Из доменных печей объемом 3200-5500 м3, имеющих четыре чугунные летки, практически весь шлак выпускают через чугунные летки вместе с чугуном в главные желоба, оборудованные устройством (скиммером) для разделения чугуна и шлака; после скиммера шлак отводится из главного желоба по отводному шлаковому желобу. Из доменных печей объемом 2700 м3 и менее, имеющих одну-две чугунные и две шлаковые летки, шлак выпускают как через шлаковые летки (верхний шлак), так и через чугунные (нижний шлак). По шлаковым желобам литейного двора шлак по­ступает либо в ковши шлаковозов, устанавливаемых под сливными носками желобов (ковшевой способ уборки шлака), либо на установки припечной грануляции (бесков - шевой способ уборки). Большую часть (~95%) доменного шлака перерабатывают и используют в строительстве.

Ковшевая уборка шлака применяется на всех строившихся до недавнего времени доменных печах. При этом способе уборки выпускаемый из печи шлак по шлако­вым желобам стекает в ковши шлаковозов, транспортирующих его на установки переработки жидкого шлака (грануляционные и другие) и в небольших количествах в шлаковые отвалы.

Шлаковозы перемещают по железнодорожным путям с помощью локомоти­ва. Выпускают несколько модификаций шлаковозов, различающихся вместимостью шлакового ковша (11, 16 и 16,5 м3) и его формой и конструкцией механизма опра - кидывания или кантования ковша (механизмы винтового или зубчатого типов). Шлаковоз с винтовым механизмом кантования ковша вместимостью 16,5 м3 показан на рис. 2.18.

Несущей основой шлаковоза является сварная рама 1 из изогнутых балок, ко­торая опирается на две двухосные железнодорожные тележки 2 на концах рамы сваркой закреплены два лафета 3, являющиеся опорой для шлакового ковша с опор­ным кольцом. Опорное кольцо 7 представляет собой сплошную стальную отливку с двумя катками 8 и цапфами, на которые напрессованы зубчатые секторы 9. Катками 8 кольцо опирается на плоские направляющие 10, закрепленные на ла­фетах, а зубья секторов входят в зацепление с зубчатыми рейками, имеющимися на направляющих 10. При опрокидывании ковша с кольцом катки 8 перекатываются по направляющим 10. (У шлаковозов с зубчатым механизмом опрокидывания ковшей направляющие с зубчатыми рейками выполнены криволинейными с выпуклостью вверх).

Шлаковый ковш (чаша) 6 четырьмя лапами-приливами опирается на опорное кольцо. Замки, образованные впадинами на лапах 5 ковша и выступами на опорном кольце, предотвращают смещение ковша в окружном направлении. Удержание ковша в кольце при кантовании обеспечивают четыре выступа 12, на которые воздействуют упоры, шарнирно закрепленные в проушинах 11 опорного кольца.

Шлаковые ковши изготавливают литыми из стали и реже из чугуна, поскольку стойкость ковшей из стали в 3-3,5 раза выше, чем отлитых из чугуна. Ковши вме­стимостью 11 и 16 м3 в поперечном сечении круглые, ковши вместимостью 16,5 м3 — овальные. Винтовой (рис.2.18, поз. 4) или зубчатый механизм кантования ковша,

приводимый в действие электродвигателем, размещают на одном лафете шлаковоза; он воздействует на одну из цапф опорного кольца. Основные параметры шлаковозов приведены ниже:

Расчет механизмов кантования шлаковых ковшей (чаш). Кинематическая схема механизмов кантования шлаковых чаш с планетарной зубчатой и винтовой передача­ми показаны на рис. 2.19, а, б. При зубчатой передаче от электродвигателя, червячно­цилиндрического и планетарного редуктора, сектора 2 и шестерни 3, крутящий момент передается на водило 4, являющегося осью шестерни 3. С сектором 2 жестко через ось 8 скреплены зубчатое колесо 1, цилиндрический бегун 7 и опорное кольцо чаши 9. При этом бегун 7 обкатывается без скольжения по неподвижному ободу 6 синхронно движению колеса 1 по неподвижному зубчатому сектору 5.

