blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2022-11-824-830blackmet-2437Research ArticleИННОВАЦИИ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРОМЫШЛЕННОМ И ЛАБОРАТОРНОМ ОБОРУДОВАНИИ, ТЕХНОЛОГИЯХ И МАТЕРИАЛАХINNOVATIONS IN METALLURGICAL INDUSTRIAL AND LABORATORY EQUIPMENT, TECHNOLOGIES AND MATERIALSМодернизация вагона-хоппера для перевозки агломерата и других материаловModernization of hopper car for transportation of agglomerate and other materialsНефедовА. В.NefedovA. V.

Андрей Викторович Нефедов, к.пед.н., доцент, заместитель директора

Россия, 426359, Оренбургская область, Новотроицк, ул. Фрунзе, 8

Andrei V. Nefedov, Cand. Sci. (Pedagogical), Assist. Prof., Deputy Director

8 Frunze Str., Novotroitsk, Orenburg Region 426359, Russian Federation

cosnovotr@rambler.ruШкуркоТ. Г.ShkurkoT. G.

Татьяна Глебовна Шкурко, студент

Россия, 426359, Оренбургская область, Новотроицк, ул. Фрунзе, 8

Tat’yana G. Shkurko, Student

8 Frunze Str., Novotroitsk, Orenburg Region 426359, Russian Federation

nfmisis@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9019-4675ЧиченевН. А.ChichenevN. A.

Николай Алексеевич Чиченев, д.т.н., профессор кафедры инжиниринга технологического оборудования

Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4

Nikolai A. Chichenev, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair “Engineering of Technological Equipment”

4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation

chich38@mail.ruХолодоваН. В.KholodovaN. V.

Наталья Валерьевна Холодова, руководитель производственной практики учебного отдела

Россия, 607036, Нижегородская область, Выкса, р. п. Шиморское, ул. Калинина, 206

Natalia V. Kholodova, Head of Industrial Practice of the Educational Department

206 Kalinina Str., Shimorskoe, Vyksa District, Nizhny Novgorod Region 607036, Russian Federation

nv.kholodova@misis.ruНовотроицкий филиал Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»РоссияNovotroitsk Branch of the National University of Science and Technology “MISIS”Russian FederationНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС»РоссияNational University of Science and Technology “MISIS”Russian FederationВыксунский филиал Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»РоссияVyksa Branch of the National University of Science and Technology “MISIS”Russian Federation2022221120226511824830Copyright © Нефедов А.В., Шкурко Т.Г., Чиченев Н.А., Холодова Н.В., 20222022Нефедов А.В., Шкурко Т.Г., Чиченев Н.А., Холодова Н.В.Nefedov A.V., Shkurko T.G., Chichenev N.A., Kholodova N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/2437

Приведены результаты анализа работоспособности транспортирующего оборудования агломерационных цехов металлурги­ческих предприятий уральского региона. Установлено, что в процессе длительной эксплуатации вагона-хоппера для перевозки горячего агломерата на его стенках оседает пыль, образуются наросты из слежавшейся пыли, а также возникает эффект сводообразования. Вследствие процесса уплотнения и увеличения слоя пыли происходит уменьшение полезного объема вагона-хоппера, что, в свою очередь, приводит к необходимости проведения опасных работ по очистке пыли непосредственно внутри вагона-хоппера. Для его очистки для перевозки горячего агломерата применяется ручной труд. Такие работы имеют высокую опасность для человеческого здоровья вследствие высокой запыленности и высокой травмоопасности производимых работ. С целью устранения проблемы сводообразования и устранения налипания пыли на стенки вагона предложена установка двух вибрационных устройств типа «ложная стенка» совместно с виброгорбылем (вибрирующей балкой). Вибрирующим элементом устройства является плита, которую монтируют на внутренней стенке на гибких подвесах (круглозвенная цепь). Между плитой и стенкой бункера установлены резиновые амортизаторы, в качестве которых использована резинотканевая транспортерная лента. К плите через опорную стойку монтируют вибратор, а передача вибраций агломерату осуществляется с помощью виброгорбыля, который приварен к плите (ложной стенке). Внедрение проектируемого устройства обеспечит сокращение внеплановых простоев состава вагонов-хопперов и отказ от опасных для человеческого здоровья работ, связанных с очисткой бункеров. Экономический расчет подтверждает целесообразность проводимых мероприятий по реинжинирингу вагонов-хопперов в условиях агломерационного производства металлургических предприятий.

