Литейное производство

Оборудование для обслуживания плавильных агрегатов

Вентиляторы для вагранок

Для ведения ваграночной плавки необходимо нагнетание большого количества воздуха. Воздушное дутье оказывает существенное влияние на ход плавки, так как производительность вагранки зависит от количества воздуха, поданного в шахту. Обычно при расчете вагранок количество подаваемого воздуха относят к 1 м2 поперечного сечения вагранки. В зависимости от условий плавки это количество колеблется в пределах 80-180 м3/мин на 1 м2 сечения вагранки. В современных вагранках большой производительности (20-30 т/ч) минутный расход воздуха может превышать 500 м3, а его давление 10 кПа.

Для нагнетания воздуха в вагранку применяют центробежные вентиляторы высокого давления. Центробежный вентилятор (рис. 7.9) представляет собой лопастное колесо, которое заключено в спиральный кожух 1. В торцовой части кожуха имеется всасывающий патрубок 2, Привод вентилятора осуществляется или непосредственно от электродвигателя 3, или через ременную передачу.

Центробежный вентилятор

Для получения напора до 10 кПа используют вентиляторы, а напора до 0,3 МПа – турбовоздуходувки. Большой расход воздуха можно обеспечить применением воздуходувки с вращающимися поршнями (рис. 7.10). Основные узлы воздуходувки — металлические поршни 1 и фасонный кожух 4. Поршни вращаются в противоположные стороны, находясь между собой в постоянном зацеплении и касаясь по всех длине внутренней поверхности кожуха.

Воздуходувка с вращающимися поршнями

При вращении поршней воздух, попадающий внутрь кожуха, через всасывающий патрубок 2, сжимается в боковых полостях кожуха и через нагнетательный патрубок 3 подается потребителю.

Технологические характеристики поршневых вентиляторов лучше, чем центробежных, так как у них значительно меньше колебания подачи воздуха при изменении сопротивления шихты в шахте вагранки. Центробежные вентиляторы имеют эксплуатационные преимущества перед поршневыми — их устройство проще и требуются меньшие затраты на уход и ремонт.

Для поддержания нормального хода плавки в вагранку должно подаваться количество воздуха, по массе соответствующее заданной производительности. Количество воздуха по массе зависит от его температуры и давления на входе в вентилятор. Для создания условий работы вентилятора, обеспечивающих подачу заданного весового количества воздуха независимо от изменений условий внешней среды, на вентиляторе устанавливают устройство автоматического регулирования. Это устройство (рис. 7.11) позволяет также запрограммированно увеличивать количество подаваемого воздуха по мере разгорания шахты вагранки и увеличения ее сечения.

Устройство автоматического регулирования количества подаваемого воздуха

Исполнительный орган системы регулирования — дроссельная заслонка, которая приводится в движение от реверсивного двигателя через червячный редуктор.

Положение заслонки регулируется с помощью электромагнитного реле в зависимости от мощности, развиваемой электродвигателем привода вентилятора. Эта мощность зависит от массы воздуха, подаваемого вентилятором. Устройство действует следующим образом. Селеноид 1 включен в электрическую цепь привода вентилятора. При изменении мощности, потребляемой электродвигателем привода, меняется положение сердечника 3 внутри соленоида. Сердечник, перемещаясь, меняет положение рычага, при этом нож рубильника 5 замыкает ножами 2 те или иные контакты 6, 7 реверсивного электродвигателя, с помощью которого открывается или закрывается заслонка. Для сохранения постоянной подачи воздуха по мере разгара шахты вагранки служит скользящий груз 8(8’), который постоянно перемещается по направляющей 10 от специального электродвигателя 12 через редуктор 11 и ходовой винт 9. По мере перемещения скользящий груз изменяет условия равновесия коромысла вокруг оси 4 и постепенно увеличивает подачу воздуха в вагранку. Для регулирования условий равновесия на коромысле предусмотрен специальный регулировочный груз.

Механизация и основы автоматизации загрузки вагранок

Загрузка шахты в вагранки может быть периодической или непрерывной.

При периодической загрузке вагранки бадья на завалочную площадку подается скиповым подъемником или шаржирным краном.

Скиповые подъемники устанавливают на вагранках производительностью 2 т/ч выше, причем используют как один скиповый подъемник на блок из двух вагранок, так и отдельный подъемник для каждой вагранки. Применяют скиповые подъемники с опрокидывающейся бадьей — боковой завалкой (рис. 7.12, а) и раскрывающейся бадьей — центральной завалкой (рис. 7.12, б). При центральной завалке шихта более равномерно распределяется по сечению шахты вагранки.

