Главная страница ДонНТУ Страница магистров ДонНТУ
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗАТВОРОВ
2. РАЗРАБОТКА НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ПОВОРОТНОГО ЗАТВОРА
Перспективы дальнейших исследований
Отсечка шлака во время выпуска стали из кислородного конвертера
в разливочный ковш имеет важное практическое значение, поскольку обеспечивает повышение срока службы футеровки ковшей,
снижение степени рефосфорации, уменьшение угара феросплавов и раскислителей, а также увеличение выхода годного стали. По самым общим данным отсечка конвертерного шлака обеспечивает:
- уменьшение расхода на раскислители (алюминия, ферросилиция и пр.);
- сокращение потребления шлакообразующих присадок (извести и плавикового шпата или же синтетических порошков);
- упрощает и повышает эффективность десульфурации стали в ковше;
- исключает необходимость удаление конвертерного шлака из ковша и исключает потребность в машине для скачивания шлака;
- облегчает наведение в ковше синтетического шлака уже при выпуске шлака из конвертера;
- снижает потери тепла при обработке на установке "печь-ковш";
- уменьшает удельный расход огнеупоров на тонну стали за счет снижения их эрозионного износа в зоне шлакового пояса.
В связи с этим задача создания отечественного образца устройства для реализации технологической операции по отсечки конвертерного шлака имеет в настоящее время важное значение.
Разработать оптимальную конструкцию поворотного затвора для выпуска стали из кислородного конвертера; исследовать кинематические параметры новой конструкции; разработать математическую программу для определения оптимальных геометрических параметров узлов затвора; провести эксперименты, подтверждающие работоспособность предложенной конструкции.
Результаты теоретических исследований будут использованы при разработке конструкции поворотного затвора ,устанавливаемого на кислородном конвертере, при разработке технической документации и изготовлении лабораторной установки.
По теме квалификационной работы магистра опубликовано несколько статей. Основные положения изложены в предложеных ниже публикациях.
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗАТВОРОВ
Дозированный выпуск стали из ковша в металлоприемник во время разливки осуществляют с помощью затворов, отличающихся характером движения запирающего канал огнеупорного элемента, типом привода и способом прижатия плит
Основные требования, предъявляемые к затворам сталеразливочного ковша: надежное прижатие подвижной огнеупорной плиты, исключающее проход жидкой стали; высокая износостойкость трущихся металлических частей; отсутствие коробления деталей при воздействии высоких температур; достаточная для преодоления пиковых нагрузок мощность и надежность работы привода в экстремальных условиях; невысокая стоимость изготовления; простота обслуживания.
Существующие конструктивные решения затворов можно отнести к одному из двух типов - шиберному или поворотному. У затворов шиберного типа подвижная огнеупорная плита в процессе работы совершает возвратно-поступательное движение с помощью гидравлического, электромеханического или пневматического привода
Рисунок 1 - Упрощенная схема работы шиберного затвора с гидроприводом
Многообразие конструктивных решений существующих разливочных устройств связано с различием условий их применения и концепций проектирования. Так, на металлургических предприятиях Западной Европы и США эксплуатируются затворы с пружинным поджатием плиты, разработанные фирмами "Интерстоп" (Швейцария), "Циммерман унд Янсен" (ФРГ), "Юнайтед Стейтс Стилл" (США).
Использование затворов указанных фирм требует высококачественных огнеупорных изделий и соблюдения строгих правил при их сборке, включая контролируемую с помощью специальных динамометрических ключей затяжку прижимных пружинных элементов
Как отмечалось ранее, вторая группа разливочных устройств - затворы поворотного типа. Следует подчеркнуть, что появление поворотных затворов - результат поиска путей повышения стойкости огнеупорных плит.
Благодаря особенностям конструкции поворотные затворы позволяют при равных условиях не только значительно повысить число перекрытий, о чем свидетельствует опыт работы с такими затворами за рубежом, но и обеспечить плавное регулирование скорости разливки без дросселирования струи.
Подвижный огнеупорный элемент затвора поворотного типа может либо вращаться относительно вертикальной, горизонтальной или наклонной оси, либо перемещаться по дуге окружности. Чаще применяются электромеханические приводы поворотных затворов, реже - гидравлические. Известен также затвор поворотного типа с ручным приводом.
