Афаунова Оксана Викторовна

Факультет инженерной механики и машиностроения
Специальность: ремонт и техническое обслуживание металлургического оборудования

Тема выпускной работы:

Научный руководитель: Еронько Сергей Петрович

Реферат по теме выпускной работы

Введение

Калдо-процеес предназначен для выплавки качественной стали из чугуна с повышенным содержанием серы и фосфора. На сегодняшний день этот процесс привлекает все большее внимание т.к. количество запасов качественной руды все меньше. Калдо-процесс обладает рядом достоинств основным из которых является получение качественной стали с наименьшими затратами на технологический процесс, однако весомый недостаток существующей конструкции конвертера для реализации данного процесса, а именно, громоздкость оборудования, не позволил Калдо-поцессу получить широкое распространение. В данном курсовом проекте предложен один из способов оптимизации Калдо-процесса - применение в качестве дозатора порошковой извести шнекового дозатора вертикального типа.
Целью моей работы является проектирование модели устройства для ввода фурмы со шнековым дозатором вертикального типа. Данная машина предназначена для ввода в Калдо-конвертер кислородной фурмы, а также дозированной подачи в дутьё порошкообразных материалов. Модель установки предназначена для проведения её комплексных лабораторных исследований. Полученная, в ходе проведенных стендовых испытаний установки, информация используется для сравнения теоретических и реальных параметров модели, а также для расчета параметров реальной машины.

Анализ существующих конструкций дозаторов

Существует несколько типов дозаторов порошкообразных материалов (рис. 1).
Наиболее простым из дозаторов по конструкции является пневматический (рис. 1а). Он состоит из бункера 3 с калибрующей вставкой 4 в нижней части, примыкающей к транспортирующему трубопроводу 1. Перепад давления между полостью бункера и транспортирующим трубопроводом, необходимый для обеспечения заданной производительности дозатора, поддерживается регулятором давления 2. Расход материала в таком дозаторе регулируется путем изменения сечения отверстия в калибрующей вставке и перепада давления. Недостатком такого дозатора является зависимость производительности от диаметра отверстия и от величины частиц транспортируемого материала, что в целом значительно усложняет регулирование и поддержание заданной производительности в течение всего периода продувки.
На рис. 1б представлена конструкция барабанного дозатора, состоящего из бункера 3, барабана 5, приводимого во вращение от регулируемого электродвигателя, и транспортирующего трубопровода 1. Мелкофракционный материал, находящийся в бункере, под действием силы тяжести заполняет щели барабана и при повороте последнего выдаётся порциями в пневмотранспортную магистраль. Главное достоинство барабанного дозатора – жесткая характеристика. На производительность дозатора практически не оказывают влияния изменение перепада давления между бункером и транспортирующим трубопроводом и фракционный состав материала. Производительность определяется частотой вращения барабана. Существенным недостатком барабанного дозатора является дискретность в выдаче реагентов из бункера, что при небольшой длине транспортирующего трубопровода вызывает неравномерность подачи материала, а также повышенная мощность привода из-за расклинивания частиц реагента между корпусом и барабаном.
Более равномерная подача реагента в транспортирующий трубопровод при значительно меньшей мощности привода достигается при использовании винтового дозатора (рис. 1в), который состоит из бункера 3, транспортирующего винта 6, соединенного с электродвигателем, трубопровода подачи газа 1 и выравнивающего трубопровода. При работе винтовых дозаторов наблюдается неравномерность выдачи реагента, она зависит от частоты вращения и числа заходов нарезки винта.
Вертикальный спиральный дозатор (рис. 1г) состоит из бункера 3, внутрь которого введена труба 8 – корпус дозатора. Рабочий орган дозатора выполнен в виде проволочной спирали 9, непосредственно соединенной с электродвигателем 10. Основное достоинство такого дозатора – высокая степень равномерности выдачи материала из бункера за счет высокой частоты вращения спирали, а также отсутствие редуктора. Недостаток – зависимость производительности от перепада давления в транспортирующем трубопроводе от давления в бункере.
Шнековый дозатор вертикального типа (рис. 1д) состоит из бункера 3, внутрь которого введена трубка 14, в которой расположен гибкий вал в виде троса для передачи вращательного движения от редуктора 12 шнеку 11. Несколько витков шнека находятся в бункере, а остальная его часть – в направляющей гильзе 13. Привод состоит из двигателя 10 и редуктора. Достоинством данного дозатора является высокая точность дозирования материала и независимость производительности от перепада давления в бункере и направляющем трубопроводе. Данный дозатор является оптимальным техническим решением задачи дозированной подачи порошкообразных реагентов в фурму при продувке Калдо-конвертера.

