RU132173U1

RU132173U1 - FRESHWATER FRESHWATER

Info

Publication number: RU132173U1
Application number: RU2013119094/02U
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Соболев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Ферро Балт Плюс"
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2013-09-10

Abstract

Колосник обжиговой машины, включающий нижние и верхние опорные рожки, дистанционные планки, рабочее тело, образованное верхней рабочей, нижней, а также боковыми поверхностями, отличающийся тем, что ширина основания нижнего опорного рожка составляет 0,85-1,25 высоты тела, а дистанционные планки выполнены ниже уровня рабочей поверхности на величину, равную 0,20-0,60 высоты тела, при этом на боковой поверхности нижних опорных рожков выполнены теплоотводящие ребра.The grate of the roasting machine, including the lower and upper support horns, distance strips, the working fluid formed by the upper working, lower, and also side surfaces, characterized in that the width of the base of the lower support horn is 0.85-1.25 of the body height, and distance the planks are made below the level of the working surface by an amount equal to 0.20-0.60 of the height of the body, while on the side surface of the lower supporting horns, heat-removing ribs are made.

Description

Полезная модель относится к области горнодобывающей и металлургической промышленности и может быть использовано для обжига металлургического сырья на решетке обжиговой машины.The utility model relates to the field of mining and metallurgical industry and can be used for firing metallurgical raw materials on the grill of a roasting machine.

При обжиге металлургического сырья материал располагается на рабочей поверхности колосника. За счет теплообмена со слоем раскаленного материала и окислительного газа-теплоносителя колосники нагревается до очень высокой температуры. По этой причине колосник изготавливают из коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных сталей типа стали марки 40Х24Н12СЛ (ГОСТ977-88. Отливки стальные. Общие технические условия). Основными причинами выхода из строя стальных колосников являются трещинообразование, высокотемпературная газовая коррозия и коробление. Коррозионностойкие и жаростойкие чугуны в значительно большей степени противостоят газовой коррозии и высокотемпературному короблению, чем указанные стали. Однако промышленные испытания чугунных колосников показали их низкую стойкость вследствие хрупкого разрушения при термических напряжениях, что обусловлено высокой хрупкостью чугуна. Термические напряжения, приводящие к разрушению чугунных колосников, вызваны большой разницей температуры между рабочей поверхностью и нижней частью тела колосника.When firing metallurgical raw materials, the material is located on the working surface of the grate. Due to heat exchange with a layer of hot material and an oxidizing heat carrier gas, the grate is heated to a very high temperature. For this reason, the grate is made of corrosion-resistant, heat-resistant and heat-resistant steels such as steel grade 40X24N12SL (GOST 977-88. Steel castings. General specifications). The main causes of failure of steel grates are crack formation, high-temperature gas corrosion and warping. Corrosion-resistant and heat-resistant cast irons are much more resistant to gas corrosion and high-temperature warping than these steels. However, industrial tests of cast iron grates showed their low resistance due to brittle fracture under thermal stresses, due to the high fragility of cast iron. Thermal stresses leading to the destruction of the cast iron grate are caused by a large temperature difference between the working surface and the lower part of the grate body.

Известен колосник по патенту РФ на изобретение №2023224. Колосник состоит из тела с рабочей поверхностью и донной частью, выполненной с выступом, симметричным относительно плоскостей симметрии колосника. Колосник снабжен дистанционными планками и сопряженными с выступом с рожками. Выступ выполнен на всю длину донной части и имеет переменное сечение. Площади поперечных сечений тела колосника в пределах длины донной части выполнены с уменьшением от осевого сечения к периферии, а соотношение площади осевого сечения и площади наименьшего сечения выступа составляет 1,4-1,6.Known grate according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2023224. The grate consists of a body with a working surface and a bottom made with a protrusion symmetric with respect to the planes of symmetry of the grate. The grate is equipped with spacers and associated with a ledge with horns. The protrusion is made over the entire length of the bottom and has a variable cross section. The cross-sectional areas of the grate body within the length of the bottom part are made decreasing from the axial section to the periphery, and the ratio of the axial section area and the area of the smallest section of the protrusion is 1.4-1.6.

