СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И МОДЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ГАЗООТСОСА ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ ЛИТЕЙНОГО ЦЕХА

В результате обследования систем газоотсоса малотоннажных электродуговых печей (от 3 до 10 т), эксплуатируемых в литейных цехах машиностроительных предприятий, выявлены узкие места, из-за которых в производственные помещения попадает значительное количество газопылевых выделений, загрязняющих воздух в рабочих зонах. В первую очередь это связано с несовершенством конструктивных схем систем эвакуации газа и пыли, выбрасываемых из полости печи через выпускной канал, рабочее окно, зазоры между ее корпусом и сводом, а также между кромками отверстий в верхней его части и опущенными через них электродами. В частности, узлы сочленения улавливающих поворотных зонтов с газоотводящими трубопроводами в этих системах не обеспечивают надлежащей герметизации подвижных соединений. В связи с этим авторами предложена усовершенствованная конструкция механизма поворота зонта печи, предусматривающая применение двух песочных затворов, устраняющих возможность выхода в окружающую среду вредных выделений между подвижно сочлененными элементами системы. Для начала проектирования промышленного образца модернизированного механизма разработана методика расчета энергосиловых параметров его привода. Предварительная проверка правильности принятых технических решений и корректности полученных расчетных зависимостей выполнена на действующей модели исследуемой системы, изготовленной в  масштабе 1:10 по отношению к промышленному образцу. В ходе модельных исследований с использованием контрольно-измерительного комплекса, включавшего тензорезисторный преобразователь, усилитель переменного тока, аналого-цифровой преобразователь и ЭВМ, зафиксирована нагрузка, действующая на привод модели механизма поворота зонта при его переводе из рабочей позиции в положение парковки и обратно. При этом нагрузку измеряли для двух случаев: при отсутствии и наличии песка в затворах, обеспечивающих герметизацию подвижно сочлененных элементов исследуемой механической системы. Установлено, что доля сил сопротивления, возникающих в двух песочных затворах при относительном повороте подвижного элемента, составляет 20 – 26 % от общей нагрузки на привод механизма в зависимости от угловой скорости консоли с зонтом. Значение данного показателя, рассчитанное по полученным теоретическим зависимостям, находилось в пределах 17 – 23 % для механизмов поворота зонта дуговых печей тоннажностью от 3 до 10 т. Видеосъемка картин движения потоков дыма, истекающего из модели печи через имеющиеся зазоры между ее корпусом и сводом при имитации сталеплавильного процесса, подтвердила надежность функционирования песочных затворов, обеспечивающих полную герметизацию в узлах сочленения элементов механизма поворота зонта. Практическое использование предложенного технического решения позволит повысить эффективность эвакуации вредных газопылевых выделений из рабочей зоны плавильных печей, используемых в литейном производстве.

электродуговая печь, система газоотсоса, песчаный затвор, физическая модель, привод, момент сил сопротивления, мощность

1. Eronko S.P., Gorbatyuk S.M., Oshovskaya E.V., Starodubtsev B.I. New engineering solutions in creation of mini-BOF for metallic waste recycling // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. 287 (1). Аrticle no. 012004.

2. Еронько С.П., Горбатюк С.М., Ошовская Е.В., Стародубцев Б.И. Разработка автоматической системы газодинамической отсечки конечного шлака для конвертера с вращающимся корпусом // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 11. С. 863 – 869.

3. Еронько С.П., Ошовская Е.В., Ткачев М.Ю. Исследование и совершенствование системы быстрой смены погружных стаканов промежуточного ковша слябовой МНЛЗ // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 1. С. 49 – 56.

4. Keropyan A.M., Kantovich L.I., Voronin B.V. etc. Influence of uneven distribution of coupling mass on locomotive wheel pairs, its tractive power, straight and curved sections of industrial rail tracks // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017. Vol. 87. No. 6. Аrticle no. 062005.

5. Керопян А.М., Герасимова А.А. Связь температуры в зоне контакта системы колесо - рельс с уклоном рельсового пути промышленного железнодорожного транспорта // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 5. С. 355 – 363.

6. Bardovskiy A.D., Gorbatyuk S.M., Keropyan A.M., Bibikov P.Y. 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.

7. Bardovsky A., Gerasimova A., Aydunbekov A. The principles of the milling equipment improvement // MATEC Web of Conferences. 2018. No. 224. Аrticle no. 01019.

8. Gorbatyuk S., Kondratenko V., Sedykh L. Tool stability analysis for deep hole drilling // MATEC Web of Conferences. 2018. No. 224. Аrticle no. 01035.

9. Gerasimova A., Gorbatyuk S., Devyatiarova V. Application of gas-thermal coatings on low-alloyed steel surfaces // Solid State Phenomena. 2018. No. 284 SSP. P. 1284 – 1290.

10. Zarapin A.Yu., Shur A.I., Chichenev N.A. Improvement of the unit for rolling aluminum strip clad with corrosion-resistant steel // Steel in Translation. 1999. Vol. 29. No. 10. P. 69 – 71.

