способ загрузки промышленного сырья

Формула изобретения

1. Способ загрузки промышленного сырья для обработки в металлургическом аппарате для получения металла или исходных продуктов для металла, включающий загрузку промышленного сырья с использованием загрузочного устройства, имеющего транспортирующее средство (2), выполненное с возможностью регулирования, и по меньшей мере одно подающее устройство для питания загрузочного устройства, отличающийся тем, что при загрузке мелкой фракции промышленного сырья ее вводят в подающее устройство перед другим промышленным сырьем, причем транспортирующее средство имеет выпускное отверстие (3), через которое обеспечивают загрузку металлургического аппарата (1) по ведущей внутрь спирали (4) с регулированием транспортирующего средства (2) таким образом, что для получения предписанного распределения промышленного сырья в металлургическом аппарате (1) транспортирующее средство (2) плавно поворачивают вокруг вертикальной оси (6) и одновременно наклоняют к другой оси (5), причем наклон транспортирующего средства (2) устанавливают как функцию числа оборотов и с учетом фактического веса промышленного сырья и, при необходимости, его мелкой фракции в подающем устройстве, обеспечивая загрузку мелкой фракции в форме спирали преимущественно в краевую зону металлургического аппарата (1), причем радиальная конечная точка зоны спирали, в которую загружена мелкая фракция из подающего устройства, образует начальную радиальную точку для следующей загрузки мелкой фракции промышленного сырья, в частности, из другого подающего устройства, с обеспечением равномерного распределения мелкой фракции по краевой зоне металлургического аппарата (1).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве промышленного сырья используют шихту, состоящую из кокса или руды и, при необходимости, отделенных мелких фракций этого сырья.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве металлургического аппарата (1) используют доменную печь.

4. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что управление загрузочным устройством и соответственно загрузку осуществляют по предписанному плану, причем для регулирования характеристик продувки шихты план загрузки устанавливают на основе измеренного фактического распределения температуры и требуемого распределения температуры твердых веществ, находящихся в металлургическом аппарате (1).

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что управление загрузочным устройством и соответственно загрузку осуществляют по предписанному плану, причем для регулирования характеристик продувки шихты план загрузки устанавливают на основе измеренного фактического распределения температуры и требуемого распределения температуры твердых веществ, находящихся в металлургическом аппарате (1).

6. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что подвод промышленного сырья и, при необходимости, его мелкой фракции из подающего устройства осуществляют с регулированием их количества.

7. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что загрузку из подающего устройства осуществляют с перерывами.

8. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что весовая доля мелкой фракции промышленного сырья составляет от 2 до 20%, в частности от 8 до 12%, от его полного загруженного количества.

9. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что загрузку промышленного сырья осуществляют по спирали за 6-14, в частности 9-11, витков.

10. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что загрузку мелких фракций промышленного сырья осуществляют в двух наружных витках спирали, в частности только в наружном витке.

11. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что наклон и число оборотов транспортирующего средства (2) регулируют преобразователем частоты.

12. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что питание транспортирующего средства (2) осуществляют попеременно из разных подающих устройств, причем предусмотрено по меньшей мере два подающих устройства.

13. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что промышленное сырье и/или его мелкую фракцию перед загрузкой хранят по меньшей мере в одной емкости подводящего устройства.

14. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что наклон и число оборотов транспортирующего средства (2) регулируют с возможностью загрузки мелкой фракции, по существу, за один полный виток спирали.

15. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что наклон и число оборотов транспортирующего средства (2) регулируют с учетом естественного осыпания наклонной поверхности загруженного промышленного сырья в радиальном направлении.

16. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что мелкая фракция промышленного сырья состоит из смеси мелких фракций кокса и руды.

17. Способ по п.3, отличающийся тем, что мелкая фракция промышленного сырья состоит из смеси мелких фракций кокса и руды.

18. Способ по п.16, отличающийся тем, что содержание кокса в смеси мелких фракций составляет от 5 до 40%, в частности от 15 до 30%.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что содержание кокса в смеси мелких фракций составляет от 5 до 40%, в частности от 15 до 30%.

20. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что кокс и руду загружают попеременно, при необходимости, вместе с мелкой фракцией и/или добавками.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлом является сталь, а исходными продуктами для металла являются исходные продукты для стали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу загрузки промышленного сырья, в частности кокса или руды, и, при необходимости, отделенных мелких фракций сырья, для обработки в металлургическом аппарате, в частности доменной печи, для получения металла или исходных продуктов для металла, в частности стали или исходных продуктов для стали, с загрузочным устройством, которое имеет транспортирующее средство с по меньшей мере одним подающим устройством для питания загрузочного устройства.

При загрузке сырья в металлургический аппарат, в котором сырье перерабатывается, важны точное количество и положение введенных в аппарат веществ.

Из уровня техники известны способы и устройства для загрузки, в которых обычным является распределять сырье в виде кольца в металлургическом аппарате. Для этого предписанные положения ввода питающего устройства меняют направление, и тем самым сырье вводится несколькими кольцами. Недостатком этого является прежде всего то, что невозможно достичь высокооднородного распределения сырья.

Исходя из уровня техники задачей изобретения является предоставить способ и устройство, которые делают возможным однородное и точное введение.

Задача согласно изобретению решена способом загрузки в соответствии с признаками отличительной части пункта 1 и устройством загрузки в соответствии с признаками отличительной части пункта 21 формулы изобретения.

Способ согласно изобретению предусматривает загрузку сырья и, при необходимости, мелких фракций в металлургический аппарат, причем для установления целевого распределения загружаемых веществ загрузку проводят в форме спирали, причем спираль образуется снаружи внутрь. Транспортирующее средство проводится по спирали, так что и загружаемые вещества также укладываются вдоль спирали. Благодаря плавному проведению транспортирующего средства происходит непрерывное изменение радиального положения с одновременным изменением положения по окружности. Изменение радиального положения осуществляется непрерывно и постоянно, и положение по окружности изменяется. Благодаря этим мерам можно достичь предписанной засыпки в аппарат загруженных веществ. В отличие от традиционных способов возможно установить сложную засыпку или достичь еще более равномерной засыпки. Транспортирующее средство плавно поворачивается вокруг оси и одновременно наклоняется к другой оси. Такое двухосное перемещение с одновременным изменением наклона позволяет произвести загрузку на всю площадь аппарата, в который производится загрузка. При этом существенным является плавное и одновременное позиционирование, так что становится возможной полная загрузка по всей площади внутреннего поперечного сечения металлургического аппарата.

Управление загрузочным устройством и загрузкой осуществляется в соответствии с предписанным планом засыпки. Загрузка, соответствующая плану засыпки, обеспечивает выгодное протекание процесса в металлургическом аппарате.

Согласно следующей частной форме реализации способа по изобретению план засыпки устанавливается на основе измеренного фактического распределения температуры и требуемого распределения температуры находящихся в аппарате твердых веществ. Благодаря заметно более точной загрузке можно еще лучше установить целевое распределение температуры в аппарате. Засыпкой можно, например, влиять на характеристики продувки шихты в доменной печи, причем характеристики дутья отражают распределение температуры в аппарате. Благодаря спиралевидной форме загрузки можно еще лучше избежать отклонений от предписанного распределения температуры.

Согласно выгодной форме реализации способа по изобретению регулируется количество подводимого сырья и, при необходимости, мелкой фракции из подающего устройства. При загрузке материал вводится в аппарат в соответствии с формой спирали, причем из-за меняющейся длины витков спирали регулируется количество материала, причем подбирается также количество в единицу времени, то есть массовый поток. Под мелкой фракцией понимается сырье с частицами малого размера, которые отделяют по технологическим причинам, главным образом, отсеиванием. При этом в случае руды под мелкой фракцией понимаются частицы размером до 8 мм, а в случае кокса - до 24 мм.

Согласно одной подходящей форме реализации способа по изобретению загрузка производится из подающего устройства слоями. При этом загрузка производится порциями, то есть не непрерывно. После загрузки отдельной порции в следующем цикле идет загрузка следующей порции. При этом выгодно, что можно вводить порции материала попеременно, и что не требуется никаких дорогих клапанных устройств для прерывания потока материала. Кроме того, тем самым возможно загружать заранее взвешенные количества, а также смеси.