Скиповый подъемник с опрокидывающейся бадьей

Скиповые подъемники имеют сравнительно простую конструкцию. При их применении отпадает необходимость строительства специальных колошниковых площадок. Управление загрузкой производится снизу, что значительно улучшает условия работы рабочих, обслуживающих вагранку.

Периодическая подача шихты в вагранку осуществляется также с помощью шаржирного крана (рис. 7.12, в). В этом случае бадья поднимается внутрь шахты для разгрузки. При применении шаржирных кранов возможна только центральная загрузка шахты вагранки. Шаржирные краны используют для загрузки вагранок производительностью 5 т/ч и выше.

На рис. 7.13 показана система комплексной механизации и автоматизации процессов загрузки шахты и обслуживания вагранки, включающая дозирование, периодическую загрузку шихты, а также установление оптимального теплового режима плавки металла в вагранках.

Схема комплексной механизации и автоматизации загрузки шихты в вагранку, включающая дозирование и определяющая оптимальный режим плавки в вагранках

Комплексная механизация и автоматизация ваграночного процесса включает систему механизации, которая обеспечивает дозирование и загрузку шихты в вагранку; систему автоматизации, которая обеспечивает включение и выключение в определенном порядке соответствующих механизмов при выполнении технологического процесса в зависимости от поступающих сигналов системы автоматического управления и контроля; систему автоматического управления и контроля дозирования и загрузки шахты, а также регулирования дутья вагранки.

Система загрузки шихты основана на применении специализированных цифровых корректирующих и самонастраивающихся устройств. Она состоит из установок для подачи шихты, включающих магнитно-грейферные мостовые краны 7, 8, расходные бункера 6, 9 и пластинчатые питатели 4; весовых устройство 1-3; конвейера подачи металлической шихты 3/; бункера для кокса 14, бункера для флюса 10, конвейера подачи флюса и кокса 29; вибропитателей для флюса 11 и кокса 15, весового раздающего бункера флюса и кокса 12 с преобразователем 13, приемной воронки 27, бадьи 26, скипового подъемника 25, вагранки 23, воздуходувки 18 и пульта управления 20, приводных механизмов 5, 16, 28, 30.

Металлические составляющие шихты подаются в расходные бункера установок для подачи шихты, число которых выбирают по числу составляющих. Расходные бункера во время работы питателей периодически встряхивают. Это обеспечивает непрерывную подачу шихтового материала на пластинчатый питатель, который подает шихту в бункер весового устройства. После набора заданной дозы с пульта управления автоматически подается сигнал на остановку пластинчатого питателя, и дальнейшее поступление шихты в бункер весового устройства прекращается. Из весовых бункеров шихтовой материал разгружается на конвейер, который подает его через приемную воронку в бадью наклонного скипового подъемника. С помощью подъемника и бадьи шихта загружается в вагранку. Для дозирования кокса и флюса в системе служат вибролотковые весовые дозаторы.

Подача их происходит через приемную воронку 27 непосредственного в бадью 26 ваграночного подъемника. Кокс и флюс загружаются в вагранку аналогично металлическим составляющим шихты. Дозирование кокса и флюса можно выполнять также плунжерными и другими дозаторами и подавать их в бадью посредством конвейера.

Работа плавильного комплекса контролируется преобразователями 17 уровня шихты в вагранке 23 и преобразователями массы металла в копильнике.

Взаимодействие основных узлов рассматриваемого варианта системы, требуемая последовательность их работы и регулирование теплового режима плавки обеспечиваются системой автоматического контроля, управления и регулирования. Параметры плавки контролируются преобразователями 19, 21, 22 и 24.

В последнее время все шире применяют непрерывную загрузку шихты и вагранку. Непрерывная загрузка обладает преимуществами поточного процесса и позволяет создавать простые и надежные схемы автоматизации взвешивания и загрузки шихты.

Автоматическая линия непрерывной загрузки шихты в вагранку производительностью 20 т/ч

На рис. 7.14 показана автоматическая линия непрерывной загрузки шихты для вагранки производительностью 20 т/ч. Линия состоит из бункерной эстакады с бункерами 1 для шихты, траковых питателей 2 для выдачи шихты из бункеров, весовых дозаторов 3 для взвешивания составляющих шихты, системы пластинчатых конвейеров 4 для подачи шихты в вагранки, блока вагранок 6, системы радиоактивных уровнемеров шихты 5 и управляющего вычислительного блока 7.

Бункерный блок состоит из девяти бункеров вместимостью по 18 м3 каждый и одного бункера для кокса вместимостью 22 м3. Бункера изготовлены из листовой стали толщиной 10-22 мм. Их наклонные днища усилены сплошным швеллерным настилом.

Загрузку бункеров шихтовыми материалами осуществляют магнитно-грейферным мостовым краном грузоподъемностью 5 т, выдачу материалов из бункеров — траковыми питателями.

