Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ladowania wielkiego pieca przy wysokim cisnieniu w gardzieli, system typu M, 2M i 3M, to znaczy tworzacym w przekroju pionowym wielkiego pieca linie ladowania wsadu w gardzieli ksztaltu litery M, 2M lub 3M.Sposób ladowania typu M jest znany od dawna w procesie wielkopiecowym, natomiast ladowanie typu 2M i typu 3M jest zupelna nowoscia. Zasada ladowania dla wszystkich trzech typów ladowania wielkiego pieca o wysokim cisnieniu w gardzieli wiekszym od 2 barów jest ta sama.Systemy ladowania typu M, 2M i 3M umozliwiaja prawie ciagle ladowanie materialu, róznych rud, koksu, innych dodatków, spieków, wedlug zalozonej kolejnosci i w ilosciach starannie dozowanych, bez zadnych wahan cisnienia w gardzieli podczas gdy w klasycznych sposobach ladowania i urzadzeniach podczas kazdego ladowania, nastepuje spadek cisnienia i wylot pylów.Znane urzadzenie do ladowania, z dzwonami i misami obrotowymi, zadowalajaco pracuja na wielkich piecach o objetosci uzytecznej do 2 500 m3 i cisnieniu w gardzieli do 1,5 bara, natomiast dla wielkich pieców o objetosci do 4 000 m3 i cisnieniu w gardzieli powyzej 2 barów, wymiary i ciezar elementów urzadzenia do ladowania dochodza do duzych wartosci i sa ponadto bardzo trudne do wykonania. Ich scieranie w czasie pracy, szczelnosc, wymagaja czestych rozbiórek i czesciowych postojów, co powoduje znaczne straty w produkcji.W znanych rozwiazaniach, dla szybkiego i latwego demontazu zespolów o ciezarze dochodzacym do 150 ton, ustawione sa na wysokosci powyzej 80 m mosty suwnicowe. Natomiast zespoly o ciezarze rzedu 4001, wymagaja budowy wielkich konstrukcji nosnych.Celem i zadaniem wynalazku jest wyeliminowanie niedogodnosci zwiazanych ze znanymi rozwiazaniami oraz opracowanie lekkiej konstrukcji o prostej budowie, latwej do demontazu, przegladu i napraw, zabezpieczajacej ciagly bieg wielkiego pieca.2 89 653 Zgodnie z wynalazkiem istota urzadzenia do ladowania wielkiego pieca przy wysokim cisnieniu w gardzieli systemem M, 2M i 3M usytuowanego pomiedzy pionowymi przewodami odprowadzajacymi gazy wielkopiecowe, jest to, ze sklada sie zleja wsypowego dwudroznego usytuowanego w osi pieca i zamontowanego w sposób szczelny na umieszczonych obok siebie parami zespolach skladajacych sie z zasobników materialu wsadowego, posiadajacych u wylotu umieszczone obrotowe zbieracze lopatkowe, oraz z polaczonego z zespolami rozdzielacza obrotowego, równiez osadzonego szczelnie w osi pieca na pierscieniu wsporczym odpornym na wysoka temperature, przy czym rozdzielacz obrotowy sklada sie z prostego stozkowego leja osadzonego obrotowo w lozysku polaczonym sztywno z pierscieniem wsporczym oraz z jednej lub kilku rur zasypowych o róznej dlugosci, niezaleznych od siebie i nachylonych w stosunku do osi pieca pod katem 40—50°.Zgodnie z dalsza cecha rozwiazania urzadzenie ma rozdzielacz z dwudroznym lejem stozkowym zasilajacym dwie niezalezne rury zespolowe o róznej dlugosci do ladowania systemem 2M, lub rozdzielacz z trójdroznym lejem stozkowym zasilajacym trzy niezalezne rury zasypowe o róznej dlugosci do ladowania systemem 3M, przy czym lej wsporczy jest polaczony z zasobnikami materialu wsadowego w sposób szczelny poprzez zawory klapowe, a obrotowe zbieracze lopatkowe sa polaczone z rozdzielaczem obrotowym w sposób szczelny poprzez zawory klapowe.Korzystnie rura zasypowa ma uklad chlodzenia woda, którego doplyw i odplyw znajduje sie w osi pieca, a zasobniki materialu wsadowego maja ksztalt pólwalców i maja wspólna sciane dzialowa oraz sa wyposazone w przegrody dzielac przetrzen zasobnika na cwiartki.Zasadnicza idea wynalazku polega na zastosowaniu 