Колосник работает следующим образом. При прохождении зоны обжига на рабочую поверхность тела колосника воздействует высокотемпературное поле, вызывающее неравномерный нагрев в разных участках колосника. Выполнение донной части колосника с выступом переменного сечения, имеющим максимальный размер в осевом сечении, обеспечивает эффективный отбор тепла в центральной зоне с последовательным уменьшением теплоотвода к концам колосника, что способствует более равномерному распределению тепла по длине к сечению колосника. Этим обеспечивается снижение напряжений, возникающих при большом перепаде температур, и, следовательно, увеличивается его надежность и долговечность. Однако снижение термических напряжений происходит только в средней части тела колосника.The grate works as follows. When the firing zone passes, a high-temperature field acts on the working surface of the grate body, causing uneven heating in different parts of the grate. The implementation of the bottom of the grate with a protrusion of variable cross section having a maximum dimension in the axial section provides efficient heat removal in the central zone with a successive decrease in heat removal to the ends of the grate, which contributes to a more uniform distribution of heat along the length of the grate section. This provides a reduction in stresses arising from a large temperature difference, and, consequently, increases its reliability and durability. However, a decrease in thermal stresses occurs only in the middle part of the grate body.

Как показывает опыт эксплуатации сходных колосников, выполнение сечения рабочего тела переменным не обеспечивает достаточное снижение разности температуры между рабочей поверхностью и нижней частью тела колосника и, следовательно, долговечность работы колосника.As experience with the operation of similar grates shows, the implementation of the cross section of the working fluid by the variables does not provide a sufficient reduction of the temperature difference between the working surface and the lower part of the grate and, therefore, the durability of the grate.

Известен колосник колосниковой тележки, описанный в а.с. СССР №1183806.Known grate of the grate trolley described in A. with. USSR No. 1183806.

Колосник включает верхние и нижние рожки и основанное тело. Нижняя часть колосника в сечении имеет форму четырехугольника. В соответствии с изобретением нижняя часть сечения колосника выполнена с параллельными сторонами, перпендикулярными основанию. Отношение высоты верхних рожков колосника к толщине составляет, в соответствии с этим изобретением, 1,5-2,25.The grate includes the upper and lower horns and the grounded body. The lower part of the grate in the cross section has the shape of a quadrangle. In accordance with the invention, the lower part of the cross-section of the grate is made with parallel sides perpendicular to the base. The ratio of the height of the upper horns of the grate to the thickness is, in accordance with this invention, 1.5-2.25.

В этом техническом решении применены принципы снижения температуры рабочей поверхности колосника за счет повышения массивности его нижней части вследствие выполнения нижней части сечения колосника с параллельными сторонами. Таким образом, нижняя часть выполняет функции «холодильника». Теплообмен происходит через боковые стороны.In this technical solution, the principles of lowering the temperature of the working surface of the grate by applying the massiveness of its lower part due to the implementation of the lower part of the cross-section of the grate with parallel sides are applied. Thus, the lower part serves as a "refrigerator." Heat transfer occurs through the sides.

Однако эта конструкция не обеспечивает достаточно эффективный теплообмен, поскольку большая часть отводимого тепла остается в теле колосника, что не обеспечивает достаточное охлаждение рабочей поверхности. Это препятствует использованию в качестве материала для изготовления колосников коррозионностойкого жаропрочного чугуна и существенно увеличивает стоимость таких изделий.However, this design does not provide sufficiently efficient heat transfer, since most of the heat removed remains in the body of the grate, which does not provide sufficient cooling of the working surface. This prevents the use of corrosion-resistant heat-resistant cast iron as a material for the manufacture of grid-irons and significantly increases the cost of such products.

Известен колосник агломерационной или обжиговой машины (а.с. СССР №1341477), включающий нижние и верхние опорные рожки, дистанционные планки, и рабочее тело, образованное верхней рабочей, нижней, а также боковыми поверхностями. Дистанционные планки размещены у основания рабочего тела и верхних опорных рожков. Величина отношений высоты дистанционных планок к высоте колосников составляет 0,3-0,5. Этим обеспечивает более равномерное распределение массы рабочей поверхности, что устраняет неравномерность нагрева по длине колосника. Однако некоторое выравнивание температурных полей происходит только в верхней части колосника, что не обеспечивает снижение термических напряжений в общем объеме колосника до величин, позволяющих применять для его изготовления чугунKnown grate agglomeration or roasting machines (AS USSR No. 1341477), including lower and upper supporting horns, distance bars, and the working fluid formed by the upper working, lower, and also side surfaces. Remote bars are located at the base of the working fluid and the upper supporting horns. The magnitude of the ratio of the height of the spacer bars to the height of the grate is 0.3-0.5. This ensures a more uniform distribution of the mass of the working surface, which eliminates the uneven heating along the length of the grate. However, some leveling of temperature fields occurs only in the upper part of the grate, which does not provide a reduction in thermal stresses in the total volume of the grate to values that allow cast iron to be used for its manufacture

