Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения
Целью работы является модернизация оборудования установок десульфурации чугуна для снижения аварийности, увеличения надежности и долговечности, обеспечение глубокой устойчивой десульфурации чугуна. Выполнена оценка работоспособности оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения, в ко...
Saved in:
| Published in: | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63098 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения / В.И. Большаков, Ю.И. Черевик, А.М. Башмаков // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 20. — С. 328-339. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63098 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Большаков, В.И. Черевик, Ю.И. Башмаков, А.М. 2014-05-29T15:49:24Z 2014-05-29T15:49:24Z 2009 Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения / В.И. Большаков, Ю.И. Черевик, А.М. Башмаков // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 20. — С. 328-339. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63098 669.162.267.6.002.5 Целью работы является модернизация оборудования установок десульфурации чугуна для снижения аварийности, увеличения надежности и долговечности, обеспечение глубокой устойчивой десульфурации чугуна. Выполнена оценка работоспособности оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения, в которых фурменное устройство погружалось в ковш с расплавом под действием силы тяжести. Осуществлена модернизация этого оборудования, повысившая его надежность и долговечность. Метою роботи є модернізація установок десульфурації чавуну для зниження аварійності устаткування, збільшення надійності і довговічності, забезпечення глибокої стійкої десульфурації чавуну. Виконано оцінку працездатності установок десульфурації чавуну першого покоління, в яких фурмений пристрій занурювався у ківш з розплавом під дією сили тяжіння. Здійснена модернізація цього устаткування, що підвищила його надійність і довговічність. The work purpose is equipment modernisation of pig-iron desulfuration installations for decreasing in breakdown susceptibility, reliability and durability increasing, maintenance of deep steady pig-iron desulfuration. The working capacity estimation of installations equipment of the first generation pig-iron desulfuration in which tuyere device plunged into a ladle with the melt by gravity is executed. The modernisation of this equipment which has raised its reliability and durability is carried out. Статья рекомендована к печати: заместитель ответственного редактора раздела «Металлургическое машиноведение» канд.техн.наук В.В.Веренев, рецензент докт.техн.наук А.Ф.Шевченко. ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Металлургическое машиноведение Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения Оцінка працездатності і модернізація устаткування установок десульфурації чавуну першого покоління Working capacity estimation and modernisation of desulfuration pig-iron installations equipment of the first GENERATION Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения |
| spellingShingle |
Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения Большаков, В.И. Черевик, Ю.И. Башмаков, А.М. Металлургическое машиноведение |
| title_short |
Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения |
| title_full |
Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения |
| title_fullStr |
Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения |
| title_full_unstemmed |
Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения |
| title_sort |
оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения |
| author |
Большаков, В.И. Черевик, Ю.И. Башмаков, А.М. |
| author_facet |
Большаков, В.И. Черевик, Ю.И. Башмаков, А.М. |
| topic |
Металлургическое машиноведение |
| topic_facet |
Металлургическое машиноведение |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| publisher |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Оцінка працездатності і модернізація устаткування установок десульфурації чавуну першого покоління Working capacity estimation and modernisation of desulfuration pig-iron installations equipment of the first GENERATION |
| description |
Целью работы является модернизация оборудования установок десульфурации чугуна для снижения аварийности, увеличения надежности и долговечности, обеспечение глубокой устойчивой десульфурации чугуна. Выполнена оценка работоспособности оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения, в которых фурменное устройство погружалось в ковш с расплавом под действием силы тяжести. Осуществлена модернизация этого оборудования, повысившая его надежность и долговечность.
Метою роботи є модернізація установок десульфурації чавуну для зниження аварійності устаткування, збільшення надійності і довговічності, забезпечення глибокої стійкої десульфурації чавуну. Виконано оцінку працездатності установок десульфурації чавуну першого покоління, в яких фурмений пристрій занурювався у ківш з розплавом під дією сили тяжіння. Здійснена модернізація цього устаткування, що підвищила його надійність і довговічність.
