Розвиток теоретичних основ розрахунку і конструювання багатофункціональних систем ковзних затворів для комплексної обробки і розливання сталі - Автореферат

Після доповнення системи ковзного затвору спеціальними пристроями з його використанням можна виконувати інжекційну обробку сталі у ковші під час її випуску із плавильної печі або конвертора, забезпечити дозоване введення модифікаторів чи легуючих компонентів у сталь, що розливається у виливниці, з одночасним захистом від вторинного окислення або створити розрідження у просторі біля струменю при безперервному розливанні з використанням стаканів, що занурюються. Необхідність суттєвого підвищення обороту сталерозливальних ковшів, яке обумовлене різким скороченням періоду поміж плавками у дугових печей, що модернізуються або заново вводяться до експлуатації, а також зростанням обємів сталі, яка обробляється на установках “ківш-піч”, що функціонують у комплексі з високопродуктивними МБЛЗ в умовах безперервного лиття заготовок довгими серіями, потребує створення конструкцій ковзних затворів нового покоління, котрі б дозволяли зменшити тривалість підготовки розливальної системи ковша до роботи з 2-3 годин до 30-35 хвилин. Аналіз конструкцій відомих пристроїв і результатів їх використання для проведення комбінованої обробки рідкої сталі показав, що по сукупності можливостей досягнення поставлених завдань переваги мають ковзні затвори, котрі поряд з дозованим переливом металу із ковша можуть з успіхом використовуватись для виконання декількох додаткових технологічних операцій, які сприяють підвищенню якості злитків і заготовок, що відливаються. Робота, розпочата автором у Донецькому національному технічному університеті у кінці 80-х років минулого століття, включала у себе вивчення закономірностей газо-гідродинамічних процесів, що протікають у рідкій ванні сталерозливного ковша, яка перемішується газом, та у каналі його затвору при формуванні і взаємодії струменя з навколишньою атмосферою, послужила базою для подальшого розвитку теоретичних основ розрахунку оптимальних геометричних параметрів і принципів конструювання раціональних ковзних ковшових затворів, а також пристроїв, котрі є їх структурними елементами і забезпечують виконання операцій з інжекційної обробки, мікролегування сталі і її захисту від вторинного окислення. В цих рівняннях FP - сила, що необхідна для зрізання металевої корки, яка утворилась в каналі затвору; ?п - коефіцієнт тертя ковзання поміж робочими поверхнями вогнетривких плит; ?м - коефіцієнт тертя ковзання поміж рухомою металевою обоймою і опорою; ?ц - коефіцієнт тертя ковзання поміж цапфою і роликом; f - коефіцієнт тертя кочення; dц - діаметр цапфи; dp і Dp - відповідно діаметри роликів, що встановлені у лінійні сепаратори і розміщені на цапфах; кн - коефіцієнт, що враховує додаткове навантаження через тертя рухомої металевої обойми триплитного затвору і напрямними; Р - сила притискання вогнетривких плит.Основний результат роботи - вирішення актуальної науково-технічної проблеми, що повязана з розвитком теорії розрахунку і принципів конструювання нового обладнання для реалізації комплексної технології позапічної обробки та розливання сталі, яка забезпечує оптимізацію співвідношення якісних і цінових показників виробленої металопродукції. Виконаний системний аналіз техніко-економічної ефективності застосування механічного обладнання, яке призначене для прогресивних технологій ковшової обробки і наступного розливання сталі, показав перспективність і доцільність використання універсальних пристроїв, що забезпечують суміщення декількох технологічних операцій по покращанню якості сталі і тим самим сприяють скороченню загальної тривалості циклу її перебування у розливальному ковші. Розроблена нова концепція проектування і використання багатофункціональних ковзних затворів як єдиної системи, що включає декілька спеціальних блоків, які дозволяють при мінімальних часових, матеріальних і енергетичних витратах здійснювати інжекційну обробку сталі у ковші під час її випуску із печі, дозований увід лігатур та модифікаторів у метал, що розливається, з забезпеченням його захисту від вторинного окислення. З урахуванням результатів експериментальних досліджень енергосилових параметрів розливальних пристроїв з поступовим пересуванням рухомої частини знайдені технічні рішення, які закладені в розроблені конструкції ковзних затворів нового покоління касетного типу, котрі дозволяють скоротити тривалість їх підготовки до роботи у порівнянні з діючими блочними затворами з 2-3 годин до 30-35 хвилин. Підвищення ступеня усереднення рідкого металу щодо температури і хімічному складу перед розливанням, а також надійності продувного пристрою досягнуто за рахунок установленої у канал ковшового затвору щілинної металевої фурми, довжина і розміри поперечного перерізу якої обґрунтовані з використанням програмної реалізації запропонованого метода розрахунку її геометричних параметрів, котрий враховує умови розігріву розливального ковша, його місткість та товщину футерівки днища.