Задача, на которую направлено предлагаемое техническое решение - повышение эффективности работы обжиговой машины путем создания конструкции колосника, обеспечивающей уменьшение разности температуры между рабочей поверхностью и нижней частью тела колосника до значений, при которых возникающие термические напряжения в теле колосника не превышают предел прочности высоколегированного жаростойкого чугуна, и тем самым обеспечить возможность использования для изготовления колосников коррозионностойкого жаропрочного чугуна взамен жаростойкой жаропрочной стали, при одновременном снижении трудоемкости и себестоимости изготовления колосников.The task the proposed technical solution is aimed at increasing the efficiency of the roasting machine by creating a grate design that reduces the temperature difference between the working surface and the lower part of the grate to values at which the thermal stresses occurring in the grate body do not exceed the tensile strength of highly alloyed heat-resistant cast iron, and thereby provide the ability to use for the manufacture of grate irons of heat-resistant heat-resistant cast iron instead of heat resistant heat-resistant steel, while reducing the complexity and cost of manufacturing grates.

Поставленная задача решается тем, что в колоснике обжиговой машины, включающем нижние и верхние опорные рожки, дистанционные планки, рабочее тело, образованное верхней рабочей и нижней поверхностями, а также боковыми поверхностями, в соответствии с предлагаемой полезной моделью ширина основания нижнего опорного рожка составляет 0,85-1,20 от высоты тела, а дистанционные планки выполнены ниже уровня рабочей поверхности на величину равную 0,20-0,60 высоты тела, при этом на боковой поверхности нижних опорных рожков выполнены теплоотводящие ребра.The problem is solved in that in the grate of the roasting machine, including the lower and upper supporting horns, distance bars, the working fluid formed by the upper working and lower surfaces, as well as the side surfaces, in accordance with the proposed utility model, the width of the base of the lower supporting horn is 0, 85-1.20 from the height of the body, and the distance planks are made below the level of the working surface by an amount equal to 0.20-0.60 of the height of the body, while on the side surface of the lower supporting horns heat-removing ribs are made.

Отвод тепла от рабочей поверхности в предлагаемом техническом решении осуществляется одновременно тремя способами:Heat removal from the working surface in the proposed technical solution is carried out simultaneously in three ways:

1. Увеличение массы основания нижнего опорного рожка путем увеличения его ширины до значения 0,85-1,25 от высоты тела колосника. В результате этого усиливается отвод тепла от нижней части тела колосника, а следовательно интенсивнее охлаждается и рабочая поверхность.1. An increase in the mass of the base of the lower support horn by increasing its width to a value of 0.85-1.25 of the grate body height. As a result of this, heat removal from the lower part of the grate body is enhanced, and therefore the working surface is also cooled more intensively.

2. Выполнение дистанционных планок ниже уровня рабочей поверхности на величину равную 0,20-0,60 высоты тела увеличивает соотношение массы нижней части тела колосника к массе его верхней части. Это усиливает теплоотвод от рабочей поверхности.2. The implementation of the distance bars below the level of the working surface by an amount equal to 0.20-0.60 of the height of the body increases the ratio of the mass of the lower body of the grate to the mass of its upper part. This enhances heat dissipation from the work surface.

3. Теплоотводящие ребра на боковой поверхности нижних опорных рожков отдают тепло газу-теплоносителю, который в области расположения нижних опорных рожков имеет относительно невысокую температуру вследствие теплообмена с обжигаемым материалом.3. The heat-removing fins on the lateral surface of the lower support horns transfer heat to the heat carrier gas, which has a relatively low temperature in the region of the location of the lower support horns due to heat exchange with the calcined material.

Одновременное использование в предлагаемом колоснике всех трех вышеперечисленных способов охлаждения рабочей поверхности позволяет понизить ее температуру до значений, при которых возникающие термические напряжения не превышают временное сопротивление растяжению и изгибу жаропрочного жаростойкого чугуна.The simultaneous use in the proposed grate of all three of the above methods of cooling the working surface allows you to lower its temperature to values at which the resulting thermal stresses do not exceed the temporary resistance to stretching and bending of heat-resistant heat-resistant cast iron.

Полезная модель поясняется примером выполнения колосника обжиговой машины, представленном на чертежах, на которыхThe utility model is illustrated by an example of a grate of a roasting machine, shown in the drawings, on which

Фиг.1 изображает вид спереди колосника, выполненного согласно предлагаемой полезной модели.Figure 1 depicts a front view of the grate, made according to the proposed utility model.

Фиг.2 изображает вид сверху колосника, выполненного в соответствии с предлагаемой полезной моделью.Figure 2 depicts a top view of the grate, made in accordance with the proposed utility model.

