Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ

Представлены результаты математического моделирования и лабораторных исследований процесса разрушения стопора-моноблока вследствие развития предельно опасных деформаций, вызванных неконтролируемой затяжкой резьбового соединения несущего металлического стержня с огнеупорным элементом....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Еронько, С.П., Ошовская, Е.В., Орлов, И.А., Мечик, С.В., Бабенко, В.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2010
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49931
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ / С.П. Еронько, Е.В. Ошовская, И.А. Орлов, С.В. Мечик, В.С. Бабенко // Металл и литье Украины. — 2010. — № 9-10. — С. 33-39. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-49931
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-499312013-10-01T03:07:58Z Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ Еронько, С.П. Ошовская, Е.В. Орлов, И.А. Мечик, С.В. Бабенко, В.С. Представлены результаты математического моделирования и лабораторных исследований процесса разрушения стопора-моноблока вследствие развития предельно опасных деформаций, вызванных неконтролируемой затяжкой резьбового соединения несущего металлического стержня с огнеупорным элементом. Висвітлено результати математичного моделювання та лабораторних досліджень процесу руйнування стопора-моноблока внаслідок розвитку гранично небезпечних деформацій, які викликані неконтрольованим затягуванням різьбового з’єднання несучого металевого стрижня з вогнетривким елементом. The results of mathematical modeling and laboratory studies of stopper-monoblock’s destruction process through the development of an extremely dangerous strain caused by the uncontrolled tightening of threaded connections of carrying metal rod with a refractory element are shown. 2010 Article Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ / С.П. Еронько, Е.В. Ошовская, И.А. Орлов, С.В. Мечик, В.С. Бабенко // Металл и литье Украины. — 2010. — № 9-10. — С. 33-39. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49931 621.746.328 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Представлены результаты математического моделирования и лабораторных исследований процесса разрушения стопора-моноблока вследствие развития предельно опасных деформаций, вызванных неконтролируемой затяжкой резьбового соединения несущего металлического стержня с огнеупорным элементом.
format	Article
author	Еронько, С.П. Ошовская, Е.В. Орлов, И.А. Мечик, С.В. Бабенко, В.С.
spellingShingle	Еронько, С.П. Ошовская, Е.В. Орлов, И.А. Мечик, С.В. Бабенко, В.С. Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ Металл и литье Украины
author_facet	Еронько, С.П. Ошовская, Е.В. Орлов, И.А. Мечик, С.В. Бабенко, В.С.
author_sort	Еронько, С.П.
title	Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ
title_short	Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ
title_full	Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ
title_fullStr	Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ
title_full_unstemmed	Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ
title_sort	исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша мнлз
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2010
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49931
citation_txt	Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ / С.П. Еронько, Е.В. Ошовская, И.А. Орлов, С.В. Мечик, В.С. Бабенко // Металл и литье Украины. — 2010. — № 9-10. — С. 33-39. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT eronʹkosp issledovanienaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlakrepleniâstoporamonoblokapromežutočnogokovšamnlz AT ošovskaâev issledovanienaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlakrepleniâstoporamonoblokapromežutočnogokovšamnlz AT orlovia issledovanienaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlakrepleniâstoporamonoblokapromežutočnogokovšamnlz AT mečiksv issledovanienaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlakrepleniâstoporamonoblokapromežutočnogokovšamnlz AT babenkovs issledovanienaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlakrepleniâstoporamonoblokapromežutočnogokovšamnlz
