Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Підвищення ефективності роботи кисневого міні-конвертера для реалізації Калдім-процесу

Зміст

Вступ

Помітне збільшення частки амортизаційного брухту з підвищеним вмістом небажаних домішок, який виникає в наслідок утилізації легкових автомобілів і побутової техніки, а також нагальна потреба у переробці накопичених у регіонах країни відходів, що містять чорні метали та завдають шкоди природному середовищу, є головними передумовами до створення металургійних міні-та мікровиробництв, завдяки яким можна не тільки поліпшити екологічну ситуацію у Донбасі, а й отримати відчутний економічний ефект [1,2]. Так, наприклад, на експерітментальном заводі ТОВ «Енергокапітал» (м. Макіївка Донецької області) впроваджена технологія, що припускає переробку в міні- доменній печі об'ємом 128 м3 окатишів з вугільного і металургійного шламів в якісний чавун. При цьому одержувані попутні продукти - гранульований шлак і доменний газ - надалі використовують відповідно в якості будівельного матеріалу і палива в установках, які генерують електроенергію [3] .

У зв'язку з цим на кафедрі «Механічне обладнання заводів чорної металургії» Донецького національного технічного університету вже 5 років ведуться роботи з удосконалення сталеплавильних агрегатів, що призначені для переробки неякісної шихти і техногенних відходів (науковий керівник зав. кафедри д.т.н. , проф. С.П.Єронько). Зокрема , розроблена і запатентована модернізована конструкція 10-т кисневого конвертора [4,5] , що реалізує Калдо - процес і дозволяє отримувати якісну сталь з чавуну з підвищеним вмістом сірки і фосфору, а також застосовувати в шихті до 50% неякісного металевого брухту.

Зміни внесенні в класичну конструкцію Кал-До конвертера

У класичну конструкцію Кал-До конвертора були внесені зміни, що стосуються кінематичної схеми механізму обертання корпусу плавильного агрегату, а також забезпечення можливості відсікання кінцевого технологічного шлаку. Сутність внесених змін полягає в тому, що привод механізму обертання конвертора змонтований не на його корпусі, а розміщений стаціонарно на робочому майданчику з боку однієї з цапф. Завдяки цьому значно спрощується його ремонт і обслуговування, а також знижується навантаження на привод механізму повороту корпусу конвертора через зменшення маси рухомої системи сталеплавильного агрегату. Завдяки наявності системи газодинамічного відсікання кінцевого шлаку під час випуску сталі вдається запобігти негативних наслідків, які пов’язані з агресивною дією шлакового розплаву.

Загальна схема компонування комплексу устаткування, що до складу міні-конвертора

Загальна схема компонування комплексу устаткування, що входить до складу міні-конвертора, приведена на рис. 1.

Общая схема компоновки комплекса оборудования, входящего в состав мини-конвертера
Рисунок 1 - Загальна схема компонування комплексу устаткування, що входить до складу міні-конвертора

У конвертері застосований варіант стаціонарного одностороннього приводу 9 механізму повороту корпусу, що включає електродвигун, швидкохідний і тихохідний редуктори. Зв'язок вала тихохідного редуктора з приводний цапфою здійснюється за допомогою зубчастої муфти 10, що забезпечує передачу великих крутних моментів і компенсацію перекосів з'єднуються хвостовиків.

Корпус конвертор виконаний глуходонним і зварним. Його фіксація щодо опорного кільця 5 здійснена шістнадцятьма центруючими роликами 12, що мають дві реборди. Ролики розбиті на дві групи і попарно на осях встановлені на нижній і верхній торцевих поверхнях опорного кільця. На зовнішній циліндричній поверхні кільця жорстко закріплені посилені ребрами жорсткості чотири накладки 7, нижні частини яких за допомогою шарнірів пов'язані з вигнутими профільними балками 8, що утримують підшипникову опору 11 цапфи днища конвертора. Дана опора є центрируючою і сприймає одночасно радіальне і осьове навантаження, тому вона включає два підшипника, один з яких радіальний, а інший упорний.

Зовнішню циліндричну поверхню корпусу конвертора охоплюють два бандажа 6, якими він спирається на ролики і завдяки їх ребордам фіксується в осьовому напрямку щодо опорного кільця. Безпосередньо під нижнім бандажем на корпусі конвертора розміщений зубчастий вінець 13, що знаходиться в зачепленні з шестірнею 14.

Конструктивне виконання удосконаленого приводу механізму обертання корпусу конвертора

Конструктивне виконання удосконаленого приводу механізму обертання корпусу конвертора показано на рис. 2.

Конструктивное исполнение усовершенствованного привода механизма вращения корпуса конвертера
Рисунок 2 – Конструктивне виконання удосконаленого приводу механізму обертання корпусу конвертора.

