Исследование кинематики манипулятора
для быстрой замены погружных стаканов
при непрерывной разливке стали
С.П. Еронько (к.т.н), АЛ. Сотников, B.C. Седуш (к.т.н.),
Н.С. Решетник, З.С. Сергеечев, Е.В. Колесник
(ДонНТУ, г. Донецк, Украина)
Металлургические процессы и оборудование:
Научно–технический и производственный
журнал №1(3). – Донецк: ДонНТУ, 2006, С. 44–49.
Розглянуто конструктивні особливості i принципи
розрахунку кінематики маніпулятора для швидкої зміни захисних труб i заглибних склянок під час безупинного
розливання стали. Результати досліджень використані при проектуванні промислового зразка пристрою,
призначеного для експлуатації в умовах функціонування слябових МБЛЗ.
Рассмотрены конструктивные особенности и принципы расчета
кинематики манипулятора для быстрой смены защитных труб и погруных стаканов во время непрерывной разливки
стали. Результаты исследований использованы при проектировании промышленного образца устройства,
предназначенного для эксплуатации в условиях функционирования слябовых МНЛЗ.
Design features and principles of calculation of kinematics of the manipulator for fast change of protective
pipes and submerged glasses are considered during continuous moulding preparations. Results of researches are
used at designing an industrial sample of the device intended for operation in conditions of functioning of
the slab machines of continuous moulding.
Повышение серийности непрерывной разливки стали и обеспечение
ее защиты от вторичного окисления являются главными условиями повышения технико-экономической эффективности
процесса получения качественной непрерывно литой заготовки. При этом особые требования предъявляют к огнеупорным
погружным стаканам, используемым в качестве защитных элементов, предотвращающих контакт поверхности истекающей
струи стали с окружающей атмосферой на участке промковшкристаллизатор машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Частая их замена по причине быстрого разрушения или заметалливания не только нарушает нормальный ритм непрерывной
разливки, а и снижает выход годного в среднем на 1,5 %, поскольку участок заготовки, сформировавшийся во время замены
вышедшего из строя стакана, согласно требованиям действующих технологических инструкций, должен быть вырезан из-за
низкого качества структуры и наличия так называемого "пояса", образующегося даже при кратковременном прекращении
поступления жидкого металла в полость кристаллизатора.
Поэтому в настоящее время уделяют много внимания мерам, способствующим повышению стойкости применяемых защитных
стаканов и сокращению длительности выполнения технологических операций, связанных с их заменой в процессе непрерывной
разливки стали длинными сериями. Для быстрой замены погружных стаканов используют различные системы манипуляторов,
конструкции которых должны удовлетворять целому ряду требований, обусловленных условиями их эксплуатации. Главными
из них являются компактность рычажного механизма и высокая точность позиционирования рабочего органа.
Анализ известных технических решений, заложенных в конструктивные схемы манипуляторов, показал, что реализации
в них нужной траектории движения защитного элемента используют не менее двух силовых механизмов, согласованная
работа которых обеспечивается либо вручную, либо с помощью электрических, гидравлических или пневматических
систем управления.
С целью облегчения и упрощения эксплуатации устройства, позволяющего осуществить быструю замену защитного
огнеупорного стакана в условиях разливки стали на слябовых МНЛЗ, сотрудники кафедры "Механическое оборудование
заводов черной металлургии" Донецкого национального технического университета разработали и запатентовали
конструкцию манипулятора, схему и принцип действия которого поясняет рисунок 1.
a)
б)
Рисунок 1 – Положение звеньев разработанного манипулятора в исходном (а) и рабочем (б) положениях
Он включает поворотную колонну 1, установленную на подвижной тележке 2 и снабженную горизонтальной
консолью 3, на которой посредством двух пар планок 4 подвешены два рычага 5, образующие два параллелограммные
механизма. На передних концах рычагов 5 шарнирно-закреплена гильза 6, несущая защитный огнеупорный стакан 7 и
с помощью тяги 8 соединенная с корпусом поворотной колонны 1. Параллелограммные механизмы, приводимые в действие
силовым пневмо-цилиндром 9, обеспечивают плоскопараллельное перемещение в вертикальной плоскости рычагов 5, во
время которого защитный огнеупорный стакан 7, размещенный в гильзе 6, кинематически связанной с колонной 1,
совершает сложное движение по расчетной траектории между стенками кристаллизатора 10, благодаря чему достигается
его перевод из горизонтального положения (рисунок 1а) в вертикальное (рисунок 16) и стыковка со стаканом-дозатором 11
промежуточного ковша 12.
Для обеспечения указанных требований при разработке новой конструкции манипулятора, как показывает опыт,
целесообразно использовать методы математического моделирования и автоматизированного проектирования, позволяющие
не только ускорить подготовку технической документации, но и моделировать работу механизма в различных режимах и
находить оптимальное соотношение линейных и угловых размеров его структурных элементов с учетом конкретных
промышленных условий применения.
С целью получения исходной информации, необходимой для составления программы, обеспечивающей реализацию
математической модели для расчета параметров разработанного устройства, с учетом рекомендаций работы выполнили
анализ стержневого механизма в соответствии со схемой приведенной на рисунок 2.
Рисунок 2 – Кинематическая схема стержневого механизма
Движение шарнира В принадлежащего кривошипу AB (звено 1), происходит по окружности...