Романова Галина Сергіївна

Факультет Механічний
Спеціальність Металургійне обладнання

Тема магістерської роботи

Проект поворотного затвору з електромеханічним приводом для відсічення шлаку при випуску сталі з кисневого конвертора

Керівник: д.т.н., профессор кафедри МОЗЧМ
Еронько Сергій Петрович

Реферат по темі випускної роботи

Мета роботи

Основним завданням магістерської роботи є розкриття теми відсічення конвертерного шлаку і дослідження устаткування для її реалізації, розробка нової конструктивної схеми затвора поворотного типа для відсічення конвертерного шлаку, дослідження на фізичному аналогу енергосилових і конструктивних параметрів поворотного затврора, оцінка технико - економічній ефективності запропонованої конструкції.

Актуальність

Попит, що постійно збільшується, на високоякісні марки сталі є головним викликом як для металургів, так і для проектувальників металургійного устаткування. Одному з важливих завдань, що вимагають рішення в умовах сучасного конвертерного виробництва стали, є скорочення кількості кінцевого технологічного шлаку, що потрапляє в розливний ківш за час випуску рідкого металу з плавильного агрегату. Ефективність вживаних способів активного впливу на процес перетікання шлакового розплаву в ківш в завершальній стадії випуску плавки багато в чому визначається технічними можливостями механічних систем, призначених для відсічення високоокисленого шлаку [12].

Існують наступні способи відсічення шлаку.

Газодинамічна система (рис.1) забезпечує відсікання шлакового розплаву шляхом дії на витікаючий струмінь потоку інертного або нейтрального газу, що подається під надлишковим тиском через форсунку, що підводиться під вихідний отвір випускного каналу конвертера поворотним важелем, що приводиться в дію спеціальним механізмом. Недоліком даного способу є швидке зношування сопла [1].

Рис.1 - Газодинамічне відсічення шлаку

Спосіб відсічення шлаку з використанням відсічних елементів поплавцевого типа (мал.2) заснований на вживанні спеціальних елементів, виконаних з вогнетривкого матеріалу. Він вводиться за допомогою спеціальних пристроїв у ванну конвертера, його верхня частина знаходиться на кордоні розділу металевої і шлакової фаз і у момент підходу шару шлаку до вхідного отвору випускного каналу кисневого конвертера перекриває його.

рис.2 - Відсічення шлаку з використанням відсічних елементів

Спосіб з використанням шиберним затворів (рис.3). Затвор встановлюється на льотку зовні конвертера і у момент появи часток шлаку в потоці металу частково або повністю перекриває канал конвертера. Сигналом до перекриття є команда датчика раннього виявлення шлаку. Використання ковзаючого затвора як система відсічення кінцевого технологічного шлаку передбачає наявність високочутливої контрольний - вимірювальної апаратури раннього виявлення шлакових включень у струмені металу, що витікає в ківш. Також привід слід розміщувати нижче за опорне кільце корпусу кисневого конвертера. Інакше силовий агрегат приводу буде пошкоджений інтенсивними тепловими навантаженнями, що негативно впливають на його працездатність. Експлуатація такої системи вимагає виконання робіт, пов'язаних із заміною зношених вогнетривких виробів і ремонтом приводу [1].

Рис.3 - Спосіб з використанням шиберним затворів

Новизна і переваги нової конструкції

При розробці нової конструкції поворотного затвора ставилося завдання створення такого пристрою, який був би вільний від основних недоліків, властивих відомим поворотним затворам. На рис.4 змальована схема поворотного затвора, розробленого ДОННТУ спільно з Єнакіївським металургійним заводом. Затвор містить обойму 2, в якій встановлена нерухома вогнетривка плита 11 з отвором, рухливу обойму 8 зі встановленими в ній рухливою вогнетривкою плитою 10 і колектором 9. Опорний пристрій затвора включає корпус, сполучений з нерухомою обоймою за допомогою шарніра, нажімного болта і гайки 1. Між рухливою обоймою 8 і корпусом встановлений вкладиш 13,прічем зв'язані поверхні обойми 8 і вкладиша 13 виконані сферичними. Вкладиш встановлений на кульках, набраних в сепаратора, і має зубчастий вінець 14, в зачепленні з яким знаходиться пріводная конічна шестерня 6. Обертання від вкладиша 13 передається рухливій обоймі 8 за допомогою ролика [10].

Рис.4 – Затвор поворотного типа конструкції ДонНТУ

1-болтове стягування, 2-нерухома обойма, 3-сталеразлівочний ківш, 4-електропривод, 5-карданний вал, 6-вал-шестрня, 7-підшипник, 8-рухлива обойма, 9-стакан-колектор, 10-рухлива вогнетривка плита, 11-верхня вогнетривка плита, 12-коромисло, 13-вкладиш, 14-зубчастий вінець

Завдяки сферичним зв'язаним поверхням вкладиша і рухливої обойми забезпечується самоустановка рухливої плити при її обертанні, що повністю виключає вплив кліновідності вузла, що обертається, на нормальну роботу затвора. Механізм самоустановки рухливої плити зрозумілий з рис.5.