Механізм включає конічний вал-шестерню 3, який за допомогою муфти пов'язаний з редуктором приводу і встановлений в підшипникових опорах всередині циліндричного каналу, що виконаний в тілі цапфи 4. Пустотіла цапфа виготовлена за одне ціле з кришкою, що з'єднана з обоймою, у порожнині якої на підшипниках кочення розміщений вал 6 з посадженими на нього конічним зубчастим колесом 7, що знаходиться в зачепленні з шестірнею 5, а також прямозубою шестернею 2, яка зачіпається з зубчастим вінцем 1 корпусу конвертора. Обойма закріплена між роз'ємними частинами опорного пояса 8. Таке конструктивне виконання механізму обертання корпусу конвертора дозволило розмістити його привод на рамі, яка встановлена на металоконструкції біля відповідної цапфи опорного пояса сталеплавильного агрегату. Під час повороту корпусу конвертора щодо осі цапф конічне зубчасте колесо 7 обкатується по шестірні 5, завдяки чому забезпечується одночасна незалежна робота обох механізмів, тобто при зміні кута нахилу сталеплавильного агрегату відносно горизонтальної площини його обертання можна не зупиняти, що спрощує управління роботою всієї системи в цілому.

Процес виплавки сталі з використанням запропонованого конвертора

Процес виплавки сталі з використанням запропонованого конвертора протікає так. Корпус сталеплавильного агрегату встановлюють у вертикальне положення і в його порожнину послідовно завантажують необхідну кількість кускового вапна, руди і флюсів, після чого його повертають в горизонтальне положення і здійснюють завалку металевого брухту, а також заливку рідкого чавуну. Після закінчення завантаження шихтових матеріалів корпус конвертора переводять у положення продувки (кут його нахилу до горизонтальної площини повинен становити 15 – 20о). Для здійснення продувки візок з фурмой переводять в робоче положення, при якому водоохолоджуваний ковпак системи газовідводу щільно примикає до гирла конвертора. Нахилена під кутом 30о до горизонтальної площини фурма за допомогою відповідного механізму починає здійснювати коливальний рух, під час якого у ванну конвертора в струмені кисню вдувається порошкоподібне вапно. Відразу ж після початку продувки конвертору надають обертальний рух. Для регулювання процесу виплавки сталі в міні-конверторі можуть застосовуватися окремо або у комплексі такі технологічні прийоми, як зміна швидкості обертання корпусу агрегату, положення кисневої фурми і частоти її коливань.

Після завершення процесу плавління сталь випускають у розливальний ківш. При цьому одночасно виконують газодинамічне відсікання кінцевого шлаку.

Пропонований сталеплавильний агрегат, як зазначалося раніше, доцільно експлуатувати в умовах металургійних міні-заводів, однак сфера його використання може бути розширена. Обрана його місткість (10 т) і розрахункова тривалість виплавки в ньому сталі (40 - 45 хв) знаходяться у добрій відповідності з технологічними параметрами процесу виплавки чавуну у вагранках з продуктивністю 10 - 12 т / год, які застосовані у ливарних цехах заводів індивідуального і дрібносерійного виробництв.

Економічний ефект

Економічний ефект від використання пропонованої розробки обумовлений можливістю переробки високофосфористих руди, і неякісного металевого брухту, що мають меншу вартість.

Висновки

Висновки. Представлені в статті технічні рішення, що спрямовані на модернізацію кисневого конвертора, який дозволяє здійснювати переробку неякісної шихти у вигляді високофосфористого чавуну і оборотного металевого брухту, мають певний економічний інтерес, оскільки в найближчому майбутньому слід очікувати активізації робіт, що пов'язані з пошуком альтернативних технологій отримання сталі з низьким вмістом шкідливих домішок в умовах зростання цін на вихідні матеріали та енергоносії, а також посилення конкуренції на світовому ринку металу.

Перелік посилань

  1. Металлургические мини-заводы / А.Н. Смирнов, В.М. Сафонов, Л.В. Дорохова и др.- Донецк: ООО «Норд-Пресс», 2005.- 469 с.
  2. В.Е. Лаукарт, Б.О. Чуквулебе, А.А. Добромилов и др. // Сталь.- 2007.- № 8.- С. 22 – 23.

  3. Источник: biz.liga.net. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http: //biz.liga.net/all/industriya/novosti/2507657-makeevski-zavod
  4. Кисневий конвертер. Патент на корисну модель 71568. Украина / С.П. Єронько, Д.І. Федяєв, О.В. Афаунова // Бюл.2012. № 14.
  5. Мини-конвертер для переработки высокофосфористого чугуна / С.П. Еронько, Д.И. Федяев, О.В. Афаунова и др. // Металлургические процессы и оборудование.- 2010.- № 3.- С. 40 – 46.
  6. Металлургия стали / В.И. Явойский, Ю.И. Кряковский, В.И. Григорьев и др. Учебник для вузов.- М.: Металлургия, 1983.- 584 с.
  7. Конвертерные процессы производства стали. Теория, технология, конструкции агрегатов. / Баптизманский В.И., Меджибожский М.Я., Охотский В.Б. Учебник для вузов. - Киев; Донецк: Вища школа. Головное изд-во, 1984.- 343 с.