Устройство для подачи компонентов при прямом легировании стали

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в процессах прямого легирования стали в сталеплавильных агрегатах, сталеразливочных ковшах или на установках печь-ковш. Устройство для подачи компонентов при прямом легирования стали содержит распределительный механизм, выполненный в виде воронки и поворотного желоба с приводом, и промежуточные бункеры, взаимосвязанные с труботечкой, при этом устройство размещено в каркасе с крышкой, снабженном средствами крепления к конструкциям цеха, при этом воронка установлена в крышке, поворотный желоб - под крышкой, а промежуточные бункеры расположены радиально в каркасе с образованием полости поверхностями бункеров, обращенными в сторону продольной оси устройства, и взаимосвязаны с труботечкой посредством выполненных в них разгрузочных отверстий и задвижек, установленных с возможностью перемещения относительно продольной оси бункера. Предлагаемое устройство обладает пониженными энергетическими и материальными затратами, а его использование при прямом легировании стали обеспечивает синхронизацию процессов плавления исходных компонентов и восстановления легирующих элементов. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в процессах прямого легирования стали в сталеплавильных агрегатах, сталеразливочных ковшах или на установках печь-ковш.

Известна поточная линия для подготовки и подачи шлакообразующих смесей в плавильный агрегат и сталеразливочный ковш, содержащая установленные по ходу технологического процесса приемные бункеры с затворами, весовые дозаторы, сборные бункеры, связанные между собой транспортерами с разгрузочными механизмами и течками, при этом приемные бункеры выполнены с наклонными течками, закрепленными под затворами, а поточная линия снабжена устройствами для непрерывного взвешивания, течками перетока материалов, совмещенной емкостью, соединенной с системой аспирации, причем устройства для непрерывного взвешивания закреплены под наклонными течками приемных бункеров и выполнены попарно встроенными в совмещенную емкость, а течки перетока материала установлены с возможностью изменения направления подачи материала из тракта загрузки плавильного агрегата в систему ввода в ковш (RU №2010865 С1, кл. С 21 С 7/00, опубл. 15.04.1994 г.).

Действие известного изобретения распространяется только на два компонента, подаваемые в сталеплавильный агрегат или сталеразливочный ковш. Этими компонентами являются шлакообразующие - известь и плавиковый шпат.

Устройство по известному изобретению предназначено для строго утилитарного решения - подготовки смеси шлакообразующих материалов, состоящих только из двух компонентов - извести и плавикового шпата. В технологии прямого легирования стали любым легирующим элементом, содержащимся в оксидном или ином материале, исходными компонентами должны быть, как минимум, три материала - материал, содержащий легирующий элемент, восстановитель и шлакообразующая добавка.

Согласно известному изобретению подготовленную смесь шлакообразующих материалов - извести и плавикового шпата в заданном фиксированном соотношении, равном 4:1, подают в одну совмещенную емкость, из которой готовую смесь через соответствующие труботечки направляют в сталеплавильный агрегат или сталеразливочный ковш.

Использование известного устройства не обеспечивает требуемого режима регламентированной подачи необходимых для прямого легирования стали компонентов, потому что не обеспечивается регулируемая и своевременная подача всех компонентов, а также быстродействие при подаче компонентов в сталеплавильный агрегат или сталеразливочный ковш.

Подачу компонентов в технологии прямого легирования осуществляют в определенной всегда строго заданной последовательности, а не в виде смеси всех подаваемых компонентов, что невозможно осуществить с помощью известного устройства.

Известное устройство не обеспечивает регулируемую дискретную подачу компонентов, что приводит к нарушению заданного технологического регламента и невозможности осуществления процесса прямого легирования стали.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является устройство для подачи компонентов в сталеплавильную печь и сталеразливочный ковш, установленное в известной поточной линии для подачи компонентов электросталеплавильного производства, содержащее распределительный механизм, выполненный в виде многосекционной воронки с установленным над ней поворотным желобом и его приводом, при этом секции воронки соединены прямоточными течками для подачи компонентов в электросталеплавильную печь и сталеразливочный ковш и функционально независимыми течками для подачи компонентов при обработке стали в ковшах, под которыми установлены промежуточные бункеры с питателями, у оснований которых расположены бункерные весы для малых доз, под которыми закреплена воронка и делитель потока (SU №1020442, кл. С 21 С 7/00, опубл. 30.05.1983 г.).

