Механическое оборудование доменных цехов

Введение

На протяжении длительного времени Западно-сибирский металлургический комбинат показывает свою приверженность к системной работе по обеспечению качества выпускаемой продукции.

Признание приоритета качества во всех сферах деятельности, обеспечение производства и поставка продукции, максимально удовлетворяющая требованиям потребителей, является одним из главных направлений политики в области качества, принятой на ОАО «ЗСМК».

На комбинате разработана, внедрена и эффективно работает система менеджмента качества, что подтверждается сертификатами соответствия.

Разработанная система позволяет эффективно использовать организационные, научные и технические решения для скорейшего освоения проектных мощностей агрегатов при высоком уровне безопасности производственных процессов и качества выпускаемой продукции.

За достижение значительных результатов в области качества продукции, а также за внедрение высокоэффективных методов управления качеством, в 1999 году ОАО «ЗСМК» удостоен звания Лауреата Премии правительства РФ «Российской национальной олимпиады». В последние годы работы комбинат отмечен десятками престижных международных наград, полученных за безупречную репутацию и высокое качество продукции.

Общая часть

1. Краткая характеристика ОАО «ЗСМК"и его цехов Открытое акционерное общество «Западно-Сибирский металлургический комбинат», является современным российским вертикально-интегрированным металлургическим предприятием, производящим строительный и машиностроительный прокат. Предприятие обладает великолепным кадровым и техническим потенциалом.

Производство основных видов продукции осуществляется по классической схеме полного металлургического цикла. В состав предприятия входят коксохимическое, аглоизвестковое производства; доменный, сталеплавильный, прокатный и метизный переделы; энергетические, транспортные и ремонтно-механичекие подразделения.

По основным производственным показателям предприятие занимает четвертое место среди гигантов российской металлургии, являясь при этом безусловным лидером отрасли в производстве строительного проката.

Производство арматуры составляет 44,3% от общего производства в России, проволоки обыкновенного качества 44,6%. Доля комбината в общемировом производстве стального проката достигает 0,5%, в российском 8%.

Металлургический кокс получают методом слоевого коксования в большегрузных коксовых батареях. Угольную шихту подготавливают из концентратов двух обогатительных фабрик ЦОФ «Кузнецкая» и ЦОФ, входящей в состав коксохимического производства ЗСМК. Отделяемые при коксовании химические продукты подвергают дальнейшей переработке в цехах химического крыла. В результате чего в качестве готовых продуктов получают как индивидуальные химические соединения (бензол, фталевый ангидрид, сульфат аммония) так и масла. Коксовый газ, освобожденный от химических продуктов, применяют в качестве топлива. Офлюсованный агломерат производят на агломашинах ленточного типа. В состав алгошихты входят следующие основные компоненты: производственный концентрат, известняк, обожженная известь, коксовая мелочь собственного производства.

Агломерат после дробления, охлаждения и отсева мелких классов конвейерами подается в бункера доменного цеха.

Чугун плавят в трех доменных печах. Основами составляющими доменной шихты являются: офлюсованный агломерат, собственный и привозной, доменный кокс собственного производства. На участке шихтоподачи имеется пять перегрузочных станций, которые оснащены конвейерами с двумя приемными устройствами. В доменных печах в качестве дутья используют горячий, обогащенный кислородом воздух, а в качества дополнительного топлива-природный газ.

Весь выплавленный в доменном цехе чугун в расплавленном виде используется в сталеплавильном производстве ЗСМК. Доменный шлак подвергается дальнейшей переработке. Газ полученный в процессе плавки, проходит очистку от пыли и используется как газообразное топливо в различных цехах комбината.

Сталь плавят в пяти кислородных конверторах большой емкости с верхней продувкой. В качества дутья применяют технический кислород (О2), полученный из воздуха. Металошихта конвектеров состоит преимущественно из жидкого чугуна (около 70%), а так же из привозного металлолома и обрези прокатного производства. В настоящее время полученная сталь разливается как в изложницы так и на МНЛЗ. Первая линия была введена в 1994 году, с годовой производительностью до 1млн. т. Непрерывных заготовок диаметром от 150 до 300 мм. для производства труб и прямолинейной заготовки 150*200 мм для последующей переработки в сортопрокатном цехе. Оборудование для МНЛЗ и отделочной линия закупленное у итальянской фирмы «Даниэни», имеет восемь ручьев, независимых друг от дуга в работе. Разливка ведется через два четырехручьевых промежуточных ковша, установленных на одной тележке. Такое решение было обусловлено большой массой плавки. Полный переход на производство непрерывной заготовки и в дальнейшем на производство непрерывного сляба и стального листа в едином потоке, позволит комбинату без прироста сталеплавильных мощностей на 21% увеличить выпуск годовой продукции за счет снижения отходов производства.

В состав прокатного производства на комбинате входят обжимной, сортопрокатный, оснащенный четырьмя прокатными станами, и вальцетокарный цех.

Обжимной цех состоит из блюминга 1250 и непрерывно-заготовочного стана. Сортамент выпускаемой продукции: слябы сечением 140−160Ч670−790 мм; квадратная 180Ч180 мм, 100Ч100 мм, 150Ч150мм и прямоугольная 150Ч200мм заготовки.

В сортопрокатном цехе работает непрерывный стан 450. Здесь производится покат круглый и угловой равнополочный, швеллеры, двутавры, полоса. Цех располагает так же мелкосортными 250−1 и 250−2 и проволочными станами. Здесь производят прокат: сталь горячекатаную для армирования бетона, сталь стержневую арматурную, термомеханически и термически упроченный, периодический профиль, угловой ровнополочный прокат и катанку.

В перспективе на ЗСМК, помимо выпускаемого сейчас проката, намечено производить трубную заготовку, калиброванную сталь и лист.

Функционирование основных цехов обеспечивается вспомогательными цехами, к которым относится группа цехов главного механика (механический, литейный, кузнечно-термический)и главного энергетика. Организационная структура ОАО «ЗСМК» представлена на рисунке1.1. Данная структура включает все основные цеха и вспомогательные производства комбината.

скиповый подъемник доменный цех Рисунок 1.1 — Схема грузопотоков металлургического комбината

1.1 Характеристика доменного цеха Доменный цех предназначен для получения жидкого чугуна из железосодержащих материалов в процессе их восстановления и плавки в доменных печах, обеспечения чугуном сталеплавильного производства, цеха изложниц и в твердом виде (чушках) литейного цеха комбината.

В состав доменного цеха входят следующие объекты:

— доменная печь № 1 полезным объемом Vn=3000 м3;

— доменная печь № 2 полезным объемом Vn=2000 м3;

— доменная печь № 3 полезным объемом Vn=3000 м3;

— печной участок;

— участок шихтоподачи с аварийно-приемными устройствами № 1,2,3;

— участок разливочных машин;

— центральные вытяжные станции № 1,3;

— электростанции № 1,2;

— отделение приготовления огнеупорных масс;

— депо ремонта чугуновозных ковшей;

— склад холодного чугуна;

— рудный двор;

— административно-бытовые корпуса № 1,2.

Доменные печи имеют островное расположение. Блок воздухонагревателей на доменной печи № 2 расположен рядом с печью, а на доменных печах № 1,3-отдельно стоящими блоками. Участок шихтоподачи расположен вдоль фронта печей со шлаковой стороны.