The work purpose is equipment modernisation of pig-iron desulfuration installations for decreasing in breakdown susceptibility, reliability and durability increasing, maintenance of deep steady pig-iron desulfuration. The working capacity estimation of installations equipment of the first generation pig-iron desulfuration in which tuyere device plunged into a ladle with the melt by gravity is executed. The modernisation of this equipment which has raised its reliability and durability is carried out.
|
| issn |
XXXX-0070 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63098 |
| citation_txt |
Оценка работоспособности и модернизация оборудования установок десульфурации чугуна первого поколения / В.И. Большаков, Ю.И. Черевик, А.М. Башмаков // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 20. — С. 328-339. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT bolʹšakovvi ocenkarabotosposobnostiimodernizaciâoborudovaniâustanovokdesulʹfuraciičugunapervogopokoleniâ AT čerevikûi ocenkarabotosposobnostiimodernizaciâoborudovaniâustanovokdesulʹfuraciičugunapervogopokoleniâ AT bašmakovam ocenkarabotosposobnostiimodernizaciâoborudovaniâustanovokdesulʹfuraciičugunapervogopokoleniâ AT bolʹšakovvi ocínkapracezdatnostíímodernízacíâustatkuvannâustanovokdesulʹfuracííčavunuperšogopokolínnâ AT čerevikûi ocínkapracezdatnostíímodernízacíâustatkuvannâustanovokdesulʹfuracííčavunuperšogopokolínnâ AT bašmakovam ocínkapracezdatnostíímodernízacíâustatkuvannâustanovokdesulʹfuracííčavunuperšogopokolínnâ AT bolʹšakovvi workingcapacityestimationandmodernisationofdesulfurationpigironinstallationsequipmentofthefirstgeneration AT čerevikûi workingcapacityestimationandmodernisationofdesulfurationpigironinstallationsequipmentofthefirstgeneration AT bašmakovam workingcapacityestimationandmodernisationofdesulfurationpigironinstallationsequipmentofthefirstgeneration |
| first_indexed |
2025-11-25T15:15:53Z |
| last_indexed |
2025-11-25T15:15:53Z |
| _version_ |
1850518915550019584 |
| fulltext |
328
УДК 669.162.267.6.002.5
В.И.Большаков, Ю.И.Черевик, А.М.Башмаков
ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ И МОДЕРНИЗАЦИЯ
ОБОРУДОВАНИЯ УСТАНОВОК ДЕСУЛЬФУРАЦИИ ЧУГУНА
ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Целью работы является модернизация оборудования установок десульфура-
ции чугуна для снижения аварийности, увеличения надежности и долговечности,
обеспечение глубокой устойчивой десульфурации чугуна. Выполнена оценка ра-
ботоспособности оборудования установок десульфурации чугуна первого поколе-
ния, в которых фурменное устройство погружалось в ковш с расплавом под дейст-
вием силы тяжести. Осуществлена модернизация этого оборудования, повысив-
шая его надежность и долговечность.
установки десульфурации чугуна, оборудование, модернизация, надеж-
ность, долговечность
Современное состояние вопроса. Анализируя существующее обору-
дование установок, осуществляющих десульфурацию чугуна, необходимо
отметить, что строительство и сдача в промышленную эксплуатацию ус-
тановки для десульфурации чугуна гранулированным магнием первого
поколения было осуществлено в 1970 году на металлургическом комбина-
те «Азовсталь». Затем сдаются в эксплуатацию установки на МК им. Иль-
ича (1971 г.), МК «Запорожсталь» (1972 г.), МК «Криворожсталь» (1974 г.
[1–4]. Строятся целые отделения на МК «Азовсталь» (1977 г.), Новоли-
пецком МК (1979 г.) и других заводах. Эти работы выполнялись под ру-
ководством д.т.н., заведующей отделом внепечной обработки чугуна Ин-
ститута черной металлургии (ИЧМ) Вороновой Н.А. [5].
При создании установок десульфурации чугуна первого поколения
был использован принцип свободного погружения фурмы в расплав под
действием собственного веса. Разработчики технологии и оборудования
считали, что такой подход обеспечит выполнение всех требований,
предъявляемых к реализации технологического процесса, а оборудование
при этом будет максимально простым в изготовлении и надежным в экс-
плуатации.
На рис.1,а приведена принципиальная схема такой установки с приво-
дом, представляющая собой фурменное устройство (ФУ), расположенное
в направляющей проводке шахтного типа, штанга которой соединена с
лебедкой тросом через блок, установленный на несущей балке перекры-
тия здания. Фурма со штангой перемещается вниз под действием силы
тяжести, а вверх – поднимается лебедкой.