рис.5 - Самоустановка рухливої плити при її обертанні

а)-затвор у початковому положенні; б)-затвор після повороту рухливої плити на 180°

Таким чином, при обертанні рухливої плити відсутній ефект "заклинювання" рухливої частини затвора, який в інших конструкціях з "жорстким" притисненням плит викликає різкі ізмене¬нія величини зусилля притиснення. У зв'язку з цим відпадає необхідність установки пружин, які ускладнюють конструкцію затвора і утрудняють його експлуатацію.

Крім того, у відмінності від існуючих схем поворотних затворів, зубчаста передача розміщена усередині корпусу затвора. Це, по-перше, забезпечує точне зачеплення зубів конічної пари і хороше їх мастило; по-друге захищає зуби від попадання на них пилу і бризок металу.

Відмітною особливістю конструкції є також те, що елемент затвора, що обертається, встановлений на підшипнику кочення. Завдяки цьому запобіг швидкий знос металевих поверхонь, що труться, і зменшено навантаження на привід.

Збільшення стійкості вогнетривких плит забезпечене за збільшення числа перекриттів в порівнянні з шибернимі затворами в 2-3 рази. Це досягається за рахунок збільшення приблизно в стільки ж раз корисно використовуваної робочої поверхні рухливої плити, що перекриває стальовипуськноє отвір. Отже, скорочується кількість зупинок устаткування для заміни вогнетривів і ремонту устаткування, підвищується продуктивність [5].

Рис.6 - Характер зносу плит

а)в затворі шиберного типа; б)в затворі шиберного типа

Також привід поворотного затвора винесений із зони дії високих температур і сполучений з конструкцією за допомогою карданного валу (рис.7). Таким чином силовий агрегат приводу не буде схильний інтенсивними тепловими навантаженнями, що негативно впливають на його працездатність. Експлуатація такої системи вимагає меншого коллічества виконання робіт, пов'язаних із заміною зношених вогнетривких виробів і ремонтом приводу. Був вироблений розрахунок енерго - силових параметрів системи, а також сконструйований привід затвора.

Рис.7 - Розташування затвора і приводу на конвертері

Для перевірки правильності технічних рішень необхідно провести лабораторні випробування на моделі. У лабораторії була розроблений і виготовлений фізичний апарат промислового поворотного затвора і випробувального стенду (рис.8), підготовлені контрольний - вимірювальні засоби для проведення експерименту.

Рис.8 - Фізична модель затвора

Рис.9 - Анімоване зображення тривимірної моделі поворотного затвора(6 кадрів, затримка 1 с, нескінченний цикл, 100 Кб, gif-аніматор)

Висновок

Надалі, після дослідження функціонування моделі затвора і здобуття результатів стендових випробувань шиберной системи, буде вироблена оцінка технико - економічній ефективності запропонованої системи. Характер оцінки включатиме зниження чаду феросплавів, зменшення втрат вогнетривких виробів для футерування сталеразлівочних ковшів, розрахунок очікуваного економічного ефекту.

Литература

1. http://masters.donntu.ru/2003/mech/kiselev/diss/index.html
2. Винокуров И.Я., Выдрина Ж.А., Баранов В.Н., и др. Освоение разливки стали из ковшей с шиберными затворами. – Сталь 1978, №11, с. 1001-1004.
3. Опоронова Т.И., Барская Н.С.,Чижова Н.И. Скользящие ковшевые затворы. Бюллетень института «Черметинформация», 1973, №1, серия 6. с.
4. Совершенствования способа отсечки конвертерного шлака с помощью плавающих шаровых стопоров / А.Т. Бондаренко, Ю.И. Черевик, Н.А. Маслов и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность.– 1992.– №2.– С.8-9.
5. Усатиков И.Ф., Анисимов Т.А., Ксенз И.И. и др. Огнеупоры для бесстопорных затворов. – Огнеупоры, 1975, №6, с.9-11.
6. Зегер Е.И., Тимофеев В.Т., Василивицкий А.В. и др. Ковшевой шиберный затвор с рычажно-пружинным прижатием плит / Тр. Внес.н.-и. и проектно-конструкт. ин-та металлург. машиностр., 1979, с.100-109.
7. 8. Мачикин В.И., Лафар В.В., Шестопалов В.Н. и др. Разливка стали из ковшей с шиберными затворами. – Сталь, 1981, №1,с.36-38.
8. Еронько С.П., Быковских С.В. Физическое моделирование процессов внепечной обработки и разливки стали.– К.: Техника, 1998.– 136 с.
9. Гичев Ю.А., Перцевой В.А. Результаты экспериментального исследования запирающих свойств газовой струи при газодинамической отсечке шлака // Металлургическая и горнорудная промышленность.- 2006.- № 7.- С. 208 – 211
10. Еронько С.П., Быковских С.В. Разливка стали: Оборудование. Технология.-К. «Техника», 2003.-216с.
11. Еронько С. П., Смирнов А.Н., Кукуй Д.П. Разработка эффективных схем отсечки шлака при сливе металла из конвертера // Металлургическая и горнорудная промышленность.- 2003.- №8.- С. 33 – 37.
12. Опыт разработки систем отсечки шлака для сталеплавильных агрегатов / С.П. Еронько, А.Ю. Цупрун, С.А. Бедарев и др. // ОАО «Черметинформация». Бюлл. «Черная металлургия».- 2007.- № 9.- С. 81 – 87.

---

ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ || Биография | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | |Східні танці