Агломерационный и коксовые цехи № 1,2 связаны с доменным цехом системой конвейеров.

Комплекс каждой доменной печи состоит из:

— собственно доменной печи с загрузочным устройством;

— пылеуловителя с нисходящим газопроводом «грязного» газа;

— поддоменника;

— литейных дворов с оборудованием для проведения выпусков;

— пульта управления печью;

— блока воздухонагревателей с дымовой трубой;

— шихтовых бункеров, оборудования нижней системы загрузки, скиповой ямы;

— наклонного моста с устройством замены скипов;

— здания с лебедками конусов, зондов и скипового подъемника;

— грузопассажирского лифта;

— газораспределительного устройства для вдувания природного газа в печь.

1.1.1 Грузопотоки, машины и агрегаты доменных цехов Прибывающие в доменный цех железнодорожные вагоны 1(рисунок 1.2)с шихтовыми материалами (концентратами, рудой, флюсами и прочее) задают толкателем 2 в стационарный роторный вагоноопракидыватель 3, который разгружает материалы в приемные бункера 4. Из них материалы выдают толкателями 5 на конвейер 6 и затем, в случае необходимости, в дробильно-сортировочное отделение 7.

Конвейерами 8 из дробильно-сортировочного отделения или непосредственно от вагоноопракидывателя материалы подают на укладчик шихты 9. С конвейера 8- на распределительную воронку укладчика 10, а затем на консольные конвейеры 11. При перемещении укладчика шихты, ссыпающаяся с консольных конвейеров, образуют штабеля 12 послойной укладкой. Материалы из штабелей забирают усреднительной машиной 13 при помощи бороны 14, совершающей возвратно-поступательные движения поперек штабеля материала одновременным перемещением усреднителя на штабель. В нижней части усреднителя, куда ссыпается материал из-под бороны, расположен скребковый конвейер 15, который выдает материал на лопастной питатель 17, перемещающийся вдоль галерей 16. Питатель укладывает материалы на уборочный конвейер 18, расположенный вдоль галерей 16 каждого штабеля материалов. Уборочные конвейеры 18 выдают материалы через перегрузочную станцию 19 на конвейеры 20, которые в свою очередь подают материалы в подготовительное 21 и в спекательное 23 отделение фабрики коксования, оттуда их системой конвейеров 24 передают на конвейер 22. Он распределяет материалы по бункерам 25 эстакады: Кокс из силоса 26 подают в коксовые бункера 28 конвейерами 27.

На рисунке 1.2 приведены схемы подачи сыпучих материалов I и кокса II из бункеров бункерной эстакады к скиповому подъемнику, на колошник и в доменную печь, а так же уборка чугуна и шлака от доменной печи.

Рисунок 1.2 — Схема подачи железосодержащих компонентов шихты, флюсов и кокса в бункера доменной печи с использованием комплекса усреднительных машин и конвейеров Конвейеры 6 с разгрузочными тележками (или реверсивные конвейеры) распределяют шихтовые материалы по рудным бункерам 7. Затворами бункеров служат грохоты 8, которые отсеивают мелочь, а крупную фракцию выдают на конвейер 9.

Каждая доменная печь имеет два конвейера 9, расположенные симметрично относительно оси подъемника. Для направления материалов на конвейера в любую из двух воронок-весов 11 служит подвижный или поворотный лоток 10. Из воронок-весов, имеющих емкость скипа, материалы выдают в скип 18.

В линии подачи кокса для загрузки двух коксовых бункеров 14 применяют коксовый перегрузочный вагон 12 или конвейер с разгрузочной тележкой 13. Из горловины 15 бункера, под которой расположен грохот 16, крупный кокс поступает в воронку-весы 17 (емкость ее равна емкости скипа) и затем в соответствии с программой загрузки доменной печи в скип 18.

На колошнике доменной печи все шихтовые материалы подают скиповым подъемником. На мосту 19 скипового подъемника уложены два параллельных пути для перемещения двух скипов 18. В крайних положениях один скип находится в скиповой яме (под загрузкой), а второй наверху нам разгрузочных кривых моста. Для перемещения скипов служит скиповая лебедка 21, расположенная в машинном зале 20 доменной печи. Из скипа при его движении по разгрузочным кривым материал пересыпается на приемную воронку 23 загрузочного устройства и падает на малый конус 25 вращающийся воронки 24 распределителя шахты (ВРШ). Емкость воронки обычно соответствует емкости скипа. При опускании малого конуса шихта попадает в засыпной аппарат, который состоит из газового затвора 26, чаши 27 и большого конуса 28. После набора подачи (обычно из четырех скипов) опускают большой конус, и шихта загружается в доменную печь 30.

Маневрирование конусами загрузочного устройства осуществляют лебедкой 22, которая связана со штангой конусов посредством канатов через рычажные балансиры и тяги.

Горячий воздух и кислород поступают в доменную печь через кольцевой воздухопровод 31, а природный газ и другие виды топлива — через фурменные приборы 32, расположенные по окружности печи. Доменный газ отводят через газопроводы 29 к очистным устройствам.

Чугун из доменной печи выпускают через чугунную летку 35 и по желобам 36 с помощью устройства для одноносковой разливки 37 направляют в ковш чугуновозов. Жидкий чугун в ковшах падают к разливочной машине 39 для получения твердого чугуна или в миксер. Разделение чугуна и шлака происходит в расширенной части главного желоба, откуда шлак (верхний слой) по желобу отправляют на шлаковую сторону литейного двора, а чугун по другому желобу для заливки в чугуновозный ковш.

Для вскрытия чугунной летки 35 служит сверлильная машина 34, а для забивки-пушка 33. Шлак из шлаковой летки 42 по желобу 43, через устройство для одноносковой разливки 44, сливают в чашу 45 шлаковоза и подают на установку для грануляции шлака 46. Установка припечной грануляции 48 и желоба 47. Шлаковую летку закрывают шлаковым стопором 41.

1.1.2Доменная печь Доменная печь (рисунок 1.3)шахтного типа предназначена для выплавки чугуна. Основными частями ее являются: колошник 1, шахта 2, распар 3, заплечики 4, горн 5, лещадь 6 и фундамент 7.

Через верхнюю цилиндрическую часть-колошник, загружают шихтовые материалы в печь и отводят образующиеся в ней газы. Ниже колошника расположена шахта конической формы, в которой материалы, нагреваясь и расширяясь в объеме, беспрепятственно опускаются вниз под действием собственного веса.

Распар-наиболее широкая часть печи, соединяет шахту с заплечиками, ликвидируя угол, в котором могли бы задержаться куски материала. В заплечиках печи происходит образование жидких продуктов плавки. Нижняя часть печи, называемая горном, делится на две зоны: верхнюю-фурменную, в которой установлены фурмы для вдувания горячего воздуха (дутья)и топлива (природного газа, мазута), и нижнюю-металлоприемник, в котором накапливаются жидкие чугун и шлак, которые выпускаются через отверстие в печи — летки. Основанием или дном горна является лещадь.

Печь имеет цельносварной корпус из листовой стали, изнутри футерованный огнеупорной кладкой, которая переходит внизу в кладку лещади, опирающуюся на фундамент. Для предохранения от разрушения значительная часть кладки охлаждается металлическими холодильниками, в которых постоянно циркулирует вода. Кладка колошника, подвергающаяся воздействию падающих кусков материала, защищена металлическими плитами.