Техническая характеристика, особенность конструкции такой уста-
новки, основных элементов привода и ее работа состоит в следующем. В
зависимости от типа реагента и глубины погружения для обработки жид-
кого чугуна используются фурмы двух видов с футеровкой, изготовлен-
329
ной из коксо-глинистых и коксо-карборундовых огнеупорных смесей.
Особенность эксплуатации фурм с такой футеровкой заключается в том,
что время одной продувки на них не превышает 5,0 минут. Первые –
представляют собой огнеупорный ствол с каналом постоянного или мало
меняющегося сечения по всей длине, которые предназначены для вдува-
ния таких порошковых реагентов, как известь, кальцинированная сода,
карбид кальция и порошковых магнийсодержащих смесей на глубину до
4–х метров [6]. Вторые – используются для подачи гранулированного или
зернистого магния на глубину до 2,5 метров и имеют ствол с испаритель-
ной камерой, выполненной в виде колокола конической или цилиндриче-
ской формы на выходе [6].
а) б) в) г)
Рис. 1. Принципиальная схема установки десульфурации чугуна первого по-
коления с фурмой, погружаемой в расплав под действием собственного веса, на
разных стадиях модернизации:
а – МК «Запорожсталь» до модернизации: 1 – блок; 2 – трос; 3– лебедка; 4 –
направляющая; 5 – опорная каретка; 6 – опорная втулка; 7 – камин; 8 – штанга; 9 –
фурма; б – МК «Запорожсталь» после замены направляющих проводок: 1 – трос; 2
– штанга; 3 – направляющие ребра; 4 – врезание направляющие; 5 – материало-
провод; 6 – нижняя направляющая; 7 – лебедка; в – МК «Азовсталь» после усиле-
ния подвески и установки компенсатора: 1 – компенсатор; 2 – лебедка; 3 – подвес-
ка; 4 – фурма; г – после комплексной модернизации: 1 – компенсатор; 2 – подвес-
ка; 3 – опорный фланец; 4 – кольцевой амортизатор; 5 – верхняя направляющая; 6
– нижняя направляющая; 7 – штанга; 8 – фурма; 9 – лебедка
Наличие испарительных камер приводит к тому, что, попадая в неё,
поток раскрывается и рассредоточивается при подходе к поверхности
жидкого чугуна, расплавляется и уже в виде пара выходит из-под коло-
кольного пространства, попадает в жидкий чугун и взаимодействует с
серой. Каждому виду фурм присущ свой механизм формирования нагру-
зок, действующих через фурму на ее привод [7–9].
330
Учитывая особенности технологического процесса, конструкция фур-
менного устройства имеет развитые линейные размеры и вместе со штан-
гой составляет в длину до 7-ми метров, а высота основного здания уста-
новки достигает 20 метров и более. Поэтому для придания фурме со
штангой устойчивого вертикального положения при погружении в рас-
плав и во время продувки, фурменное устройство располагается в специ-
альных направляющих проводках шахтного типа коробчатой формы, на-
ходящихся в зоне высокотемпературных восходящих газовых потоков,
интенсивных излучений и резко меняющихся температур. Нижняя часть
направляющих закрепляется на камине, служащим для отвода горячих
газов на очистку. Такой циклический температурный режим работы на-
правляющих приводит к их сильному короблению. Наличие коробления
сопровождается механическим взаимодействием направляющих со штан-
гой ФУ, приводящим к заклиниванию штанги при движении в направ-
ляющих и их быстрому абразивному износу. Это приводит к резкому воз-
растанию нагрузок на привод, в результате чего часто рвутся тросы, вы-
ходят из строя детали и узлы привода, падают и разрушаются фурмы, то
есть возникает различные аварийные ситуации.
Чтобы избежать подобных ситуаций, необходимо постоянно иметь в
любом положении фурмы зазор между направляющими и штангой ФУ
величиной 10–15 мм, то есть иметь зазор гарантированный, но минималь-
ный. В реальных условиях эксплуатации добиться выполнения такого
требования очень трудно, точнее, практически невозможно, поэтому ве-
личина этого зазора достигает 30–40 мм и более. Наличие же больших
зазоров между направляющими и штангой ФУ приводит к тому, что под
действием знакопеременных горизонтальных составляющих технологиче-
ских нагрузок, эти зазоры периодически то открываются, то закрываются.
