Модернизация привода поворота конвертора

26

ЗМІСТ

26

1 Характеристика киснево-конверторного цеху

Конвертерний цех уведений в експлуатацію в 1965 році. У результаті проведеної в 1978 році реконструкції, до складу цеху входять наступні відділення: міксерне, конвертерне, розливочне, шихтове. Продуктивність цеху за 2010р. склала 3585000 тонн сталі. У цеху виробляється кипляча, напівспокійна, спокійна, зварювальна й легована сталь різних марок згідно ТУ 228 Ст. КК - 01-98  ТУ 228 Ст. КК - 02-98. ТУ 30-2000 і ТУ 33-2001 та відповідно вимогам   ДЕРЖСТАНДАРТ 30136-95, ДСТУ 3683 - 98, ТУ 14-15-345-94, ТУ 14-15-346-94, АSТМ А51OМ і АSТМ А36.

Технічне й механічне устаткування цеху використовується відповідно до вимог «Правил технічної експлуатації устаткування», з обліком «Системи технічного обслуговування устаткування».

На всіх ділянках технологічного процесу виробництва сталі здійснювати контроль нормованих параметрів.

Аналіз конвертерного цеху:

Металобрухт подають залізничним транспортом у відділення магнітних матеріалів I (див. рис.1) і завантажують у прийомні бункери. Совки обсягом 40м3 заповнюють металобрухтом за допомогою магнітного крана 1. Навантажені совки зважують і встановлюють на скраповоз 2, що подає їх на робочу площадку або в завантажувальний проліт. Завалку металобрухту в конвертер 3 ємністю 160т здійснюють завантажувальною машиною 4 вантажо - підйомністю 2х130т. Чавун доставляють у ковшах чавуновозів 5 вантажопідйомністю 185т  з доменного цеху в міксерне відділення II і краном зливають у стаціонарний міксер 6 ємністю 1300т. При необхідності чавун видають із міксера в ковші самохідних чавуновозів 7, що транспортують його в завантажувальний проліт до конверторів. Чавун заливають заливочним краном 8 вантажопідйомністю 180/50т.

Рис. 1 Структурна схема конверторного цеху:

1-магнітний кран; 2-скраповоз; 3-конвертор; 4-завантажувальна машина;              5-чавуновози; 6-стаціонарний міксер; 7-самоходні чавуновози; 8-заливочний кран; 9-піввагони; 10-прийомні бункери; 11-видаткові бункери; 12-похилий конвеєрний тракт; 13-реверсивний пересувний конвеєр; 14-система  вагового дозування й подачі; 15-машина для подачі кисню; 16-видаткові бункери;             17- камерні пічі; 18-тічка; 19-сталевоз; 20-розливочний кран;  21-состав                з виливницями; 22 - стріпперний кран; 23 - самохідний сталевоз;                     24-збиральний шлаковоз; 25-кран; 26-думпкари.

Сипучі матеріали доставляють у шихтове відділення III немагнітних матеріалів залізничним або автомобільним транспортом. Шихтове відділення призначене для прийому, навантаження й подачі в конвертерне відділення металобрухту й шлакоутворюючих матеріалів.

Матеріали з піввагонів 9 розвантажують у прийомні бункери 10 з наступною видачею електровібраційними живильниками. Подачу матеріалів у видаткові бункери 11 конвертерного корпуса IV здійснюють похилим конвеєрним трактом 12 і реверсивними пересувними конвеєрами 13. Система 14 вагового дозування й подачі, що складається з віброживильників, вагових дозаторів, конвеєрів, проміжних бункерів і тічок, забезпечує завантаження певних порцій шлакоутворюючих матеріалів у конвертор у процесі плавки.

Технічно чистий кисень у конвертор подають машиною 15 через фурму. Усе інше надходить по магістралі з кисневого цеху. Інтенсивність продувки плавки киснем -  400…450 м3/хв.