Над колошником печи размещено колошниковое устройство для загрузки шихты и установлены газоотводы для отвода доменного газа. Ниже уровня чугунных леток расположена площадка литейного двора с машинами для открывания и закрывания чугунных и шлаковых леток.

Интенсификация доменного процесса достигается благодаря улучшению качества шихты, повышению давления газа под колошником увеличению температуры дутья, обогащению дутья кислородом, автоматизации процесса загрузки шихты в печь и другим мероприятиям, направленными на сокращение продолжительности плавки, уменьшению расхода кокса, повышение качества и снижение себестоимости чугуна.

Рисунок 1.3-доменная печь полезным объемом 2000 м³

1.1.3 Бункерная эстакада Непрерывная подача шихтовых материалов в доменную печь в определенной последовательности по заданной программе, является одним из основных технологических требований при выплавке чугуна.

Для этой цели в доменном цехе непосредственно у печей располагают бункерную эстакаду, которую связывают технологические потоки материалов, поступающих с агломерационных или обогатительных фабрик, коксохимического цеха, с подачей этих материалов к скиповому подъемнику, а затем к загрузочному устройству доменной печи.

Бункерная эстакада представляет собой сооружение из стальных конструкций и железобетонных плит, в котором размещены бункера и обслуживающие их различного типа устройства, механизмы и машины. Эстакада возвышается над уровнем цеха примерно на 10 метров.

В составе бункерной эстакады имеются коксовые и рудные бункера, а так же бункера добавок. Рудные бункера, предназначенные для приема железосодержащих компонентов шихты, располагают обычно в два ряда вдоль фронта доменных печей, и коксовые бункера — непосредственно у скипового подъемника с целью сокращения перегрузок и связанного с этим уменьшение дробления кокса. Процессы подачи шихты в бункера эстакады, дозирование и транспортирование их к скиповому подъемнику в настоящее время механизированы и частично или полностью автоматизированы.

Под бункерной эстакадой по оси скипового подъемника размещают скиповую яму с установленными в ней механизмами для набора, рассева, взвешивания и загрузки шихты в скипы скипового подъемника.

1.1.4 Конвейерная система подачи шихтовых материалов к доменной печи Агломерат поступает с аглофабрики 5(рисунок 1.4)при помощи конвейеров 4. Подача кокса двух фракций 40−60мм, с коксосортировки 6 осуществляется конвейером 7. Для добавок предусмотрено приемное устройство 1, из которого материалы при помощи конвейера 2 подают на перегрузочную станцию 15,17.

На эстакаде установлено пять стационарных конвейеров 14,18, два из которых предназначены для агломерата, два для кокса и один для добавок. Перегрузочные станции 15 и 17 оборудованы передвижными реверсивными конвейерами 3,2,8, позволяющими направлять поток материалов на любые из конвейеров 14,18. Загрузка шихтовых материалов в бункера доменной печи 1,2,3 осуществляется при помощи передвижных реверсивных конвейеров, соответственно 12,10,13. Ширина двух конвейерных лент 1400 мм, а трех 1200 мм, соответственно и производительность их 800−1000 м3/час и 680−700 м3/час.

Доменная печь № 2 имеет четыре коксовых бункера объемом 2000 м³ каждый; десять бункеров для агломерата (объемом 105 м3−6 штук и объемом 13.2 м3−4 штуки); два бункера для добавок объемом 35 м³ и 37 м³. Бункеры металлические сварные, все они оборудованы затворами шиберного типа.

Бункеры агломерата футерованы: вертикальные стенки рельсом Р-24, наклонные грани имеют естественную защиту (ребристую). Бункера кокса футерованы диабазовой плиткой толщиной 30 мм. Бункера сооружаются не по всему фронту доменных печей, а только отдельными группами. При расстоянии между чашами 142 м, длина бункеров составляет 72 м.

Агломерат из бункеров поступает на виброгрохоты агломерата (тип Г-191-ПР-1), на которых отгрохачивается фракция 4−8 мм. Подрешетный агломерат поступает на конвейеры (левый и правый), подающие агломерат в зависимости от программы (либо в левую, либо в правую воронку-весы агломерата), оборудованные тензометрической системой взвешивания агломерата. Заданная программой доза материала погружается в скип.

Нормальным режимом работы системы считается подача агломерата механизмом либо только левой, либо только правой стороны в оба скипа. Для обеспечения загрузки правых воронко-весов механизмами левой стороны, устанавливается перекидной лоток, имеющий три рабочих положения: правый, левый и нейтральный.

Мелочь агломерата из-под грохотов направляется по течкам на конвейеры, а с них по своему тракту на аглофабрику.

Кокс из бункеров в соответствии с программой загрузки подается на электровибрационные питатели (типа 189-а-ТП всего 8 штук), настроенные на отгрохачивание крупной фракции, которая идет непосредственно в воронко-весы кокса. Подрешетный кокс поступает на электровибрационный с резонирующими колосниками грохот (типа ГВН2−40 всего 2штуки), где отгрохачивается фракция 0−40 мм, а фракция кокса до 40 мм поступает в воронко-весы кокса, оборудованные тензометрической системой взвешивания. Набранная доза кокса через автоматический затвор выгружается в скип. Механизмами левой стороны системы загружают только левый скип и наоборот.

Рисунок 1.4 — Схема подачи шихтовых материалов из бункеров в скипы

1.2 Оборудование доменного цеха

1.2.1 Скиповый подъемник Для работы доменной печи требуется бесперебойная подача шихтовых материалов к загрузочному устройству, количество этих материалов, подаваемых на высоту около 60−70 м и более от уровня земли, достигает 20 000−25 000 т в сутки.

К машинам для подачи шихтовых материалов предъявляют весьма жесткие требования, так как задержка в загрузке материалов даже на короткое время влечет за собой перевод печи на тихий ход или полную ее остановку. Поэтому эти машины должны иметь высокую производительность, повышенную надежность при эксплуатации и обеспечивать возможность полной автоматизации процесса загрузки печи. В случаях значительного понижения уровня шихты в печи машины обеспечивают форсированный режим подачи материалов к загрузочному устройству и последующей их загрузке в печь.

В настоящее время применяют два основных способа подачи шихтовых материалов-скиповый и конвейерный. В первом случае все материалы подают из скиповой ямы бункерной эстакады, а во втором из распределительных бункеров.

В России доменные печи объемом до 3200 м³ включительно оборудованы скиповыми подъемниками со скипами емкостью до 20 м³ каждый и скиповыми лебедками грузоподъемностью до 39 т. На доменных печах объемом 5580 м³ Череповецкого, 5000 м³ Криворожского и 3200 м³ Новолипецкого металлургических комбинатов, применена конвейерная загрузка шихты.

Рисунок 1.5-Скиповой подъемник доменной печи: А-общий вид; б-кинематическая схема; в-план машинного зала Основными элементами скипового подъемника (рисунок 1.6)являются: два скипа 5а и 5б, наклонный мост 3, система канатов 7а и 7б с блоками 6а и 6б, 9а и 9б, скиповая лебедка 1 и грузоподъемное оборудование 8

Скипы загружаются коксом из бункеров 12 через грохоты и весовую воронку кокса или железорудными материалами посредством конвейера 13 и весовой воронки 15 с затвором или вагон-весами, а разгружаются в приемную воронку 4 загрузочного устройства печи. Для полной выгрузки материала из сипа угол наклона его днища к горизонту в верхнем положении должен составлять 45−60 градусов.