2,4 lub 6 zasobników materialu wsadowego pracujacych parami, w zaleznosci od tego czy operacje ladowania prowadzi sie systemem typu M, 2M lub 3M.Wtedy gdy jeden, dwa lub trzy zasobniki z pary zasobników sa ladowane materialami wsadowymi, drugi zasobnik, dwa lub trzy zasobniki wyladowuja wsad do gardzieli wielkiego pieca za pomoca leja obrotowego ustawionego w osi i na górze pancerza wielkiego pieca. Znane tasmy przenosnikowe lub wózki skipowe do ladowania zasobników doprowadzaja material wsadowy do urzadzenia.Zatem zgodnie z wynalazkiem material wsadowy laduje sie systemem w ksztalcie litery M, 2M lub 3M stosujac 1,2 lub 3 pary zasobników materialu wsadowego umieszczonych równolegle i pracujacych wahadlowo z przesunieciem w czasie, przy czym proces ladowania prowadzi sie w sposób ciagly przy wymaganym i utrzymanym wysokim cisnieniu i temperaturze w-gardzieli.Zgodnie z wynalazkiem material wsadowy zasypuje sie do zasobników z leja wsypowego poprzez zawór klapowy, a z zasobników poprzez zbieracze lopatkowe i lej zasypowy i rury lub rure zasypowa laduje sie bezposrednio do gardzieli.Wielka zaleta urzadzen do ladowania systemem M, 2M i 3M jest ich prosta i lekka konstrukcja, latwosc demontazu, przegladów i napraw, poniewaz ciezar najwiekszego elementu nie przekracza 15 ton. Jedna z glównych zalet wynalazku jest mozliwosc pracy z polowa zestawu urzadzenia, bez powodowania przerw w biegu wielkiego pieca, jedynie z chwilowym spadkiem wydajnosci produkcji, podczas napraw elementów uszkodzonych.Dzieki rozwiazaniu wedlug wynalazku utrzymuje sie cisnienie w gardzieli oraz trwala szczelnosc ukladu a to w wyniku ustawienia seryjnego poszczególnych elementów poczawszy od górnego leja z podwójnym wylotem poprzez zawór klapowy osadzony szczelnie na górze zasobnika materialu wsadowego, nastepnie poprzez obrotowy zbieracz z bebnem lopatkowym, obracajacy sie w takim kierunku aby zmniejszyc zuzycie scianek wewnetrznych na skutek tarcia materialów wsadowych. Drugi zawór klapowy podobny budowa do zaworu górnego, jest polaczony króccem z obudowa rozdzielacza obrotowego o ksztalcie leja, zaglebionego w gardzieli wielkiego pieca i za posrednictwem rury zasypowej pojedynczej, podwójnej lub potrójnej, obracajacej sie z szybkoscia 15 do 30obr/min, zasypuje równoczesnie do wielkiego pieca rózne materialy wsadowe, przy czym czesc zaglebiona w gardzieli wielkiego pieca, narazona na dzialanie goracych gazów o temperaturze od 400 do 500 C, jest chlodzona obiegiem wody w koszulce wodnej. Wlot jak i wylot ukladu obiegowego wody znajduja sie w osi obrotu rozdzielacza, w specjalnym lozysku na koncu walu. Lej rozdzielacza jest osadzony w pierscieniu szczelnym na lozysku rolkowym skosnym, obciazanym niesymetrycznie.Istotna zaleta rozwiazania wedlug wynalazku jest znaczne zredukowanie ciezarów jak i wymiarów urzadzen, oraz oszczednosc energii elektrycznej, uzyskana dzieki ciaglemu cyklowi pracy, dwóch zespolów urzadzen pracujacych na przemian. Na przyklad kiedy lej górny kieruje wsad do jednego zasobnika, którego zbieracz obrotowy jest nieruchomy, to drugi zasobnik znajduje sie pod cisnieniem, z zaworem klapowym górnym zamknietym, z zaworem klapowym dolnym otwartym i ze zbieraczem w ruchu. Kiedy jeden zasobnik jest ladowany, drugi z tej samej pary jest wyladowany i na przemian.Równiez dzieki rozwiazaniu wedlug wynalazku zawisanie materialu wsadowego tak czeste w wielkich piecach jest prawie calkowicie wyeliminowane przy ladowaniu typu 2M i typu 3M poniewaz powierzchnie styku89 653 3 miedzy warstwami wierzchnimi i spodnimi materialu wsadowego ulatwiaja poslizg i ruchy wzgledne obu pokladów materialu wsadowego, przy czym poklad