Фирма "Метакон" разработала конструкцию поворотного затвора, подвижная плита которого перемещается пневмоцилиндром. Отличительной особенностью затвора является расположение вертикальной оси вращения за пределами подвижной плиты, поэтому она в процессе работы движется по дуге окружности.
Анализ литературных данных о результатах работы скользящих и поворотных затворов позволяет сделать следующие выводы. Затворы с болтовым прижатием плит отличаются высокой жесткостью конструкции, требующей не только тщательной сборки, но и контроля с помощью индикаторов горизонтальности и неплоскостности рабочей поверхности подвижной плиты. Наиболее характерной причиной приводящей к поломкам отдельных узлов таких затворов, следует считать значительное изменение усилия прижатия плит из-за нагрева деталей тому привод затвора должен иметь достаточный запас мощности для преодоления увеличивающихся при этом нагрузок.
В затворах с пружинной системой прижатия плит удается достичь по-шого усилия поджатия, что однако требует обеспечения надежной защиты пружин от перегрева и периодической (через каждые 10 – 15 разливок) проверки их механических характеристик.
Конструкции затворов с установленными между трущимися метал-ческими поверхностями телами качения (роликами или шариками) считаются более удачными по сравнению с теми, у которых подвижная има скользит по направляющим корпуса, поскольку в процессе шуатации последних даже при хорошей смазке возникают значи-ные силы трения, под действием которых происходит быстрый трущихся поверхностей, что требует через каждые 120 – 150 плавок осуществлять наплавку и последующую шлифовку изношенных участков
Большое влияние на технико-экономические показатели, достигаемые и разливке стали с помощью затворов, оказывает степень надежности применяемого привода. Как уже отмечалось, шиберные затворы приводятся в действие с по-дью привода гидравлического, пневматического и электромеханического типов. Каждый тип привода имеет достоинства и недостатки, зависящие от о ряда факторов, поэтому при выборе схемы привода затвора предке отдается той, которая наиболее соответствует производственным иям конкретного предприятия.
Благодаря небольшим размерам и массе гидроцилиндра, который уста-на ковш только на время разливки, гидравлический привод удобен в эксплуатации и не загромождает днище ковша. Однако гидроцилиндры недостаточно надежны в условиях высоких температур и опасны в пожарном отношении. Элементы гидропривода, работающего при давлении масла 12 – 18 МПа и выше, требуют особо точного изготовления и высокой квалификации обслуживающего персонала. Для надежной работы гидропривода требуются не менее чем двукратный резерв питающих маслостанций. Кроме того, при разливке стали в изложницы, размещенные на железнодорожных тележках вдоль разливочной площадки, имеющей протяженность 35 – 50 м, для подачи рабочей жидкости от питающей станции к силовому гидроцилиндру привода и ковшового затвора необходимо предусмотреть систему подвески шлангов высокого давления, исключающую образование их перегибов во время смены позиций ковша.
Продолжительность перемещения огнеупорной плиты шиберного затвора из одного крайнего положения в другое с помощью гидропривода в зависимости от вместимости разливочного ковша составляет 3 – 8 с.
В приводе затворов, как правило, используют гидроцилиндры двухстороннего действия с односторонним выходом штока. Поскольку в процессе работы таких цилиндров усилия, развиваемые при выталкивании и втягивании штока, разнятся на 15-17 %, диаметр их поршня рассчитывают из условия преодоления максимальной технологической нагрузки для случая втягивания штока. Одновременно следует учитывать разницу скоростей движения штока в зависимости от направления его перемещения. Необходимость в принятии указанных мер отпадает при замене поршневого гидроцилиндра двуплунжерным. Усовершенствованный гидропривод затвора (рис. 21) состоит из двуплунжерного гидроцилиндра, неподвижно закрепленного на монтажной плите соосно с затвором и помещенного внутрь рамки, имеющей возможность перемещения в направляющих и посредством оси связанной с подвижной обоймой затвора. Продольный размер проема рамки равен длине плунжерного цилиндра, когда один из его плунжеров полностью выдвинут, а другой полностью задвинут. Причем ход каждого из плунжеров равен ходу подвижной обоймы затвора. При поочередной подаче под давлением рабочей жидкости в одну из камер плунжерного цилиндра соответствующий плунжер воздействует своей торцевой частью на перемычку рамки, перемещая ее вместе с подвижной обоймой затвора из одного крайнего положения в другое. Второй плунжер в это же время под воздействием противоположной перемычки рамки вдавливается в полость своей камеры и вытесняет из нее рабочую жидкость
К достоинствам пневмопривода можно отнести: простоту устройства, ремонта и обслуживания; легкость приведения пневмопривода в рабочее состояние; безопасность в эксплуатации по сравнению с приводами других типов; простоту дублирования общецеховой сети сжатого воздуха установкой резервных баллонов; низкие капитальные затраты на оборудование ковшей
Недостатки данного типа привода -невысокая точность регулирования струи металла из-за непостоянства скорости движения поршня пневмоцилиндра, а также необходимость утепления при низких температурах цеховой сети сжатого воздуха.
