Устройство для окомкования шихты

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОКОМКОВАНИЯ шихты, содержащее рабочую емФи1 кость в виде барабана или чапт, привод ее вращения, опоры, раму, загрузочньм , разгрузочный и очистной узлы и магнитную систему, отличающееся тем, что, с целью . повышения эффективности окомкования , магнитная система вьтолнена в виде закрепленной в подшипниковом узле опорной балки вала с насаженными на него кольцевыми магнитами, при этом подшипниковый узел закреплен с возможностью его перемещения в правом нижнем квадранте емкости для окомкования в плоскости, перпендикулярной его оси. (О (Л tz Окатыши

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!! ) (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

/ (21) 3594201/22-02; 3594528./22 — 02 (22) 23.05.83 (46) 07.08.85. Бюл. 1(29 (72) Ю.С.Рудь, В.Г.Кучер, Б.M.Горбач, В.И.Лобода и В.АЛ(клярук (71) Криворожский ордена Трудового

Красного Знамени горнорудный институт (53) 622.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 709704, кл. С 22 В 1/14, 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОКОИКОВАНИЯ IIIHXThl содержащее рабочую емкость в виде барабана или чаши привод ее вращения, опоры, раму, загрузочный, разгрузочный и очистной узлы и магнитную систему, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности окоМкования, магнитная система выполнена в виде закрепленной в подшипниковом узле опорной балки вала с насаженными на него кольцевыми магнитами, при этом подшипниковый узел закреплен с возможностью его перемещения в правом нижнем квадранте емкости для окомкования в плоскости, перпендикулярной его ocu.

1171547. 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что при выполнении рабочей емкости в виде барабана кольцевые магниты магнитной системы насажены на вал, выполненный. из диамагнитного материала одноименными полюсами один к другому на расстоянии,.равном 1-4 длинам магнитов, причем ось магнитной системы наклонена в сторону разгрузкипод углом3-15 к внутреннейповерхности барабана .

Изобретение относится к металлур- гической промышленности, а именно к оборудованию, предназначенному для окомкования железорудной шихты при производстве окатышей.

Цель изобретения — повышение эффективности-окомкования шихты в окомкователях.

На фиг. 1 показан барабанный окомкователь шихты, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — чашевой окомкователь, общий вид; на фиг. 4 — крепление магнитной системы к опорной балке; на фиг. 5 — вариант крепления подшипникового узла в двух эксцентриках, на фиг. 6 — то же, в наборе отверстий или в продольном пазе опорной балки; на фиг. 7 — расчетная схема параМетров установки магнитной системы в барабанном окомкователе; на фиг. 8 — то же, в чашевом окомкователе.

Устройство для окомкования шихты состоит из емкости 1 для окомкования, в качестве которой используется цилиндрический барабан (фиг. 1 и 2) .или чаша (фиг, 3 и 4). Емкость 1 для окМасования установлена на раме 2 и может вращаться вокруг своей оси при помощи привода 3. Загрузка шихты в емкость для окомкования осуществляется через загрузочное устройство 4, а разгрузка готовой продукции через разгрузочное устройство 5.

Очистка рабочей поверхности емкости для окомкования 1 осуществляется очистным устройством 6. В правом нижнем квадранте емкости для окомко3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что при выполнении рабочей емкости в виде чаши кольцевые магниты магнитной системы насажены на вал, выполненный из магнитомягкого материала с чередованием полярности, ось магнитной системы параллельна оси чаши, а расстояние от нижнего торца магнитной системы. до днища чаши равно 0,03- 1,0 высоты борта..,вания установлена магнитная система 7, которая закреплена в подшипниковом узле 8 к опорной балке 9, установленной на раме 2. Магнитная сис тема 7 состоит из вала 10, установленного в подшипниковом узле 8,- и кольцевых магнитов 11, насаженных на вал 10. Подшипниковый узел 8 закреплен в опорной балке 9 с возможностью IO его перемещения в плоскости, перпендикулярной оси емкости для окомкования 1.