Согласно одной возможной форме реализации способа по изобретению при загрузке мелкой фракции ее всегда вводят в подающее устройство перед другим сырьем. Перед вводом сырья или мелкой фракции в аппарат эти вещества сначала вводят в подающее устройство. Из-за того, что сначала вводится мелкая фракция, загрузка мелкой фракции в аппарат также всегда происходит первой и до остального сырья. Благодаря загрузке по спирали мелкая фракция вводится в краевые зоны, а сырье - в витки спирали, лежащие ближе к середине. Для случая, когда мелкая фракция не должна вводиться, загрузка сырья проводится по всей спирали, то есть и в краевые зоны.

В соответствии с частной формой реализации способа по изобретению весовая доля мелкой фракции составляет от 2% до 20%, в частности от 8% до 12%, от всего загружаемого количества. Доля мелкой фракции может выбираться соответственно для подгонки к процессу, причем может находиться, в частности, с учетом характеристик процесса, который идет в металлургическом аппарате и с учетом особых условий в аппарате.

Предпочтительная форма реализации способа по изобретению предусматривает, что мелкая фракция загружается в виде спирали и преимущественно в краевую зону аппарата, причем радиальная конечная точка спиралевидной зоны, загруженная мелкой фракцией из подающего устройства, образует начальную радиальную точку для последующей загрузки мелкой фракции, в частности, из другого подающего устройства, так что мелкая фракция равномерно распределяется по краевой зоне. Путем регулируемой загрузки становится возможным введение в точное место аппарата. Для металлургических производственных процессов, как, например, в доменной печи, существенна продувка введенного материала, так как это влияет также на температуру процесса или распределение температуры. Из-за другой газопроницаемости мелкой фракции необходимо целенаправленно и равномерно загружать эти вещества в краевую зону. При загрузке мелкой фракции ввод в краевую зону соответствует форме спирали. Когда мелкая фракция введена в подающее устройство, за ней следует также находящееся в подающем устройстве сырье. Теперь, в следующем цикле загрузки вводится по спирали мелкая фракция, причем исходная точка загружаемой теперь мелкой фракции относительно ее положения по окружности примыкает к введенной непосредственно раньше мелкой фракции. При этом решающим является то, что по окружности осуществляется равномерная загрузка, причем отдельные части мелкой фракции не должны лежать по вертикали в одном и том же месте.

Согласно выгодной форме реализации способа по изобретению загрузка сырья по спирали проводится за 6-14, в частности 9-11 витков. Путем выбора числа витков можно осуществить соответствующую адаптацию к размерам металлургического аппарата. В принципе, при необходимости, можно также повысить число витков, если требуется особая засыпка.

Согласно выгодной форме реализации способа по изобретению загрузка мелких фракций проводится в двух внешних, в частности только в самом наружном витке спирали. Оказалось выгодным загружать мелкие фракции только в самые внешние зоны, так как там пониженная газопроницаемость не оказывает негативного влияния на распределение температуры. Благодаря загрузке только во внешние витки достигается также высокая воспроизводимость при загрузке и тем самым очень равномерное распределение мелкой фракции.

Согласно частной форме реализации способа по изобретению для получения предписанного распределения в аппарате наклон транспортирующего средства устанавливается как функция числа оборотов и с учетом фактического веса сырья и, при необходимости, мелкой фракции в подводящем устройстве. Благодаря постоянному отслеживанию веса и тем самым также веса уже загруженного материала, можно через число оборотов следить за местом, куда загружается материал. Тем самым можно, в соответствии с этой информацией, корректировать загрузку следующего материала, так что можно установить весовое количество в определенных позициях. Такое управление позволяет получить предписанную засыпку.

Выгодная форма реализации способа, согласно изобретению, предусматривает, чтобы наклон и число оборотов транспортирующего средства регулировались соответственно преобразователем частоты. Эта форма реализации позволяет непрерывное и независимое регулирование обоих перемещений, так что может быть реализован способ согласно изобретению.

Особая форма реализации способа, согласно изобретению, предусматривает, чтобы питание транспортирующего средства проходило попеременно из разных подающих устройств, причем предусмотрено по меньшей мере два подающих устройства. Тем самым можно проводить снабжение транспортирующего средства для питания металлургического аппарата попеременно из двух подающих устройств, причем они могут сначала снабжаться сырьем или также мелкой фракцией. Благодаря установке двух или более подающих устройств можно по отдельности регулировать сырье и мелкую фракцию, чтобы тем самым можно было проводить загрузку с большей гибкостью.

