книги из ГПНТБ / Молочников Н.В. Создание нового прокатного и другого металлургического оборудования доклад по творческим работам и изобретениям, представленным вместо диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ставляет собой высокомеханизированный агрегат, обеспечиваю­ щий прокатку блюмов и слябов шириной до 900 мм при весе слитка от 2,5 до 6 т.

Вблюминге, проектирование которого велось под общим руко­ водством А. И. Целикова, были отражены не только все достиже­ ния техники того времени, но и было внесено много нового в кон­ струкцию машин и механизмов.

Впоследствии Уралмашзаводом были созданы более мощные и совершенные блюминги. Однако блюминг 1000 явился первым со­ ветским блюмингом, существенно отличающимся от широко при­ менявшихся в то время блюмингов немецкого типа.

Вблюминге 1000 впервые были введены:

а) грузовое уравновешивание верних валков и шпинделей вме­ сто пружинно-винтовых с очень низким к. п. д.;

б) индивидуальные приводы первых роликов, не связанные с приводами рабочих рольгангов;

в) механизированная перевалка валков с применением спе­ циальной выкатной тележки для одновременной замены всего комплекта валков с подушками;

г) текстолитовые подшипники в кассетах и легкосъемные по­ душки;

д) манипуляторы повышенной мощности с раздельными приво­ дами правых и левых линеек с регулированием скорости передви­ жения линеек от 0,85 до 1,7 м/сек;

е) кантователь, состоящий из кантовального механизма приво­ да, установленного на отдельном фундаменте; дифференциальная система привода кантователя обеспечивает возможность произво­ дить кантовку одновременно с передвижением линейки манипуля­ тора;

ж) скорость передвижения слитковоза до 5 м/сек и стационар­ ный кантователь у приемного рольганга;

з) централизованная смазка всех механизмов блюминга. Высокая производительность блюминга обеспечивалась за счет

уменьшения потерь времени на выполнение вспомогательных опе­ раций и более широкой механизации производственного процесса.

5.Агрегаты для разделения пакетов листов

Впериод Великой Отечественной войны кровельный лист и жесть прокатывались в СССР пакетами на станах дуо. При этом

в25 4 301% пакетов происходило частичное сваривание листов

между собой как в отдельных точках, так и по местным площад­ кам.

10

Для разделения сварившихся в пакете листов применялись рун­ ные способы, требовавшие тяжелого физического труда, сопряжен­ ного с частым травматизмом. Кроме значительной потребности в рабочей силе, разделение пакетов вручную вызывало большой процент брака и снижало качество продукции.

Автором на основе проведенного им качественного анализа ха­ рактера соединения листов в пакете были предложены способы ме­ ханизированного разделения пакетов [2].

Впервые в СССР для этой цели были разработаны конструкции агрегата для разделения пакетов с нормально слипшимися листа­ ми и агрегата для разделения пакетов со сварившимися листами

[26].

Первый агрегат включал в себя роликовую раздирочную маши­ ну, в которой производился изгиб пакета для создания скалываю­ щих напряжений между листами.

В составе второго агрегата была запроектирована кулачковая раздирочная машина оригинальной конструкции.

Указанные машины для разделения листов нашли применение на различных металлургических заводах СССР и за границей.

II.ДОМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

1.Оборудование с бесканатными приводами

До 1955 г. в СССР при проектировании доменных печей приме­ нялись в основном механизмы с канатными приводами по типу широко распространенных за рубежом и поставлявшихся Совет­ скому Союзу с начала 30 гг. американскими фирмами Фрейн, Бейли, Брозиус, Блоу-Нокс и другими зарубежными фирмами. Исключением являлись лебедки скиповых колошниковых подъем­ ников и оборудование для маневрирования конусами загрузочных устройств, оригинальные конструкции которых были разработаны Уралмашзаводом и Электростальтяжмашзаводом.

В дальнейшем при проектировании типовых доменных печей большого объема автором совместно с работниками Гппромеза был проведен анализ известных конструкций и данных эксплуата­ ции существующих систем канатного управления механизмами до­ менных печей, который показал следующее.

Наличие канатов между приводом (лебедкой) и рабочим испол­ нительным механизмом, как правило, отрицательно сказывается на работе механизма и делает нечетким и в ряде случаев ненадеж­ ным управление механизмом.

Из-за упругого и остаточного удлинений канатов возникает не­ обходимость частой настройки аппаратуры, что иногда требует остановки доменной печи. Величины абсолютных удлинений кана­ тов на доменных печах весьма значительны, что обусловлено боль­ шой отдаленностью привода от исполнительного органа.