The paper considers results of the analysis of operability of the transporting equipment at agglomeration shops of the Ural metallurgical enterprises. It was established that during long-term operation of the hopper car for transportation of hot agglomerate, dust settles on its walls, growths of accumulated dust are formed, and the effect of vaulting occurs. Due to compaction and increase in dust layer, useful volume of the hopper car decreases which in turn leads to the need to carry out dangerous work to clean the dust directly inside the hopper car. Manual labor is used for this purpose. Such works are very dangerous for human health due to high dust content and high injury risk. In order to eliminate the problem of vaulting and accumulation of dust on the car walls, it is proposed to use the installation of two vibrating devices of the “False wall” type together with a vibrating neck (vibrating beam). The vibrating element of the device is a plate that is mounted on the inner wall on flexible suspensions (round link chain). Rubber shock absorbers are installed between the plate and the hopper wall, which are used as rubber-fabric conveyor belt. A vibrator is mounted to the plate through the support post, and the transmission of vibrations to the agglomerate is carried out using a vibrating hump, which is welded to the plate (false wall). Introduction of the designed device ensures reduction of unplanned downtime of the hopper cars team and rejection of hazardous to human health work related to the bunkers cleaning. The economic calculation confirms feasibility of the ongoing measures for reengineering of hopper cars in the conditions of agglomerate production at metallurgical enterprises.