Доставку феросплавів у головний корпус цеху здійснюють автомобільним або залізничним транспортом у контейнерах або використовують конвеєрний тракт подачі сипучих матеріалів. Контейнери з феросплавами розвантажують краном у видаткові бункери 16. Зважені порції феросплавів нагрівають у камерних печах 17 і по тічці 18 подають у сталеливарний ківш.

У конвертерних цехах застосовують спосіб розливання сталі у виливниці, встановлені на візках. Сталь зливають із конвертера в сталерозливочний ківш, установлений на сталевозі 19.

Ковш зі сталлю передають сталевозом у розливочне відділення V або в розливочні прольоти, що примикають до головного корпуса. Виливниці заповнюють металом з ковша, переміщуваного розливочним краном 20 над составом 21 з виливницями. Після затвердіння й повної кристалізації злитків состави з виливницями подають локомотивом у стріпперне відділення VI для зняття прибуткових надставок і підриву виливків з розширенням догори. Виливниці з розширенням донизу знімають із візків і направляють на підготовку до наступного наливу. Всі операції виконують стріпперним краном 22. Потім состав відправляють у нагрівальне відділення обтискного стана VII, у якому злитки встановлюють у нагрівальні колодязі, а состав з виливницями направляють на душируючу установку. Після охолодження виливниці надходять у відділення чищення й змащення IX, а потім у відділення підготовки составів X, де здійснюють збирання й установку на візки піддонів, центрових прибуткових надставок і інш. Підготовлені состави знову подають у розливочне відділення. Таким чином, виливниці роблять замкнутий цикл роботи й підготовки.

Шлаки з конвертера зливають у ківш самохідного сталевоза 23 і передають спочатку в жужільний проліт головного корпуса для перестановки чаші на збиральний шлаковоз 24, а потім направляють у жужільне відділення XI для охолодження й наступного дроблення ударами довбні, яку піднімають краном 25. Перероблені шлаки відвантажують у відвал думпкарами  26.

2 Призначення та область застосування конвертора

Виробництво сталі революціонізувалося в результаті розробки киснево-конвертерного процесу (відомого також за назвою процесу Линца - Донавица). Цей процес почав застосовуватися в 1953 р. на сталеплавильних заводах у двох австрійських металургійних центрах Линца - Донавица.

У киснево-конвертерному процесі використовується кисневий конвертер з основною футеровкою (кладкою). Конвертер завантажують у похилому положенні розплавленим чавуном із плавильної печі й металобрухтом, потім повертають у вертикальне положення.

Конвертори, застосовувані для переробки мідних, поліметалевих, нікелевих і мідно - нікелевих штейнів, по конструкції практично не відрізняються один від іншого. Їхня ємність звичайно оцінюється кількістю металу, що утримується в робочому просторі агрегату й коливається в межах від 20 до 100т. У кольоровій металургії конвертори служать для конвертування рідких мідних, мідно - нікелевих і поліметалевих штейнів вдмухуванням у розплав стисненого повітря тиском 0,8 … 1,2 МПа. У  результаті реакцій окислювання (при 1200…13000 С0) киснем  повітря компонентів, що вдмухує, штейну (залізо, сірка й ін.) одержують чорнову металеву мідь, свинець, нікель.  Оксиди, що Утворяться, виводять  із конвертора  (за допомогою матеріалів, що флюсують) у вигляді шлаків, пилів і возгонів.

Конвертори розділяються на горизонтальні й вертикальні залежно від  розташування робочого простору. Вертикальні конвертори встановлені на комбінаті «АрселорМіттал Кривий Ріг».

3 Технічна характеристика машини-прототипу

Конвертор працює на кисневому дутті. Кисень під високим тиском подається в горловину бочки зверху по вертикально підвішеній фурмі спеціальної конструкції. Фурма з'єднана гнучкими рукавами зі стаціонарними комунікаціями, по яких подаються кисень і вода для охолодження. Опускання фурми у ванну розплаву, підйом і поворот її здійснюються піднімальним і поворотним механізмами. Над конвертором встановлений похило водоохолоджуючий напильник (водоохолоджуючий кесон), що має отвір для пропущення фурми.