Траковый питатель представляет собой непрерывную ленту из литых стальных траков длиной 3200 мм, шириной 700 мм. Тяговое усилие, развиваемое питателем, — 96 кН. Траковые питатели подают шихтовые материалы в весовые дозаторы, установленные на площадке под ними.

Весовой дозатор состоит из рамы, на которой шарнирно укреплена бадья. Вместимость бадьи (0,4 м3) позволяет взвешивать до 1200 кг чушковых чугунов или до 800 кг чугунного лома за одну завалку.

Вместимость бадьи для кокса 0,8 м3 или 360 кг. Бадья имеет прямоугольное сечение и книзу немного расширена для предотвращения зависания материалов. Днище бадьи открывается и закрывается с помощь гидроцилиндра. Для гашения динамических ударов, действующих на весовые элементы дозатора при загрузке в него шихты, на конце рамы дозатора установлен гидроамортизатор двойного действия. Весовой дозатор имеет два элемента для взвешивания шихты: индуктивный измерительный преобразователь и пружину. Основным элементом служит индуктивный преобразователь. Пружинная система является контрольной и включается в случае выхода из строя индуктивного преобразователя. Система двойного взвешивания обеспечивает надежную работу весовых дозаторов и всей линии в целом.

Шихтовые материалы загружаются в вагранку посредством системы пластинчатых конвейеров. Первый конвейер имеет длину 34,5 и ширину 1 м, скорость 4,7 м/мин; второй — длину 7 м, ширину 1 м, скорость 5 м/мин и третий — длину 25,6 м, ширину 1 м, скорость 5,6 м/мин.

Команда на остановку всей системы подается от уровнемеров шихты при полностью загруженной вагранке.

Система контроля уровня шихты в вагранках автоматически отключает питающие конвейеры при загрузке вагранок шихтой выше верхнего уровня и дает световой сигнал оператору для начала загрузки вагранки при опускании шихты ниже нижнего уровня. Система контроля верхнего и нижнего уровней шихты обеспечивает стабильную работу вагранок и позволяет относительно равномерно загружать их шихтой. Система состоит из четырех радиоактивных гамма-реле, заряженных радиоактивным кобальтом Co60. Как только шихта в вагранке поднимется до верхнего уровня и перекроет поток излучений, сработает гамма-реле верхнего уровня и загрузка вагранки шихтой прекратится. При опускании шихты до нижнего уровня сработает гамма-реле нижнего уровня и вынесенная на пульт управления сигнальная лампочка загорится, подавая оператору сигнал на включение системы подачи шихты в вагранку.

Блок вагранок оборудован системой водяного орошения зоны плавильного пояса и системой промывания ваграночных газов в искрогасителе.

Механизация загрузки сталеплавильных агрегатов

В электроплавильные печи шихта загружается с помощью кранов специальными раскрывающимися корзинами, лотками и в специальной таре, изготовленной из проволочной сетки. В последнем случае тара остается в печи с шихтой. Применяют также крановые и напольные мульдозагрузочные машины для загрузки в электропечь через рабочее окно.

На рис. 7.15 показана бадья для завалки шихты в электроплавильную печь вместимостью 5 т. Днище бадьи состоит из восемнадцати секторов 2, шарнирно укрепленных на стенке цилиндра 1. Концы секторов, сходящихся к центру днища, заканчиваются крюками 3, которые перед загрузкой сводят и связывают веревкой, образуя днище бадьи. Секторы представляют собой клинообразную пластинчатую цепь. Крюки собирают и крепят веревкой в специальном конусе, одновременно являющимся жестким днищем 4 бадьи, придающим ей устойчивость при загрузке шахтой. Перед загрузкой бадьи в печь три цепи, закинутые на три крюка и связывающие объемное днище с корпусом, снимают с крюков, прицепляют к концевым крюкам траверсы 5 и таким образом, бадья транспортируется в печь без отъемного днища.

Бадья для завалки шихты в электроплавильную печь вместимостью 5 т

После сгорания веревок секторы раскрываются и шихта вываливается в печь. При заливке шихты в холодную печь, где нет источника теплоты, и, следовательно, веревки не могут перегореть, для загрузки используют проволочные сетки или бадьи с механическим открытием днища. Крановые загрузочные машины имеют грузоподъемность 1,5/10; 1,5/20; 3/10; 5/20 и 8/20 т. Первая цифра обозначает грузоподъемность машины на хоботе, вторая — грузоподъемность вспомогательной тележки.

Крановая загрузочная машина грузоподъемностью 5/20 т (рис. 7.16) состоит из следующих основных узлов: моста 8, главной (загрузочной) тележки 3 с шахтой 4, колонной 5, кабиной 6 и хоботом 7, вспомогательной тележки 1, а также механизмов: передвижения 2 моста, передвижения главной тележки, вертикального перемещения колонны, вращения колонны, вращения хобота, качания хобота и замыкания мульды.