В результате чего происходят удары, являющиеся источником вынужден-
ных колебаний, распространяющихся по всей металлоконструкции уста-
новки и расположенному на ней оборудованию, усложняет работу обслу-
живающего персонала и контрольно-измерительной аппаратуры. Это яв-
ляется одним из существенных недостатков установок первого поколения,
проявившихся при их эксплуатации, которые необходимо было обяза-
тельно устранить в дальнейшем, упростив их конструкцию.
После погружения фурмы в расплав, когда она заняла исходное рабо-
чее положение, нижний срез ее колокола должен находиться на расстоя-
нии 200–250 мм от дна ковша. Эксплуатация установок десульфурации
чугуна с таким приводом показала, что поддержание этого расстояния в
заданном интервале является достаточно сложной задачей. Со временем
это расстояние начинает увеличиваться и выходит за допустимые преде-
лы. Натяжение троса в нижнем положении фурмы резко ослабевает, то
есть у троса появляется слабина, а ФУ напоминает поплавок, находящий-
ся в расплаве практически в свободном состоянии. После начала продувки
чугуна гранулированным магнием в расплаве появляются и начинают
331
действовать хаотические восходящие потоки, состоящие из паров магния
и транспортирующего газа. Под действием этих потоков жидкий чугун
вместе с ФУ начинает совершать колебательные движения в вертикальной
плоскости, которые то усиливают слабину троса, то ее выбирают, вызывая
появление в нем рывков разной силы. Особенно сильные рывки наблю-
даются в тросе в момент начала подъема ФУ из ковша, когда резко выби-
рается вся слабина троса. Нагрузки в тросе в этот момент увеличиваются
в 2–3 раза по сравнению с номинальными, что в итоге и приводит к ава-
рийным ситуациям.
Постановка задачи. Как было показано ранее, одним из недостатков
установок десульфурации чугуна первого поколения явилась низкая тер-
мостойкость огнеупорной футеровки фурм, благодаря чему продолжи-
тельность одной продувки не превышала пяти минут. Для получения же
чугуна с низким содержанием серы, особенно в большегрузных ковшах,
продолжительность продувки достигает десяти минут и более. Для реали-
зации такой технологии с этими фурмами на имеющемся оборудовании
необходимо было осуществлять продувку расплава в ковше в два этапа с
заменой фурмы. Сначала чугун продували в ковше одной фурмой, потом
ее вынимали, заменяли другой холодной, которую опускали в ковш и за-
вершали продувку. Так, этот способ десульфурации реализовывался на
установках, приведенных на рис.1,а. Глубокая десульфурация чугуна с
таким оборудованием оказалась достаточно трудоемкой и занимала много
времени.
Таким образом, эксплуатация установок, приведенных на рис.1,а, по-
казала, что они обладают следующими недостатками:
– производительность, время и степень десульфурации зависят от ис-
пользуемого реагента, конструкции фурмы и глубины ее погружения;
– поддержание устойчивого вертикального положения при погруже-
нии фурмы со штангой в расплав и при продувке обеспечивается наличи-
ем специальных направляющих проводок шахтного типа, находящихся в
зоне восходящих высокотемпературных газовых потоков и активного из-
лучения;
– наличие частых аварийных ситуаций, вызванных разрывом тросов,
падением фурм и их разрушением;
– образование больших зазоров между направляющей проводкой и
штангой ФУ, действие значительных динамических нагрузок после замы-
кания этих зазоров и появление вынужденных колебаний, передающихся
на перекрытие здания и металлоконструкции установки, расположенное
на нем оборудование, обслуживающий персонал и контрольно-
измерительную аппаратуру;
– сложность стабильной установки фурмы в заданном рабочем поло-
жении;
332
– возникновение слабины троса после опускания фурмы в расплав и
во время десульфурации, приводящее к появлению больших напряжений
в тросе после ее выборки;
– недостаточная термостойкость огнеупорной футеровки фурм, при
которой время одной продувки не превышает пяти минут.
Целью работы является модернизация оборудования установок де-
сульфурации чугуна для снижения аварийности, увеличения надежности
и долговечности, обеспечение глубокой устойчивой десульфурации чугу-
на.
Изложение основных материалов исследования. Указанные выше
недостатки потребовали модернизации установок и их приводов. Так, од-
ним из путей уменьшения аварийности установок явилось увеличение
поперечного сечения тросов и их количества в подвеске до двух и четы-
рех (рис.1, в и г) [10,11]. В результате этого удалось увеличить срок служ-
бы тросов и уменьшить количество аварийных ситуаций. Однако, этот
путь исключал не причины, а только следствия, поэтому эти недостатки
продолжали проявляться, но в меньшей степени.
