Конструкция, оборудование и проектирование агломерационных фабрик. 4

6

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Сибирский государственный индустриальный университет

Кафедра металлургии чугуна

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу

“Конструкция, оборудование и проектирование

агломерационных фабрик”

Выполнил: ст. гр. МЧ-03

Тищенко Д.С.

                                                                                          Проверил: доцент, К.Т.Н.

Семенов С.Л.

Новокузнецк 2006

Содержание

Введение

В настоящее время ни один вид металлургического сырья не используется без той или иной подготовки. Технологическая необходимость и высокая экономическая эффективность подготовки привели к быстрому её развитию. Часто все операции по подготовке выполняются на месте добычи руды и готовое сырье (агломерат, окатыши) поставляется металлургическим заводам. Наряду с этим почти все заводы имеют собственные фабрики окускования сырья и получают от горно-рудных предприятий подготовленные к окускованию материалы – руду, концентрат, флюсы и др. Работа этих фабрик связана самым тесным образом с доменным цехом и оказывает решающее влияние на его работу.

Доказано, что главным, наиболее эффективным направлением развития доменного производства является улучшение подготовки сырья. Во всех промышленных странах капитальные вложения в подготовку сырья значительно превышают затраты на другие направления развития доменного производства.

К основному технологическому оборудованию фабрики окускования относится: агломашины, устройства для отвода газов и очистки их от пыли (газопроводы, циклоны и др.), эксгаустеры, питатели, смесители и окомкователи шихты, зажигательные горны, дробилки, охладители и грохоты. Отечественными машиностроительными заводами освоено изготовление всего комплекса основного и вспомогательного оборудования для агломерационных фабрик. Создано новое высокопроизводительное оборудование для производства агломерата и окатышей, появились и принципиально новые конструкции, виды машин и устройств.

Основные принципы расчета производительности основного агрегата и вспомогательного оборудования агломерационных фабрик связаны с программой потребности в данном виде продукта (агломерата) для доменной плавки и зависимы от этого выбора основного агрегата (агломашины), а также вспомогательного оборудования и устройств, обеспечивающих данное производство, согласно схеме цепи аппаратов с учетом состава и свойств компонентов шихты и собственно шихты до агломашины, а также параметров оборудования для обработки полученного продукта после агломашины с учетом его теплофизических, физико-минералогического состава, газодинамических характеристик газовоздушного тракта и т. п.

Вместе с тем выбор оборудования зависит от технологии изготовления и обработки агломерата, связанных с ней аспектов экологии, безопасности, экономичности, а оборудования и его узлов с технологичностью, надежностью, высоким сроком службы, прочностью, ремонтопригодностью и другими факторами.

Структура аглофабрики

Аглофабрика представляет собой сложные производственные комплексы. Состав и структура комплексов определяется технологией окускования агломерационной шихты. В состав аглофабрики обычно входят следующие основные сооружения: отделение вагоноопрокидывателей и приёмных бункеров шихтовых материалов, корпус дробления и измельчения топлива, корпус дробления и сортировки флюсов, отделение шихтовых бункеров, корпус спекания, дробления, грохочения, охлаждения и сортировки агломерата, газоочистные сооружения.

Агломерационная шихта и относящиеся к ней машины и аппараты установлены непосредственно на уровне заводской площадки. Подъем агломерата на необходимую для сортировки и погрузки в вагоны высоту осуществляется линейным охладителем, установленным вслед за агломерационной лентой. Легкое здание спекательного отделения, разгруженной от массы машин, шихты и многих других устройств, служит только укрытием ленты от воздействия атмосферы и пыли. Это позволяет значительно упростить, удешевить строительство и улучшить обслуживание механизмов ленты.

На фабрике предусматривается смешивание шихты с последующим двухслойным окоскованием.

Устройство агломашины

Агломерационная машина конвейерного типа с непрерывным процессом спекания предназначена для окускования мелочи железных руд, концентратов, железосодержащих отходов в сочетании со значительным освобождением их от вредных примесей.

