Українська  English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат 


Содержание

Введение

Конверторный способ производства является одним из основных способов получения стали и неотъемлемой частью современной металлургической промышленности. Задачей качественного производства стали является уменьшение количества шлака, которое попадает в сталеразливочный ковш. Существуют различные способы отсечки конвертерного шлака: газодинамическая отсечка, с использованием шиберных затворов различных типов, с использованием отсечных элементов.

 

1. Актуальность темы

Рассмотрим способ с применением отсечных элементов поплавкового типа. Для их ввода в ванну кислородного конвертера применяют специальные манипуляторы. Наибольшее распространение получили конструкции фирм «Monocon International Refractories Ltd.» (http://www.monocon.info) и «Yuntian Metallurgy Technology Co., Ltd.» (http://ytslagstopper.com). Такое множество конструктивных исполнений характеризуется производственными и технологическими особенностями рабочих площадок кислородных конвертеров.

 

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

На основе анализа анализа конструктивных особенностей существующих манипуляторов:


1) разработать конструкцию с минимальным количеством приводов;

 
2) разработать универсальную конструкцию манипулятора, для различных производственных условий;


3) проанализировать работу манипулятора с различными вариантами комбинаций приводов;


4) оценить эффективность применения комбинаций приводов;


3. Описание конструкции

Конструкция манипулятора осевого типа для ввода отсечных элементов в сталевыпускной канал конвертера при выпуске стали показана на рисунке 1. Этот манипулятор включает вертикальную колонну 1, установленную с возможностью поворота в нижней 2 и верхней 3 неподвижных подшипниковых опорах и оснащенную консолью 4, на которой смонтирован подшипниковый узел 5 с вертикальным валом 6. На нижнем конце этого вала жестко закреплен кронштейн 7, имеющий две продольные направляющие, в которых размещены ролики каретки 8, имеющей возможность перемещения относительно направляющих и несущей пустотелую штангу 9. На переднем конце штанги с помощью подпружиненного фиксатора закреплен отсечной элемент 10. Механизм поворота кронштейна относительно консоли включает коническую зубчатую пару 11 передаточным числом, равным 1, связывающую вертикальный вал с задним концом горизонтального вала 12, на переднем конце которого жестко закреплено коническое зубчатое колесо 13, имеющее возможность обкатывания по конической зубчатой шестерне 14.

Эта шестерня жестко связана с неподвижной верхней опорой вертикальной колонны. Причем отношение чисел зубьев неподвижной конической шестерни и конического зубчатого колеса составляет 2:1. Указанные соотношения конструктивных элементов конических передач позволяют автоматически обеспечить одновременно при повороте колонны с консолью на угол 90 град, из исходного положения относительный поворот кронштейна на 180 град., в результате чего консоль и кронштейн будут сориентированы в линию и займут соосное положение с кислородным конвертером, кик показано на рисунке 1б. Последующую доставку отсечного элемента в зону расположения сталевыпускного канала конвертера (рис. 1в) осуществляют перемещением каретки с полой штангой относительно кронштейна с помощью цепного привода.



Рисунок 1 - Устройство манипулятора осевого типа и расположение его элементов в исходном (а), промежуточном (б), и конечном (в) положениях

Рисунок 1.1 - Анимация движения манипулятора осевого типа: кадров - 24; повторений - 5; размер анимации - 234 кб

4. Обзор исследований и разработок

Манипулятор подвесного типа с кареткой (рис.2) монтируется на металлическую конструкцию перекрытия цеха или на специальную раму и не занимает пол рабочей площадки. При работе за счет использования рычажной системы манипулятор опускается в рабочее положение, после чего каретка вводит штангу с отсечным элементом в полость конвертера. Данная конструкция имеет в своем составе два привода – один для поднятия-опускания манипулятора, второй для перемещения каретки со штангой для ее ввода в кислородный конвертер.

Манипулятор пантографного типа (рис.3) монтируется так же на металлическую конструкцию перекрытия цеха. В парковочном положении находится над рабочей площадкой, в рабочее положение приводится в одно движение с использованием одного привода.

                                           Рисунок 2 – Манипулятор с кареткой «Monokon»

                                                           Рисунок 3 – Манипулятор пантограф «Monokon»

 

Манипулятор бокового типа в состоянии парковки расположен на рабочей площадке стационарно, сбоку от кислородного конвертера (рис.4). В рабочем положении манипулятор заводит штангу с отсечным элементом с помощью одного привода. После операции устройство возвращается в исходное положение.