Недостатком известного устройства является невозможность осуществления быстродействия процесса подачи необходимых компонентов для прямого легирования стали, например, в сталеразливочном ковше во время выпуска металлического расплава из сталеплавильного агрегата, потому что подачу всех необходимых компонентов в ковш, согласно известному изобретению, осуществляют из одной емкости - точных бункерных весов, в которые необходимые компоненты поступают посредством питателей из промежуточных бункеров. Поэтому для подачи, например, трех компонентов при реализации известного изобретения требуется или последовательно подавать в точные бункерные весы все необходимые компоненты и уже в виде смеси подавать их в сталеразливочный ковш, что неприемлемо в технологии прямого легирования стали, где преимущественно компоненты подают раздельно, или по очереди подавать в сталеразливочный ковш необходимые компоненты с соблюдением всех транспортных операций, предусмотренных в известном изобретении. При этом нарушается технологический процесс прямого легирования, предусматривающий подачу необходимых компонентов как в строгой последовательности, так и при соблюдении необходимого регламента.

При таком конструктивном решении подачи необходимых компонентов из промежуточных бункеров в сталеплавильный агрегат или ковш осуществить синхронность протекающих при прямом легировании стали процессов не представляется возможным прежде всего из-за нарушения режима независимой подачи необходимых компонентов, а также нарушения технологического регламента прямого легировании стали в процессе эксплуатации устройства.

Использование известного устройства неприемлемо при ведении процесса прямого легирования по новой схеме, а именно при обеспечении синхронности плавления подаваемых компонентов, а также совмещения процесса плавления с восстановительным процессом. Эта новая технология заключается в том, что подачу исходных компонентов осуществляют в таком порядке и в таких соотношениях, что их плавление происходит одновременно, практически, с одинаковой скоростью. Этот прием обеспечивает получение полигомогенной фазы, состоящей из компонентов, участвующих в восстановительном процессе. Поэтому реакция восстановления легирующих элементов начинается и протекает одновременно с процессом плавления, что обеспечивает высокую скорость и полноту восстановительного процесса. Новая схема процесса потребовала решения вопроса по созданию такого устройства, которое обеспечивало бы подачу строго регламентированного количества необходимых компонентов по заданной программе и последовательности их подачи.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для подачи компонентов при прямом легировании стали путем определенных конструктивных особенностей, позволяющих обеспечить синхронизацию процессов плавления исходных компонентов и восстановления легирующих элементов, а также обладающего пониженными энергетическими и материальными затратами.

Ожидаемый технический результат - обеспечение быстродействия подачи компонентов в заданном режиме с соблюдением требуемого регламента в процессе прямого легирования стали.

Технический результат достигается тем, что устройство для подачи компонентов при прямом легирования стали, содержащее распределительный механизм, выполненный в виде воронки и поворотного желоба с приводом, и промежуточные бункеры, взаимосвязанные с труботечкой, по изобретению размещено в каркасе с крышкой, снабженном средствами крепления к конструкциям цеха, при этом воронка установлена в крышке, поворотный желоб - под крышкой, а промежуточные бункеры расположены радиально в каркасе с образованием полости поверхностями бункеров, обращенными в сторону продольной оси устройства, и взаимосвязаны с труботечкой посредством выполненных в них разгрузочных отверстий и задвижек, установленных с возможностью перемещения относительно продольной оси бункера.

Целесообразно, чтобы поперечное сечение бункера представляло собой сегмент.

Целесообразно выполнение промежуточных бункеров съемными.

Целесообразно выполнение разгрузочных отверстий на поверхности бункеров, обращенной в сторону продольной оси устройства, при этом задвижки должны быть установлены с возможностью перемещения вдоль продольной оси бункера посредством пневмоцилиндров, размещенных в полости, образованной поверхностями бункеров, обращенными в сторону продольной оси устройства.