first_indexed	2025-07-04T11:18:07Z
last_indexed	2025-07-04T11:18:07Z
_version_	1836714964868399104
fulltext	�2 ��МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010�2 ��МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 УДК 621.746.328 С. П. Еронько, Е. В. Ошовская, И. А. Орлов, С. В. Мечик, В. С. Бабенко Донецкий национальный технический университет, Донецк Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ Представлены результаты математического моделирования и лабораторных исследований процесса разрушения стопора-моноблока вследствие развития предельно опасных деформаций, вызванных не- контролируемой затяжкой резьбового соединения несущего металлического стержня с огнеупорным элементом. Ключевые слова: промковш, стопор, МНЛЗ, деформация, разрушение, огнеупор Н адежность функционирования стопорной систе- мы промежуточного ковша машины непрерыв- ного литья заготовок во многом определяет возможности повышения серийности разливки, от которой в значительной мере зависят показате- ли эффективности современного сталеплавильного производства [1]�� Практика применения устройств стопорного типа для дозированной подачи жидкого металла в крис- таллизатор МНЛЗ показала, что одной из главных причин преждевременного выхода их из строя явля- ется разрушение корпуса огнеупорного моноблока в зоне размещения его узла крепления к несущему металлическому стержню [2]�� На основании результатов ранее проведенных исследований установлена связь между процессом зарождения трещин в верхней части стопора-мо- ноблока с наличием концентраторов напряжений в месте запрессовки фиксирующих деталей узла его крепления и действием повышенных механических нагрузок, возникающих при неконтролируемой за- тяжке резьбового соединения, а также из-за переко- са огнеупора во время перекрытия сталевыпускного канала промежуточного ковша [3, 4]�� В связи с этим дальнейшее изучение условий приложения нагрузки к узлу крепления системы сто- пора-моноблока должно быть сориентировано на разработку рекомендаций по ослаблению негативно- го влияния факторов, вызывающих аварийное раз- рушение стопорного устройства�� Прежде всего, не- обходимо определить значения нагрузок, способных вызвать предельно опасные деформации элемен- тов, входящих в состав узла крепления стопорной системы, а также назначить технические параметры, которые должны быть выдержаны в процессе техни- ческого обслуживания и эксплуатации разливочного устройства�� Поскольку до настоящего времени не получены строгие теоретические зависимости для расчета значений указанных величин, то для их определе- ния использовали математическое моделирова- ние напряженно-деформированного состояния узла крепления огнеупорного стержня стопора-монобло- ка, которое выполнили на основе метода конечных элементов (МКЭ), позволяющего оценить значения эквивалентных напряжений в теле огнеупорного элемента стопорной системы�� Известно, что моделирование напряженно-де- формированного состояния объектов с использова- нием МКЭ базируется на положениях теории упру- гости и пластичности [5], согласно которым объемное напряженное состояние описывается законом Гука т т{ } ]{ }[Eσ ε= , где т{ } { , , , }, x y z xy xzyz,σ = τσ σ σ τ τ – вектор напря- жений; σx, σy, σz и τxy, τyz, τxz – нормальные и каса- тельные напряжения по осям OX, OY, OZ�� т{ } { , , , , , }x y z xy yz xzε = ε ε ε γ γ γ – вектор дефор- маций; εx, εy, εz, и γxy, γyz, γxz – относительные ли- нейные и угловые деформации по направлению осей OX, OY, OZ�� 2 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 [ ] 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 v v v E v v v λ + λ λ   λ λ + λ   λ λ λ + =           – матрица упругости, где 1 1 2Eλ = µ/[( + µ)( − µ)] – постоянная Ляме; /2(1 )v E= + µ – модуль сдвига (в этих выражениях E – модуль упругости и μ – ко- эффициент Пуассона материала объекта исследо- вания)�� Деформации связаны с перемещениями {ε}T = = [D]T{q}, где {q}– вектор перемещений, [D]Т – матри- ца дифференцирования ( ) { } ( ) ( ) u x, y,z q v x, y,z w x, y,z    =       �� МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010�� МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 T 0 0 0 [ ] 0 0 0 0 0 0 x y z D y x z z y x  ∂ ∂ ∂  ∂ ∂ ∂   ∂ ∂ ∂ =  ∂ ∂ ∂   ∂ ∂ ∂  ∂ ∂ ∂  ; Для определения перемещений исследуемый объект (расчетная область Ω) условно разделяется на конечные элементы (КЭ) определенной геометри- ческой формы (для объемных объектов – паралле- лепипеды или тетраэдры)�� Поле перемещений в каж- дом КЭ описывается при помощи интерполяционных функций, обладающих следующими свойствами [6]: – каждая интерполяционная функция fi выражает закон изменения перемещений по области КЭ, когда узловое перемещение i отлично от нуля, а все ос- тальные равны нулю; – каждая интерполяционная функция для КЭ в форме тетраэдра является полиномом вида 1 ( ) 6i i i i if a b x c y d z V = + + + , где ai, bi, ci, di – коэффициенты, значения которых определяются через координаты узлов КЭ; V – объ- ем КЭ; – интерполяционная функция fi в узле i принима- ет значение равное 1; в остальных узлах – нулю�� Под действием внешней нагрузки в узлах каждо- го конечного элемента возникают внутренние силы, вектор которых для тетраэдра состоит из 12 компо- нентов 1 1 221 2 3 3 443 4 т{ } { ,, , , , , }, , , , , R R R R R RR y yx xz z R R R R RR y yx xz z = . Связь внутренних сил и перемещений узлов КЭ отражает уравнение [ ]{ } { }K q R= , где [K] – матрица жесткости КЭ, значения элемен- тов которой зависят от размера КЭ и механических свойств материала�� При образовании единой системы из m конечных элементов, составляющих исследуемый объект, учи- тываются следующие требования [5, 6]: – условия неразрывности перемещений в узлах КЭ, составляющих модель объекта; – условия равновесия сил в узлах этих КЭ, на ос- новании которых справедлива зависимость [ ] { } { } ,K q PΩ Ω Ω= где [K]Ω – глобальная матрица жесткости расчетной области; {q}Ω – вектор-столбец узловых перемеще- ний этой области; {P}Ω – вектор-столбец внешних сил, действующих на объект исследовния�� Для формировании глобальной матрицы жестко- сти [K]Ω выполняют следующие действия: из рассмат- риваемой модели объекта поочередно выбирается КЭ; для выбранного КЭ рассчитывается локальная матрица жесткости [K]; определяют, номера каких глобальных узлов модели соответствуют локальным номерам текущего КЭ; в глобальной матрице жест- кости [K]Ω заполняются ячейки, которые находятся на пересечении строк и столбцов с соответствующими глобальными номерами узлов модели; если в этих ячейках уже имеются значения от предыдущих рас- смотренных соседних КЭ ввиду того, что узлы у них общие, то вновь поступающие значения в соответ- ствующие ячейки [K]Ω суммируются с уже находящи- мися�� Формирование глобальной матрицы жесткости [K]Ω на основании локальных матриц [K]i можно за- писать: [ ] [ ] [ ] [ ]T i i iK a K aΩ = Σ , где [ai] Т – матрица связи номеров степеней свободы при глобальной (для всей области) и локальной (для текущего элемента) нумерациях�� После исключения из матрицы [K]Ω и векторов {q}Ω и {P}Ω столбцов и строк, номера которых соответс- твуют нулевым узловым перемещениям, определя- ют перемещения узлов КЭ, составляющих объект исследования, путем решения системы уравнений 1{ } [ ] { } ,q K P− Ω Ω Ω= где 1[ ]K − Ω – обратная матрица�� Полученный вектор узловых перемещений {q}Ω ис- пользуется для получения векторов деформаций {ε} и напряжений {σ} для каждого КЭ расчетной области, при этом учитывается соответствие между глобаль- ными и локальными номерами узлов�� Оценка прочности объекта исследования выпол- няется по эквивалентным напряжениям, которые в соответствии со второй теорией прочности для хруп- ких материалов описываются зависимостью экв. 1 2 3= ( + )σ σ − µ σ σ , где σ1, σ2 и σ3 – главные напряжения, определяемые по найденным компонентам вектора напряжений σx, σy, σz, τxy, τyz, τxz из системы уравнений 1 2 3 2 2 2 1 2 2 3 3 1 2 2 2 1 2 32 x y z x y y z z x xy yz xz x y z xy yz xz x yz y xz z xy , , .  