Для перемещения по наклонному мосту скипы соединяют канатами с барабаном скиповой лебедки таким образом, что обеспечивается уравновешивание скипов. Для исключения аварий при обрыве одного из канатов, уменьшения диаметра канатов и блоков каждый скип подвешивают на двух канатах. Применяют блоки двух конструкций с цельнолитым ободом для двух канатов (диаметром 1800 и 2000 мм) и сдвоенный, допускающий поворот шкива одного каната относительно шкива другого (диаметром 2000 и 2500 мм). Длина одного каната 150−180 м.

Скиповую лебедку 1 обычно устанавливают под наклонным мостом 3 в машинном здании 18. В этом же здании располагают привод конусов загрузочного устройства (лебедку управления конусами)16, лебедки измерителей уровня шихты 17 и панели автоматического управления системой загрузки доменной печи.

Скиповые подъемники в основном похожи друг на друга, только отличаются они конструктивно в выполнении наклонных мостов, скипов и скиповых лебедок.

Наклонный мост 3 опирается на один или два пилона 2 и 2а, а также на стенку 11 скиповой ямы. Наклонные мосты изготавливают сварными с решетчатыми фермами, либо сплошными из листового проката. В поперечном сечении (А-А)мост представляет собой раму со сплошным настилом по нижним поперечным балкам. При полурамной конструкции моста облегчается замена скипов при помощи тележки 10. На мосту смонтированы площадки, на которых устанавливают направляющие 9а и 9б и головные 6а и 6б блоки скиповых канатов, а также отклоняющие балки канатов лебедки управления. Консольно-поворотный кран 8 служит для замены блоков.

1.2.2 Поворотная сверлильная машина Для вскрытия чугунной летки применяется сверлильная машина. Вскрытие чугунной летки можно производить несколькими способами:

— сверлением (вращением сверла) до полного вскрытия летки;

— сверлением до раскаленной зоны летки с последующим прожиганием кислородом;

— сверлением летки до раскаленной твердой зоны с последующим пробиванием массы в этой зоне пневматическим молотком;

— ударно-вращательным бурением максинами (буровыми молотками) перфораторного типа;

— сверлением до раскаленного слоя леточной массы с последующей пробивкой кумулятивным зарядом.

По принципу движения рабочего органа (сверла, бура или молотка) различают следующие типы машин для вскрытия чугунной летки: вращательного, ударного, ударно-вращательного действия и другие.

Кроме того, машины для вскрытия чугунной летки по способу подвешивания рабочего исполнительного механизма делят на следующие типы: подвесные-стационарные (конструкции комбината «Азовсталь»), передвижные (для поочерёдного обслуживания двух лёток), поворотные на отдельно стоящей колонне (конструкции Гипромеза).

На ОАО «ЗСМК» применяют поворотную сверлильную машину (рисунок 1.6). неподвижная колонна в машины установлена на фундаментной плите бетонной площадке литейного двора.

На неподвижной колонне при помощи подшипников качения смонтирована полая колона 7 с консолью 7а. Наверху неподвижной колоны закреплена шестерня червячноцилиндрического редуктора 14 с встроенной фрикционной муфтой предельного момента. Редуктор 14 и его фланцевый двигатель 13 расположены на поворотной колонне. На конце консоли поворотной колонны шарнирно укреплена балка 9, по которой на роликах может перемещается тележка 1. Высоту и угол наклона балки относительно летки можно изменять посредством механизмов подъёма 10 и угла наклона 11. В передней части балки установлен упор 12, ограничивающий её перемещение при установке в рабочее положение.

Механизм 8 передвижения тележки расположен в задней части балки. Привод связан с тележкой при помощи пластинчатой цепи, которая огибает приводную и холостую звёздочки. Скорость отвода тележки в 12 раз больше скорости подачи, что обеспечивается электросхемой управления. На тележки 1 установлен механизм вращения сверла, состоящий из электродвигателя 5, редуктора 4, патрона 3 для закрепления сверла 2. С целью защиты сверла от повреждения жидким чугуном его выполняют пустотелым и по внутреннему каналу подают сжатый воздух, который охлаждают режущую кромку сверла и выдувает разрушенную при сверлении леточную массу.

К машинам для вскрытия чугунной летке предъявляют следующие требования:

Рисунок 1.6-поворотная сверлильная машина

1.3 Недостатки в работе оборудования доменного цеха Анализ работы оборудования доменного цеха выявил следующие недостатки:

1 Недостатком грохота ГСТ является сравнительно низкая эффективность грохочения из-за забивания колосников мелочью агломерата, что влечет за собой снижение производительности грохота.

2 Недостатком реверсивного конвейера является неудобство его использования при обслуживании бункеров, так как часто происходит просыпь агломерата.

3 Недостатком поворотной сверлильной машины является невозможность регулирования угла наклона машины в случае понижения уровня чугуна до 90, что является нарушением требований, предъявляемых к машинам для вскрытия чугунной летки.

4 Недостаток в работе электропушки для забивки чугунной летки заключается в том, что в механизме прижима отсутствует визуальный контроль за гайкой, невозможно следить за ее работой, а так же замечено, что она быстро выходит из строя. Появляется заклинивание винта, что недопустимо в условиях эксплуатации пушки.

5 Одним из главных недостатков механизма выдавливания леточной массы с винтовой передачей скольжения является его леточный низкий КПД (по экспериментальным замерам равный около 0,2), а также трудоемкость операции по зарядке рабочего цилиндра электропушки леточной массой.

6 На участке шихтоподачи цеха работают устаревшие редукторы, что затрудняет ремонт, а следовательно снимает производительность из-за частых.

7 Усложнено обслуживание и наблюдение за подшипниковыми узлами скиповой лебедки.

1.4 Мероприятия по устранению выявленных недостатков и «узких мест» в работе оборудования Мероприятия по устранению недостатка в грохоте заключается в следующем:

1. Колосниковую решетку заменяют на другую конструкцию, образованную чередующимися по ширине стационарными (жесткими)и вибрирующими (резонирующими)колосниками. Сечение колосников имеет вид равнобокой трапеции с большим основанием в верху. Жесткость вибрирующих колосников принята такой, что частота собственных колебаний близка к чистоте вынужденных колебаний, сообщаемых приводом (околорезонансный режим). В связи с этим происходит перемещение вибрирующих колосников относительно стационарных, в результате чего уменьшается возможность заклинивания агломерата в решетке и повышается производительность.

2. Возможным решением проблемы является замена реверсивного конвейера РКП- 2 на рукавный бункер.

3. В данный момент ведутся научнотехнические разработки по устранению этого недостатка сверлильной машины. Предлагается установить на каретке регулировочный винт. Так же возможна замена патрона с эксцентриком. В связи с этой заменой за счет эксцентриситета, улучшаются условия сверления, увеличивается условия сверления, увеличивается диаметр отверстия повышается стойкость бура.

4. Для того, чтобы устранить этот недостаток, предлагается установить комбинированную гайку. Это позволит экономить время и затраты на осуществление ремонта, так как происходит замена только внутренней резьбовой части гайки, а весь корпус останется на месте. Корпус изготавливается из обычного металла, а резьба из бронзы. Накопленный опыт позволяет теперь, зная степень износа резьбы, заранее осуществить ремонт и избежать аварии и длительные простои.