powolniejszy materialu wsadowego znajduje sie wzdluz scianek od strony zewnetrznej, a poklad obsuwajacy sie szybciej znajduje sie w srodku zasobnika.Wynalazek równiez umozliwia latwe zwiekszenie cisnienia w gardzieli wielkiego pieca, poniewaz szczelnosc zaworów klapowych jest bardzo dobra i trwala. Rozwiazanie wedlug wynalazku pozwala unikac koniecznosci stosowania wielkich i ciezkich konstrukcji wiez kwadratowych, calosc urzadzen do ladowania moze byc wsparta na pancerzu wielkiego pieca, przy czym pionowe przewody wylotowe gazów moga stanowic slupy nosne dla zasobników urzadzenia do ladowania systemem M, 2M i 3M.Przedmiot wynalazku, objasniony jest w przykladach wykonania, przedstawionych na zalaczonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia, w przekroju i schematycznie, uklad warstw materialu wsadowego w wielkim piecu dla systemu ladowania typu M, fig. 2 - jak na fig. 1, lecz dla systemu 2M, fig 3 - jak na fig. 1, lecz dla systemu 3M, fig .4 —jak na fig. 1, lecz w czesci stozkowej wielkiego pieca i dla systemu 3M, fig. 5 — urzadzenie, wedlug wynalazku, do ladowania wsadu systemem M, fig. 6 — schematycznie uklad ladowania systemem M, fig. 7 -jak na fig. 6, lecz dla systemu 2M, fig. 8 -jak na fig 6, lecz dla systemu 3M, fig. 9 —fragment urzadzenia czesci zasypowej usytuowanej w gardzieli dla systemu ladowania 2M, Na fig. 1 przedstawiony jest schematycznie uklad warstw materialu wsadowego, zasypanego systemem typu M, w przekroju wielkiego pieca, ze strefa 1 spalania, warstwa zuzla 2, surówka 3, oraz warstwa koksu 4, rudy spiekanej 5 i warstwa dodatków stopowych 6 takich jak rudy manganu, fig. 2 przedstawia w przekroju uklad wsadu wedlug systemu ladowania typu 2M, fig. 3 jak na fig. 2 lecz dla systemu typu 3M, szczególnie dla wielkich pieców o objetosci powyzej 4 000 m3, i srednicy wewnetrznej garu wiekszej od 14 m. fig.4 przedstawia w przekroju schematycznym uklad ladowania wielkiego pieca wedlug 3M, materialami wsadowymi tworzacymi uklad warstwowy z koksu 4, rud spiekanych 5 i róznych dodatków 6; uklad warstw materialu wsadowego w czesci stozkowej wielkiego pieca przedstawiono biorac jako podstawe pewne hipotezy bardzo trudne do sprawdzenia doswiadczalnie. Jezeli zjawiska, które zachodza w obecnych wielkich piecach sa jeszcze malo znane, tym bardziej istota rozwiazania wynalazku, moze byc waznym krokiem dla przyszlosci metalurgii.Na fig. 5 przedstawiono, schematycznie i w uproszczeniu, przyklad wykonania urzadzenia wedlug wynalazku dla sposobu ladowania systemem M bedacym podstawa sposobów ladowania typu 2M i 3M.W gardzieli znajduje sie warstwa rudy spiekanej 5 i róznych dodatków 6. Materialy wsadowe doprowadzane przenosnikiem tasmowym 8 lub wózkiem skipowym wpadaja do leja dwudroznego 9, który kieruje material wsadowy do zasobnika 12, przy czym zawór klapowy 10 jest otwarty a powierzchnie uszczelnien nie sa narazone na scieranie. Obrotowy zbieracz lopatkowy 14 jest unieruchomiony a zawór klapowy dolny 16 jest szczelnie zamkniety, dociskany do swego gniazda cisnieniem panujacym w gardzieli wielkiego pieca. Zasobnik 12 znajduje sie w fazie zasypywania. W drugim zespole, zawór klapowy górny 11 jest zamkniety i dociskany do swego gniazda cisnieniem panujacym w zasobniku 13, który jest w fazie wyladowywania materialu wsadowego do wielkiego pieca. Zbieracz lopatkowy 15 obraca sie w kierunku odwrotnym do wskazówek zegara, co zmniejsza do minimum zuzycie wewnetrzne korpusu przy zbieraniu przez lopatki zbieracza materialu wsadowego. Dolny zawór klapowy 17 jest owarty i materialy wsadowe wpadaja do leja rozdzielacza obrotowego 18 obracajacego sie w sposób ciagly z predkoscia 15 do 