Агломерационная машина представляет собой бесконечную ленту, состоящую из комплекта отдельных спекательных тележек (паллет), не связанных между собой и перемещающимся по направляющим на роликах.

Агломашина (рисунок 1) состоит из следующих составных частей: каркаса с обслуживающими площадками привода, паллет, направляющих, зажигательного горна, вакуум-камер с уплотнителями, загрузочной части, укрытия, питателей привода и загрузочного устройства.

Работа агломашины осуществляется по рабочей (верхней) части агломашины. При движении под зажигательным горном происходит зажигание верхнего слоя шихты. Дальнейшее продвижение паллет сопровождается спеканием всей массы шихты за счет горения топлива в ней. При выходе паллет на криволинейные направляющие разгрузочной части пирог агломерата разламывается и сходит с паллет. Освободившиеся паллеты перемещаются на холостую ветвь агломашины, где под действием собственного веса они перемещаются в сторону главного привода. Паллета представляет собой литой трехсекционный корпус, снабженный бортами, четыремя ходовыми и четыремя грузовыми роликами, установленными на осях, запрессованные в соответствующие приливы корпуса. Соединение бортов и секций корпуса – болтовое. Ходовые ролики служат для перемещения паллет на прямых участках пути, грузовые – для подъема паллет зубьями звездочек привода на верхний горизонтальный путь и далее для плавного спуска в разгрузочной части.

По бокам, к нижней части паллет крепятся пластины скольжения, которые при движении контактируют с пластинами продольного уплотнения вакуум-камер. Рабочую поверхность паллеты (колосниковое поле) образует комплект колосников, уложенных в три ряда. Два последних колосника у борта крепятся пальцем, вставленным через отверстие в корпусе. Расстояние (щель) между колосниками 3-5 мм.

Привод ленты спекательных тележек предназначен для подъема с нижнего наклонного пути на верхний и последующего продвижения по горизонтальному пути. Привод разгрузочной части служит для плавного спуска спекательных тележек с верхнего на нижний путь.

Для уменьшения вредных прососов воздуха, вакуум-камеры уплотняются по периметру сопряжения с тележками. Основная часть уплотнителя – пластины с пружинным нажимом.

Разгрузочная часть агломашины служит для разгрузки агломерата с паллет на приемную плиту и передачу его в дробилку, плавного перемещения паллет с верхнего горизонтального пути на нижний, а также для кинематического замыкания ленты паллет. Она включает в себя две щеки, между которыми установлена ось со звездочками. Между щетками укреплены бункера сбора просыпи после разлома агломерата. К боковым поверхностям щек крепятся направляющие с шипами.

Загрузочное устройство состоит из бункеров, питателей и загрузочного шибера (лотка). Выход шихты из бункера регулируется пятисекционным секторным затвором – фартуком, а также скоростью вращения барабанного питателя.

Загрузочный лоток служит для выравнивания слоя шихты и регулировки его высоты через специальное устройство. Для предохранения от износа на него устанавливается сменная футеровка.

Каркас агломашины состоит из металлических колонн, имеющих цилиндрическую опору в нижней части, соединенных по холостой и рабочей ветке агломашины продольными и поперечными балками. На эти балки крепятся направляющие, опираются вакуум-камеры и уложены обслуживающие площадки.

Хвостовая часть агломашины укрыта герметичным покрытием для уменьшения выбросов пыли.

Система смазки агломашины включает системы централизованной густой смазки пластин продольных уплотнителей и подшипниковых узлов, систему жидкой циркулирующей смазки редукторов привода ленты тележек и привода разгрузочной части, устройства для смазки роликов спекательных тележек.

6

       Рисунок 1 – Агломерационная машина АКМ-312.

8

Характеристика агломашины

Годовая производительность агломашины – Qгод ф = 3000 тыс. т/год.