До складу конверторного агрегату входять: властиво конвертор, фурма, напильник, домкратний рейковий візок для обслуговування днища бочки й телескопічний підйомник для футеровочних робіт. Коротка технічна характеристика конвертора наведена нижче:

             Ємність (садка),т                                                                                                                160

             Обсяг робочого простору, м3                                                                                    165

             Найбільша глибина рідкої ванни,мм                                                        900

             Висота внутрішнього простору бочки,мм                                          6165

             Діаметр бочки по футеровці (у просвіті),мм                                          3150

             Внутрішній діаметр бочки без футеровки,мм                                          4500

             Внутрішній діаметр горловини,мм                                                                       2000

             Внутрішній діаметр горловини по футеровці,мм                             1500

             Питома швидкість повороту корпуса, об/хв.                                          1,0

             Мінімальна швидкість повороту корпуса, об/хв.              0,13

             Потужність двигунів привода повороту, кВт                                          520

             Тиск кисневого дуття,              МПа                                                                                    12,0

             Тиск кисневого дуття у сопла  фурми, МПа                                          2,0

             Маса не футерованого корпуса у зборі з опірним кільцем, та днищем без приводу повороту,т                                                                                                      110

             Загальна маса футеровки бочки,т                                                                      70

             Привода повороту з електроустаткуванням,т                                           83,3

4 Опис конструкції машини - прототипу

Корпус конвертора 1 (див. рис.2) циліндрично - конічної форми, зварений, симетричний щодо вертикальної осі. Товщина листової сталі (марка ВСТЗ): 40 мм циліндричної частини, 30 мм конічних частин і днища. Верхня крайка горловини посилена привареним кільцем і  захищена  від  впливу гарячих газів і жужільних викидів жаростійким шоломом 2 (чотири знімних сектори); На циліндричній частині корпуса із двох сторін по осі цапф приварені дві масивні шпонки перетином 180х600 і довжиною 1700 мм. Призначення їх - передача на корпус зусиль, що  виникають при  нахилі в  конвекторі. Опорне кільце коробчастого перетину 625х1600 з зовнішнім діаметром 6,5 м зварене з товстої листової сталі. В кільце впресовані дві цапфи (найбільший діаметр близько 1000 мм); на привідній цапфі закріплюється (напресовується) привідний механізм повороту. Посадка шпонок по 5-му класу точності - ходова; осьові зазори до 40 мм. Це повинно забезпечити компенсацію теплового розширення корпуса, його складання й демонтаж. Від впливу жужільних настилів і високої температури опорне кільце захищене зверху кожухом,  знизу  екраном.

Рис. 2 Конвертор ємністю 160 т.:

1 - корпус; 2 - шолом; 3 - кожух захисний; 4 - опорне кільце; 5 - опора із плаваючим підшипником; 6 - днище окреме; 7 - буферний пристрій; 8- редуктор спеціальний; 9 - редуктори навісні з електродвигунами;  10 - опора з нерухомим підшипником.