Емкость 1 в виде цилиндрического барабана (фиг. 1 и 2) окомкователя

15 шихты имеет бандажи 12 и зубчатый венец 13. При помощи бандажей 12 цилиндрический барабан установлен на роликах 14, закрепленных в роликоопорах 15, последние установлены на

20 раме 2, Зубчатый венец 13 кинематически связан с приводом 3. Вал 10 магнитной системы 7 выполнен из диамагнитного материала, а кольцевые магниты 11 насажены на вал 10 на рас25 стоянии, равном 1 — 4 длинам магнитов, и обращены одноименными полюсами один к другому. Вал 10 магнитной системы 7 расположен по отношению к внутренней поверхности барабана под

3Q углом 3- 1 5

Емкость в виде чаши (фиг. 3 и 4) имеет днище 16 и борта 17 и изменяет свое положение в пространстве при помощи устройства 18 для изменения угла наклона. Вал 10 магнитной системы 7 выполнен из магнитомягкого материала, а кольцевые магниты 11 насажены на вал 10 с чередованием

1547 4 вращение загруженной шихты у внутренней стенки емкости 1 для окомкования, она поднимается вверх по свободной поверхности, расположенной ближе к оси вращения, и осыпается вниз.

При этом происходит процесс превраще,ния шихты в окатьппи. В почке" происходит концентрация мелких фракции шихты. Так как путь окатывания этих частиц незначительный, то процесс окомкования происходит медленно и часть шихты достигает разгрузочного устройства 5 неокомкованной, снижая качество готовой продукции. Образование окатьппей осуществляется в три этапа: образование зародышей, рост окатьппей, массообмен между образовавшимися окатышами. Для повьппения производительности окомкователя и прочности окатьппей за счет интенсификации процесса образования зародышей и увеличения сил, воздействующих на окатьпп на втором и третьем этапах, в зоне "почки" устанавливается магнитная система 7, включающая вал 10 и кольцевые магниты 11, обращенные в барабанном окомкователе одноименными полюсами один к другому, а в чашевом окомкователе — разноименными полюсами один к другому.

В известных окомкователях зародыши образуются в результате попадания капли воды в объем сухого материала либо путем образования комочка при разрушении слоя концентрата (основного компонента шихты) при снятии

его с вакуум-фильтров.

3 117 полярности и образуют открытую двухполюсную магнитную систему 7. Ось открытой двухполюсной магнитной системы 7 параллельна оси чаши. Магнитный поток кольцевых магнитов 11 проходит через вал 10, опорную балку 9, днище 16 и замыкается через воздушный промежуток h, который в процессе работы заполняется комкуемой шихтой 19. Для обеспечения воз- 1р можности установки магнитной системы 7 в центре циркуляции комкуемой шихты 19 подшипниковый узел 8 закрепляется в двух эксцентриках 20 и 21 (фиг. 5) и удерживается от пере- 5 мещения в вертикальном направлении гайкой 22 с шайбами 23. Суммарный эксцентриситет эксцентриков 20 и 2 1 равен 0,3-0,5 радиуса емкости 1 для окомковання, что обеспечивает воз- 20 можность перемещения -магнитной системы 7 в нижнем правом квадранте на расстояние, равное 0,6-0,9 радиуса барабана или 0,4-0,9 радиуса чаши.

Второй вариант установки магнит- 25 ной системы 7 приведен на фиг, 6. . Подшипниковый узел 8 размещается в одном из отверстий 24 опорной балки 9 и удерживается в ней гайкой 22 с шайбами 23. Опорная балка 9 шарнир-3О но закреплена в раме 2 посредством оси 25, удерживаемой гайками 26 с шайбами 27. Вместо набора отверстий 24 в опорной балке 9 может быть выполнен продольный паз.

Устройство для окомкования шихты работает следукпцим образом.

Посредством загрузочного устройстА ва 4 шихта загружается в емкость 1, где происходит процесс окомкования 40 под воздействием магнитного поля, создаваемого магнитной системой 7.

Загруженная в емкость 1 шихта за счет сил, возникающих при вращении емкости 1, поднимается в верхнее по- 45 ложение. После того как.наклон поверхности шихты превысит угол естественного откоса, Избыток шихты начнет осыпаться вниз, стремясь восстановить первоначальный угол естествен-M ного откоса. На место осыпавшейся шихты поднимается новая порция материала и ц икл повторяется. Траектория отдельных порций шихты внутри емкости 1 показана на фиг. 2. В про- Я цессе движения шихты центр тяжести загрузки "почка" остается на одном месте. Вокруг "почки" осуществляется