11

Особенно отрицательно указанный недостаток канатного при­ вода сказывается в тех случаях, когда механизмы работают в си­ стеме автоматического управления (например, механизмы загруз­ ки доменной печи).

При отсутствии жесткой связи привода с исполнительным ме­ ханизмом может иметь место несрабатывание по какой-либо при­ чине механизма при нормальном срабатывании привода (напри­ мер, в клапанах горячего дутья). При этом связанная с приводом аппаратура управления, не отражающая фактического положения рабочего органа механизма, дает импульс на последовательное срабатывание других механизмов, объединенных данной системой автоматического управления. Это приводит к весьма нежелатель­ ным и даже опасным последствиям.

Наличие канатов и шкивов вызывает необходимость постоянно­ го тщательного ухода за ними, сравнительно частой их замены, нередко требующей остановки доменных печей. Следует при этом отметить, что в связи со значительной запыленностью воздуха колошниковой пылыо срок службы канатов и шкивов в доменных печах небольшой и лимитируется абразивным износом. При канат­ ном управлении имеет место растянутость системы, создающая не­ удобства при эксплуатации.

Помимо указанных недостатков системы канатного управле­ ния в каждом конкретном случае ее применения, в доменных цехах имеют место и другие весьма существенные недостатки, специфич­ ные для данного случая применения.

Так, применительно к широко распространенным системам ма­ неврирования конусами загрузочных устройств доменных печей следует указать на наличие ударов конусов о чаши при за­ крытии конусов, отрицательно сказывающихся на стойкости этих деталей; сложность и ненадежность устройств для ограничения максимального натяжения и слабины канатов.

Необходимо особо отметить, что при канатном маневрировании конусами создаются неблагоприятные условия работы стальных конструкций копра и колошникового устройства печи, что обус­ ловлено действием на них значительных динамических нагрузок, а также односторонним (боковым) приложением к копру усилий, действующих в канатах. Последние вызывают раскачивание конст­ рукций копра. Имеются основания считать, что раскачивание копра является одной из причин возникновения ударов при закрытии ко­ нусов.

В связи с выявлением указанных серьезных недостатков канат­ ных приводов по инициативе автора при проектировании оборудо­ вания для типовых доменных печей большого объема, начиная с печи объемом 1513 м3, началось последовательное применение агрегатного принципа, т. е. принципа совмещения в едином агрега­ те исполнительного механизма и привода; в одних случаях — с за­ мыканием в агрегате всех действующих в нем сил (агрегаты со встроенными приводами); в других случаях — с передачей только

12

крутящего момента исполнительному механизму со стороны при­ вода (агрегаты с полувстроенными приводами).

Агрегаты с полувстроенными приводами применяются лишь в тех случаях, когда это вызывается особыми условиями их работы и требованиями эксплуатации.

Применение указанного принципа, отражающего наиболее со­ временные тенденции в машиностроении, позволило устранить перечисленные выше недостатки приводов механизмов доменных печей и значительно повысить надежность работы оборудования в системах автоматического управления.

Следует при этом заметить, что в связи с интенсификацией про­ цесса выплавки чугуна и значительным увеличением полезного объема доменных печей, эксплуатационная надежность оборудова­ ния приобретает еще большее значение, поскольку простои печей становятся более дорогостоящими и влекут за собой значительные потери чугуна.

В 1955—56 гг. впервые был создан воздушно-разгрузочный кла­ пан со встроенным электрическим приводом и дистанционным управлением в отличие от широко распространенных в то время клапанов с ручным приводом от барабана посредством каната или цепи.

Наряду с электрическим приводом в клапане имеется дубли­ рующий ручной привод на случай аварийного обесточивания или выхода из строя электродвигателя.

Будучи исключительно ответственным по своему назначению, клапан отличается высокой эксплуатационной надежностью и ма­ невренностью управления, благодаря чему он нашел широкое при­ менение в доменных цехах. Воздушно-разгрузочные клапаны изго­ товляются Иркутским заводом тяжелого машиностроения.

Оригинальностью конструкции отличается разработанный при­ менительно к типовой доменной печи объемом 2000 мя клапан го­ рячего дутья 0 1100 мм {161.

При разработке конструкции клапана была показана необхо­ димость принудительного опускания диска, обеспечивающего га­ рантированное закрытие клапана.