Бочка закріплена на опорному кільці 4 вісьма тягами  діаметром 115 мм, попарно розташованими в кронштейнах корпуса 1. Сферичні шайби й пластинчасті пружини забезпечують  можливість тягам займати злегка похиле положення й змінювати довжину при нахилах бочки. Кронштейни опираються на вкладиші, закріплені на опорному кільці. За допомогою вкладишів: регулюють поверхню контакту між бочкою й опірним кільцем. Поверхні контакту вкладишів і сферичних шайб  покривають змащенням на основі дисульфіду молібдену.  В   опорних   (підшипникових)  вузлах конвертора встановлені дворядні сферичні роликові підшипники. Опорний вузол, приводний,  цапфи нерухомі - внутрішні й зовнішні кільця роликопідшипника зафіксовані від осьового зсуву. Опорний вузол не приводної цапфи нерухомий (плаваючий) - зовнішнє кільце встановлене усередині сталевого вкладиша по ходовій посадці. Стійки конвертора коробчастого перетину, зварені з товстої листової сталі й  балок. На кожній стійці з боку бочки закріплені кронштейни, призначені для установки домкратів при монтажі й ремонті  конвертора, розраховані  на підйом опорного кільця разом з бочкою (без футеровки). На стійці приводної сторони конвертора встановлені кронштейни буферного пристрою й станція циркуляційного  змащення. Стійки з боку бочки зафутеровані по всій висоті.

Привод повороту складається зі спеціального редуктора 8, чотирьох начіпних приводів, восьми пружинних буферів, однієї великої і двох малих гідрошайб, командоаппаратів, сельсина й двох тахогенераторів.

Спеціальний редуктор встановлений на конічному кінці  цапфи  й закріплений на ній великою гідрошайбою. Центральне ведене колесо діаметром 4080 мм (модуль 16) приводиться в рух від чотирьох косозубих валів - шестерень, розташованих на корпусі редуктора (по колу). Корпус редуктор опирається на маточину центрального колеса через два конічних підшипники. Навісний привод розташований на кінці приводного валу - шестірні спеціального редуктора. Один кінець швидкохідного валу редуктора з'єднаний зубчастою муфтою з валом електродвигуна, інший кінець - пальцевою  муфтою з валом фланцевого тахогенератора. Навісні редуктори утримуються від повороту - пружинними буферами двосторонньої дії, закріпленими на корпусах спеціального й начіпного редукторів, через сферичні опори.

Гідрошайба більша використовується для насадки й знімання приводу із цапфи, мала - для зняття й насадки начіпного приводу на кінець вал - шестерні спеціального редуктора. Тиск у великій ступені при напресуванні становить 650 кгс/см2, при розпресовці 1500 кгс/см2; тиск у малій шайбі при напресуванні 75 кгс/см3, при розпресовці 200 кгс/см2. Більша гідрошайба складається з корпуса із шістьома розточеннями й шести поршнів і спеціальної гайки, яка накручується на різьбовий кінець цапфи конвертора. Мастило під поршні подається шістьома насосами через отвори які утворені методом свердління на кожній ступені циліндра. Для підйому й забезпечення можливості навернення гідрошайби на різьбову маточину центрального зубчастого колеса  використовують два роликові ланцюги, що охоплюють корпус гідрошайби по канавках. Ланцюги перекидають через дві зірочки, насаджені на загальну вісь, і підвішують на крановий гак. Малі шайби мають аналогічний принцип роботи.

Буферний пристрій служить для запобігання розвороту приводу навколо цапфи, зм'якшення динамічних ударів при включеннях і гальмуванні, а також для гасіння коливань; являє собою сталеву тягу з убудованим пружинним (тарільчастим) амортизатором двосторонньої дії. Шток буфера має поршень, укладений у гідроциліндр. Порожнини над поршнем і під ним утворюють гідравлічний демпфер.

Коротка характеристика привода повороту та редуктора :

1.      Загальне передатне число привода повороту                            і∑   =              726,6

2.      Потужність двигуна навісного редуктора                                          Nдв=              130,0кВт

3.      Передатне число спеціального редуктора                                          іср  =              14,118

4.      Передатне число навісного редуктора                                          іпр  =              51,1

Централізована система рідкого мастила служить для подачі мастила в зубчасті зачеплення й підшипники спеціального редуктора, нерухомий і рухливий підшипники цапф. Мастило автотракторне сірнокислотного очищення. Змащення начіпних редукторів наливне; мастило - трансмісійне автотракторне. Станція циркуляційного змащення ЦС 70М характеризується наступними даними:

Площина охолодження  маслоохолоджувача,м                                          4,0