5. Существенное увеличение давления можно получить установив шарико-винтовую передачу, у которой трение скольжения заменяется трением качения. У такой передачи КПД равен 0.85. Для ликвидации трудоемкой операции по зарядке рабочего цилиндра электропушки леточной массой предлагается создание легкосъемного рабочего цилиндра, заполнение которого осуществляется специальным прессом.

6. Решением проблем на участке шихтопередачи является полная замена устаревших моделей редукторов на более современные, учитывая все предъявляемые требования и технические характеристики.

7. Обеспечение необходимого надзора и обслуживание подшипниковых узлов, позволяющей не только вести постоянное наблюдение за узлами, а так же прогнозировать дальнейшее развитие возникающих микродифектоа с сообщением о дефекте оператору.

1.5 Расчет привода скипового подъемника

1.5.1 Расчет времени движения скипа Время перегонов скипов (подъем груженого скипа с одновременным опусканием другого порожнего) может быть определено из графика скоростей канатов, который обусловлен особенностями движения скипов на разгрузочном участке моста. В таблице 1 и 2 указаны данные скоростей и времени, а так же значения намотанного на барабан каната, в зависимости от графика скоростей и ускорения при движении скипа, пути скипа и моментов Мст, Мдин, М?, на барабан скиповой лебедки в функции времени для скипового подъемника доменной печи № 3 объемом 2015 м³.

Таблица 1.1-График скоростей канатов Таблица 1.2-Значение длины навитого на барабан (или свитого) каната за отдельные периоды движения скипа Полное время перегона скипа.

t?=t1+t2+t3 +t4 +t5 +t 6

где t?-время перегона скипа;

t1-первый период разгона скипа;

t2-второй период времени;

t3-третий период времени;

t4-четвертый период времени;

t5-пятый период времени;

t6-шестой период времени.

t?=2,58+5,37+15,1+5+1,12+2,5=31,67?32сек.

1.5.2 Расчет производительности скипового подъемника Определим необходимую производительность подъемника по числу подач, которые нужно загружать в доменную печь при условии равномерной непрерывной работы подъемника.

1. Суточная производительность печи:

Р=(т/сут) (1) [1,с 194]

где П-производительность доменной печи;

V-объем доменной печи (v=2015м3)

K-коэффициент использования полезного объема печи (КИПО)по данным на 2006 г. ОАО «ЗСМК» К=0,7179 м³

=4238 т/сут

2.Суточный расход кокса.

С1к.с.=qкЧП (2) [1, с 200]

где qк-удельный вес расхода кокса (принимаем qк=0,5084)

С1к.с=0,5084Ч4238=2154,6 т

3. Суточный расход железорудной части шихты:

С1ж.с=qжЧП (3) [1,с 200]

где qж-удельный вес расхода железорудной части (принимаем qж =1,806)

С1ж.с=1,806Ч4238=7653,83 т

4. Вес материала в скипе:

С1 к (ж)=V?гк (ж)qЧк3 (4) [1,с 200]

где С1 к (ж)-вес материала в скипе гк (ж)-объемная масса кокса (железорудной части);

гк?0,45;гж=2,1:

к3-коэффициент заполнения скипа (к3=0,85);

V?-объем скипа (V?=13,5м3);

С1к (ж)=13,5Ч0,45Ч10Ч0,85=76,5 кН=7,65 т С1к (ж)=13,5Ч2,1Ч10Ч0,85=357 кН=35,7 т.

5. Выход чугуна из одной подачи У= (5) [5,с 242]

где У-вес кокса из одной подачи Кп-вес кокса в одной подаче (Кп=15,3 г)

qк-удельный расход кокса У==30,1 т Таблица 1.3-Расход шихтовых материалов При расчете принята четырехскиповая подача РРКК

6. Необходимое число подач в сутки кокса или руды

Zп=С1к (ж)сут ?(Ст к (ж)ЧZк (ж)) (6) [5,с 242]

где С1к (ж)сут-суточный расход кокса или железорудной части Ст к (ж)-вес материала в скипе;

Zк (ж))-количество скипов;

Zп==140,8?141

7. Время подъема одной подачи:

t=Zк (t?+tк)+Zж (t?+tк) (7) [5,с 248]

где Zк (ж)-число скипов кокса или железорудной шихты в подаче;

t?-время перегона скипов, сек;

tк (ж)-время остановок при погрузке кокса или железорудной части в подаче (tк=16 сек., tХ=10 сек.)

t=2(32+16)+2(32+10)=180 сек.

8 Необходимое время работы подъемника в сутки

tсут.=tЧZп (8) [5,с.243]

tсут=180Ч141=25 380 сек.

9 Расчетный коэффициент загружаемости скипового подъемника:

Кр=Ч100% (9) [1,с.194]

где Zт-число подач шихтовых материалов, исходя из теоретических возможностей производительности скипового подъемника.

Zт=24Ч60Ч (10) [1,с.194]

Zт=24Ч60Ч=480

Кр=Ч100%=30%

1.5.3 Расчет мощности двигателя скиповой лебедки Двигатель скиповой лебедки работает в повторно-кратковременном режиме с переменным графиком нагрузки. При работе допускают следующие допущения канат и упряжь на участке подъемника от головного блока до любого положения скипа параллельны наклонной части моста, не исключая участок в скиповой яме и разгрузочный участок. Погонный вес единицы длинны упряжи равен погонному весу каната.

Определения усилия действующих на скип при его нахождении в скиповой яме, когда направление каната параллельно рельсам моста на основном участке. Проектируя все силы на ось, параллельно пути в скиповой яме, из условия равновесия груженного скипа получим:

Р1соs (б1-б2)-(Gн+Gс)sinб1=±[Р1sin (б1-б2)+(Gн+Gс)соsб где Р1-усилие в канате; (11) [1,с.194]

б1,б2-углы наклона скипа на участке моста (б1=60°, б2=55°49ґ50ґґ);

Gн-вес материала (Gн (ж)=357 кН;Gн (к)=76,5 кН);

Gс-вес скипа (Gс=186,550 кН);

щ-коэффициент сопротивления передвижению скипа по рельсам:

щ=в (12) [1,с.194]

где в-коэффициент, участвующий в трении о рельсы (в=3)

м1-коэффициент трения для подшипников ходового колеса (м=0,015);

d1-диаметр цапфы (d1=20 см);

f-коэффициент трения-качания колес о рельсы (f=0,08);

D1-диаметр ходового колеса скипа (D1=700 мм);

щ=

Усиление в точке крепления каната к скипу:

P1=(Gм+Gс)(13) [1,с.194]

где «+"-знак принимают при подъеме скипа;

«-"-знак принимают при опускании скипа;

При нахождении скипа на основном участке наклонного моста усилие Р1 составляет (так как б1=б2)

Р1=(Gт+Gс)(sinб2±щсоsб2)

Натяжение в канате набегание на головной блок Р2=Р1+2gl12sinб2, (14) [1,с.194]

где g-все единицы длинны каната (g=10,87 кг),

L12-расстояние от точки крепления упряжи скипа до точки касания каната с головным блоком.