Необходимость увеличения времени продувки расплава в ковше более
пяти минут привела к созданию двух вариантов компоновки оборудова-
ния установки, решающих поставленную задачу (рис.2). Каждый из вари-
антов имеет по два параллельно расположенных фурменных устройства,
установленных стационарно или на подвижной тележке, которые обеспе-
чивают последовательную продувку чугуна в ковшах сначала одной по-
том другой фурмами до тех пор, пока не достигается необходимый конеч-
ный результат.
а) б)
Рис.2. Принципиальная схема установок со сдвоенными стандартными фурмен-
ными устройствами: а – до модернизации; б – после комплексной модернизации
В первом варианте была создана установка со сдвоенными стацио-
нарными параллельно установленными фурменными устройствами с от-
333
дельными приводами, принципиальная схема которой представлена на
рис.2,а. В таком устройстве во время десульфурации поочередно работает
сначала одна потом другая фурма. По истечении пяти минут после начала
продувки первая фурма вынимается из ковша и поднимается в верхнее
исходное положение. Затем в ковш с расплавом опускается вторая фурма,
через которую в чугун подаются пары магния до тех пор, пока не полу-
чился чугун с необходимым содержанием серы.
Во втором варианте два ФУ устанавливаются на подвижной тележке
(рис.3,а), перемещающейся по рельсовому пути над ковшом и имеющей
два рабочих положения.
а) б)
Рис.3. Спаренные фурменные устройства на подвижной тележке МК «Азов-
сталь»: а – первое поколение до модернизации: 1 – фурменная тележка; 2 – на-
правляющие верхние; 3 – лебедка; 4 – трос; 5 – штанга; 6 – направляющая ниж-
няя; б – фрагмент подвижной тележки со шлакоотбойником ОДЧ МК «Азов-
сталь».
Согласно такой конструкции, когда тележка находится в одном рабо-
чем положении, одна фурма опускается в ковш и начинается десульфура-
ция. Затем через 5 минут фурма вынимается из ковша и поднимается в
верхнее исходное положение, а тележка перемещается во второе рабочее
положение. Вторая фурма опускается в ковш и находится там до тех пор,
пока обработка чугуна не заканчивается. После завершения технологиче-
ского процесса вторая фурма вынимается из ковша, поднимается в верх-
нее исходное положение, и обе фурмы остывают на тележке до начала
следующего рабочего цикла.
Особенность конструкции такой установки заключается в том, что у
нее используются направляющие шахтного типа, выполненные в виде
проводок цилиндрической формы длиной 5–6 метров, нижние из которых
проходят через перекрытия первого и второго этажей здания установки, а
334
верхние установлены на тележке, перемещающейся на рельсовом пути
третьего этажа. Фурменное устройство в этой установке имеет штангу,
выполненную в виде трубы большого диаметра, на наружной поверхности
которой установлены упругие амортизаторы, выполненные в виде под-
пружиненных колодок, расположенных кольцами в несколько рядов по
длине штанги (рис.5,а). Это сводит к минимуму возможность появления
зазоров между штангой и направляющей, а также смягчает их взаимодей-
ствие во время десульфурации.
В качестве конкретного примера практической реализации установок,
приведенных на рис.2,а и 3,а, рассмотрим несколько вариантов их компо-
новки применительно к реальным условиям различных металлургических
заводов.
а
б
в Рис.4. Варианты компоновки установок
со спаренными фурмами: а – МК им.
Ильича: 1 – направляющая; 2 – расход-
ный бункер; 3 – фурма; 4 – заливочный
ковш; б – МК «Азовсталь» и Новоли-
пецкий МК: 1 – расходный бункер для
магния; 2 – емкостной бункер для из-
вести; 3 – расходный бункер для извес-
ти; 4 – верхняя направляющая; 5 –
нижняя направляющая; 6 – штанга; 7 –
фурма; в – Челябинский метзавод: 1 –
крышка ковша; 2 – нижняя направляю-
щая; 3 – фурма; 4 – расходный бункер;
5 – верхняя направляющая; 6 – фур-
менная тележка
Первая установка десульфурации чугуна на одно постановочное место
с двумя стационарными фурменными устройствами (рис.2,а), спроектиро-
ванная в 1975 году проектным отделом ИЧМ, приведена на рис.4,а. Она
предназначалась для размещения непосредственно в конвертерном цехе,
335
куда жидкий чугун поступает в ковшах миксерного типа и переливается в
175-тонный заливочный ковш, стоящий на самоходной тележке в траншее
глубиной 7,5 м. Такая установка работала на МК им. Ильича [5].