агломерационное производствовагон-хопперсводообразование агломератаплощадочный вибраторложная стенкаagglomeration productionhopper caragglomerate formationplatform vibratorfalse wallReferencesЕфремов Д.Б., Степанов В.М., Чиченева О.Н. Модернизация механизма быстрого отжима валков прокатной клети ДУО стана 2800 АО «Уральская Сталь» // Сталь. 2020. № 8. С. 44–47.Efremov D.B., Stepanov V.M., Chicheneva O.N. Modernization of rapid pressing of DUO rolling stand rolls in mill 2800 of JSC Ural Steel. Stal'. 2020, no. 8, pp. 44–47. (In Russ.).Нефедов А.В., Свичкарь В.В., Чиченева О.Н. Реинжиниринг скипового подъемника для загрузки печи литейного отделения ЗАО «РИФАР» // Сталь. 2020. № 7. С. 50–53.Nefedov A.V., Svichkar’ V.V., Chicheneva O.N. Reengineering of skip lift for loading the furnace in foundry shop of JSC RIFAR. Stal'. 2020, no. 7, pp. 50–53. (In Russ.).Нефедов А.В., Китанов А.А., Чиченев Н.А. Реинжиниринг роликовой закалочной машины листопрокатного цеха АО «Уральс­кая Сталь» // Черные металлы. 2022. № 3. С. 22–26. https://doi.org/10.17580/chm.2022.05.04Nefedov A.V., Kitanov A.A., Chichenev N.A. Reengineering of the roller hardening machine of the sheet-rolling shop of JSC Ural Steel. Chernye metally. 2022, no. 3, pp. 22–26. (In Russ.). https://doi.org/10.17580/chm.2022.05.04Нефедов А.В., Танчук А.В., Чиченев Н.А. Модернизация привода опрокидывателя рудных вагонеток Донского ГОК АО «ТНК Казхром» // Горный журнал. 2022. № 8. С. 52–56. https://doi.org/10.17580/gzh.2022.08.07Nefedov A.V., Tanchuk A.V., Chichenev N.A. Modification of car tippler drive at Donskoy Ore Mining and Processing Plant. Gornyi zhurnal. 2022, no. 8, pp. 52–56. (In Russ.). https://doi.org/10.17580/gzh.2022.08.07Chichenev N.A., Chicheneva O.N., Karfidov A.O., Pashkov A.N. Selection of laser processing parameters for hot stamping tools based on mathematical planning of the experiment // CIS Iron and Steel Review. 2021. Vol. 22. P. 37–40. https://doi.org/10.17580/cisisr.2021.02.07Chichenev N.A., Chicheneva O.N., Karfidov A.O., Pashkov A.N. Selection of laser processing parameters for hot stamping tools based on mathematical planning of the experiment. CIS Iron and Steel Review. 2021, vol. 22, pp. 37–40. https://doi.org/10.17580/cisisr.2021.02.07Майрхофер А., Фартль Ф., Рорхофер А., Штоль К. Мониторинг состояния оборудования при производстве стали // Черные металлы. 2018. № 9. С. 28–33.Mairkhofer A., Fartl’ F., Rorkhofer A., Shtol’ K. Condition monitoring of equipment in steel production. Chernye metally. 2018, no. 9, pp. 28–33. (In Russ.).Bardovskiy A.D., Gorbatyuk S.M., Keropyan A.M., Bibikov P.Ya. Assessing parameters of the accelerator disk of a centrifugal mill taking into account features of particle motion on the disk surface // Journal of Friction and Wear. 2018. Vol. 39. No. 4. P. 326–329. https://doi.org/10.3103/S1068366618040037Bardovskiy A.D., Gorbatyuk S.M., Keropyan A.M., Bibikov P.Ya. Assessing parameters of the accelerator disk of a centrifugal mill taking into account features of particle motion on the disk surface. Journal of Friction and Wear. 2018, vol. 39, no. 4, pp. 326–329. https://doi.org/10.3103/S1068366618040037Nefedov A.V., Svichkar V.V., Chicheneva O.N. Re-engineering of equipment to feed the melting furnace with aluminum charge // Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2021. P. 1198–1204. http://doi.org/10.1007/978-3-030-54817-9_139Nefedov A.V., Svichkar V.V., Chicheneva O.N. Re-engineering of equipment to feed the melting furnace with aluminum charge. Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2021, pp. 1198–1204. http://doi.org/10.1007/978-3-030-54817-9_139Чиченев Н.А. Реинжиниринг устройства для центрирования сляба в клети обжимного стана // Металлург. 2018. № 7. С. 76–80. https://10.1007/s11015-018-0711-1Chichenev N.A. Reengineering of the slab-centering unit of a roughing mill stand. Metallurgist. 2018, vol. 62, no. 7–8, pp. 701–706. https://10.1007/s11015-018-0711-1Горбатюк С.М., Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А. Модернизация вибрационного грохота горнорудного общества «Катока» (Ангола) // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 1. С. 143–149.Gorbatyuk S.M., Zarapin A.Yu., Chichenev N.A. Modernization of vibration rumble of “Katoka” Mining Society (Angola). Mining Informational and Analytical Bulletin. 2018, no. 1, pp. 143–149. (In Russ.).Горбатюк С.М., Морозова И.Г., Наумова М.Г. Разработка рабочей модели процесса реиндустриализации производства термической обработки штамповых сталей // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 5. С. 410–415. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-5-410-415Gorbatyuk S.M., Morozova I.G., Naumova M.G. Development of the working model of production reindustrialization of die steel heat treatment. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017, vol. 60, no. 5, pp. 410–415. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-5-410-415Самусев С.В., Фадеев В.А., Сидорова Т.Ю. Разработка эффективных калибровок формовки листовой заготовки для производства прямошовных электросварных труб малого и среднего диаметров // Металлург. 2020. № 7. С. 55–557.Samusev S.V., Fadeev V.A., Sidorova T.Yu. Development of effective roll-pass designs for production of longitudinally welded pipes of small and medium diameters. Metallurgist. 2020, vol. 64, no. 7–8, pp. 658–664. https://doi.org/10.1007/s11015-020-01042-4Секретов М.