σ + σ + σ = σ + σ + σ  σ σ + σ σ + σ σ − τ − τ − τ = σ σ + σ σ + σ σ  σ σ σ + τ τ τ − σ τ − σ τ − σ τ = σ σ σ Можно заметить, что МКЭ характеризуется зна- чительной трудоемкостью вычислительных проце- дур, поэтому моделирование напряженно-деформи- рованного состояния узла крепления огнеупорного стержня стопора-моноблока проводилось в приклад- ном пакете ANSYS, реализующем данный метод�� При этом учитывали форму и геометрические па- раметры деталей, входящих в состав исследуемой системы и свойства материалов, применяемых для их изготовления, а также наличие концентраторов напряжений�� Исследуемый узел крепления стопора-монобло- ка (рис�� 1) включал внутреннюю керамическую гай- ку 1, впрессованную в верхнюю цилиндрическую часть огнеупорного стопора 2 и связанную посред- ством резьбы с полым металлическим стержнем 3, зафиксированным с внешней стороны шайбой 4 и шестигранной гайкой 5�� Ввиду симметрии конструкции и для уменьшения �� МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010�� МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 размерности задачи (количества решаемых урав- нений) была создана объемная геометрическая мо- дель половины цилиндрической части огнеупорного стопора (рис�� 2, а), на базе которой была сгенери- рована конечно-элементная модель, состоящая из 16803 тетраэдров (рис�� 2, б)�� Механические свойства материала цилиндрической части стопора (корундо- графит) задавали модулем упругости Е = 4000 МПа и коэффициентом Пуассона μ = 0,32�� В качестве граничных условий выступали закрепление на кон- тактной поверхности с шайбой и условие симметрич- ности�� Внешнюю нагрузку, возникающую при затяжке металлической гайки полого стержня узла крепле- ния, задавали давлением, которое действовало на поверхность, контактирующую с внутренней кера- мической гайкой�� Значение задаваемого давления определяли по формуле aFq S = , где аF – осевая сила, возникающая в стержне при затяжке резьбового соединения; S – площадь контак- тирующей поверхности�� Осевую силу находили через момент затяжки Mзат: зат 2 М 0,5 tg( )aF d = ψ + φ , где 2d – средний диаметр резьбы, ψ – угол накло- на винтовой линии по среднему диаметру резьбы, ϕ – приведенный угол трения�� Расчет выполняли при разных значениях давле- ния, соответствующих определенным значениям момента затяжки�� В качестве результатов расче- та анализировали картины распределения и мак- симальные значения эквивалентных напряжений σэкв�� max, а также деформаций ∆max цилиндрической части стопора�� Полученные числовые результа- ты приведены в таблице, а на рис�� 3 представлено распределение эквивалентных напряжений для раз- ных моментов затяжки, что наглядно иллюстрирует распределение напряжений в теле огнеупорного стопора�� При увеличении момента затяжки напряже- ния распространяются от места приложения давле- ния к внешней поверхности цилиндрической части стопора, а их значения повышаются�� Результаты . 1. Конструкция узла крепления стопора 7 5 4 3 2 1 Рис. 1. Конструкция узла крепления стопора Рис. 2. Геометрическая (а) и конечно-элементная модель (б) огнеупорной цилиндрической части стопора. 2. Геометрическая ( ) и конечно-элементная модель ( ) огнеупорной цилиндрической части стопора 8 . 2. Геометрическая ( ) и конечно-элементная модель ( ) огнеупорной цилиндрической части стопора 8 а б Результаты расчетов напряженно-деформирован- ного состояния узла крепления стопора-моноблока Мзат, Н/м Fa, кН р, МПа σэкв. max, МПа ∆max, мм 100 15,2 37,2 59,5 0,18 200 30,3 74,4 119 0,36 300 45,4 111,7 178 0,54 400 60,6 148,9 238 0,72 500 75,7 186,1 297 0,90 1000 151,5 372,2 595 1,8 1500 227,2 558,3 892 2,7 2000 303,0 744,4 1190 3,6 2500 378,7 930,5 1490 4,5 2700 404,5 993,8 1590 4,8 �� МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010�� МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 а б в г д е Рис. 3. Распределение эквивалентных напряжений для моментов затяжки Мзат: 100 Н/м (а); 200 Н/м (б); 500 Н/м (в); 1000 Н/м (г); 2000 Н/м (д); 2700 Н/м (е) �� МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010�� МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 расчета свидетельствуют о том, что при моменте затяжки 400 Н/м возникают деформации, которые могут вызвать образование внутренних трещин в те- ле огнеупора�� При дальнейшем повышении нагрузки эти трещины будут