Номинальное время работы можно рассчитать по формуле:

tнвр = tкал – tкал*n / 100,

где: tнвр – номинальное время работы, суток;

tкал – календарное время работы, суток;

n – простои, составляют  10% календарного времени работы, %.

tнвр = 365 – 365*10 / 100 = 328,50 суток

Суточная производительность фабрики составляет:

Qсут ф = Qгод ф / tнвр = 3000000/ 328,5 = 9132,42 т/сутки

Часовая производительность фабрики определяется по формуле:

Qчас ф = Qсут ф / 24 = 9132,42 /24 = 380,52 т/час

Удельная производительность фабрики Qуд = 1,05 т/(м*ч).

Полная площадь спекания:

Sn = Qчас.ф / Qуд = 380,52 / 1,05 = 362,40 м2;

Определяем необходимое количество агломашин с площадью спекания 312 м2:

N = Qчас ф / S = 380,52 / 312 = 3 шт.

где: N – необходимое количество агломашин, шт.;

S – площадь спекания агломашины, м2.

Проверим запас производительности на цех:

Qзап ф = (N * S) – Qчас ф = 940,00 – (312*3) = 4,00 м3 или 4,00*1,05 = 4,20 т/ч

Часовая производительность одной машины:

Q = Qчас ф / N = 987,50 / 3 = 329,17 т/ч

Техническая характеристика агломашины АКМ79 – 312 приведена в таблице 1.1. /4/

Таблица 1.1 – Характеристика агломашины АКМ79 – 312

Выбор распределителя и питателя шихты

Для получения данной производительности агломашины (329,17 т/ч) необходимо загрузить шихты:

Мш = Qчас * К = 329,17 * 1,6 = 526,67 т/ч,

где: К – коэффициент определяющийся из расчета шихты.

Масса оборотного продукта (возврата):

Мв = Мш * В / 100 = 562,67 * 35,0 / 100 = 184,33 т/ч,

где: В – процентное содержание возврата в шихте (35 %).

На аглофабрике принята схема двухслойного спекания. Рассчитаем производительность распределителя шихты для каждого слоя:

Q1 = Мш * 1/3 = 526,67 * 1/3 = 175,56 т/ч;

Q2 = Мш – Q1 = 526,57 – 175,56 = 351,11 т/ч;

где: Q1 – производительность устройства по верхнему слою, т/ч;

Q2 - производительность по нижнему слою, т/ч.

Тип распределителя определяем по производительности нижнего слоя. Близкие характеристики имеет челноковый распределитель шихты 1,2*12,5 (таблица 2)./4/

Таблица 2 – Технические характеристики РЧ – 2,5*12,5

Рисунок 2 – Челноковый распределитель аглошихты

Челноковый распределитель с реечным приводом считают самым надежным. Распределитель (рисунок 2) состоит из тележки, конвейера с приводом и привода тележки. Тележка – это сварная рама 1, опирающаяся на три пары ходовых колес 3. Ленточный конвейер оборудован приводным барабаном 9 с приводом (привод состоит из электродвигателя 6, промежуточного вала 7, цилиндрического редуктора 10 и муфты), натяжным барабаном 16 с винтовым натяжным устройством 17, желобчатыми трехроликовыми опорами 4 для поддержания рабочей ветви ленты и однороликовыми опорами 5, а также отклоняющими барабанами для поддержания холостой ветви ленты. У приводного барабана имеется направляющая воронка 8 для выгрузки шихты с ленты. На тележки шарнирно установлены скребки 2 для сгребания просыпи в бункер барабанного питателя. Скребки работают только при движении тележки к бункеру. При обратном ходе скребки поворачиваются на шарнирах и просыпь не сгребают. Привод перемещения тележки распределителя состоит из электродвигателя 11 переменного тока, редуктора 12, удлиненного вала с муфтами 13 и вала с ведущей шестерней 15 реечной передачи. Зубчатая рейка 14 смонтирована на раме тележки. Возратно-поступательное движение распределителя осуществляется реверсированием электродвигателя. Импульс на реверс выдается двумя индуктивными датчиками или конечными выключателями, установленными стационарно на расстоянии один от другого, определяющем величину хода распределителя.

