Проектирование электротехнических устройств Курс лекций по электротехнике Курс лекций по теории электрических цепей Курс лекций по информатике

Проектирование и моделирование электротехнических устройств

Особенностями металлургических машин являются: высокие нагрузки и тяжёлые режимы, агрессивная окружающая среда, безотказность работы, легкодоступный и нетрудоемкий ремонт. Неожиданная (неплановая) остановка машины в непрерывном металлургическом процессе вызывает значительные потери из-за недополученной продукции, затрат на ремонт.

Металлургические машины и особенно их приводы требуют специального внимания на стадиях проектирования, изготовления, испытания и эксплуатации. Прокатные станы, МНЛЗ, конвертеры являются уникальными как по заложенным в них техническим решениям, так и по исполнению.

 В изложенном материале рассматриваются конструкции известных металлургических машин и их приводов, принципы конструирования, анализ и выбор рациональных кинематических схем и конструкций. В книге также рассмотрены технологические процессы и основные параметры, условия эксплуатации и нагрузки, расчеты и конструирование механической части, технологические приёмы изготовления, требования к эксплуатации.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

 В металлургическом производстве используется множество технологий, начиная от подготовки руды и других исходных материалов и заканчивая производством готовой продукции в виде проката, используемого в строительстве, машиностроении, приборостроении. В книге, сделан акцент, на конвертерном производстве стали, непрерывном литье заготовок, прокатном производстве. Именно в этих технологических процессах применяются машины и механизмы, представляющие наибольший интерес, так как им присуща максимальная степень уникальности.

Конвертеры

Общие сведения

 (рис.1)

 

 

 Условные обозначения:

 1- корпус конвертера;

 2- футеровка из огнеупорного

 кирпича;

 3- ось поворота конвертера;

 4- фурма подачи кислорода;

 5- жидкий чугун.

 

Рис. 1 Схема конвертера

Конвертерный способ производства стали отличается высокой производительностью, экономичностью, широкими возможностями по автоматизации технологического процесса и совместимостью с машинами непрерывного литья заготовок.

Технологический процесс и основные параметры

 Жидкий чугун, который производят в доменной печи, с помощью транспортной системы в специальном ковше подают в конвертерный цех и с помощью мостового крана заливают чугун в конвертер через горловину. Кроме чугуна в конвертер через горловину подают и другие ингредиенты процесса: металлический скрап, известь.

 Чугун – это сплав “железо – углерод” в котором углерода > 2%.

 Сталь – это сплав “железо – углерод” в котором углерода ≤ 1%.

 Технологический процесс в конвертере сводится к “выжиганию” углерода в сплаве “железо- углерод”, что происходит при интенсивной подаче кислорода через фурму на поверхность жидкого чугуна. Образуется газ , который выносится через горловину, газоходы и фильтры в атмосферу. Процесс подачи кислорода называется продувкой.

 Заданный химсостав стали получают, регулируя количество подаваемого кислорода, добавляя в виде сыпучих материалов предусмотренные программой химические элементы. Подача материала осуществляется через горловину с помощью специальных поворотных лотков. В процессе плавки на поверхности жидкой ванны образуется шлак, который сливают через горловину, поворачивая конвертер вокруг оси. Готовность стали определяют химическим анализом проб металла в конвертере. Пробу берут с помощью специальной ложки в наклонном положении конвертера. Пробу по пневмопочте, в предназначенном для этого контейнере, отправляют в химическую лабораторию.

 По окончании плавки сталь сливают, наклоняя конвертер, в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе. Далее этот ковш транспортируется в отделение непрерывной разливки стали. Существуют схемы конвертеров, в которых кислород подают через донную часть.

 Кислород производят на кислородной станции путем разделения воздуха на кислород и азот. Между кислородной станцией и конвертером находится накопитель (аккумулятор) кислорода, называемый реципиентной.

 Цикл плавки на конвертере - от начала заливки чугуна до окончания выпуска стали - 45 мин. Конвертеры имеют следующие рабочие ёмкости (по стали): 50 т., 100 т., 130 т.,250 т.,350 т. Внутренний объем конвертера определяется по соотношению:

 ,

где Q- масса плавки [Т];

 - удельный объем конвертера, равный 0.91.1

 Расход кислорода составляет 50-57  на одну тонну выплавляемой стали. Интенсивность продувки составляет 56, расход кислорода- до 2000. Практически продувка занимает 1215 мин.

 

Конструкция

(рис.2)

 Конструкция конвертеров зависит от размеров, однако, общим для них является выполнение отделённого от корпуса опорного кольца, крепление их между собой с обеспечением компенсации упругих термических деформаций, применение сферических подшипников качения в опорах и многодвигательных приводов наклона корпуса. Конверторы малой и средней вместимости (до 200 т.) имеют односторонний привод, большой вместимости - двухсторонний.

 Условные обозначения:

 1- корпус;

 2- опорное кольцо;

 3-система шарнирных тяг; 

 4- подшипники; 

 5- навесные многодвигательные

 привода;

 6- удерживающее устройство для 

 восприятия реактивного момента редуктора;

 7- экран. 

Рис.2 Конвертер большой вместимости

 Конвертер большой вместимости приведен на рис.2. Его корпус 1 закреплен в опорном кольце 2 системой тяг 3. Опорное кольцо имеет две удлиненные цапфы, на которых смонтированы подшипники 4 и навесные многодвигательные привода 5. Зазор между корпусом и опорным кольцом защищен экраном от выплесков металла и шлака.

Составление схемы электропривода В результате выполненных расчётов выбраны электродвигатель и сопротивления, которые обеспечивают работу двигателя в необходимых режимах на заданных механических характеристиках. При этом следует иметь в виду, что в случае трехфазного переменного тока расчет и выбор сопротивлений производится лишь для одной фазы. Следовательно, общее количество выбранных сопротивлений необходимо утроить. Часть сопротивлений обычно выполняет несколько функций. Так, например, обычно пусковые сопротивления одновременно являются и регулировочными, а также составляют часть сопротивления противовключения.

 Привод наклона конвертера должен обеспечивать поворот корпуса от вертикального положения на слив продуктов плавки, на осмотр футеровки. Для самовозврата корпуса в вертикальное положение его центр тяжести должен быть ниже оси цапф, что приводит к некоторому завышению вращающего момента на приводе, но обеспечивает безопасность эксплуатации.

Регулируемыми параметрами являются скорость вытягивания заготовки, количество подаваемой воды на первичное и вторичное охлаждение, ход и частота качания кристаллизатора. Глубина регулировки указанных параметров позволяет разливать широкий сортамент сталей: от малоуглеродистых до высокоуглеродистых и легированных марок сталей.

Опытом доказано – на данном этапе развития техники отказаться от качания кристаллизатора невозможно. Но, несмотря на такое утверждение, поиски способов снижения трения в кристаллизаторе продолжается, и дают положительный результат. Так, стенки кристаллизатора вместо чистой меди стали делать из сплава меди и серебра. Кроме того, заготовки для стенок стали получать не горячей, а холодной прокаткой. В результате значительно увеличили твердость рабочей поверхности стенки кристаллизатора, что позволило снизить коэффициент трения и повысить износостойкость стенки.


На главную