При винтовой схеме от электродвигателя через передачи 2, 3 и 4 вращаются винты 5 и 13. Сцепленные с ними гайки 6 и 14 перемещают траверсу 7, что приводит

к поступательному перемещению траверсы и цапфы 11 опорного кольца 10 шлаковой чаши. Жестко соединенные с цапфой бегун 9 и колесо 8 перекатываются по непо­движным рельсам 15 и рейке 12 без проскальзования, что приводит к кантованию чаши.

Обозначая через О А = а расстояние центра тяжести шлака и чаши, вычисляем общий момент кантования (рис. 2.19, в):

Мка„ = G[a sin (а + <р2) - Rt sin у>в],

где tp2 — угол поворота сектора 2 при повороте шестерни 3 на угол <рз,

и = и(і-я»/й.)/(і + Й|);

Я, — радиусы соответствующих і колес;

Момент на валу двигателя Мдв = 1,5 • МкаН • Яз/(Яг — Rj) ■ гр, где гр — переда­точное отношение червячно-цилиндрического редуктора.

При винтовом механизме (рис. 2.19, г) момент кантования

Мка„ = G ■ a sin (а + <р).

Соответствующее осевое усилие Т = 3 Мин/ Dr, где Dr — диаметр бегуна (коле­са 5 рис. 2.19 б). Отсюда момент на валу электродвигателя

* Мдв = Т rBtg(/3 + p)/ip

и его мощность N = МДви>/кпт), где гв — радиус винта; /3, р — угол подъема винтовой линии и угол трения; и> — угловая скорость электродвигателя; кп — кратность пускового момента; г) — к. п.д. механизма кантования.

Конструкция агрегатов для грануляции шлака

Большую часть шлака при ковшевой уборке от печей перерабатывают путем мок­рой и полусухой грануляции, получая гранулы размером 1—10 мм; гранулированный шлак используют в качестве сырья для производства бетонов, цемента и др. Часть шлака перерабатывают на щебень, пемзу, шлаковату.

Мокрую грануляцию осуществляют на бассейновых и желобных установках. Бас­сейновая установка представляет собой заполненный водой бассейн глубиной 2- 6м и вместимостью до 5500м3. Жидкий шлак сливают в бассейн, наклоняя ковш шлаковоза; в воде жидкий шлак в результате ее бурного испарения раздробляется на гранулы и застывает. На желобных установках жидкий шлак сливают в желоб, в который подают воду под давлением 0,15-0,5 МПа, что вызывает образование шлаковых гранул. Влажность гранулированного шлака бассейновых и желобных установок составляет 20-25%, что затрудняет его последующую транспортировку. Расход воды на бассейновых установках составляет 3—4м3/т шлака, на желобных — до 3 м3/т.

Более предпочтительна полусухая грануляция, где меньше расход воды и влаж­ность получаемого гранулята.

Полусухою грануляцию осуществляют на барабанных и гидрожелобных установ­ках. Барабанная установка (рис. 2.20) включает шлакоприемную ванну 2, направ­ляющий лоток 5, вращающийся барабан 4 с лопастями и бетонированную площадку (склад) 8, обслуживаемую грейферным краном 5. Воду в лоток через сопла подают под давлением 0,2-0,5 МПа в количестве 0,8-1,0м3/т шлака; барабан длиной 1,5— 2,0м и диаметром 1,2-1,4м имеет частоту вращения до 600мин-1.

Из шлаковоза 1 жидкий шлак сливают в приемную ванну и затем по лотку шлак с водой попадает на лопасти барабана, которые раздробляют шлак и воду на мелкие частицы и отбрасывают их на склад на расстояние 20-40 м.

В полете капли шлака охлаждаются воздухом и затвердевают. Излишняя вода стекает в отстойник 7, откуда она поступает в систему оборотного водоснабжения.

Гранулированный шлак загружают краном 5 с помощью грейфера 6 в железнодо­рожные вагоны 9. Влажность гранулированного шлака составляет 5-10 %.