Целесообразно выполнение разгрузочных отверстий в днище бункеров, при этом задвижки должны быть установлены с возможностью перемещения перпендикулярно продольной оси бункера посредством пневмоцилиндров, установленных под днищем бункеров.

Целесообразно выполнение разгрузочных отверстий на наружной стороне днища бункеров, при этом задвижки должны быть установлены с возможностью перемещения под углом к продольной оси бункера посредством пневмоцилиндров, расположенных с внешней стороны каркаса.

Целесообразно, чтобы бункеры были установлены на тензометрических весах и взаимосвязаны с каркасом посредством направляющих роликов, установленных на элементах каркаса, параллельных продольной оси устройства.

Целесообразно снабжение устройства вибратором, взаимосвязанным с бункерами.

Целесообразно, чтобы внутри воронки была установлена перегородка с возможностью поворота в вертикальной плоскости.

Устройство предназначено для реализации технологии прямого легирования стали в различных сталеплавильных агрегатах (кислородных конвертерах, электродуговых печах), сталеразливочных ковшах, установках печь-ковш и др. Использование предлагаемого устройства для реализации технологии прямого легирования стали позволяет значительно сократить цикл плавки за счет сокращения времени на внепечную обработку, включающую легирование стали, повысить производительность, улучшить качество стали.

На фиг.1 изображено устройство для подачи компонентов для прямого легирования стали, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - продольный разрез устройства с установкой задвижек с возможностью перемещения перпендикулярно продольной оси бункера; на фиг.4 - продольный разрез устройства со съемными бункерами и установкой задвижек с возможностью перемещения под углом к продольной оси бункера.

Устройство содержит каркас 1 с размещенной на нем крышкой 2. В крышке 2 установлена загрузочная воронка 3, в нижней части которой под крышкой 2 установлен опорный подшипник 4, на котором установлен поворотный желоб 5. На крышке 2 смонтирован электродвигатель 6 с редуктором 7, выходной вал 8 которого через приводное колесо 9 взаимосвязан с поворотным желобом 5. Внутри загрузочной воронки 3 на приводной оси 10 установлена перегородка 11 с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Каркас 1 снабжен средствами 12 крепления к конструкциям цеха. В каркасе 1 расположены радиально съемные промежуточные бункеры 13 с поперечным сечением в виде сегмента, которые могут быть выполнены съемными. В нижней части бункеров выполнены разгрузочные отверстия 14 и установлены задвижки 15, взаимосвязанные тягами 16 с пневмоцилиндрами 17. При выполнении разгрузочных отверстий на поверхности бункера 13, обращенной в сторону продольной оси устройства, перемещение задвижек 15 вдоль продольной оси бункера 13 обеспечивается посредством пневмоцилиндров 17, размещенных в полости, образованной поверхностями бункеров, обращенными в сторону продольной оси устройства (фиг.1). При выполнении разгрузочных отверстий 14 в днище бункера 13 перемещение задвижек 15 перпендикулярно продольной оси бункера 13 обеспечивается посредством пневмоцилиндров 17, установленных под днищем бункеров (фиг.2). При выполнении разгрузочных отверстий на наружной стороне днища бункера 13 перемещение задвижек 15 под углом к продольной оси бункера 13 обеспечивается посредством пневмоцилиндров 17, расположенных с внешней стороны каркаса 1. Бункеры 13 имеют опорную тензометрическую платформу 18, установленную на тензометрических весах 19, опоры 20 которых установлены на элементах каркаса 1, перпендикулярных продольной оси устройства. Бункеры 13 взаимосвязаны с каркасом 1 посредством направляющих роликов 21, установленных на элементах каркаса, параллельных продольной оси устройства. В полости, образованной поверхностями бункеров 13, обращенными в сторону продольной оси устройства, установлен вибратор 22, взаимосвязанный с бункерами 13. Под промежуточными бункерами 13 в каркасе 1 установлена труботечка 23 с разгрузочной воронкой 24.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно устройство для подачи компонентов при прямом легировании стали крепится к конструкциям цеха с помощью средств 12 крепления, расположенных на каркасе 1.