Расчет постели и выбор питателя постели

Количество постели необходимой в 1 час – Mn.

Mn = 60 * Wt * mn, т/ч,

где: Wt – скорость движения паллет, м/мин;

mn – расход постели на 1 погонный метр, т/м.

Wt = L * C / H = 78 * 0,018 / 0,35 = 4,01, м/мин,

где: L – длина рабочей части машины, м (таблица 1.1);

C – вертикальная скорость спекания, м/мин;

H – высота спекаемого слоя, м (высоту спекаемого слоя увеличиваем до 0,5 м);

mn = Sпал * пос * hпос = 4,0 * 1,55 * 0,02 = 0,124 т/м,

где: Sпал – рабочая ширина паллет, м (таблица 1);

пос – насыпная плотность постели, т/м3;

hпос – высота постели, м.

Mn = 60 * 4,01 * 0,124 = 29,83 т/ч.

Для постели используем бункер самодозирующий.

Расчет окомкователя шихты

Расчет окомкователя ведется по максимальному слою.

Vбар = Q2 * Кзап / qуд = 351,11 * 1,5 / 5,51 = 95,58 м3,

где: Vбар – объём барабана, м3;

Кзап – коэффициент запаса (принимаем 1,5).

Определяем длину и диаметр барабана:

L = 4D

D = = (95,58/3,14)1/3= 3,12 м

L = 4 * 3,12 = 12,48 м.

Близкими характеристики имеет барабан ОБ6-3,2*12,5 (таблица 3)./4/

Барабанный окомкователь предназначен для окончательного увлажнения, перемешивания с коксом, добавляемый в аглокорпусе, и окомкования шихты перед загрузкой на агломашину.

Таблица 3 – Техническая характеристика ОБ6-3,2*12,5

Расчёт смесителя шихты

Часовой расход топлива на спекание:

Qт = Qчас * Т / 100 = 329,17 * 2 / 100 = 6,85 т/ч,

где: Т – содержание топлива в шихте (принимаем равным 3%).

Принимаем, что 100% топлива подается в шихту непосредственно перед окомкователем, поэтому производительность смесителя составляет:

Qс = Мш – Qт = 526,67 – 6,58 = 520,09 т/ч.

Определяем длину и диаметр барабана:

L = 3D, где D = , где V = Qс * К/ qуд;

V = 520,09*1,5/5,51 = 78,01 м3;

D = (78,01*4/3*3,14)1/3 = 3,21 м;

L = 3*3,21 = 9,93 м.

Близкие характеристики имеет смеситель СБ2 – 3,2*12,5 (таблица 4)./4/

Барабанный смеситель предназначен для первичного перемешивания компонентов шихты частичного окомкования при предварительном увлажнении, а также подогрева её за счёт перемешивания с горячим возвратом.

Таблица 4 – Техническая характеристика барабанного смесителя СБ2 – 3,2*12,5

Расчёт сборного конвейера

Производительность конвейера Qсб. к = 526,67 т/ч (принимаем по количеству необходимой шихты Мш).

Принимаем ширину ленты 1200 мм. Угол естественного откоса аглошихты составляет 35. /5/

х = 1,16 / (2*cos 20) = 0,617 м

S = ½ * 1,16= 0,122 м2,

где: S – площадь поперечного сечения, м2.

Определяем объём шихты в одном погоном метре:

V = S * 1= 0,122*1 м3 или V = 0,122*2,2 = 0,268 т,

Где: 2,2 – насыпная масса шихты, т/м3.

Определяем скорость ленты конвейера:

.

Производительность ленточного конвейера (перед дозированием возврата):

Qл. кон = Qс – Мв = 520,09 – 184,33 = 335,75 т/ч.

Определяем скорость движения ленты конвейера:

V = Qл. кон / (3600**S) = 335,75 / (3600*2,2*0,122) = 0,347 м/с.

Близкие характеристики имеет ленточный конвейер ПС-8 (таблица 5). /4/

Таблица 5 – Технические характеристики ПС-8