В 1976 году Липецким филиалом Гипромеза выполнены проекты ус-
тановок десульфурации для меткомбинатов «Азовсталь» и Новолипецкого
МК, в основу которых положена установка, приведенная на рис.3, а. Ос-
новное технологическое оборудование на ней расположено в две линии –
по пять однотипных секций на каждой линии (рис.4,б). Особенностью
отделения десульфурации чугуна (ОДЧ) МК «Азовсталь», построенного в
1977 году является оборудование каждой секции двумя ФУ, смонтиро-
ванными на самоходной тележке, оборудованной двумя направляющими
трубами длиной 7,6 метра и внутренним диаметром около метра, в кото-
рых фурмы со штангами находятся в нерабочем положении после подъе-
ма из ковша. Над постановочным местом между перекрытиями первого и
второго этажей (отметки +6500 и +10200) установлена труба с внутрен-
ним диаметром 0,9 м и высотой 4,8 м, являющаяся нижней направляющей
для ФУ, воспринимающей нагрузки, действующие на фурму при барбо-
таже. Такое же отделение было построено в 1978 году на Новолипецком
МК [5].
а) б) в) г)
Рис.5. Конструкции штанг фурменных устройств разных конструкций:
а – пустотелая цилиндрической формы с амортизаторами МК «Азовсталь»; 1 – ухо
крепежное; 2 – ниппель; 3 – корпус штанги; 4 – материалопровод; 5 – пружина; 6 –
подпружиненая колодка; 7 – пружина; 8 – фланец соединительный; б – цилиндри-
ческая труба с сыпучим балластным грузом; 1 – фурма; 2 – штанга; 3 – балласт-
ный груз насыпной; в – толстостенная труба с направляющими ребрами МК «За-
порожсатль»;1 – серьга; 2 – ребра направляющие; 3 – труба несущая; 4 – материа-
лопровод; 5 – пружина; 6 – фланец; 7 – ниппель; г – толстостенная труба с набо-
ром литых цилиндрических кольцевых секций 1 – фурма; 2 – штанга; 3 – балласт-
ный груз секционный
Примерно такого же типа спроектировано ОДЧ для Челябинского
метзавода Челябгипромезом. Особенностью этого отделения является то,
336
что обслуживание каждой секции осуществляется двумя ФУ, каждая из
которых смонтирована на отдельной крановой тележке, чем обеспечива-
ется полная автономность каждой тележки и фурмы при выходе из строя
тележки или повреждении фурмы (рис. 4, в). В этой установке использу-
ются также две направляющие проводки, выполненные из труб большого
диаметра, нижняя из которых закреплена стационарно.
В таком варианте конструкции установки для поддержания расстоя-
ния между нижним срезом колокола фурмы и дном ковша в интервале
технологических требований, необходимо осуществлять периодическое
увеличение веса ФУ за счет использования специального балластного
груза, добавляемого к весу штанги. В зависимости от конструкции штанги
достигается это несколькими путями. Если используется пустотелая
штанга цилиндрической формы, выполненной в виде трубы большого
диаметра с лючками, то ее внутренняя полость заполняется металличе-
скими или чугунными шарами или другим сыпучим материалом высокой
плотности (рис. 5,а, б). Если штанга выполнена в виде толстостенной тру-
бы, то балластный груз выполняется в виде набора литых цилиндрических
кольцевых секций, одеваемых на штангу (рис.5,в,г). Количество таких
секций и их вес определяется технологическими условиями и, например,
при общей массе балластного груза в 1000 кг, он может набираться из 10-
ти секций массой по 100 кг каждая. В конечном итоге, вес фурмы может
увеличиваться почти в два раза и достигать 5000 кг и более. Это приводит
к перегрузкам и поломкам привода.