Перед началом процесса обработки в сталеплавильном агрегате или сталеразливочном ковше, или последовательно в том и другом агрегатах промежуточные бункеры загружаются подготовленными необходимыми компонентами посредством конвейера (не показан). Требуемый по технологии компонент подается в загрузочную воронку 3, установленную в крышке 2, при этом положение перегородки 11, установленной на приводной оси 10, параллельно продольной оси устройства обеспечивает беспрепятственное поступление компонента в поворотный желоб 5. Установка в загрузочной воронке 3 перегородки 11 предотвращает попадание посторонних материалов в промежуточные бункеры, что обеспечивает синхронность плавления исходных компонентов с одновременно протекающим восстановительным процессом, а также точность прогнозируемого химического состава стали по вводимым посредством прямого легирования элементам.

Крышка 2, размещенная на каркасе 1, выполняет две функции - предохраняет компоненты, подаваемые в промежуточные бункеры, от попадания в них посторонних материалов, а также является несущей конструкцией для закрепления на ней воронки и поворотного желоба. При отсутствии крышки появляется возможность попадания в промежуточные бункеры посторонних материалов, что при эксплуатации установки может привести к нарушению технологического режима прямого легирования. Установка загрузочной воронки 3 в крышке обеспечивает снижение веса устройства, повышает быстродействие при загрузке необходимых компонентов в промежуточные бункеры.

Включением электродвигателя 6 крутящий момент передается через редуктор 7, выходной вал 8 и приводное колесо 9 поворотному желобу 5, установленному на опорном подшипнике 4. Поворотный желоб 5 устанавливается над соответствующим бункером 13, который заполняется необходимым количеством требуемого компонента.

Размещение устройства в каркасе 1 с крышкой 2, снабженном средствами 12 крепления к конструкциям цеха, обеспечивает его компактность, позволяет разместить устройство в необходимом месте для осуществления обработки, обеспечивает накопление и подачу необходимого количества компонентов, дает возможность изменения количества промежуточных бункеров при снижении металлоемкости, а облегченная конструкция дает возможность оперативного переноса установки в пределах цеха. Выполнение промежуточных бункеров съемными в предлагаемом устройстве обеспечивает оперативность в их транспортировке, монтаже отдельных узлов устройства, а также его эксплуатации, потому что появляется возможность оперативной смены промежуточных бункеров без прерывания технологического процесса выплавки стали. Направляющие ролики 21, установленные на элементах каркаса, параллельных продольной оси устройства, предназначены для упрощения установки бункеров 13 в каркас 1. Конструктивное выполнение промежуточного бункера 13 поперечным сечением в виде сегмента способствует быстродействию в процессе подачи необходимых компонентов при эксплуатации устройства, потому что подачу любого из компонентов осуществляют в режиме, независимом от режима подачи компонентов из других бункеров. Расположение промежуточных бункеров радиально в каркасе с образованием полости поверхностями бункеров, обращенными в сторону продольной оси устройства, обеспечивает изолированность подаваемых в различные бункеры необходимых компонентов, а также возможность увеличивать или уменьшать емкости промежуточных бункеров в зависимости от особенностей технологии при эксплуатации установки. Кроме того, радиальное расположение бункеров способствует ускоренной подаче необходимых компонентов из них в сталеплавильный агрегат или сталеразливочный ковш, обеспечивая тем самым заданный технологический регламент процесса прямого легирования стали.

В процессе загрузки происходит автоматическое взвешивание загружаемого в бункер 13 компонента путем воздействия опорной тензометрической платформы 18 на тензометрические весы 19, опоры 20 которых установлены на элементах каркаса 1, перпендикулярных продольной оси устройства.

Наличие тензометрических весов 19 обеспечивает повышение точности массы подаваемых компонентов в технологии прямого легирования, что дает возможность в широких пределах варьировать массами подаваемых компонентов, в особенности, при совмещении процессов прямого легирования с микролегированием и модифицированием стали, в которых также используются технологические приемы прямого легирования, когда массы подаваемых компонентов разнятся на порядки.