увеличиваться, распространять- ся к верхней части стопора и в конечном итоге мо- гут привести к полному разрушению узла крепления стопора-моноблока�� Поскольку выполнение проверки правильности теоретических результатов экспериментальным пу- тем в производственных условиях не представля- ется возможным из-за экстремальных тепловых нагрузок на измерительную аппаратуру, контроль напряженно-деформированного состояния узла креп- ления стопора-моноблока проводили на лабора- торном стенде, внешний вид и схема которого по- казаны на рис�� 4�� Стенд включает две колонны 7, жестко закреп- ленные на тумбе 1 и фиксирующие от смещения поперечную балку 8, установленную на опорах 5�� Балка имеет сквозное цилиндрическое отверстие, через которое проходит силовой винт 4, взаимодей- ствующий с гайкой 2, вмонтированной в червячное колесо 3, находящееся в зацеплении с червяком 16�� К хвостовику червяка прикреплен рычаг 15, второй конец которого связан с подвеской 13 для разме- щения набора грузов 14�� Силовой винт 4 посред- ством специального захвата 6 соединен с резьбо- вым стержнем 9 испытываемого стопора-монобло- ка 12, опирающегося своей шайбой 11 на метал- лическую гильзу 10, размещенную на поперечной балке 8�� На внешней цилиндрической поверхности гильзы закреплен тензорезисторный преобразова- тель, включающий четыре фольговых датчика, со- единенных по мостовой схеме�� Преобразователь позволяет фиксировать электрический сигнал, про- порциональный осевой нагрузке, действующей на резьбовой стержень узла крепления стопора-моно- блока�� Аналоговый сигнал, снимаемый с моста со- противлений, усиливался и после преобразования АЦП в цифровой код подавался на вход системного блока ПЭВМ для обработки и одновременного ви- зуального отображения на экране монитора, а также его распечатки на принтере с целью последующего анализа полученных результатов�� Суть эксперимента состояла в определении значений осевой си- лы, при которых в теле огнеупор- ного моноблока в районе разме- щения узла крепления возникают деформации, вызывающие зарож- дение и развитие трещин до пол- ного его разрушения�� Для решения поставленной задачи предвари- тельно (в соответствии с рекомен- дациями работы [7]) выполнили тарировку тензорезисторного пре- образователя, тестирование и на- стройку контрольно-измерительной системы�� Стопор устанавливали на испытательный стенд�� Узел крепления подвергали ступенча- тому нагружению моментом за- тяжки (рис�� 5)�� Фиксированный мо- мент затяжки обеспечивали с по- мощью грузов, последовательно Рис. 4. Схема (а) и общий вид (б) лабораторного стенда б 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 . 4. Схема ( ) и общий вид ( ) лабораторного стенда 10 а Рис. 5. Вид сигнала, зарегистрированного во время дискретного нагружения узла креп- ления стопора-моноблока . 5. Вид сигнала, зарегистрированного во время дискретного нагружения узла крепления стопора-моноблока 11 Мзат, Н/м t, c �8 �9МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010�8 �9МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 устанавливаемых на подвеску и создававших через рычаг крутящий момент в червячном зацеплении, ко- торый передачей винт-гайка преобразовывался в осе- вую силу, действующую на резьбовой стержень сто- пора-моноблока и керамическую гайку, находящуюся в его теле�� При этом происходила деформация верх- ней части стопора�� В процессе силового воздействия при каждом фиксированном значении приложенной нагрузки осуществляли фотографирование участ- ка наружной поверхности огнеупорного элемента в месте размещения узла креп- ления�� Анализ и сопоставление полученных изображений и ре- зультатов измерений позволили установить момент появления трещины на наружной поверхно- сти огнеупора (рис�� 6, а) и про- следить динамику ее развития (рис�� 6, б, в) по мере увеличения осевой силы, действующей на узел крепления стопора-моно- блока до полного его разрушения (рис�� 6, г)�� В соответствии с полученной информацией, появление трещи- ны на наружной поверхности сто- пора-моноблока было отмечено при осевой нагрузке, соответству- ющей моменту затяжки 2050 Н/м, а полное его разрушение произо- шло, когда