В предлагаемом окомкователе дополнительным источником образования зародьппей является поле магнитной системы 7. Под воздействием магнитного поля системы 7 железорудная часть шихты, расположенная в зоне

tt lt почка, собирается в комочки и стягивается магнитными силами в гранулызародьппи, т.е. магнитное поле системы 7 является дополнительным источником образования зародьппей окатышей, что приводит к повьппению производительности окомкователя. Кроме того, магнитное поле воздействует также на процесс роста окатышей и массообмена между ними. При этом, рост окатьппей происходит под действием трех факторов: влага, находящаяся в шихте, за счет сил капилляр. ного давления стягивает ее частицы в комки и обеспечивает последующее

1 171547

1О

20 укрупнение окатышей; окатьппи уплотняются под действием собственного веса, перекатываясь по внутренней поверхности емкости 1 для окомкования. Третьим фактором, способствующим интенсификации процесса окомкования, является поле магнитной системы 7. Зародьппи и железорудная мелочь шихты, попадая в зону магнитного поля системы 7, намагничиваются, что способствует налипанию на зародыши железорудной части неокомкованной шн>: л.

Таким образом, магнитное поле

;системы 7 усиливает воздействие на комочки шихты первых двух факторов — воздействия влаги и сил гравитации, обеспечивая стягивание частиц в зародыши и укрупнение -гранул в процессе массообмена, что приводит к увеличению производительности окомкователя и повьппению прочности окатьппей, 25

В барабанном окомкователе (фиг. 1 и 2) процесс окомкования осуществляется за счет вращения барабана при помощи зубчатого венца 13 при.вода 3, установленного на раме 2.

При этом бандажи 12 барабана катят30 ся по роликам 14, закрепленным в роликоопорах 15. Движение шихты .вдоль оси барабана осуществляется за счет того, что плоскость ссыпания шихты по скату, образованному поднимающейся частью шихты в барабане, одновременно наклонена к горизонту и в сторону разгрузочного конца барабана. В результате этого каждый элементарный поток материала перемещается по винтовой линии вдоль оси барабана в сторону разгрузочного устройства 5. Осью этой винтовой линии является геометрическое место

"почек", расположенных вдоль оси ба- 45 рабана, Угол наклона оси винтовой линии к внутренней поверхности барабану составляет 3-15 . В связи о с этим, ось магнитной системы 7 устанавливается в подшипниковых узлах 8 опор 9 внутри барабана под углом 3О

15 к его внутренней поверхности. При уменьшении угла наклона магнитной о системы 7 на угол меньше 3 и увеличении угла ее наклона на угол больо ше 15 магнитная система 7 выводится иэ "почки" вращающейся в барабане ,шихты и ее воздействие на процесс окомкования снижается. Это приводит к снижению эффективности работы окомкователя шихты. Координату под. шипникового узла 7 (точка 0 ) в плос. кости, перпендикулярной оси вращения 0 барабана, определяют из условия размещения ос.. магнитной системы 7 в центре циркуляции 0 помещаеf мого материала (фиг. 7). Радиус Rg центра циркуляции 01 находят из выражения

R1=h +h (1) где h„— толщина ссыпающегося слоя, мм;

hù — расстояние до движущегося в барабане материала.

Причем из ЬОА01 находят

Ь„,=К соз (2) где A — центральный угол обхвата, "с 2R(0 0053+0 000636М (3 (Ф с.

Для условий эксплуатации цент- ральный угол обхвата % равен 80120п. Радиус центра циркуляции шихты R1 определяется из соотношения

Ry=(0,59-0,91) R (0,6-0,9) R. (4)

Максимальный эффект воздействия магнитного поля на процесс окомкования шихты и исключение забивания шихтой .межполюсного пространства до— .стигаются расположением магнитов 11 на валу 10 одноименными полюсами один к другому при расстоянии между кольцевыми магнитами 11, равному 1-4 длинам магнитов (фиг. 1). Каждый кольцевой магнит 11, насаженный на вал 10, представляет собой автономную замкнутую магнитную систему, магнитные силовые линии которой замыкаются через комкуемую шихту.

При этом налипаемая к полюсам магнитов 11 шихта отрывается от них при воздействии перемещающихся пс замкнутым круговым траекториям вокруг "почки" объемов шихты. При уменьшении расстояния между магнитами 11 для величин, меньших одной длины магнита 11, ухудшаются условия отрыва частиц шихты от полюсов магнитов 11, что приводит к снижению эффекта воздействия магнитного поля на процесс окомкования. При увеличении расстояния между магнитами 11 до величины, превышающей четыре дли ны магнита 11, резко снижается степень воздействия магнитного поля

7 11715 системы 7 иа частицы шихты, находящиеся в межполюсном пространстве.