Аналогичным образом в соответствующие бункеры 13 загружаются в необходимом количестве все компоненты, требуемые по технологии.

В процессе обработки расплава металла в соответствующем металлургическом агрегате все необходимые компоненты подаются из промежуточных бункеров 13 единой порцией или регулируемыми порциями последовательно или одновременно. Выгрузка компонента осуществляется через разгрузочное отверстие 14, которое открывается путем перемещения задвижки 15 с помощью тяги 16 пневмоцилиндром 17. После выгрузки из бункера 13 заданного количества компонента разгрузочное отверстие 14 закрывается. Компоненты поступают в разгрузочную воронку 24 и через труботечку 23 направляются в соответствующий агрегат. Взаимосвязь промежуточных бункеров 13 с труботечкой 23, по которой осуществляется подача необходимых компонентов в заданном регламенте в сталеплавильный агрегат или ковш, посредством выполненных в бункерах разгрузочных отверстий 14 и установленных задвижек 15 обеспечивает независимую подачу любого из компонентов, находящегося в промежуточном бункере 13, в любое заданное технологическим регламентом время. Этим обеспечивается решение поставленной задачи при эксплуатации установки - создание благоприятных условий для синхронизации процессов плавления подаваемых компонентов с одновременным восстановлением легирующих элементов.

Наличие вибратора 22, взаимосвязанного с бункерами 13, входящего в состав устройства, предотвращает слеживание компонента и способствует беспрепятственной его выгрузке из бункера 13 и интенсивному передвижению подаваемых компонентов к труботечке, и препятствует их зависанию в бункерах, что способствует решению поставленной задачи - быстродействию при осуществлении подачи исходных компонентов. Это приводит к реализации синхронных процессов плавления исходных компонентов с одновременным протеканием восстановительного процесса.

Конструктивной особенностью устройства является возможность не только загрузки компонентов в определенной последовательности, но и возможность осуществления подачи компонентов единой порцией или дискретно - равными или регулируемыми порциями, с регулируемой скоростью подачи компонентов.

Использование предлагаемого устройства для подачи компонентов при прямом легировании стали значительно уменьшает длину тракта, т.е длину перемещения компонентов от загрузочных бункеров цеха до расплава металла и повышает быстродействие подачи компонентов за счет предварительного комплектования всех компонентов на плавку.

1. Устройство для подачи компонентов при прямом легировании стали, содержащее распределительный механизм, выполненный в виде воронки и поворотного желоба с приводом, и промежуточные бункеры, взаимосвязанные с труботечкой, отличающееся тем, что устройство размещено в каркасе с крышкой, снабженном средствами крепления к конструкциям цеха, при этом воронка установлена в крышке, поворотный желоб - под крышкой, а промежуточные бункеры расположены радиально в каркасе с образованием полости поверхностями бункеров, обращенными в сторону продольной оси устройства, и взаимосвязаны с труботечкой посредством выполненных в них разгрузочных отверстий и задвижек, установленных с возможностью перемещения относительно продольной оси бункера.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечное сечение бункера представляет собой сегмент.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что промежуточные бункеры выполнены съемными.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разгрузочные отверстия выполнены на поверхности бункеров, обращенной в сторону продольной оси устройства, а задвижки установлены с возможностью перемещения вдоль продольной оси бункера посредством пневмоцилиндров, размещенных в полости, образованной поверхностями бункеров, обращенными в сторону продольной оси устройства.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разгрузочные отверстия выполнены в днище бункеров, а задвижки установлены с возможностью перемещения перпендикулярно продольной оси бункера посредством пневмоцилиндров, установленных под днищем бункеров.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разгрузочные отверстия выполнены на наружной стороне днища бункеров, а задвижки установлены с возможностью перемещения под углом к продольной оси бункера посредством пневмоцилиндров, расположенных с внешней стороны каркаса.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что бункеры установлены на тензометрических весах и взаимосвязаны с каркасом посредством направляющих роликов, установленных на элементах каркаса, параллельных продольной оси устройства.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство снабжено вибратором, взаимосвязанным с бункерами.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри воронки установлена перегородка с возможностью поворота в вертикальной плоскости.