30obr/min. Rozklad materialu wsadowego wewnatrz wielkiego pieca odbywa sie za posrednictwem rury 19 chlodzonej plaszczem wodnym. Rozdzielacz obrotowy jest osadzony na lozyskowym szczelnym pierscieniu tocznym umocowanym do pancerza wielkiego pieca w gardzieli 22.Mechanizm napedowy 20 rozdzielacza i specjalne lozysko 21 umozliwiaja wlot i wylot wody chlodzacej rure zasypowa 19 narazona wewnatrz pieca na dzialanie wysokich temperatur gazów rzedu 400—500°C. Gazy wielkopiecowe wylatuja pionowymi przewodami 23, które moga takze sluzyc jako kontrukcje wsporcze dla zasobników 12 i 13, które maja ksztalt dwóch cylindrycznych polówek zjedna wspólna srodkowa scianka.Wzrost cisnienia w zasobniku 13 dokonuje sie przez sterowanie zaworem trójdroznym 24, a dekompresje zasobnika 12 zaworem 25. Zawór 26 przeznaczony jest równiez do kompresji i dekompresji zbieraczy 14 i 15.Na fig. 6 przedstawiono schematycznie uklad ladowania dla systemu typu M zawierajacy przenosnik tasmowy 8 materialów wsadowych, lej wsypowy dwudrozny 9, zawory klapowe górne 10 i 11, z których jeden jesttrtwarty a drugi zamkniety, zasobnikami 12 i 13, z których jeden jest ladowany a drugi rozladowywany, obrotowe zbieracze lopatkowe 14 i 15, pracujace na przemian, zawory klapowe dolne 16 i 17 zapewniajace duza szczelnosc, równiez pracujace w ukladzie na przemian. Rozdzielacz obrotowy 18 z rura zasypowa 19 zasypuje w ruchu ciaglym material wsadowy do gardzieli 22. Wtedy gdy jeden zespól urzadzen 10,12,14 i 16 jest w fazie ladowania wsadu do zasobnika, drugi zespól 11, 13, 15 i 17 — zaladowuje wsad do wielkiego pieca.Fig. 7 przedstawia schematycznie uklad ladowania systemem typu 2M. Przesuniecie fazowe w dzialaniu obu par zespolów urzadzen moze byc rózne i zmienne, w zaleznosci od potrzeb eksploatacji wielkiego pieca.4 89 653 Fig. 8 przedstawia schematycznie uklad ladowania systemem typu 3M, z tymi samymi oznacznikami elementów jak dla fig. 6.Rysunki sa schematyczne imaja na celu przedstawienie koncepcji rozwiazania sposobu ladowania systemem 2M i 3M biorac jako podstawe systemem M.Na fig. 9 przedstawiona jest, w widoku i w przekroju, czesc zespolu urzadzen do ladowania systemem typu 2M, w którym rozdzielacz obrotowy podwójny 27 stanowi zasadniczy element rózniacy ten uklad do przedstawionego na fig. 5.Fig. 10 przedstawia w przekroju pionowym schematycznie zespól urzadzen systemu ladowania typu 3M z rozdzielaczem obrotowym potrójnym 28 i trzema rurami zasypowymi. Strzalki pokazuja zejscie wsadu do gardzieli wielkiego pieca. Praca urzadzenia przebiega czterema etapami, w sposób ciagly przy czym czasy róznych czynnosci ladowania sa zalezne od charakterystyk wielkiego pieca i od wielkosci urzadzen.Etap I — zasobnik jest pusty i jeszcze pod cisnieniem gazu, a zawór klapowy górny jest zamkniety, zbieracz obrotowy zatrzymuje sie i zawór klapowy dolny zamyka sie. Nastepuje dekompresja zasobnika, a po osiagnieciu cisnienia otoczenia, zawór klapowy górny otwiera sie, lej górny lub wózek skipowy wrzuca caly wsad materialów starannie przygotowanych i w ilosciach dozowanych do zasobnika umieszczonego miedzy wylotami pionowymi gazu wielkopiecowego.Etap ii — zasobnik jest pelny rud, koksu, spieku rudnego lub innych dodatków wsadu, lej wsypowy górny zatrzymuje ladowanie przez zmiane polozenia, zawór klapowy górny zamyka sie, cisnienie w zasobniku zostaje podwyzszone przez wlot gazu przez filtr wstepnego oczyszczania o parametrach pracy cisnienia i temperatury bardzo zblizonych do parametrów w gardzieli wielkiego pieca, przy czym odparowana wilgoc z wsadu moze zwiekszyc cisnienie w zasobniku i poprawic cykl pracy ladowania.Etap III —cisnienie w zasobniku jest