момент затяжки достиг 2500 Н/м�� Так как в реальных про- изводственных условиях в процес- се длительной разливки стали на стопор-моноблок одновременно с механическими действуют ин- тенсивные тепловые нагрузки, с учетом рекомендуемого значения коэффициента запаса прочности для хрупких материалов, равного 4-5, допустимый момент затяж- ки резьбового соединения узла крепления стопора не должен превышать 400 Н/м�� Результаты расчетов и экспериментальных измерений достаточно хорошо согласуются между собой�� Их ис- пользование на практике позво- лило разработать технические ре- шения, направленные на совер- шенствование конструкции сто- пора моноблока промежуточно- го ковша МНЛЗ [8], новизна кото- рых защищена двумя патентами Украины [9, 10]�� Выводы Таким образом, выполненные исследования на- пряженно-деформированного состояния узла креп- ления огнеупорного стопорного элемента к несуще- му металлическому стержню будут способствовать повышению надежности разливочных систем проме- жуточных ковшей и увеличению серийности непре- рывной разливки стали на современных МНЛЗ�� Появление внешней трещины . 6. Динамика развития трещины в теле огнеупорного элемента стопорной системы 12 а б в г Рис. 6. Динамика развития трещины в теле огнеупорного элемента стопорной системы �8 �9МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010�8 �9МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 9-10 ’2010 ЛИТЕРАТУРА 1�� Процессы непрерывной разливки / А�� Н�� Смирнов, В�� Л�� Пилюшенко, А�� А�� Минаев и др�� – Донецк: ДонНТУ, 2002�� – 536 с�� 2�� Еронько С. П., Быковских С. В. Разливка стали: Оборудование�� Технология�� – Киев: Техніка, 2003�� – 216 с�� 3�� Исследование условий стабильности функционирования системы дозирования стали в промковше МНЛЗ / С�� П�� Еронько, И�� А�� Орлов, Д�� А�� Яковлев и др�� // Металлургическая и горнорудная пром-сть�� – 2004�� – № 8�� – С�� 126-129�� 4�� Условия работы стопора-моноблока при регулировании истечения стали из промковша МНЛЗ / А�� Н�� Смирнов, С�� П�� Еронько, И�� А�� Орлов и др�� // Там же�� – 2004�� – № 4�� – С�� 96-99�� 5�� Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности / Под ред�� Г�� С�� Варданяна�� – М��: Изд-во АСВ, 1995�� – 568 с�� 6�� Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов�� – М��: Мир, 1979�� – 392 с�� 7�� Vaughan J. Anwendung von B&K-Geräten fur Dehnungsmessungen�� – Danemark, 1978�� – S�� 126�� 8�� Смирнов А. Н., Еронько С. П., Орлов И. А. Совершенствование конструкции узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ // Металлургическая и горнорудная пром-сть�� – 2006�� – № 4�� – С�� 70-72�� 9�� Пат�� 74461 України, В 22 D 41/16�� Стопор-моноблок / О�� М�� Смірнов, С�� П�� Єронько, І�� О�� Орлов та ін�� – Опубл�� 2005, Бюл�� № 12�� 10�� Пат�� 74462 України, В 22 D 41/16�� Стопор-моноблок / О�� М�� Смірнов, С�� П�� Єронько, І�� О�� Орлов та ін�� – Опубл�� 2005, Бюл�� № 12�� Єронько С. П., Ошовська О. В., Орлов І. О., Мечик С. В., Бабенко В.С. Дослідження напружно-деформованого стану вузла кріплення стопора-моноблока проміжного ковша МБЛЗ Висвітлено результати математичного моделювання та лабораторних досліджень процесу руйнування стопора- моноблока внаслідок розвитку гранично небезпечних деформацій, які викликані неконтрольованим затягуванням різьбового з’єднання несучого металевого стрижня з вогнетривким елементом. Анотація промківш, стопор, МБЛЗ, деформація, руйнування, вогнетривКлючові слова tundish, stopper, CCM, deformation, fracture, refractoryKeywords Eronko S., Oshovskaya E., Orlov I., Mechik S., Babenko V. The stress-strain state investigation of the stopper-monoblock’s mounting node for tundish ladle of the continuous casting machine The results of mathematical modeling and laboratory studies of stopper-monoblock’s destruction process through the development of an extremely dangerous strain caused by the uncontrolled tightening of threaded connections of carrying metal rod with a refractory element are shown. Summary Поступила 26��05��10

Исследование напряженно-деформированного состояния узла крепления стопора-моноблока промежуточного ковша МНЛЗ

Репозитарії

Схожі ресурси