2. РАЗРАБОТКА НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ПОВОРОТНОГО ЗАТВОРА
При разработке новой конструкции поворотного затвора ставилась задача создания такого устройства, которое было бы свободно от основных недостатков, присущих известным поворотным затворам.
На рис.2.1 изображена схема поворотного затвора, разработанного Донецкий политехническим институтом совместно с Енакиевским металлургическим заводом. Затвор содержит обойму I, в которой установлена неподвижная огнеупорная плита 2 с отверстием» подвижную обойму 3 с установленными в ней подвижной огнеупорной плитой 4 и коллектором 5. Опорное устройство затвора включает корпус б, соединенный с неподвижной обоймой с помощью шарнира 7, нажимного болта 8 и гайки 9. Между подвижной обоймой 3 и корпусом б установлен вкладыш 10, причем сопряженные поверхности обоймы 3 и вкладыша 10 выполнены сферическими. Вкладыш установлен на шариках II, набранных в сепаратор 12, и имеет зубчатый венец 13, в зацеплении с которым находится приводная коническая шестерня 14. Вращение от вкладыша 10 передается подвижной обойме 3 при помощи ролика 15.
Благодаря сферическим сопряженным поверхностям вкладыша и подвижной обоймы обеспечивается самоустановка подвижной плиты при её вращении, что полностью исключает влияние клиновидности вращающегося узла на нормальную работу затвора. Механизм самоустановки подвижной плиты понятен из рис.2.2.
Рисунок 2.1 - Схема поворотного затвора
Рисунок 2.2 - Схема самоустановки плит
Таким образом, при вращении подвижной плиты отсутствует эффект "заклинивания" подвижной частм затвора, который в других конструкциях с "жестким" прижатием плит вызывает резкие изменения величины усилия прижатия. В связи с этим отпадает необходи- мость установки пружин, которые усложняют конструкцию затвора и затрудняют его эксплуатацию.
Кроме того,, в отличие от существующих схем поворотных затворов (см,,например, рис.1.3), зубчатая передача размещена внутри корпуса затвора. Это, во-первых, обеспечивает точное зацепление зубьев конической пары и хорошую их смазку; во-вторых, защищает зубья от попадания на них пыли к брызг металла.
Отличительной особенностью конструкции является также то, что вращающийся элемент затвора установлен на подшипнике качения. Благодаря этому предотвращен быстрый износ трущихся металлических поверхностей и уменьшена нагрузка на привод.
Конструкция затвора защищена авторским свидетельством .
В ходе рассмотрения различных источников и литературы можно сделать выводы о том , что существует большое количество разнообразных конструкций затворов но все имеют как достоинства так и недостатки. Определенность в применении определенной конструкции зависит от разнообразных (порой ) субъективных факторов.
Перспективы дальнейших исследований
По завершению изготовления и сборки экспериментального стенда, планируется проведение исследований с целью выявления соответствия между теоретическими и практическими результатами расчетов.
1.Машины и агрегаты металлургических заводов. / В 3-х томах.Т.2 Машины и агрегаты сталеплавильных цеховю Учебник для вузов/Целиков А.И.,Полухин П.И.,Гребеник В.М. и др. 2-е изд.,перераб. и доп.– М.:Металлургия,1988.432 с.
2.Разливка стали:Технология.Оборудование С.П.Еронько,С.В.Быковских.– К.:Техника,2003. – 216с. – С.– 30 – 42
3.Отчет:Освоение технологии разливки стали через шиберные затворы и усовершенствование оборудования для ковшей емкостью 250 т./Еронько С.П.,Журба В.Г., Мачикин В.И., Шевченко В.П., Шестопалов В.Н.-Донецк.-ДПИ.-1980,-54с.
Биография Электронная библиотека Ссылки по теме Отчет о поиске Индивидуальное задание
Главная страница ДонНТУ Страница магистров ДонНТУ