Продуктивність, одного насоса,л/хв.                                                                      70

Робочий тиск мастила,МПа                                                                                    0,3

Тиск пару та води, МПа                                                                                                  0,3

Двигуни приводу повороту постачаються постійним струмом від системи генератор - двигун з електромашинним підсилювачем. Перетворювальний агрегат складається із приводного двигуна потужністю 200 кВт і генератора потужністю 45 кВт. Пуск здійснюється кнопкою із центрального пункту керування. У схемі передбачені включення на резервні генератор і електромашинний підсилювач; блокування, що забороняють включення приводу повороту конвертора, захисту  від перевантаження й обриву ланцюгів; сигналізація; про обрив ланцюгів гальмових катушок, про відсутність тиску в мастильній системі, про вертикальне положення бочки.

При нормальній експлуатації гальмування приводу здійснюється прибудованими  до фланцевих двигунів електромагнітними гальмами типу  ТДП. При аварійних зупинках (відключення струму й ін.) конвертора йде динамічне гальмування з одночасним вмиканням механічних гальм.

Окреме днище з'єднане з бочкою шістнадцятьма швидко рознімними клиновими запорами. Нижче наведена маса днища й інших вузлів і деталей конвертора,т :

Днище відємне без футеровки,т                                                                                    8,8

Бочка без футеровки та опорного кільця,т                                                        33,8

Опорне кільце з цапфами,т                                                                                     80,5

Редуктор спеціальний,т                                                                                                   61,8

Підвішений привід у зборі,т                                                                                    3,0

Гідрошайба, велика,т                                                                                                  3,3             

Опорні (підшипникові) вузли,т                                                                                    212,3

Для складання й установки днища є спеціальний домкратний візок, що складається з  гідродомкрата, гідроциліндра (для повороту стола), двох насосних установок, стола й робочої площадки, розташованих на залізничній чотирьохвісний  платформі (колія 1920 мм, база 3600 мм).

Коротка характеристика візка:

Вантажопідйомність, корисна,т                                                                        240

Швидкість підйому стола, м/хв.                                                                                     0,2

Максимальний хід плунжера гідродомкрата,мм                                           955

Вага візка з електроустаткуванням,т                                                                      54,2

Вага мастила для  заповнення гідросистеми,т                                          0,8              

Тиск у  гідросистемі, МПа                                                                                                  5,0

Футеровка конвертора виконана хромомагнезитовою або іншою вогнетривкою цеглою. Товщина футеровки близько 675 мм. Середня стійкість основної футеровки становить приблизно 200 плавок, кислої 350. Стійкість футеровки днища збігається зі стійкістю футеровки корпуса. Для перефутеровки корпуса,застосовують спеціальний телескопічний гідропідйомник, розташований на двовісній візок (колія 1920 мм база 3600 мм).

Коротка характеристика підйомника:

Вантажопідйомність робочої площадки,т                                                        4,0              

Вантажопідйомність підйомника матеріалів,т                                           1,0

Хід телескопічного  гідропідйомника,м                                                        5,6

Середня швидкість підйому площадки, м/хв.                                          0,98

Середня швидкість опускання площадки, м/хв.                                          0,90

Робочий тиск у гідросистемі,МПа                                                                      5,5

Загальна вага підйомника,т                                                                                     22,1

Фурма  являє собою продовжну трубу, (довжина, вертикальної частини 8,87м) діаметром 76 мм., нагвинченим мідним наконечником  (соплом). Труба закріплена в двох трубчастому кожусі. Сопло має три похило (6° до вертикалі) розташованих конусні отвори. По гнучких рукавах у фурму подаються кисень і вода для охолодження. Нагріта вода виходить із кільцевого простору між середньою (розділовою), і зовнішньої трубами (діаметри труб 114 і 159 мм, сталь марки 30). Матеріал сопла - мідь марки М0 або M1, маса 5,5 кг, зовнішній діаметр 146 мм. 