Гидрожело$ная установка (рис. 2.21) включает насыпь 1 со сливным желез­нодорожным путем 2 для шлаковозов 5; шесть-десять гидрожелобных агрегатов,

расположенных перпендикулярно сливному пути; склад гранулированного шлака с поперечными эстакадами 10, по которым передвигаются грейферные краны 9, и си­стему оборотного водоснабжения. Гидрожелобной агрегат имеет приемную ванну 4; стальной гидрожелоб 5 длиной 9-10,5 м, расположенный с подъемом к концу под углом 5; гидронасадку 6, подающую воду в начало желоба. Гидронасадка имеет отверстия диаметром 15-25 мм или в виде щели общим сечением 0,004-0,008 м2; воду в гидронасадку подают под давлением 0,4-0,7 МПа в количестве 2,5-3,5 м3/т шлака. Шлак, поступающий в гидрожелоб дробится водой на капли, которые отбрасываются на расстояние до 40 м. Шлак на складе перегружают в штабели и затем в железнодо­рожные вагоны 11 грейферным краном, влажность отгружаемого шлака составляет 10 %. Излишняя вода стекает в отстойник 8 и отсюда после осветления (отстаивания) с помоью насосов 7 вновь подается в гидронасадки 6 в систему добавляют свежую (подпиточную) воду (0,5-0,8м3/т шлака).

Новые доменные печи оборудуют установками припечной грануляции, распола­гаемыми рядом с литейным двором (с печью).

Припечные установки обладают следующими преимуществами по сравнению с отдаленными от доменных печей грануляционными установками: капитальные затраты и эксплуатационные расходы снижаются на 15—30% прежде всего за счет сокращения большого парка шлаковозов и транспортных средств; обеспечивается более полное использование шлака, поскольку при перевозке в ковшах 15-30 % шлака теряется в виде корок на поверхности и настылей на ковшах; уменьшается чис­ленность обслуживающего персонала; работа установки поддается автоматизации; управление всеми механизмами производится со специального пульта управления.

На рис. 2.22 показана установка конструкции ВНИИМТ и Гипромеза. Доменную печь оборудуют двумя такими установками, располагаемыми симметрично с двух противоположных сторон литейного двора, причем каждая установка имеет две автономные рабочий линии; к одной из них шлак от печи прступает по ответвлению 6а шлакового желоба, а к другой — по ответвлению 66 (рис. 2.22).

Под желобом 6а расположен гранулятор 5, подающий под давлением струи воды, которые раздробляют стекающий с желоба шлак на гранулы. Смесь воды, пара и гранул поступает в бункер 1, решетка 4 предотвращает попадание в бункер крупных предметов. Пар и газы поступают в скруббер 7 и выбрасываются через трубу 9 в атмосферу. В скруббер через форсунки 8 подают известкованную воду, которая поглощает из пй. ра и газов сернистые соединения.

Т

Шлаководяная пульпа (гранулы шлака с водой) из нижней части бункера 1 поступает в колодец 18 эрлифта, поднимающего ее вверх. Для обеспечения работы эрлифта в нижний конец его подъемной трубы 11 подают воздух, а чуть ниже — воду для взмучивания пульпы. Поднимаемая эрлифтом пульпа попадает в сепаратор 10, где происходит отделение отработанного воздуха, а затем самотеком по наклонному трубопроводу сливается в обезвоживатель 12 карусельного типа, который с помощью привода 14 вращают по направлению стрелки А. Обезвоживатель разделен на шест­надцать отдельных секций 13, имеющих решетчатое откидывающиеся дно. Пульпа последовательно поступает в каждую из секций и за время вращения обезвоживателя вода пульпы стекает через решетчатое дно секций 13 в водосборник 15, откуда поступает в бункер. Днища секций 13 открываются над бункером 17, и гранулы высыпаются в него, где дополнительно осушиваются подаваемым снизу воздухом. Из бункера 17 гранулы попадают на конвейер 16 и далее на склад.

Над карусельным обезвоживателем установлен кожух-паросборник (на рис. 2.22 не показан), из которого пар поступает в скруббер 7. Гранулятор работает на оборот­ной воде; осветленную воду подают к нему насосом 2 из камеры 3 оборотной воды, куда она переливается из бункера 1 через его край. Расход воды на гранулятор таких установок составляет 3-6 м3/т шлака, причем свежей воды для подпитки 0,6-0,8 м3/т. Влажность гранулята, поступающего на склад, 14-20 %.