Фиг.3 изображает сечение А-А колосника, показанного на фиг.1, выполненного в соответствии с предлагаемой полезной моделью.Figure 3 depicts a section aa of the grate shown in figure 1, made in accordance with the proposed utility model.

Фиг.4 изображает вид сбоку колосника, выполненного в соответствии с предлагаемой полезной моделью.Figure 4 depicts a side view of the grate, made in accordance with the proposed utility model.

Колосник обжиговой машины состоит из тела 1 с дистанционными планками 2, верхних опорных рожков 3, нижних опорных рожков 4 и теплоотводящих ребер 5. Верхние опорные рожки конструктивно являются продолжением тела колосника. Дистанционные планки 2 располагаются на теле 1 колосника и на верхних опорных рожках 3. Нижние опорные рожки 4 включают вертикальную часть, соединенную с телом колосника и горизонтальную часть, на которую опирается колосник при движении тележки на холостом ходу в перевернутом положении. Теплоотводящие ребра 5 выполнены на вертикальной и горизонтальной частях нижних опорных рожков 4.The grate of the roasting machine consists of body 1 with spacer bars 2, upper support horns 3, lower support horns 4 and heat sink fins 5. The upper support horns are structurally a continuation of the grate body. The distance bars 2 are located on the body 1 of the grate and on the upper support horns 3. The lower support horns 4 include a vertical part connected to the body of the grate and a horizontal part on which the grate rests when the trolley is idling in an inverted position. The heat-removing ribs 5 are made on the vertical and horizontal parts of the lower support horns 4.

Как показали проведенные исследования, в предлагаемой конструкции колосника термические напряжения не превышают временное сопротивление растяжению и изгибу жаропрочного чугуна при условии, что ширина основания нижнего опорного рожка составляет 0,85-1,25 от высоты тела, т.е. C=(0,85-1,25)D, где C - ширина основания нижнего опорного рожка, D - высота тела колосника.As the studies showed, in the proposed design of the grate the thermal stresses do not exceed the temporary resistance to stretching and bending of heat-resistant cast iron, provided that the width of the base of the lower support horn is 0.85-1.25 of body height, i.e. C = (0.85-1.25) D, where C is the width of the base of the lower support horn, D is the height of the body of the grate.

Так как основание нижнего опорного рожка примыкает к нижней части тела колосника, то это равнозначно увеличению массы нижней части колосника. Минимальное значение отношения ширины основания нижнего опорного рожка к высоте тела колосника, при котором предел прочности используемого жаростойкого чугуна уже превышает возникающие термические напряжения, составляет 0,85. С увеличением этого отношения запас прочности колосников из чугуна возрастает. Однако при этом увеличивается и масса колосника, а следовательно и его стоимость. При значении отношения ширины основания нижнего опорного рожка к высоте тела колосника более 1,25 повышение стоимости колосника за счет увеличения его массы становится экономически не выгодным. Поэтому верхняя граница указанного соотношения установлена 1,25.Since the base of the lower supporting horn is adjacent to the lower part of the body of the grate, this is equivalent to an increase in the mass of the lower part of the grate. The minimum value of the ratio of the width of the base of the lower support horn to the height of the grate body at which the tensile strength of the heat-resistant cast iron already exceeds the resulting thermal stresses is 0.85. With the increase of this ratio, the safety margin of iron grates increases. However, this increases the mass of the grate, and therefore its value. When the ratio of the width of the base of the lower support horn to the height of the grate body is more than 1.25, increasing the cost of the grate due to the increase in its mass becomes economically unprofitable. Therefore, the upper limit of this ratio is 1.25.

Дистанционные планки 2 находятся ниже рабочей поверхности на величину E=(0,20-0,60)D, а на боковой поверхности нижних опорных рожков 4 выполнены теплоотводящие ребра 5.The distance bars 2 are located below the working surface by the amount E = (0.20-0.60) D, and on the lateral surface of the lower support horns 4, heat-removing ribs 5 are made.