Підйом та опускання фурми здійснюється піднімальним механізмом (вантажопідйомність 1,7 т, потужність 22 кВт) обертання - механізмом повороту (потужність 1,4 кВт). Обидва механізми розташовані на колоні (висота 7м), піднімальна барабанна лебідка розташована на окремому фундаменті. Стріла вильоту механізму повороту 4,9 м. Хід фурми для повороту 9,0 м. Для забезпечення кращої щільності й підвищення надійності приєднання мідного сопла, до фурми виконано зварним. Стійкість сопла, в конверторах з основною футеровкою 150…200, з кислої 500…600 плавок. Ширина кільцевого простору, заповнюваного водою 68 мм. Маса напильника з водою близько 30 т, маса без води приблизно 25,0 т.

5 Розробка  фундаменту

Розміри фундаменту під гідростанцію стопорного механізму конвертора показано на рис. 3.

Рис. 3 Схема фундаменту гідростанції стопорного пристрою

6 Геодезичне обґрунтування монтажу

На рисунку 4 зображена схема геодезичного обґрунтування монтажу стопорного пристрою конвертора. За нульову висотну відмітку прийнята головка рейок тепловозів.

Рис. 4 Схема геодезичного обгрунтування монтажу

7 Умови роботи машини

Конвертор працює в шкідливих умовах при важкому режимі роботи. Реальне завантаження в плині року за даними цеху становить близько 2480 годин.

Протягом доби завантаження чаші конвертору становить 15…18 годин. Він працює в тризмінному режимі, між змінами не виконуються зупинки на профілактичне обслуговування.

Найбільш відповідальні деталі піддаються впливу динамічних навантажень.

Температура навколишнього середовища залежить не тільки від кліматичних умов, а й від теплового випромінювання від корпусу конвертора і коливається від +20 до +45 .°С.

Вологість навколишнього середовища залежить від кліматичних умов і коливається в діапазоні 45…65%.

Запиленість навколишнього середовища становить близько 26 г/м2 основним компонентом пилу є окисли заліза, оксидрид сірчистий, вуглецевоутримуючі з'єднання.

              Під час експлуатації конвертора та стопорного механізму необхідно систематично (не рідше один раз в 10 днів) змащувати всі поверхні тертя, регулярно очищати від графітових і смолистих відкладень і вчасно робити заміну.

8 Знос відповідальних деталей

З урахуванням причин зношування можна розділити на три види: механічний, тепловий і хімічний (корозійний). У багатьох випадках деталь піддається зношування всіх трьох видів. Механічне зношування виникає в результаті впливу на деталі сил тертя. При переміщенні однієї деталі щодо іншої більше тверді частки матеріалу дряпають більше м'який матеріал, у результаті чого на м'якому матеріалі утворяться дрібні ледь помітні канавки. Дрібні частки, які утворилися при такому виробітку, деформуються й стають такими твердими, що, потрапляючи між поверхнями тертя, створюють на них борозенки й подряпини, збільшуючи зазор між поверхнями.

              Теплове зношування виникає в гідроциліндрах стопорного механізму, які в нормальних умовах піддаються впливу високих температур. У результаті теплового зношування з'являються тріщини, обгоряє шток та деформується гільза гідроциліндру.

Характер зношування роликів стопорного пристрою: при терті ковзанні гальмової пари відбувається абразивне зношування робочої поверхні ролику. Його припустиме зношування не більше 25% від первісної товщини.

9 Заходи з технічного обслуговування

Щомісяця заступник начальника цеху по устаткуванню (відповідальний за технічне обслуговування устаткування в цеху) становить зведений аналіз стану роботи з технічного обслуговування конвертору.

Для змісту устаткування цеху в справному стані:

- проводяться профілактичні огляди в проміжках між змінами;

- устаткування обслуговується в плині зміни;

- проводяться ремонти відповідно до затвердженого графіка.