Натяжение ветки каната, сбегающей с головного блока:

Р3=Р2(1±С) (15) [1,с.194]

где С-коэффициент сопротивления при огибании канатом блока, равный:

С=sin (16) [1,с 201]

где dк-диаметр каната (dк=5,2 см);

D-диаметр блока (D=250 мм);

k-коэффициент, учитывающий трение каната, о желоб блока (k=3);

м-коэффициент трения в подшипниках блока (м=0,005);

d-диаметр цапф блока (d=30см);

— угол обхвата канатом блока (=153°)

С=+2Ч3Ч0,025sin=0,03

Натяжение в набегающей ветви каната направляющего блока:

Рп=Р3−2gl34sinб34 (17) [1,с.202]

где l34-расстояние между точками 3и 4(l34=33м)

d34-угол наклона каната к горизонту на участке 3−4(б34=48°)

Натяжение ветви каната, сбегающей с направляющего блока:

Р5=Р4(1±С) Натяжение на барабане:

Р6=Р5−2gl56 (18) [1,с 202]

где l56-расстояние между точками 5и6(l56=37,4 м) Подставляя последовательно одно выражение для Р i k другое получим:

H6u=H1(1+2c)+2g[sinб (l12-l34)Чl56]-2glisinб (19) [5,c.248]

Статическое усилие при подъеме груженого скипа железорудной частью.

1. При подъеме груженого скипа на участке в скиповой яме:

Рбг (ж)=(G (ж)+Gс)(1+2с)+2g[sinбЧ (l4-l34)-l56]-2glisinб Рбг (ж)=-2Ч0,1087lisin60°

Рбг (ж)=476,4864−0,1883li

Согласно таблице 2 скип в периоды t1 и t2 находится на участке скиповой ямы. Подставляя соответствующие значения l1, равные 0,1, получим:

Рбг (ж)1=476,4864−0,1883Ч0=476,4864 кН;

Рбг (ж)2=476,4864−0,1883Ч1=476,2981 кН ;

2. При движении скипа по наклонному мосту в периоды t3, t4, t 5.

Подставляем соответствующие значения времени из таблицы2

Рбг (ж)3,4,5=(3,57+186,55)(sin55°49'50"+0,02cos55°49'50″)(1+2Ч0,03)+2Ч Ч0,187[(95,5−33)sin55°49'50"-37,4]-2Ч0,1087Чlisin55°49'50″;

Рбг (ж)3=474,7609−0,1755Ч13,84=472,3кН;

Рбг (ж)4=474,7609−0,1755Ч74,13=461,7511кН;

Рбг (ж)5=474,7609−0,1755Ч86,63=459,5573кН;

3. При движении скипа в периоды t5 и t6 он находится на разгрузочном участке:

Рбг (ж)5,6,7=0,66Gс (1+2с)+2g[(l12-l34)sinб2-l56]-2glisinб;

Рбг (ж)5,6,7=133,3485−0,1755 li

Подставляя данные из таблицы1.2 находим:

Рбг (ж)6=133,3485−0,1755Ч87,75=117,9484 кН;

Рбг (ж)7=133,3485−0,1755Ч89=117,729 кН;

Статическое усиление при подъеме груженого скипа коксом.

1. При подъеме скипа на участке скиповой ямы:

Рбг (кокс)=(Gн+Gс)(1+2c)+2g[sinб2(l12-l34)-l56]-2glisinб1;

Рбг (К)1,2=(76,5+186,55)Ч (1+2Ч0,03)+2Ч0,1087

[sin55°49'50"(95,5−33)-37,4]-2Ч0,1087lisin60°;

Рбг (к)1,2=232,0667−0,1833li;

Рбг (к)1=232,0667−0,1833Ч0=232,0667 кН;

Рбг (к)2=232,0,667−0,1833Ч1=232,8784 кН;

2. При движении скипа по наклонному мосту в периоды t3, t4, t5.

Рбг (к)3,4,5=(Gн+Gс)(tsinб2 +щcosб2)(1+2c)+2g[sinб (б12-б34)-б56−2glisinб;

Рбг (к)3=231,2302−0,1755Ч1384=228,1013 кН;

Рбг (к)4=231,2302−0,1755Ч74,13=218,22 кН;

Рбг (к)5=231,2302−0,1755Ч86,03=216,0266 кН;

3. При движении груженого скипа в периоды t5-t7, находятся на разгрузочном участке Рбг (к)6б7=0.66(1+2с)+ 2g[sinб (б12-б34)-б56−2glisinб Рбг (к)6,7=133,3485−0,1756li;

Рбг (к)6,7=133,3485−0,1756li;

Рбг (к)6=133,3485−0,1756Ч87,75=117,948 кН;

Рбг (к)7=133,3485−0,1756Ч87=117,729 кН.

Статическое усилие в канате при опускании порожнего скипа.

1. При опускании скипа в начале периодов t1 и t2 он начинает движение на разгрузочных кривых. Статическое усилие можно определить по формуле.

Рбп=0,66Gc (1−2с)+2g[(l6-l34)sinб-l56]+2glisinб1

где Рбп-статическое усилие в канатах у барабана при опускании порожнего скипа;

Рбп 1,2=0,66Ч186,55Ч0,94+2Ч0,1087[(6,5−33)sin55°49'50"-37,4]+ +2Ч0,1087lisin55°49'50″;

Рбп1,2=102,954+0,1755li;

Рбп1=102,954+0,1755Ч0 102,954 кН;

Рбп2=102,954+0,1755Ч1=103,1295 кН;

2. При опускании моста на прямом участке усилие необходимо определить по формуле:

Рбп3,4,5=Gс (sinб-cosб)(1−2с)+2g[(l13-l34)sinб-l56]Ч2glisinб Рбп3,4,5=126,7099+0,1755li; (20) [5,с.250]

Рбп3=126,7099+0,1755Ч13,84=129,1388 кН;

Рбп4=126,7099+0,1755Ч74,13=139,7197 кН;

Рбп5=126,7099+0,1755Ч86,63=141,4135 кН;

3. При опускании скипа на участке скиповой ямы.

Рбп6,7=Gc (1−2с)+2g[(l13-l34)sinб-l56+2glisinб Рбп6,7=127,8265+0,1883li;

Рбп6=127,8265+0,1883Ч87,75+144,3497 кН;

Рбп7=127,8265+0,1883Ч87=144,5852 кН.

Все полученные данные Рбг (ж)i, Рбг (ж)i, Рбпi заносим в таблицу 4.

Таблица 1.4-Статические усилия Определение статического момента на барабане лебедки.

Статический момент на барабане лебедки (для любых положений скипов) находим по формуле:

Mбi=(Рбгi-Рбпi) (21) [1,с.202]

где-Mбi-статический момент на барабане;

Dб-диаметр барабана (принимаем Dб=2,4 м) Статический момент на барабане при подъеме железорудной части.

Мб (ж)1=(476,4864−102,954)=448,2389 кНм;

Мб (ж)2=(476,2964−103,1294)=447,8093 кНм;

Мб (ж)3=(472,332−129,1388)=411,8318 кНм;

Мб (ж)4=(461,7511−139,7197)=386,4377 кНм;

Мб (ж)5=(459,5573−141,9135)=381,1726 кНм;

Мб (ж)6=(117,9484−144,9135)=32,3581 кНм;

Мб (ж)7=(117,929−144,5852)=32,2274 кНм;

Статический момент на барабане лебедки при подъеме кокса.