Согласно выгодной форме реализации способа по изобретению подводящее устройство содержит по меньшей мере одну емкость для хранения сырья и, при необходимости, мелкой фракции. Сырье или мелкая фракция могут вводиться сначала в емкость, чтобы затем можно было загрузить все содержимое емкости.

В соответствии с частной формой реализации способа, согласно изобретению, наклон и число оборотов транспортирующего средства регулируются так, чтобы мелкая фракция загружалась по существу за один полный виток спирали. Такими мерами достигается очень равномерное распределение мелкой фракции. При этом мелкие фракции загружаются только в краевые зоны металлургического аппарата, так что можно также без недостатков переработать более значительные части мелкой фракции.

Согласно другой частной форме реализации способа по изобретению наклон и число оборотов транспортирующего средства регулируются с учетом естественного осыпания наклонной поверхности загруженного материала в радиальном направлении. Чтобы обеспечить равномерную продувку загруженного материала в металлургическом аппарате, необходимо соответствующим образом подобрать распределение материала в аппарате, причем устанавливается целевой температурный профиль. При этом может быть необходимым загружать аппарат неравномерно по сечению, причем устанавливается засыпка, поверхность которой не ровная, а имеет наклоны. При загрузке на такую засыпку на наклонной поверхности возникают процессы осыпания, так что загруженный материал сам меняет свое положение. Благодаря известному плану засыпки можно также учесть такое собственное осыпание при загрузке и тем самым можно установить желательную засыпку еще более точно.

В соответствии с частной формой реализации способа по изобретению мелкая фракция состоит из смеси мелких фракций кокса и руды. Мелкие фракции накапливаются при обработке руды, а также кокса. В настоящее время эти мелкие фракции часто очищают, причем это может происходить, например, в агломерационной установке. Однако такая обработка является очень трудоемкой и дорогой. Поэтому, согласно изобретению, мелкие фракции, которые чаще всего скапливаются при просеивании, смешивают и затем используют вместе с, например, рудой или же коксом. При необходимости, мелкие фракции могут смешиваться.

В соответствии с предпочтительной формой реализации способа по изобретению смесь имеет содержание кокса от 5% до 40%, в частности от 15% до 30%. Эта особая смесь учитывает то обстоятельство, что мелкая фракция руды также должна снабжаться коксом как окислителем. При этом в опытах оказались выгодными указанные выше содержания.

Согласно одной возможной форме реализации способа по изобретению кокс и руда загружаются попеременно, при необходимости, вместе с мелкой фракцией и/или добавками. Выгодным оказалось вводить в металлургический аппарат материалы кокс и руду или по выбору также мелкие фракции и/или добавки не как смеси, а насыпать слоями, причем соответственно попеременно. Благодаря этому способу загрузки можно еще более направленно учесть металлургические особенности и обеспечить выгодный металлургический процесс.

Устройство, согласно изобретению, предусматривает, что имеется по меньшей мере одно транспортирующее средство и по меньшей мере одно подающее устройство для питания транспортирующего средства, причем транспортирующее средство имеет выпускное отверстие, которое при загрузке металлургического аппарата может проводиться по ведущей внутрь спирали для установления предписанной засыпки в аппарате. Проведение по спирали имеет преимуществом равномерную и очень гибко подстраиваемую засыпку. Благодаря этому проведению можно по существу избежать отклонений от требуемой засыпки и тем самым оптимизировать металлургический процесс в аппарате. Транспортирующее средство может плавно поворачиваться вокруг оси и одновременно может регулироваться ее наклон к другой оси. При таком выполнении получается очень простое и надежное устройство, причем можно очень точно соблюсти предписания в отношении распределения загружаемого материала по аппарату. В частности, иногда очень неровные условия окружающей среды в металлургических установках, такие как запыленность и повышенные температуры, могут быть преодолены благодаря способности транспортирующего средства поворачиваться.

Предпочтительная форма реализации устройства, согласно изобретению, предусматривает для регулировки наклона и числа оборотов транспортирующего средства соответствующие преобразователи частоты. Эти, регулируемые независимо друг от друга, преобразователи частоты обеспечивают максимальную гибкость. Кроме того, эти преобразователи частоты делают возможным проведение одновременного и полностью непрерывного регулирования.