Чем ниже уровня рабочей поверхности расположены дистанционные планки, тем в большей степени увеличивается теплоотвод от рабочей поверхности и, следовательно, тем в большей степени уменьшаются термические напряжения в теле колосника. Реальное снижение термических напряжений начинает наблюдаться при расположении дистанционных планок ниже уровня рабочей поверхности на величину равную 0,20 высоты тела колосника. На основании этого выбрана верхняя граница расположения дистанционных планок. Величина площади соприкосновения опорных планок соседних колосников определяет устойчивое положение их на обжиговой машине. Чем меньше площадь соприкосновения, тем менее устойчивость колосников друг относительно друга. При чрезвычайно малой площади соприкосновения рабочее положение колосников на обжиговой машине будет нарушено и работа обжиговой машины будет невозможна. Минимально допустимая площадь соприкосновения, при которой еще не нарушается режим работы обжиговой машины, обеспечивается при расположении дистанционных планок на величину не ниже 0,60 высоты тела колосника. На этом основании выбрана нижняя граница расположения дистанционных планок.The lower the level of the working surface are the spacer bars, the more the heat sink from the working surface increases and, therefore, the more the thermal stresses in the grate body decrease. A real decrease in thermal stresses begins to be observed when the distance bars are below the level of the working surface by an amount equal to 0.20 of the height of the grate body. Based on this, the upper boundary of the location of the distance bars is selected. The size of the contact area of the support strips of the neighboring grates determines their stable position on the roasting machine. The smaller the area of contact, the less stability of the grates relative to each other. If the contact area is extremely small, the working position of the grid-irons on the roasting machine will be violated and the operation of the roasting machine will be impossible. The minimum allowable contact area, at which the operating mode of the roasting machine has not yet been violated, is provided when the distance bars are placed at a value not lower than 0.60 of the grate body height. On this basis, the lower boundary of the location of the distance bars is selected.

Для того, чтобы не менять зазор между колосниками, теплоотводящие ребра 5 не должны выступать за плоскость стыковки дистанционных планок 2 соседних колосников. Ширина теплоотводящих ребер 5 определяется экспериментально, исходя из конкретных условий и фактически близка к высоте дистанционных планок 2.In order not to change the gap between the grates, the heat-removing ribs 5 should not protrude beyond the plane of the joining of the spacer bars 2 of the neighboring grates. The width of the heat-removing ribs 5 is determined experimentally, based on specific conditions and is actually close to the height of the distance bars 2.

Опытно-промышленная партия предлагаемых колосников была изготовлена из жаростойкого чугуна марки ЧХ32 по ГОСТ7769-82. (Чугун легированный для отливок со специальными свойствами). Этот чугун имеет следующие механические свойства: временное сопротивление растяжению не менее 290 МПа, изгибу - не менее 490 МПа. Колосники использовались на обжиговой машине для обжига железорудных окатышей. В течение всего периода эксплуатации этих колосников поломки их, вызванные термическими напряжениями, а также разгаром, коррозией и короблением, отсутствовали. Отливка колосников из чугуна марки ЧХ32 менее трудоемка и дешевле, чем из стали марки 40Х24Н12СЛ.The pilot batch of the proposed grate was made of heat-resistant cast iron grade CHX32 in accordance with GOST7769-82. (Alloy cast iron for castings with special properties). This cast iron has the following mechanical properties: temporary tensile strength not less than 290 MPa, bending - not less than 490 MPa. Grids were used on a roasting machine for roasting iron ore pellets. During the entire period of operation of these grid-irons, their breakdowns caused by thermal stresses, as well as height, corrosion and warping, were absent. Casting grate from cast iron of the grade CHX32 is less labor-consuming and cheaper than from steel grade 40X24N12SL.

Таким образом, предлагаемая конструкция колосника обжиговой машины обеспечивает повышение эффективности работы обжиговой машины вследствие создания конструкции колосника, обеспечивающей уменьшение разности температуры между рабочей поверхностью и нижней частью тела колосника.Thus, the proposed design of the grate of the roasting machine provides an increase in the efficiency of the roasting machine due to the design of the grate, which reduces the temperature difference between the working surface and the lower body of the grate.

Возникающая при работе колосника разность температур снижена до значений, при которых возникающие термические напряжения в теле колосника не превышают предел прочности высоколегированного жаростойкого чугуна. Этим обуславливается возможность использования для изготовления колосников коррозионностойкого жаропрочного чугуна взамен жаростойкой жаропрочной стали, что обеспечивает снижение трудоемкости и себестоимости изготовления колосников.The temperature difference arising during the operation of the grate is reduced to values at which the occurring thermal stresses in the grate body do not exceed the tensile strength of highly alloyed heat-resistant cast iron. This makes it possible to use corrosion-resistant heat-resistant cast iron for the manufacture of grate-irons instead of heat-resistant heat-resistant steel, which reduces the complexity and cost of manufacturing grate.

Claims

The grate of the roasting machine, including the lower and upper support horns, distance strips, the working fluid formed by the upper working, lower, and also side surfaces, characterized in that the width of the base of the lower support horn is 0.85-1.25 of the body height, and distance the planks are made below the level of the working surface by an amount equal to 0.20-0.60 of the height of the body, while on the side surface of the lower supporting horns, heat-removing ribs are made.