11. Зарапин А.Ю., Станишевский С.Э., Чиченев А.Н. Линия для непрерывного получения полос с газотермическим покрытием из никелевых сплавов // Тяжелое машиностроение. 1999. № 6. С. 16 – 20.

12. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Проектирование линий для производства композиционных материалов на основе объектноориентированного подхода // Тяжелое машиностроение. 1999. № 6. С. 21 – 25.

13. Gorbatyuk S.M., Gerasimova A.A., Belkina N.N. Applying thermal coatingsto narrow walls of the continuous-casting molds// Materials Science Forum. 2016. No. 870. P. 564 – 567.

14. Пименов Г.А., Костюков Г.А., Рябов В.Д., Кобелев О.А. Изготовление крупногабаритных толстолистовых заготовок методом ковки // Тяжелое машиностроение. 1991. № 9. С. 21 – 24.

15. Kobelev O.A., Tsepin M.A., Skripalenko M.M., Popov V.A. Features of technological layout of manufacture of unique mono-block large-dimension plates // Advanced Materials Research. 2009. Vol. 59. P. 71 – 75.

16. Сталинский Д.В., Пирогов А.Ю., Швец М.Н. и др. Газоочистка малотоннажных электросталеплавильных печей в литейном цехе // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2016. № 6. С. 100 – 105.

17. Рахметова Э.Р. Разработка системы очистки отходящих газов от электродуговых печей литейного цеха и мер повышения экологичности производства // Всероссийский форум научной молодежи «Богатство России»: Сб. докладов. – М.: Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2018. С. 275 – 276.

18. Павлович Л.Б., Садыхова В.В., Шульдишева Д.А. Оценка экологического риска от выбросов литейного производства в атмосферу // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2014. № 4 (10). С. 52 – 55.

19. Речкалов А.В., Зинуров И.Ю., Кузьмин М.Г. и др. Основные требования к дуговым печам, выплавляющим металл для производства литья // Электрометаллургия. 2014. № 11. С. 2 – 5.

20. Malinovskiy V.S. Technical-economical results of industrial realization of direct current arc furnaces of new generation // CIS iron and steel review. 2014. No. 9. P. 4 – 19.

21. Крутянский М.М., Нехамин С.М., Ребиков Е.М. Расчет газовыделений из дуговых печей постоянного и переменного тока в литейном цехе // Электрометаллургия. 2016. № 7. С. 27 – 34.

22. Ладыгичев М.Г., Чижикова В.М. Сырье для черной металлургии: Справочное издание: В 2-х томах. Том. 2. Экология металлургического производства. – М.: Теплотехник, 2005. – 448 с.

23. Krutyanskii M.M., Nekhamin S.M., Rebikov E.M. Calculation of gas release from DC and AC arc furnaces in a foundry // Russian metallurgy (Metally). 2016. No. 12. P. 1119 – 1124.

24. Barkan M.S., Kovshov V.P. Calculation of harmful impurities formation and the technology of cupola dust-and-gas emission intensive cyclone cleaning from solids and gaseous components // Global journal of pure and applied mathematics. 2016. No. 3. P. 2323 – 2333.

25. Gudim Yu.A., Zinurov I.Yu., Kiselev A.D. etc. Rational methods for the intensification of melting in modern arc steel-melting furnaces // Russian metallurgy (Metally). 2008. No. 8. P. 651 – 654.

26. Маляров А.И. Печи литейных цехов. – М: Машиностроение, 2014. – 256 с.

27. Соловьев В.П., Гладышев С.А., Воронцов В.И. Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов: Учеб. пособие. – М.: МИСиС, 2004. – 227 с.

28. Elizarov K.A., Krutyanskii M.M., Nekhamin I.S. etc. New trends in the development of dc arc furnaces // Russian metallurgy (Metally). 2014. No. 6. P. 443 – 448.

29. Дробитько М.Ю., Болдин А.Н., Яковлев А.И. и др. Системы очистки отходящих газов плавки и их использование в литейном производстве. – М.: Машиностроение-1, 2004. – 198 с.

30. Artiukh V., Mazur V., Prakash R. Increasing hot rolling mass of steel sheet products // Solid State Phenomena. 2016. Vol. 871. P. 3 – 8.

31. Artiukh V., Mazur V., Adamtsevich A. Priority influence of horizontal forces at rolling on operation of main sheet rolling equipment // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 106. Аrticle no. 04001.

32. Artiukh V., Mazur V., Pokrovskaya E. Influence of strip bite time in work rolls gap on dynamic loads in strip rolling stands // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 86. Аrticle no. 01030.

33. Мехеда В.А. Тензометрический метод измерения деформаций: Учеб. пособие. – Самара: Изд-во Самарского государственного аэрокосмического университета, 2011. – 56 с.

34. Болтян А.В. Горобец И.А. Теория инженерных исследований. – Севастополь: Вебер, 2001. – 139 с.