – коксовая весовая воронка; 15 – бункер коксовой
7 – коксовый перегрузочный вагон; 8 – рудный перегрузочный вагон; 9 – вагон-весы; 10 – направляющий желоб;
6

Рис. 2. Схема шихтоподачи на доменной печи объемом 2000 м3:
воронки кокса; 16, 17 – отсев мелочи; А – бункер агломерата; К – бункер кокса; Д – бункеры добавок
 9, 10 – весовые воронки агломерата; 11 – распределитель агломерата; 12, 13 – грохоты кокса; 14, 15 – весовые
1, 2 – конвейеры агломерата; 3, 4 – грохоты агломерата; 5, 6 – питатели добавок; 7, 8 – весовая воронка и ее затвор;
7

Рис. 3. Схема расположения бункеров доменной печи №8 объемом 2700 м3 комбината “Криворожсталь”
8

Рис. 4. Схема шихтоподачи на доменной печи №2 объемом 2000 м3 Западно-Сибирского металлургического
завода [3]: 1, 10, 20 – затвор; 2, 21 – вибропитатель; 3, 11 – грохот; 4, 13, 22 – воронка-весы; 5, 14 – течка; 6-9, 12 и
15-18 – конвейеры; 19 – перекидной лоток; А – бункер агломерата; К – бункер кокса; Д – бункеры добавок; Р – руды
9

БА – соответственно, центральные и боковые бункеры агломерата и окатышей; Д – бункеры добавок
добавок; 13, 14 – питатели добавок; 15, 16 – грохоты кокса; 17 – отсев мелочи кокса; К – бункеры кокса; ЦА и
Рис. 5. Схема шихтоподачи на доменной печи объемом 2700 м3 Череповецкого металлургического комбината [3]:
и добавок; 7, 8 – конвейеры мелочи агломерата и окатышей; 9, 10 – грохоты агломерата; 11, 12 – весовые воронки
1, 2 – весовые воронки кокса; 3, 4 – весовые воронки агломерата и окатышей; 5, 6 – конвейеры агломерата, окатышей
10