Клапан имеет полувстроенный реечный электрический привод, снабженный аппаратами автоматического управления. Другой осо­ бенностью клапана является наличие в нем шарнирных соедине­ ний труб, подводящих и отводящих воду или пароводяную смесь, охлаждающую диск. Указанное исключает необходимость приме­ нения для этих целей малонадежных резиновых шлангов большого сечения. При применении испарительного охлаждения клапанов го­ рячего дутья использование резиновых шлангов вообще недопус­ тимо из-за высоких температур охлаждающего агента.

С 1960 г. клапаны серийно изготовляются Электростальтяжмашзаводом.

. 13

В 1959 г. при проектировании типовой доменной печи объемом 2000 мг в Гипромезе была разработана новая оригинальная конст­ рукция перепускного клапана 0 500 мм для воздухонагревателей

[25].

Клапан имеет встроенный, легко сменяемый электропривод и кривошипно-шатунный механизм, обеспечивающий определенный максимальный ход клапана и плавность его закрывания, а также исключающий возможность перегрузки привода и деталей клапа­ на. Передача движения от привода штоку клапана осуществляется посредством зубчатой рейки. Рабочая пружина клапана располо­ жена вне зоны действия высоких температур.

Новый клапан хорошо зарекомендовал себя в работе на домен­ ных печах объемом 2000 мя и в настоящее время изготовляется серийно.

Клапаны аналогичной конструкции 0 400 мм изготовляются для экспортных поставок.

Новым видом доменного оборудования, разработанным в Гип­ ромезе в 1957—58 гг., является автоматический дроссельный кла­ пан 0 1100 мм для газа, устанавливаемый над газовой горелкой воздухонагревателя [7]. Клапан отличается оригинальностью схе­ мы и конструкции и выполняет функции двух ранее применявших­ ся клапанов: газоотсечного клапана типа Циммермана-Янсена с электроприводом и дроссельного, имевшего ручной привод. Помимо автоматического регулирования подачи газа в горелку, новый кла­ пан обеспечивает быструю и надежную автоматическую отсечку потока газа как при нормальной работе, так и в случае аварийного обесточивания привода клапана или системы его питания.

Встроенный электропривод клапана насажен на вал регули­ рующего мотыля и при открытом положении последнего зафикси­ рован относительно корпуса клапана посредством смонтированного на корпусе электромагнита. При обесточивании электромагнита привод под действием собственного веса и контргруза поворачи­ вается вместе с мотылем до упора мотыля в корпус клапана, ко­ торый изнутри зафутерован специальной резиной. При этом про­ исходит отсечка газового потока.

Благодаря компактности, удобству обслуживания и высоким эксплуатационным качествам клапан нашел широкое распростра­ нение на отечественных заводах, а также применяется за рубежом на доменных печах, оборудование которых поставляется Советским Союзом. Клапаны изготовляются Иркутским заводом тяжелого машиностроения.

Оригинальностью конструкции отличается уравнительный кла­ пан 0 300 мм загрузочного устройства [15], технический проект и рабочие чертежи которого были разработаны в 1959 г. в Гипроме­ зе при проектировании типовой доменной печи 2000 мя.

Клапан, в отличие от широко распространенных клапанов это­ го назначения с канатным приводом от лебедки, имеет встроенный

14

электропривод с кривошипно-шатунным механизмом, смонтиро­ ванный непосредственно на корпусе клапана.

Благодаря наличию в приводе телескопического «складываю­ щегося» шатуна осуществляется разобщение привода и тарелки клапана при подходе ее к седлу и прижатие тарелки к последнему посредством груза, укрепленного на рычаге, движение которому передается от привода через ролик. Кинематическая схема приво­ да исключает возможность перегрузок деталей клапана в случае аварийного несрабатывания командоаппарата. В клапане впервые применена предложенная автором новая схема подвески тарелки, обеспечивающая высокую плотность закрытия клапана.

Клапаны 0 300 мм установлены на доменных печах 2000 мъ в качестве наполнительных и выпускных клапанов загрузочного уст­ ройства. Они надежно работают в системе автоматического управ- -ления механизмами загрузки печей и в этом отношении имеют зна­ чительные преимущества в сравнении с клапанами, имеющими ка­ натный привод от лебедки. Клапаны изготовляются Кадиевским машиностроительным заводом.

Отмеченные выше существенные недостатки современных канат­ ных систем маневрирования конусами загрузочного устройства до­ менной печи обусловили поиски схем и конструкций бесканатных приводов конусов. Были предложены, в частности, схемы таких при­ водов: электропривод с винтовой передачей, гидравлический и другие.