Мб ((к)1=(232,0667−102,954)=154,9352 кНм;

Мб ((к)2=(231,8784−103,1295)=154,4987 кНм;

Мб ((к)3=(228,8013−129,1388)=119,595 кНм;

Мб ((к)4=(218,2204−139,7197)=94,9357 кНм;

Мб ((к)5=(216,0266−141,9135)=88,9357 кНм;

Мб ((к)6=(117,9484−144,9135)=-32,3581 кНм;

Мб ((к)7=(117,729−144,5852)=-32,2274 кНм;

Статический момент на волу двигателя.

Мд.в. ст. i=МZ*U*?? (22) [1,с.202]

где Мд.в. ст. i-статический момент на валу двигателя:

Z-число двигателей (принимаем Z=2);

U-общее придаточное число (U=30,3599)

??-КПД лебедки (??=0,73)

Мд.в.(ж) ст1=448,2389/2Ч30,3599Ч0,73=10,1124кНм;

Мд.в.(ж) ст2=447,8093/2Ч30,3599Ч0,73=10,1026 кНм;

Мд.в.(ж) ст3=411,8318/2Ч30,3599Ч0,73=9,2911кНм;

Мд.в.(ж) ст4=386,4377/2Ч30,3599Ч0,73=8,7182кНм;

Мд.в.(ж) ст5=8,5994кНм;

Мд.в.(ж) ст6=-0,73кНм;

Мд.в.(ж) ст7=-0,73кНм;

Статический момент на валу двигателя при подъеме кокса.

Мд.в.(к) ст1=154,9352/2Ч30,3599Ч0,73=3,4945кНм;

Мд.в.(к) ст2=154,4981/2Ч30,3599Ч0,73=3,4855кНм;

Мд.в.(к) ст3=119,595/2Ч30,3599Ч0,73=2,698кНм;

Мд.в.(к) ст4=94,9357/2Ч30,3599Ч0,73=2,1252кНм;

Мд.в.(к) ст5=2,0064кНм;

Мд.в.(к) ст6=-0,73кНм;

Мд.в.(к) ст7=-0,73кНм;

Для работы динамических моментов необходимо располагать данными о моменте интеграции масс ротора двигателя, поэтому подберем в начале двигатель по статической нагрузке.

Предварительно мощность двигателя находим по формуле:

Рдв.пр.= (23) [1,с.202]

где Мбi-момент на барабане при максимальной нагрузке (принимаем Мбi=448,2389кНм);

Vм-максимальная скорость движения скипа (Vм=4м/с);

Рдв.пр.==746,3372 кВт;

По предварительной мощности двигателя выбираем двигатель П2Д-630−152−743

Динамический момент.

В период ускорений и замедлений t1, t2, t3, t4, t6 на валу одного двигателя возникает динамический момент:

Мдв.дин.=?пр.?i (24) [5,с.245]

где ?пр-общий момент интеграции движущихся масс приведенный к валу двигателя;

?i-угловое ускорение на валу двигателя;

?i=()U;

где аi-ускорение (замедление) скипа при t1, t2, t4, t6

а1=0,3м/с2; а2=0.6м/с2; а4=-0,6 м/с2; а6=-0,4м/с2

?1=()Ч30,3599=7,6м/с2;

?2=()Ч30,3599=13,18м/с2;

?4=()Ч30,3599=-15,18м/с2;

?6=()Ч30,3599=-10,12м/с2;

Общий момент интеграции.

?пр.=++Z?дв.б. (25) [5,с.245]

гдедлинна одоного каната;

— момент интеграции массы узла барабана лебедки относительно;

?gв-момент интеграции масс на валу двигателя (ротор, муфта, шкив);

gк-все единицы длинны каната (g=10,87кг)

g-ускорение свободного падения (g=9,81м/с2);

U-передаточное число от оси барабана до оси двигателя ;

б-коэффициент, учитывающий момент инерции масс других деталей привода, расположенных не на волу двигателя (б=1,2);

lк=l12+l23+l34+l45+l56+2пDт (26) [5, с. 246.]

где l56-длинна каната на участке 5−6(l56=1м)

2пDт-длинна двух запасных витков на барабане:

lк=95,5+3,34+33+1+37,4+2Ч3,14Ч2,4=185,32 м Находим момент инерции массы барабана:

?б=2?хохо где? хохо-центральный элемент инерции элементов

?хохо=2?Zо ох где? Zоох-момент инерции тела относительно плоскостей главной центральной системы координат;

?Zоох=m (2+R2),

где m-масса барабана (m=14 800кг);

— внутренний радиус барабана (=1,2м);

?Zоох=Ч14800(2+1,12)=9805кгЧм2,

?хохо=2Ч9805=19 610 кгЧм2;

?б=2Ч19 610=39220кгЧм2

Находим момент инерции масс на валу двигателя:

?gв.=?р+?тм+?м; [3,с.85]

где ?р-момент инерции ротора двигателя (?р=95кгЧм2);

?тм-момент инерции тормозного шкива;

?м-момент инерции муфта (?м=6,84 кгЧм2);

?тм=mт.ш.Іт.ш.gт.ш. [3,с.85],

где mт. ш-масса тормозного шкива (mт.ш=300 кг.)

т.ш.-радиус тормозного шкива (Іт.ш.=0,9м);

gт.ш.-коэффициент, учитывающий распределение массы шкива (gт.ш.=0,6);

?тм=300Ч0,9ІЧ0,6=36,45кгЧмІ;

?gв.=95+35,45+6,84=138,29кгЧмІ;

?пр (ж)=++2Ч138,29Ч1,2=482,266кгмІ

Динамический момент при подъеме железорудной части:

Мдв.дин (ж)1=482,266Ч7,6Ч0,5=1,83кНм;

Мдв.дин (ж)2=482,266Ч15,18Ч0,5=3,66кНм;

Мдв.дин (ж)4=482,266Ч (-15,18)Ч0,5=-3,66кНм;

Мдв.дин (ж)6=482,266Ч (-10,12)Ч0,5=2,44кНм;

?пр (к)=++2Ч138,29Ч1,2=437,596кгЧмІ

Динамический момент при подъеме кокса:

Мдв.дин (к)1=437,596Ч7,6Ч0,5=1,653кНм;

Мдв.дин (к)2=437,596Ч15,12Ч0,5=3,306кНм;

Мдв.дин (к)4=437,596Ч (-15,18)Ч0,5=-3,306кНм;

Мдв.дин (к)6=437,596Ч (-10,12)Ч0,5=-2,204кНм;

Общий момент на валу двигателя.

ММдв.стi+Мдв.динi (27) [1,с.203]

М10,1124+1,83=11,9424кНм;

М10,1026+3,86=13,7626кНм;

М9,2911кНм;

М8,7182+(-3,66)=5,0582кНм;

М8,5994кНм;

М-0,73−2,44=-3,17кНм;

М3,4954+1,653=5,1484кНм;

М2,698кНм;

М2,1252−3,306=-1,1808кНм;

М2,0064;

М-0,73−2,204=-2,934кНм;

Полученные данные моментов при подъеме железорудной части заносим в таблицу 5, а при подъеме кокса, после чего строим нагрузочную диаграмму двигателя (рисунок 1.16)железорудной части шихты и коксовой части шихты (рисунок1.17).