В., Губанов С.Г. Экспериментальное исследование нагрузок в приводе вертикальной пильной рамы штрипсового станка // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 1. С. 154–161.Sekretov M.V., Gubanov S.G. Experimental research of vertical feed drive loads in saw frame of strip sawing machine. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2019, vol. 2019, no. 1, pp. 154–161. (In Russ.).Еронько С.П., Горбатюк С.М., Ошовская Е.В., Стародубцев Б.И. Разработка автоматической системы газодинамической отсечки конечного шлака для конвертера с вращающимся корпусом // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. № 11. С. 863–869. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-11-863-869Eron’ko S.P., Gorbatyuk S.M., Oshovskaya E.V., Starodubtsev B.I. Development of automatic system of gas-dynamic cut-off of slag for converter with rotating vessel shell. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017, vol. 60, no. 11, pp. 863–869. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-11-863-869Gorbatyuk S.M., Pashkov A.N., Morozova I.G., Chicheneva O.N. Technologies for applying Ni-Au coatings to heat sinks of SiC-Al metal matrix composite material // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 38. Part 4. P. 1889–1893. http://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.581Gorbatyuk S.M., Pashkov A.N., Morozova I.G., Chicheneva O.N. Technologies for applying Ni-Au coatings to heat sinks of SiC-Al metal matrix composite material. Materials Today: Proceedings. 2021, vol. 38, part 4, pp. 1889–1893. http://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.581Busygin A.M., Stelmakhov A.A. Mathematical model for determining kinematic parameters of a bulldozer ripper mechanism // Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2022. P. 131–141. https://doi.org/10.1007/978-3-031-14125-6_14Busygin A.M., Stelmakhov A.A. Mathematical model for determining kinematic parameters of a bulldozer ripper mechanism. Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2022, pp. 131–141. https://doi.org/10.1007/978-3-031-14125-6_14Rumyantsev M.I. Some approaches to improve the resource efficiency of production of flat rolled steel // CIS Iron and Steel Review. 2016. No. 2. P. 32–36. https://doi.org/10.17580/cisisr.2016.02.07Rumyantsev M.I. Some approaches to improve the resource efficiency of production of flat rolled steel. CIS Iron and Steel Review. 2016, no. 2, pp. 32–36. https://doi.org/10.17580/cisisr.2016.02.07Bridgwater J. Mixing of powders and granular materials by mechani­cal means – A perspective // Particuology. 2012. Vol. 10. No. 4. P. 397–427. https://doi.org/10.1016/j.partic.2012.06.002Bridgwater J. Mixing of powders and granular materials by mechanical means – A perspective. Particuology. 2012, vol. 10, no. 4, pp. 397–427. https://doi.org/10.1016/j.partic.2012.06.002Weinekotter R., Gericke H. Mixing of Solids. Kluwer Academic Publishers, 2000. 156 p.Weinekotter R., Gericke H. Mixing of Solids. Kluwer Academic Publishers, 2000, 156 p.Dubey A. Powder flow and blending // Predictive Modeling of Pharmaceutical Unit Operations. 2017. P. 39–69.Dubey A. Powder flow and blending. In: Predictive Modeling of Pharmaceutical Unit Operations. 2017, pp. 39–69.Rogers A., Lerapetritou M.G. Discrete element reduced-order mode­ling of dynamic particulate systems // American Institute of Chemical Engineers Journal. 2014. Vol. 60. No. 9. P. 3184–3194. https://doi.org/10.1002/aic.14505Rogers A., Lerapetritou M.G. Discrete element reduced-order mode­ling of dynamic particulate systems. American Institute of Chemical Engineers Journal. 2014, vol. 60, no. 9, pp. 3184–3194. https://doi.org/10.1002/aic.14505Bradley R.K. Education in plastics manufacturing: Aluminum mold making and injection molding // International Journal of Mechanical Engineering Education. 2022. Vol. 50. No. 3. P. 726–738. http://doi.org/10.1177/03064190211051105Bradley R.K. Education in plastics manufacturing: Aluminum mold making and injection molding. International Journal of Mechanical Engineering Education. 2022, vol. 50, no. 3, pp. 726–738. http://doi.org/10.1177/03064190211051105ГОСТ 19903-74. Прокат листовой горячекатаный. Сортамент. Москва: Стандартинформ, 2005. 18 с.GOST 19903-74. Hot-rolled flat products. Assortment. Moscow: Standartinform, 2005, 18 p. (In Russ.).ГОСТ 977-88. Отливки стальные. Общие технические условия. Москва: Стандартинформ, 2004. 36 с.GOST 977-88. Steel castings. General specifications. Moscow: Standartinform, 2004, 36 p. (In Russ.).ГОСТ 5632–2014. Легированные нержавеющие деформируемые стали и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. Москва: Стандартинформ, 2005. 54 с.GOST 5632–2014. Alloy stainless deformable steels and alloys – corrosion-resistant, heat-resistant and heat-resistant. Grades. Moscow: Standartinform, 2005, 54 p. (In Russ.).ГОСТ 2319-81. Цепи круглозвенные и тяговые нормальной прочности. Общие технические условия. Москва: Стандартинформ, 2004. 14 с.GOST 2319-81. Round link and traction chains of normal strength. General specifications. Moscow: Standartinform, 2004, 14 p. (In Russ.).ГОСТ 8509-93. Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент. Москва: Стандартинформ, 2005. 12 с.GOST 8509-93. Steel hot-rolled equilateral corners. Assortment. Moscow: Standartinform, 2005, 12 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.