Для упрощения конструкции развитых в длину направляющих прово-
док их заменили двумя короткими проводками, установленными на пере-
крытиях первого и второго этажей (рис.2, а и б). Нижнюю проводку вы-
полнили в виде компактного узла, состоящего из системы подпружинен-
ных опорных роликов, расположенных по периметру штанги. Такая кон-
струкция направляющей проводки обеспечивает постоянный контакт
опорных роликов со штангой, что исключает возможность появления за-
зоров в контактных парах и смягчает передачу колебаний ФУ на перекры-
тия и металлоконструкцию [5].
Чтобы исключить падение фурм на землю при разрыве троса на пере-
крытии второго этажа над верхней направляющей проводкой установили
кольцевой амортизатор с опорной площадкой, а штангу в месте ее соеди-
нения с тросом выполнили с опорным фланцем, наружный диаметр кото-
рого близок к наружному диаметру кольцевого амортизатора (рис.1,г,
2, б). При разрыве троса и падении ФУ вниз опорный фланец штанги
взаимодействует с опорной площадкой кольцевого амортизатора и ФУ
зависает на нем в воздухе в вертикальном положении, срабатывает защита
и привод останавливается [10].
Для уменьшения слабины троса или полного ее исключения при де-
сульфурации и во время начала подъема фурмы, в месте соединения кон-
ца троса с несущими балками перекрытия (рис.1,г и 2,б) или второго эта-
337
жа (рис.1,в) установили специальное натяжное устройство – компенсатор
с упругими элементами, которые выбирают слабину у троса, когда она
появляется.
Принципиальная схема установки, в которой обобщены и реализова-
ны все предложенные решения по ее модернизации, приведена на рис.2,б
[10]. Установка работает следующим образом. В исходном состоянии ФУ
находится в крайнем верхнем положении. При этом положении фурмы
упругие элементы 11 и 12 ограничителя хода – предохранительного уст-
ройства полностью разгружены, а пружина компенсатора 14 сжата, так
как нагружена весом поднятого ФУ.
После установки ковша с чугуном в зоне обработки по команде опе-
ратора включается электродвигатель лебедки 15 и ФУ начинает опускать-
ся до тех пор, пока фурма не погрузилась в расплав на заданную глубину.
На погружающуюся фурму начинает действовать выталкивающая сила
ферростатического давления, увеличивающаяся пропорционально глуби-
не погружения, а пружина 14 компенсатора начинает разгружаться, по-
скольку усилие в тросе уменьшается.
По мере приближения фурмы к рабочему положению опорный фла-
нец 10 штанги 7 начинает взаимодействовать с упругими элементами 12
ограничителя хода, которые начинают сжиматься под действием остаточ-
ного веса ФУ. Осадка пружин 12 будет происходить до тех пор, пока пол-
ностью не наступит равновесие сил, и фурма не займет рабочее положе-
ние. В этом положении фурмы пружина компенсатора 14 разжимается и с
помощью специального рычага через конечный выключатель останавли-
вает лебедку. Жесткость пружин 12 ограничителя хода выбирается таким
образом, чтобы движение фурмы прекращалось, когда она занимает свое
рабочее положение.
После завершения продувки и отправки ковша ФУ опускается для ос-
мотра и обслуживания. В этом случае основные пружины 12 ограничите-
ля хода нагружены полным весом ФУ, так как выталкивающая сила от
ферростатического давления расплава отсутствует. Для исключения за-
мыкания витков основных пружин устанавливаются дополнительные
пружины 11, жесткость которых больше основных, а высота их такая, что
они вступают в работу параллельно с основными только во время аварий-
ных ситуаций, когда разрывается трос и падает фурма. Во время десуль-
фурации дополнительные пружины не работают.
Фиксация фурмы в верхнем исходном положении обеспечивается
устройством, состоящим из подпружиненного двуплечего рычага 18. Од-
но его плечо входит в зацепление с ребром 19 штанги 1, а другое – через
гибкую тягу 20 соединено с приводом, управляемым из пульта.
Поперечные колебания штанги воспринимаются и локализуются
опорными амортизационными роликами 7. С их помощью исключается
появление ударных нагрузок в результате ликвидации зазоров между на-
правляющими и штангой, а также обеспечивается центрирование послед-
338
ней в пропускном отверстии на отметке +8000. Уменьшение степени из-
носа контактной поверхности штанги при ее движении в направляющих
удалось достигнуть за счет того, что трение скольжения было заменено
трением качения.