В чашевам окомкователе (фиг. 3 и 4) траектория движения материала в чаше представляет собой сходящуюся неправильную спираль, приближающуюся к бортам 17 чаши и имеющую центр зоны циркуляции. Зародьшя окатышей и мелкие фракции шихты сосредотачиваются в центре зоны циркуляции и 10 располагаются непосредственно у рабочей поверхности днища 16 чаши. От количества зародышей и скорости их роста на первом этапе зависит эффективность работы чашевого окомкователя. Поэтому в предлагаемом чашевом окомкователе магнитная система 7 устанавливается в центре зоны циркуляции шихты. Расстояние от нижнего торца магнитной системы 7 до днища 16 ц чаши выбирается из условия предотвращения разрушения нижнего слоя окатьппей. Минимальное значение равно диаметру окатьппа во избежание его разрушения при заклинивании между 35 торцом магнитной системы 7 и рабочей поверхностью днища 16 чаши. Экспериментальными исследованиями установлено, что номинальный диаметр окатышей составляет .20-25 мм, высота бор-. щ та 17 чаши 1 равна 600-800 мм.

Поэтому минимальное расстояние h от нижнего торца магнитной системы 7 до днища 16 чаши составляет 0,03 высоты борта, максимальное значение равно высоте борта 17 чаши. Таким образом, расстояние от нижнего торца магнитной системы 7 до днища 16 чаши находится в пределах 0,03-1,0 высоты борта.. При уменьшении расстоя-40 ния до величин меньших диаметра окатьппей происходит разрушение последних, увеличение содержания мелочи, соответственно> снижение эффективности работы окомкователя. Верхний предел расстояния h от нижнего торца магнитной системы 7 до днища 16 определяется высотой слоя комкуемой шихты 19, которая не может быть больше высоты борта 17 чаши. Коорди- 5р нату подшипникового узла 8 в плоскости, перпендикулярной оси вращения чаши, определяют из условия размещения магнитной системы 7 в центре циркуляции 0 комкуемой шихты 19 (фиг. 8). Радиус центра циркуляции К находят из 5.0АО, 47 8

R < =Rs in/, (5) где R — радиус чаши (R=2,5-6;О), м;

P — угол отрыва комкуемой грану лы от борта чаши.

Угол Я находят из выражения

R П2 сos --- — — -. (6)

/ 900(sinf-fcosf)

О где (— угол наклона чаши ((/=40-60 ) „ коэффициент трения (f=0,3-0,4);

n — число оборотов чаши (n=14-42), 1/мин.

Подставив численные значения аргументов в формулу (6) получают cosP =

=0,391-0,898, а угол / =23-64, тогда из формулы (5) вычисляют радиус циркуляции, который равен R=(0,4-0,9)R.

Для снижения нагрузки на привод 3 окомкователя и уменьшения износа вала 10 и магнитов 11 концевые части вала 10 помещены в подшипниковые узлы 8, что обеспечивает вращение магнитной системы 7 со скоростью примерно равной скорости вращения шихты вокруг "почки", Одинаковая скорость вращения магнитной системы 7 и комкуемой шихты исключает относительное перемещение абразивных частиц шихты относительно вала 10 и магнитов 11, что сводится к минимуму износа.

Для исключения налипания шихты на днище 16 или внутреннюю поверхность барабана используют очистное устройство 6. Выбор технологического режима окомкования осуществляется путем изменения числа оборота привода 3 и угла наклона чаши при помощи устройства 18.

Таким образом, применение устройства для окомкования предлагаемой конструкции обеспечивает повьппение эффективности технологического процесса окомкования за счет усиления воздействия факторов изменения поверхностного натяжения и вязкости воды, а также дополнительного воздействия на процесс окомкования магнитного поля, что приводит к образованию дополнительного источника образования эародьппей, увеличению сил, стягивающих шихтовой материал в гранулу-зародыш, интенсификации процесса роста окатьппей и массообмена между ними.

1 l 73547

Фиг.2

1171547

f0

ipuz. 5

1171547 или иг.

Составитель А.Сидоренко

Редактор Н. Гунько Техред А, Бабинец Корректор М. Самборская

Заказ 4822/29 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óìrîðoä, ул.Проектная, 4