Таблица 1.5-Статичаский, динамический и суммарный моменты при подъеме коксовой части шихты Определим эквивалентный (среднеквадратичный)момент для одного рудного (коксового)скипа:

Мэ.ж.(к)= (28) [1,с.209]

где Мэ.ж.(к)-эквивалентный момент

Kн-коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения двигателя в периоды разгона, торможения.

На участках нагрузочной диаграммы моменты меняются по линейному закону, поэтому величины Мi можно рассчитывать по формуле:

Мi= (29) [1,с. 209]

где Мнi-начальный момент;

Мкi-конечный момент;

Мж1==11,9375кНм;

Мж2==13,3589кНм;

Мж3==9,0062кНм;

Мж4==4,9989кНм;

Мж5==4,7681кНм;

Мж6=3,17кНм;

Мэ (ж)=

=9,952кНм;

Мк1==5,1434кНм;

Мк2==6,4018кНм;

Мк3==2,4173кНм;

Мк4==1,2407кНм;

Мк5==1,0155кНм;

Мк6==2,934кНм;

Мэк==3,844кНм;

Эквивалентный момент для одной подачи шихтовых материалов:

Мп.э= (30) [1,с.204]

где Мп. э-эквивалентный момент для одной подачи;

Zж-число скипов с железорудной частью;

Zк-число скипов с коксом.

Мп.э==7,544кНм Мощность двигателя определяем по формуле:

Рдв.ф=Мп.эЧдв где дв.-угловая скорость ротора двигателя;

дв=;

где п-частота вращения ротора двигателя (п=1000мм) дв===104,66рад/с-1

Рдв.ф=75,44 104,66=789,55кВт;

Фактическая производительность включения составляет:

ПВф=Ч100%

где tпж-время паузы при загрузке скипа железорудной частью (tпж=10сек); tп. к-время паузы при загрузке скипа коксом (tпк=16сек);

tс-время перегона скипов (tс=32сек) ПВф=Ч100%=71%

При установке двигателя со стандартной продолжительностью включения ПВ, отличающейся от фактической ПВф, необходимо выполнить перерасчет мощности:

Рдв=Рдв.в.ф.=;

где ПВ-продолжительность включения из справочника Рдв=789,55=665кВт;

Выбранный двигатель постоянного тока проверяем на перегрузку где Мmax-максимальный момент двигателя (Мmax=13,7626кНм);

Мноm==7644кНм;

1,81,9

Выбранный двигатель удовлетворяет всем требованиям

2. Специальная часть

2.1 Анализ существующих конструкций и обоснование выбора прототипа При помощи пушки осуществляют забивку летки печи после выпуска чугуна, при этом вдавливаемая в отверстие леточная масса не только полностью закрывает канал, но и восстанавливает часть внутренней футеровки печи, разрушенную во время выпуска чугуна.

Состав леточной массы:

— кокс сухой, 38%

— шамотный порошок, 15%

— полимеры, 15%

— глина огнеупорная, 23%

— каменноугольный пек, 9%

В настоящее время применяют пушки двух основных типов: электрические и гидравлические так же существуют конструкции с пневматическим приводом.

2.1.1 Гидроэлектропушка УЗТМ Гидропушка, изготовленная по проекту УЗТМ состоит из трех основных механизмов: движения поворота и прижима пушки.

Все механизмы снабжены двигателями в виде гидравлических цилиндров, в которых в качестве рабочей жидкости используется масло под довлением.

Для питания гидравлических цилиндров на поворотной колонне установлено два насоса и два блока. Производительность каждого насоса 100 м3/мин, при давлении до 8 Мпа. Каждый насос работает от электродвигателя N=17,5 кВт, n=960 об/мин.

Техническая характеристика пушки:

— объем цилиндра для массы-0,4 м³;

— диаметр цилиндра-0,58 м;

— усилие на поршень-1м;

— удельное давление на массу под поршнем-3,8Мпа;

— скорость выхода леточной массы из носка-0,35м/сек В гидроэлектропушках можно создавать очень большие усилия на поршень, но при этом ресурсе работы гидравлического привода, меньше электромеханического. Повышение ресурса требует больших затрат на изготовление, что отражается на стоимости пушки.

2.1.2 Двухцилиндровая пневматическая пушка Рисунок 2.1-Двухцилиндровая пневматическая пушка Пушка состоит из двух сдвоенных цилиндров, расположенных один над другим. Каждый из сдвоенных цилиндров состоит из пневматического цилиндра 1 и цилиндра для леточной массы 2. Поршни 3 и 4 этих цилиндров соединены общим штоком 5.

Верхний цилиндр 2 для леточной массы соединен с нижним угловым патрубком 6. У нижнего цилиндра имеется носок 7, который вводится в фурму летки.

При помощи серьги 8 пушка подвешена к поворотному кронштейну 9, укрепленному на колоне доменной печи. Кронштейн с пушкой поворачивается при помощи двух пневматических цилиндров одностороннего действия и каната, огибающего шкив, который закреплен на валу кронштейна.

Приближаясь к летке, пушка переходит из горизонтального положения в наклонное (угол наклона составляет около 17°). Для изменения угла наклона пушки предусмотрен специальный механизм (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2-Кронштейн пневматической пушки К заднему концу пушки прикреплен канат 1, связанный с изогнутым рычагом2, другой конец которого снабжен роликом 3. Изогнутый рычаг шарнирно соединен с кривошипом4, насаженный на вертикальный вал 5. При повороте кронштейна ролик 3 входит в соприкосновение с лекалом 6, вследствие чего пушка наклоняется к летке.

Поворот пушки в горизонтальной плоскости относительно кронштейна осуществляется при помощи тяги 7, эксцентрично соединенной с подвеской 8 для пушки и с неподвижной опорой9. Таким образом при повороте контейнера пушка совершает сложное движение, и носок ее передвигается по криволинейной траектории, которая при входе носка в летку приближается к прямой линии.

В рабочем положении пушка удерживается при помощи прижимного устройства, которое состоит из пневматического цилиндра, вращающего при помощи кривошипа, горизонтальный вал. При повороте вала закрепленные на нем два рычага нажимаются цапфы пушки и удерживают ее в момент забивки.

Работа пушки.

Пушку заряжают леточной массой в то время, когда она отведена в сторону печи. Поворот пушки к летки, прижатие, а так же забивка летки леточной массой осуществляется с одного пункта управления, находящегося в стороне от летки. При забивке летки в начале сообщается движение верхнему поршню, затем нижнему. Если количество подавляемое изначально двумя цилиндрами недостаточно, то пушку заряжают дополнительно массой у самой летки. Дополнительными ходами поршней управляют при помощи рукояток, установленных на верхнем и нижнем цилиндрах пушки.

Недостатком пневматической пушки является малый объем заряда и небольшое давление поршня. Увеличение усилия на поршень привело бы к необходимости применять громоздкие пневматические цилиндры. Пневматическая система создает ряд затруднений в эксплуатации канатно — рычажных механизмов наклона пушки и поворота ее относительно контейнера, не обеспечивают устойчивость траектории движения носка пушки при входе в летку. Добавочная забивка леточной массой требует присутствия рабочих у летки, что небезопасно для них. Установка достаточно громоздкая и недостаточно надёжна в работе.