Заключение. Предложенные мероприятия были частично или полно-
стью реализованы при модернизации установок десульфурации чугуна и
их приводов, в которых использовались фурмы, погружаемые в расплав
под действием собственного веса. Это позволило, уменьшив их аварий-
ность и увеличив надежность и долговечность, осуществлять глубокую
десульфурацию чугуна в течение более двух десятилетий на таких метал-
лургических предприятиях Украины как меткомбинаты «Азовсталь», им.
Ильича, «Запорожсталь», Новолипецкий и завод «Свободный Сокол» в
России и Раахенский метзавод в Финляндии.
1. Рафинирование доменного чугуна в ковшах вдуванием порошкового магния
на промышленной установке завода «Азовсталь» / Н.А.Воронова,
С.Т.Плискановский, Д.В.Гулыга и др. // Повышение качества чугуна и чугун-
ного литья: Сб. ИЧМ. – М.: Металлургия, 1972. – С.43–50.
2. Промышленная установка для глубокой десульфурации чугуна в 140–т ков-
шах вдуванием порошкового магния на Ждановском заводе им. Ильича /
Ю.П.Волков, Н.А.Воронова, М.Л.Лаврентьев и др. // Повышение качества чу-
гуна и чугунного литья: Сб. ИЧМ. – М.: Металлургия, 1972. – С.15–20.
3. Установка для глубокой десульфурации чугуна магнийсодержащими смеся-
ми на заводе «Запорожсталь» / Н.А.Воронова, Г.Г.Побегайло, И.Я.Емельянов
и др. // Повышение качества чугуна и чугунного литья: Сб. ИЧМ. – М.: Ме-
таллургия, 1972. – С.20–24.
4. Оборудование установок десульфурации чугуна / В.И.Большаков,
А.М.Башмаков, А.Ф.Шевченко, Ю.И.Черевик // Фундаментальные и приклад-
ные проблемы черной металлургии. – Вып.10. – 2006. – С.286–291.
5. Воронова Н.А. Десульфурация чугуна магнием. – М.: Металлургия, 1980. –
238 с.
6. Анализ конструкций фурм и устройств, используемых для десульфурации
чугуна / В.И.Большаков, А.М.Башмаков, А.Ф.Шевченко, Ю.И.Черевик //
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. – Вып.8. –
2004. – С.381–389.
7. Особенности силового нагружения фурм с испарительными камерами, ис-
пользуемых для десульфурации чугуна / В.И.Большаков. А.М.Башмаков,
А.Ф.Шевченко, Ю.И.Черевик // Фундаментальные и прикладные проблемы
черной металлургии. – Вып.11. – 2005. – С.254–262.
8. Технологические нагрузки, действующие на фурму при десульфурации чугуна
магнием / А.М.Башмаков, В.И.Большаков, А.Ф.Шевченко, Ю.И.Черевик //
Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2006. – № 3. – С.11–15.
9. Большаков В.И., Черевик Ю.И., Башмаков А.М. Нагрузки, действующие на
фурму при десульфурации // Металлургическая и горнорудная промышлен-
ность. – 2008. – № 5. – С.128–131.
339
10. Совершенствование оборудования отделений десульфурации с погружаемы-
ми фурмами / А.Г.Бондаренко, А.Ф.Шевченко, Н.П.Остапчук и др. // Метал-
лургия. – 1983. – № 3. – С.17–20.
11. Влияние увеличения налива ковшей на работу привода фурмы УДЧ /
Ю.И.Черевик, А.Г.Бондаренко, И.М.Лафер, Б.В.Двоскин // Металлургическая
и горнорудная промышленность. – 1991. – № 3. – С.50–52.
Статья рекомендована к печати:
Заместитель ответственного редактора
раздела «Металлургическое машиноведение»
канд.техн.наук В.В.Веренев
рецензент докт.техн.наук А.Ф.Шевченко
В.І.Большаков, Ю.І.Черевик, О.М.Башмаков
Оцінка працездатності і модернізація устаткування установок десульфу-
рації чавуну першого покоління
Метою роботи є модернізація установок десульфурації чавуну для зниження
аварійності устаткування, збільшення надійності і довговічності, забезпечення
глибокої стійкої десульфурації чавуну. Виконано оцінку працездатності устано-
вок десульфурації чавуну першого покоління, в яких фурмений пристрій занурю-
вався у ківш з розплавом під дією сили тяжіння. Здійснена модернізація цього
устаткування, що підвищила його надійність і довговічність.
|