Крановая загрузочная машина грузоподъемностью 5/20 т

Главная и вспомогательная тележки передвигаются по общему рельсовому пути, расположенному на верхнем поясе главных ферм моста. При загрузке электропечи крановая загрузочная машина перемещается вдоль пролета цеха для совмещения хобота с замком груженой мульды, размещенной на стеллаже балкона рабочей площадки. Мульду 9 замыкают на хоботе, поднимают и подают к рабочему окну печи поворотом колоны с кабиной 6 и хоботом относительно вертикальной оси на 180°. Движением главной тележки по мосту мульду вводят в печное пространство. При повороте хобота на 360° вокруг продольной оси шихта высыпается из мульды в печь. Обратным движением тележки мульду выводят из печи и поворотом хобота на 180° устанавливают на стеллаж, а хобот выводят из кармана мульды. С помощью вспомогательной тележки выполняют работы по ремонту печей и вспомогательные технологические операции в печном пролете.

Все механизмы машины снабжены электроприводами, за исключением механизма замыкания мульды, имеющего ручной привод.

Мост машины сварной конструкции состоит из двух главных и двух вспомогательных ферм и концевых балок, в которые вмонтированы ходовые колеса. С одной стороны вдоль моста находятся токоведущие троллеи, по которым подается ток к электродвигателям механизма передвижения тележки, с другой — механизм передвижения моста крана.

Механизм передвижения 2 моста состоит из электродвигателя, одноступенчатого цилиндрического редуктора и двух открытых зубчатых передач, установленных на приводных ходовых колесах.

Ввиду того, что крановые загрузочные машины установлены на те же подкрановых путях, что и мостовые краны, они могут мешать друг другу выполнять те или иные технологические операции. Кроме того, рассмотренные выше машины кранового типа конструктивно сложны, и ремонт их трудоемок. Поэтому в новых электросталеплавильных цехах используют напольные безрельсовые машины с гидроприводами механизмов, перемещающиеся по настилу рабочей площадки. Эти машины (рис. 7.17) компактны, автономны и имеют большую маневренность.

Напольная безрельсовая машина для загрузки шихты с гидровлическим приводом механизма

Машина состоит из следующих основных узлов: рамы 8, двигателя 5 внутреннего сгорания, насосной установки 6, качающейся рамы 10 с мундштуком 3, хоботом 2 и мульдой 1, неприводной пары колес 9, приводной пары колес 7 и кабины 4, а также механизмов вращения хобота, качания хобота, замыкания мульды, передвижения и поворота машины. Приводы всех механизмов гидравлические.

Крановые загрузочные машины, применяемые в мартеновских цехах, аналогичны загрузочным машинам, используемым в элеткросталеплавильных цехах.

Напольные загрузочные машины устанавливают в цехах с рельсовой системой подачи шихты. Основной характеристикой машины является ее грузоподъемность на хоботе, которая в зависимости от вместимости печи может составлять 7,5; 10; 15 т. Конструкция и компоновка механизмов машин в основном одинаковы.

Напольная загрузочная машина, кроме своей основной задачи — загрузки шихты, разравнивает шихту в печном пространстве, передвигает состав с мульдовыми тележками вдоль фронта печей, убирает шлак возле печи и выполняет операции при ремонтах печей.

Механизация модифицирования чугуна магнием

Для модифицирования чугуна магнием при избыточном давлении воздуха на зеркало металла и предназначены камеры-автоклавы.

Установка для модифицирования чугуна магнием

Камера (рис. 7.18) состоит из корпуса 1, крышки 2, механизма 3 поворота крышки герметичности и механизма 4 ввода магния в расплав, клапанов регулирования давления, узла вентиляции, гидро- и электрооборудования. Камеры выполнены в виде сварное цилиндрического корпуса со сферическим днищем и крышкой, поворачивающей на 90° для установки и извлечения ковша.

Для обработки чугуна магнием применяют ковши крановой разливки со съемной траверсой. Расстояние от зеркала металла до кромки ковша — не менее 200 мм.

Для возможности свободной установки ковша в камеру расстояние между стенками камеры и максимально выступающими частями ковша должно быть более 100 мм. Обработка чугуна магнием проводится в следующей последовательности: стакан с зарядом магния и ковш с жидким чугуном устанавливаются в камеру; камера закрывается, герметизируется и в ней создается избыточное давление; стакан с магнием погружается в ковш; чугун модифицируется магнием при регулируемом давлении; стакан выводится из ковша, снимается давление и дегерметизируется камера; открывается крышка, извлекается ковш с металлом и подается на заливку.