Проведенный под руководством автора сравнительный анализ предложенных приводов показал, что наряду с достоинствами каж­ дому из них присущи серьезные недостатки, в силу чего эти при­ воды не имеют эксплуатационных преимуществ в сравнении с су­ ществующими канатными устройствами для маневрирования кону­ сами.

Так, гидравлический привод компактен, имеет сравнительно не­ большой вес и другие достоинства. Однако в случаях взрыва газа в межконусном пространстве будет иметь место значительная пере­ грузка штанги большого конуса. Требуемое в этом случае быстрое срабатывание гидравлической системы на опускание конуса осу­ ществить весьма трудно. Внедрение для этой цели пружинного устройства исключается, ввиду его сложности и ненадежности в работе при значительных нагрузках и большом ходе. Кроме того, осуществление постоянного прижатия большого конуса к чаше посредством гидравлического устройства является нежелательным. Применение же для этой цели специального стопорного устройства исключает возможность необходимого опускания конуса при взры­ вах. Система гидравлического управления конусами является до­ вольно сложной и требует особо тщательного ухода в тяжеЛых

15

доставку засыпного аппарата е заводаизготовителя заказчику. Изготовление же таких конусов и чаш на месте у заказчика не представлялось возможным из-за отсутствия у пего средств и обо­ рудования, небходимых для отливки, отжига, механической обра­ ботки и наплавки твердым сплавом поверхностей этих деталей.

Вместе с тем отказаться от двухконусной схемы устройства было нельзя, поскольку других проверенных и хорошо зарекомен­ довавших себя схем загрузочных устройств не имелось.

В Гипромезе было найдено оригинальное решение, позволившее сохранить двухконусную схему устройства. Большой конус засып­ ного аппарата, по предложению автора, изготовляется из двух частей: собственно конуса (цельнолитого) диаметром 5000 мм и конической надставки «юбки», состоящей из двух жестко соеди­ ненных между собой частей, надетых на нижнюю часть конуса. С чашей контактирует собственно конус, надставка же выполняет роль направляющей для шихтовых материалов. Конус и чаша ап­ парата могут транспортироваться по железной дороге.

Засыпные аппараты этой конструкции, изготовленные Уралмашзаводом, эксплуатируются на доменных печах объемом 2000 м3.

Гипромезом совместно с Уралмашзаводом были проведены усовершенствования отдельных узлов засыпных аппаратов, рас­ пределителей шихты и балансиров конусов доменных печей объе­ мом 1513, 1719 и 2000 м3, позволившие, в частности, увеличить на­ дежность работы этого оборудования при повышенном давлении колошникового газа.

В последние годы на доменных печах в СССР и за рубежом начали применять быстровращающиеся распределители шихты, обеспечивающие более равномерное распределение материалов по окружности колошника. Принцип действия этих распределителей основан на том, что во время засыпки материалов из скипа воронка распределителя вращается со скоростью 20—30 об/мин. При этом в ней не образуется характерный для неподвижной воронки одно­ сторонний откос материала. Наряду с этим режимом работы конст­ рукцией распределителей предусматривается также возможность их работы по станциям.

Вприменяемых приводах таких распределителей с целью полу­ чения различных скоростей вращения распределительной воронки требуется усложненная электрическая схема, применение электро­ двигателей постоянного тока или двух электродвигателей перемен­ ного тока с механизмом переключения.

В1958 г. в Гипромезе была разработана новая оригинальная

конструкция привода вращающегося распределителя шихты 1111 Новый привод, являющийся более совершенным в сравнении с разработанными ранее, состоит из двухдифференциального редук­ тора, одного электродвигателя переменного тока и двух колодоч­ ных тормозов. Редуктор посредством универсального шпинделя связан с коническим фрикционным роликом, вращающим распреде­ лительную воронку. Включением того или иного тормоза достига-

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСН г БИБЛИОТЕКА ОССР

ются различные скорости вращения воронки. Конструкция нового привода была разработана для распределителя шихты с промежу­ точной вращающейся воронкой системы Н. С. Щиренко примени­ тельно к типовой доменной печи объемом 1719 мя.

По мере внедрения быстровращающихся распределителей этого или других типов новый привод найдет промышленное применение.

3. Оборудование для обслуживания чугунной и шлаковых леток

В 1937—1938 гг. на Уралмашзаводе была создана первая совет­ ская электрическая пушка для забивки чугунной летки доменной печи. По своим техническим данным пуша не уступала лучшим за­ рубежным образцам того времени.