                                         Рисунок 4 – Манипулятор бокового типа «Monokon»

Манипулятор телескопического типа располагается напротив кислородного конвертера и установлен на рабочей площадке стационарно (рис.5), в своем составе имеет два привода. При выполнении рабочей операции телескопическая штанга заводит отсечной элемент в конвертер. После выполнения операции по сбросу отсечного элемента манипулятор поворачивается в парковочное положение.

 

 

                                    Рисунок 5 – Манипулятор телескопического типа «Monokon»

Представленная на (рис.6) конструкция является разновидностью телескопического манипулятора, на подвижной тележке. Манипулятор находится на парковочном месте сбоку от конвертера и по команде выкатывается в рабочее положение напротив горловины, телескопическая штанга вводит отсечной элемент в полость кислородного конвертера.

 

                                      Рисунок 6 – Манипулятор телескопического типа на тележке «Monokon»

Телескопический манипулятор подвесного типа (рис.7) крепится к металлическим конструкциям верхних перекрытий цеха. Устройство имеет в своем составе два привода – один для поднятия-опускания манипулятора, второй приводит в движение телескопическую штангу для ее ввода в кислородный конвертер.

 

                                        Рисунок 7 – Манипулятор подвесной телескопического типа «Monokon»

Разновидность телескопического манипулятора подвесного типа на подвижной тележке (рис.8) требует специальную раму для перемещения тележки манипулятора вдоль кислородного конвертера. Манипулятор приводится в рабочее положение двумя приводами – один для перемещения тележки, второй для раскладывания телескопической штанги.

 

                                                   Рисунок 8 – Манипулятор подвесной на тележке «Monokon»

 

  Манипулятор следующей конструкции (рис.9) изготавливают фирмы «Monocon International Refractories Ltd.» и «Yuntian Metallurgy Technology Co., Ltd.», он представляет собой небольшую кабину с пультом управления внутри и закреплённой на ней штангой с отсечным элементом. Манипулятор располагается напротив конвертера на рельсовом пути, что дает ему возможность подъезжать и отъезжать к конвертору для выполнения операции по сбросу отсечного элемента.

 

                                             Рисунок 9 – Манипулятор рельсового типа «Monocon» и  «Yuntian»

 

Сотрудниками кафедры «Механическое оборудование заводов черной металлургии им. профессора Седуша В.Я.» (МОЗЧМ) была разработана универсальная конструкция манипулятора для ввода отсечных элементов в ванну кислородного конвертера (рис.10), которая может располагаться как напротив, так и сбоку от конвертера, кроме того может устанавливаться как стационарно, так и на подвижной тележке.

 

                                                      Рисунок 10 – Манипулятор конструкции кафедры МОЗЧМ

 

Выводы

Таким образом, анализируя конструктивные особенности манипуляторов зарубежных фирм, можно выделить ряд отличительных признаков:

1)Каждый из них в своем составе имеет как минимум два привода, один – для выхода из парковочной позиции, остальные – для осуществления рабочей операции по вводу штанги с отсечным элементом в полость кислородного конвертера;

2)Конструкция каждого манипулятора является индивидуальной, приспособленной под определенные производственные условия;

3) Некоторые конструкции даже в парковочном состоянии имеют большие габариты;

4) Ряд конструкций могут быть использованы только для вновь построенных конвертерных цехов.    

Конструкция манипулятора кафедры «Механическое оборудование заводов черной металлургии им. профессора Седуша В.Я.» обладает меньшей энергоемкостью, меньшими габаритами, и может быть использована и адаптирована под различную локацию относительно кислородного конвертера.

Список источников

  1. Опыт разработки систем отсечки шлака для сталеплавильных агрегатов / С.П. Еронько, А.Ю. Цупрун, С.А. Бедарев, С.В. Мечик // «Черметинформация». Бюллетень «Черная металлургия», 2007. – вып. 9, – С. 81 – 87.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Исследование напряженно-деформированного состояния звеньев манипулятора для ввода отсечных элементов в выпускной канал конвертера / Еронько С.П., Ошовская Е.В., Бедарев С.А., Мечик С.В. // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2007.– №5. – С. 107 – 111.
  5. Теплофизические свойства веществ. Справочник / Под ред. Н.Б. Варгафтика. – Л.: Гос.энергетическое изд-во, 1956. – C. 367.
  6. Использование математического моделирования и САПР при разработке устройства устройства для отсечки конвертерного шлака / С.П. Еронько, Е.В. Ошовская, В.В. Киселев и др. // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Сборник научных трудов - Донецк: ДонГТУ, 2002 - № 23 - С. 52 – 56.
  7. Исследование напряженно-деформированного состояния звеньев манипулятора для ввода отсечных элементов в выпускной канал конвертера / Еронько С.П., Ошовская Е.В., Бедарев С.А., Мечик С.В. // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2007.– №5. – С. 107 – 111.