Согласно одной возможной форме реализации устройства по изобретению подающее устройство включает устройство для взвешивания, для непрерывного отслеживания сырья и, при необходимости, мелкой фракции во время загрузки. Благодаря постоянному слежению за весом и тем самым за количеством уже загруженного материала положение загруженного материала всегда известно и может быть воспроизведено. В частности, тем самым можно достичь точной засыпки, а также, например, мелкая фракция вводится в точное место и тем самым достигается равномерная загрузка мелкой фракции по окружности.

Изобретение более подробно описывается на неограничивающем примере посредством следующих чертежей.

Фиг.1 - схематический вид загрузки по изобретению в металлургический аппарат.

Фиг.2 - схематический вид засыпки, устанавливаемой способом, согласно изобретению.

Фиг.3 - схематический вид засыпки, которая регулируется способом, согласно изобретению.

На Фиг.1 схематически показана загрузка, согласно изобретению. Металлургический аппарат 1 загружается сверху, причем верхняя деталь аппарата не показана. Для загрузки предусмотрено транспортирующее средство 2. Оно в частной форме реализации может опрокидываться вокруг оси 5, причем угол наклона транспортирующего средства 2 можно менять. Одновременно для перемещения вокруг оси 5 транспортирующее средство 2 может поворачиваться вокруг вертикальной оси 6. Благодаря этому движению выпускное отверстие 3 транспортирующего средства 2 описывает спираль. При этом наклон транспортирующего средства изменяется так, что будет описываться ведущая снаружи внутрь спираль 4. Следовательно, и материал, загружаемый с помощью транспортирующего средства 2, вводится в аппарат на поверхность по спирали и возникает соответствующая засыпка 10.

При загрузке мелких фракций они всегда вводятся в аппарат перед загружаемым сырьем. При этом путем регулируемого ввода можно точно отслеживать загружаемую часть 7 спирали от начальной точки 8 до конечной точки 9. Благодаря непрерывному измерению веса подающего устройства, которое предусмотрено для снабжения транспортирующего средства, можно всегда проследить за уже загруженным количеством. Поэтому конечная точка 9 спирали, в которую была загружена мелкая фракция, известна и может использоваться в следующем сразу или же более позднем цикле загрузки как исходная точка для следующего введения мелкой фракции. Таким путем можно равномерно распределить мелкую фракцию по периметру и вблизи края аппарата. Однако предпочтительно мелкая фракция загружается так, что она точно распределяется за один полный виток спирали.

Обычно в подающее устройство вводится полное количество мелкой фракции и сырья, которые затем загружаются с помощью транспортирующего средства 2. В таком случае цикл загрузки охватывает все количество материала, которое находится в подающем устройстве. После того, как были загружены мелкие фракции, сырье распределяется на оставшиеся витки спирали 4, причем это осуществляется в соответствии с предписанным планом засыпки. Число оборотов транспортирующего средства 2, наклон и количество, подводимое в единицу времени из подающего устройства, могут регулироваться для установления желаемой засыпки. Оказалось выгодным предусмотреть по меньшей мере два подающих устройства, чтобы можно было попеременно вводить разные материалы и получать засыпку, выполненную слоями.

На Фиг.2 для примера показана засыпка в металлургическом аппарате. При этом сырье вводится слоями. Рисунок с абсциссой, показывающей радиальное расстояние R от средней оси M металлургического аппарата, и с ординатой, показывающей толщину засыпки, приведенную в сантиметрах, демонстрирует, что были введены два разных компонента сырья 11 и 12. Из-за продувки сырья засыпка получается чаще всего не ровной, а с образованием куч. Тем самым возникает поверхность 13, имеющая наклон.

Фиг.3 показывает возможную засыпку в виде, показывающем весовые доли загруженных материалов (ордината) от расстояния R от средней оси M металлургического аппарата (абсцисса). При этом вблизи края можно видеть мелкие фракции 14, которые загружаются между коксом 15 и рудой 16 или другими добавками 17. Это изображение является примерным, фактическая засыпка устанавливается в соответствии с требуемым распределением температуры.

Фиг.4 показывает пример требуемого распределения температуры 18 в металлургическом аппарате, например в доменной печи, и фактическое распределение температуры 19. Абсцисса показывает расстояние от средней оси металлургического аппарата, а по ординате отложена температура. Чтобы минимизировать такие расхождения, через загрузку и засыпку посредством измененных характеристик дутья целенаправленно влияют на распределение температуры и изменяют его.