Описание сути предложенной разработки

Нормальное протекание процесса обработки расплавленного металла порошкообразными материалами во многом зависит от устойчивости работы дозатора. Главное требование, которому должен удовлетворять дозатор при обработке стали порошкообразными реагентами – высокая точность и равномерность дозирования. Даже незначительные колебания производительности дозатора могут вызвать выброс металла из печи, а также снизить производительность и экономичность Калдо-процесса. Для оптимизации дозированной подачи порошкообразных материалов в кислородную фурму Калдо-конвертера предлагается использовать шнековый дозатор вертикального типа. Данный дозатор обладает высокой точностью и устойчивостью работы, что обусловлено его конструктивными особенностями.
На качество технологического процесса также влияет надежность конструкции самого механизма для введения фурмы и поддержания бункера. С этой целью в рамках данного проекта используется механизм, представленный на рисунке 2. Особенностью данной конструкции является использование передачи винт-гайка. Данная передача обеспечивает высокую точность позиционирования за счет самоторможения, а также обладает большей экономичностью за счет отсутствия потребности в редукторе и тормозе.
Промышленное применение такого дозатора требует предварительного проведения его комплексных лабораторных исследований. Полученная, в ходе проведенных стендовых испытаний установки, информация используется для сравнения теоретических и реальных параметров дозатора. Эти исследования возможно осуществить только на модели шнекового дозатора вертикального типа.

1 – плита; 2 – стойки; 3 – гайка; 4 – тележка; 5 – винт; 6 – направляющие; 7 – верхняя опора; 8 – нижняя опора; 9 – кронштейн; 10 – дозатор; 11 – фурма; 12 – привод механизма передвижения тележки; 13 – привод дозатора.

Рисунок 2 – шнековый дозатор вертикального типа с механизмом передвижения.

На рисунке 3 представлена анимация воспроизведения работы шнекового дозатора вертикального типа.

Рисунок 3 - воспроизведение работы шнекового дозатора вертикального типа
(анимация: размер файла - 126КБ; размеры рисунка - 500*580 пикселей; 4 кадра; 10 циклов)

Литература

1. Методика расчета рабочих параметров шнекового дозатора вертикального типа./ С. П. Еронько, В. М. Богатский, С. В. Быковских, А. И. Шевченко. Теория и практика металлургии 5-6, 2002. с. 95.
2. Кудрин В. А. Способы передела чугуна. Учеб. Для вузов. – 2е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1989. – 560с.
3. Повышение качества черных металлов/ В. И. Мачикин, А. М. Зборщик, Е. Н. Складовский. – К.: Техника, 1981. – 160 с.
4. Еронько С.П., Биковских С.В. Физическое моделирование процессов внепечной обработки и разливки стали. - К.: Техника, 1988.-136с.
5. Н. Ф. Киркач, Р. А. Баласанян. Расчет и конструирование деталей машин. Часть 2. – 2-е изд. перераб. и доп. Харьков «Вища школа», 1988.
6. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей машин. Розділ 2 “Проектування зубчастих і черв'ячних передач” (для студентів напрямку «Інженерна механіка»). / В.П. Блескун, С.Л. Сулєйманов.–Донецьк.: ДонНТУ, 2005.- 48с.
7. Конверторные процессы производства стали /Под ред. В.И. Лапицкий, С.Л.Левин и.др. Изд-во “Металлургия”, 1970, с.280
8. Справочные таблицы по деталям машин. Часть II. В.З.Васильев, Н.Н.Георгиевский, А.Д.Дубяго и др. – 4ое издание, исправленное и дополненное, М.-1961г.-688с.
9. Механическое оборудование сталеплавильных цехов. Левин М.З., Седуш В.Я., Мачикин В.И. и др. – Киев; Донецк: Вища шк.Головное изд-во, 1985-165с.
10. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей машин. Розділ 1 “Вибір електродвигуна та визначення вихідних параметрів для розрахунку приводу” (для студентів напрямку «Інженерна механіка»). / В.П. Блескун, С.Л. Сулєйманов.–Донецьк.: ДонНТУ, 2005.- 48с.