rózne, troche wyzsze, niz w gardzieli wielkiego pieca, zawór klapowy dolny otwiera droge spadku materialów wsadowych. Zbieracz obrotowy wrzuca regularnie porcje materialów do przewodu polaczonego z rozdzielaczem obrotowym. Droga przeplywu materialów wsadowych powodujacych silne scieranie wewnetrznych scianek korpusu zbieracza, jest ukierunkowana obrotem bebna z lopatkami tak, ze materialy spadaja do leja nieznacznie scierajac scianki korpusu zbieracza, przy czym plyty wymienne o wysokiej twardosci stanowiace wykladzine scianek korpusu zbieracza sa latwe do wymiany w ciagu bardzo krótkiego czasu bez potrzeby zatrzymywania biegu wielkiego pieca. Rura lub rury zasypowe umieszczone pod rozdzielaczem obrotowym zasypuja materialy do wnetrza wielkiego pieca po luku dajac w przekroju linie lamana ksztaltu M, lub 2M, lub 3M.Etap IV —po opróznieniu zasobnika zawór klapowy dolny zostaje zamkniety z chwila zatrzymania zbieracza i cykl ladowania moze byc rozpoczety od etapu I. Gdy jeden zespól urzadzen jest w pracy w etapie I, drugi zespól pracuje w etapie III tak, ze obrotowy rozdzielacz obracajac sie bez przerwy jest prawie zawsze obciazony materialami wsadowymi.Sondowanie poziomu ladowania moze byc dokonane poza torem zataczanym przez najwieksza z rur zasypowych znanym sposobem na przyklad przez kamery telewizyjne echosondy lub sondy radioaktywne Czasy martwe ograniczaja sie do czasu kompresji i czasu dekompresji zasobników.O ile zasypywanie wsadu systemem typu M przeprowadza sie za pomoca znanych urzadzen do ladowania wielkich pieców, to ladowanie typu 2M a szczególnie typu 3M sa mozliwe jedynie przy zastosowaniu rozdzielacza obrotowego z oddzielnymi lejami koncentrycznymi wyposazonymi kazdy w oddzielna rure zasypowa. Dla dwóch lei koncentrycznych, stosowane sa 4 zespoly zasobników i dwie rury zasypowe. Jezeli sa stosowane 3 leje koncentryczne, urzadzenie ma 6 zespolów zasobników i trzy rury zasypowe.. Wieksza ilosc nie jest wskazana, poniewaz mozliwosci prawidlowego rozkladu materialu wsadowego sa wystarczajace. Przejscie w krótkim czasie od systemu ladowania typu 3M do systemu typu 2M, jest bardzo latwe, wystarczy zatrzymac dwa zespoly zasobników. Podobnie mozna przejsc od systemu ladowania typu 2M do ladowania typu M.Powrót do systemu ladowania typu 3M od zastosowanego chwilowo systemu 2M dokonuje sie przez wlaczenie do ruchu wylaczonych zespolów. Podobnie dla systemu 2M z chwilowo stosowanego systemu M.Podczas chwilowo zwolnionego biegu pieca, mozliwe jest wlaczenie dwóch zespolów zasobników i przejscie od systemu ladowania typu M do systemu typu 2M, podobnie od systemu 2M do systemu 3M.Wymiana rozdzielacza obrotowego, która wydaje sie mozliwa podczas krótkiego zahamowania biegu wielkiego pieca, stanowi najdluzsza prace remontowa ukladu. Dlugosc cyklów pracy kazdego z zespolów moze byc zmieniona i regulowana w zaleznosci od potrzeb technologicznych dla uzyskania optymalnych parametrów ruchu. Ilosc mozliwych kombinacji, ukladu róznych warstw materialu wsadowego jest bardzo duza i celowe jest zastosowanie automatyzacji procesu za pomoca mózgu elektronowego (Computer) umozliwiajacego w przypadku rozwiazania wedlug wynalazku prowadzenie stalej kontroli parametrów jak i programowanie skutecznego sposobu ladowania wielkiego pieca.89 653 *5 Dzieki systemowi ladowania typu 3M, wedlug wynalazku, uzyskuje sie utworzenie w osi wielkiego pieca m slupa materialów wsadowych pozwalajacego na zwiekszenie ilosci wydzielonego ciepla i ilosci gazów redukujacych, a szczególnie na podwyzszenie temperatury w osi wielkiego pieca, zdala od scian wylozonych materialem ogniotrwalym jak i od ukladu chlodzenia pancerza. PL