Внедрение этой пушки на Магнитогорском металлургическом комбинате в 1938 г. явилось началом широкого распространения электрических пушек в доменных цехах СССР.

В 1957—58 гг. в Гипромезе были разработаны технический про­ ект и рабочие чертежи машины для вскрытия чугунной летки с ди­ станционным управлением 117]. Такие машины с 1960 г. изготов­ ляются Дебальцевским машиностроительным заводом для домен­ ных печей объемом 2000 мя.

Машина представляет собой смонтированный на отдельно стоя­ щей колонне агрегат ударно-вращательного действия. Рабочий орган машины-буромолот имеет механизм сверления и ударный вакуумно-компрессионный механизм, которые могут работать сов­ местно и раздельно. Механизм передвижения буромолота обеспе­ чивает две скорости подачи: малую — при движении буромолота на летку и большую — при обратном ходе. Скорость подачи буромо­ лота на летку автоматически регулируется в зависимости от изме­ нения сопротивления на рабочем органе в процессе вскрытия лет­ ки. Отвод машины от летки по окончании ее вскрытия осуществля­ ется посредством механизма поворота.

Создание этой машины явилось шагом вперед в вопросе меха­ низации тяжелых и трудоемких работ у доменной печи. Машина за­ менила применявшиеся для вскрытия летки примитивные механиз­ мы и приспособления, требующие применения тяжелого ручного труда, всегда сопряженного с опасностью для обслуживающего персонала.

Дальнейшее совершенствование конструкции машины на основе опыта эксплуатации первых образцов привело к созданию новых ее модификаций, которые изготовляются в настоящее время для строящихся доменных печей.

В1959 г. была разработана усовершенствованная (в сравнении

сконструкцией фирмы Бейли) конструкция механизированного стопора для закрывания шлаковой летки [19]. Особенность этого стопора состоит в том, что с целью упрощения монтажа, устране­ ния перекосов и исключения внецентренных ударов наконечника

18

стопора по фурмочке в конструкции стопора имеются узлы регули­ рования положения наконечника в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а рама стопора закреплена только на кожухе печи. Конструкция стопора обеспечивает более надежные крепления на­ конечника, а также подвод и отвод охлаждающей воды. Стопор, запроектированный для типовой доменной печи 2000 мя, изготов­ ляется также и для других печей.

4. Оборудование для механизированной разливки продуктов плавки в ковши

В 1956—57 гг. на Магнитогорском металлургическом комбина­ те впервые в практике доменного производства была предложена и внедрена одноносковая механизированная разливка чугуна в ковши у доменной печи посредством подвижного желоба с электри­ ческим приводом и электрической лебедки для передвижения чугу­ новозов в процессе разливки.

Новый метод разливки чугуна в сравнении с обычным имеет существенные преимущества, к числу которых относятся: умень­ шение протяженности стационарных желобов, уложенных на ли­ тейном дворе, и сокращение на 50 60% объема трудоемких работ по их ремонту и обслуживанию; уменьшение расхода материалов на ремонт желобов; увеличение выпуска чугуна за счет снижения его потерь в виде скрапа; улучшение условий груда; возможность сокращения размеров литейного двора. Однако этот прогрессив­ ный метод разливки в течение некоторого времени не находил рас­ пространения на других металлургических предприятиях, что, в частности, было обусловлено несовершенством конструкции приме­ нявшегося для разливки оборудования.

В 1957—58 гг. в Гипромезе были разработаны технические про­ екты и рабочие чертежи комплекса нового оборудования для меха­ низированной одноносковой разливки продуктов плавки в ковши применительно к типовой доменной печи объемом 1719 мя. Метод одноносковой разливки чугуна был впервые распространен на раз­ ливку шлака.

В состав указанного комплекса входили качающиеся желоба с электрическим приводом, стационарные реечные толкатели с ви­ лочным захватом для передвижения составов чугуновозов (шлаковозов) в процессе разливки и механизированные устройства для стопорения состава, установленного под разливку.

Запроектированное оборудование имеет дистанционное управ­ ление и отличается большей, в сравнении с примененным на ММК оборудованием, эксплуатационной надежностью.

Создание этого оборудования сделало возможным частично автоматизировать процесс разливки продуктов плавки в ковши. Этим оборудованием 15] был оснащен ряд доменных печей, соору­ женных в 1958—59 гг.

19