содержание   ..  40  41  42  43  44 

10.4. РАСЧЕТ РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ ШНЕКОВОГО ДОЗАТОРА ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА

Полученная в ходе проведенных стендовых испытаний информация

об особенностях работы вертикального шнекового дозатора была положена в основу уточненной методики расчета его параметров [91], в соответствии с которой момент, препятствующий вращению шнека, обусловлен сопротивлением продвижению (проталкиванию) потока материала, заполняющего винтовой канал, образованный витками и валом шнека, а также охватывающей витки цилиндрической поверхностью. Причем эта цилиндрическая поверхность на участке заборных витков шнека образована сыпучим материалом, а ниже их - стенками направляющей гильзы.

Рассмотрим сплошной однозаходный вертикальный шнек с постоянным шагом S, наружным радиусом R и радиусом вала г. Некоторое число витков шнека as находится в бункере, а остальная их часть bs- в направляющей гильзе (рис. 151). На рис. 151 [&s] обозначено число витков шнека в гильзе, необходимое для удержания материала на поверхности витков при образовании откоса, т. е. при неподвижном шнеке. Толщиной лопасти шнека пренебрегаем.

Соотношение размеров шнека должно быть таким, чтобы сыпучий материал, истекающий из бункера в зазор между витками и кромкой гильзы, задерживался на винтовой поверхности неподвижного шнека, ограниченной гильзой. В этом случае на поверхности образуется откос под углом у к горизонтали. Длина горизонтальной проекции L развертки винтовой линии, а также число витков шнека в гильзе bs, необходимые для удержания материала на поверхности витков, будут тем больше при одном и том же шаге шнека S, чем больше угол наклона витка а и меньше угол естественного откоса \|/ дозируемого материала.

10.6. Экспериментальная проверка предложенных теоретических и технических решений

 

С целью оценки корректности результатов выполненных теоретических разработок по определению основных геометрических параметров элементов системы дозированного ввода реагентов в разливаемую в изложницы сталь и эффективности практического применения этой системы провели комплексные исследования, включавшие лабораторный и промышленный эксперименты.

Для этого с использованием расчетных значений геометрических параметров блока затвора, обеспечивающего дозированный ввод лигатур и модификаторов под струю разливаемой стали, спроектировали и изготовили его опытно-промышленный образец (рис, 155).

В ходе лабораторных исследований контролировали стабильность подачи дробленого ферросплава в модель воронки центровой, достигаемых при использовании блока регулирования разработанного скользящего затвора. Указанный контроль предполагал проведение визуальных наблюдений и видеосъемку облака газопорошковой смеси, образующегося между центровой и коллектором затвора при различной степени открытия его канала и фиксированном расходе газа, транспортировавшего зернистый материал фракцией 0,5-5,0 мм от питателя бункера испытательного стенда к блоку регулирования интенсивности подачи реагента.

Одновременно с этим следили за динамикой изменения во времени массы дробленого ферросплава, поступавшего в воронку центровой в процессе имитации работы затвора в комплексе с питателем.

Интенсивность подачи материала контролировали в непрерывном режиме по описанной выше методике с помощью тензорезисторного преобразователя, подключенного через усилитель к АЦП и ПЭВМ.

Результаты визуальных наблюдений и анализа видеозаписей струи газопорошковой смеси, истекающей в модель воронки центровой из выходного отверстия блока регулирования скользящего затвора при различной степени открытия его канала, показали, что расчетные геометрические параметры элементов системы дозированной подачи лигатур и модификаторов обеспечивают устойчивый режим их транспортирования и возможность автоматического изменения расхода за секунду. На рис. 156 показан рост интенсивности ввода ферросиликобария при имитации увеличения скорости разливки.
Справедливость данного утверждения подкреплена также результатами контроля с помощью измерительной системы массы материала, подававшегося из расходного бункера с помощью блока регулирования скользящего затвора к воронке центровой как при фиксированном значении степени открытия его канала, так и в случаях ее изменения, характерных для разливки стали с применением дросселирования струи в начале и конце заполнения изложниц жидким металлом в соответствии с требованиями действующих технологических инструкций.

На рис. 157 приведен вид сигналов, записанных в процессе контроля массы дробленых материалов, подававшихся при фиксированной степени открытия канала затвора в воронку центровой.

Масса материалов, поступавших из выходного отверстия блока регулирования затвора в модель воронки центровой, увеличивалась равномерно в каждом из трех рассмотренных случаев.

Система блока регулирования расхода газопорошковой смеси обеспечивала также синхронное уменьшение интенсивности подачи реагентов под струю при ее дросселировании. На рис. 158 показан график изменения интенсивности подачи газопорошковой смеси в модель воронки центровой во времени имитации разливки стали сокращенной струей.
Таким образом, разработанная система скользящего затвора с блоком регулирования, функционирующего в комплексе с питателем расходного бункера, настроенного на усредненную интенсивность подачи материалов, позволяет ее регулировать в зависимости от изменения массовой скорости разливки во время дросселирования струи, что способствует повышению равномерности распределения вводимых лигатур и модификаторов между изложницами каждого поддона.

Промышленные испытания разработанной системы скользящего затвора, снабженного блоком регулирования интенсивности ввода дробленых ферросплавов, провели при освоении технологии микролегирования стали 65Г титаном и бором в процессе ее сифонной разливки в условиях мартеновских цехов ОАО “ДМЗ” и ОАО “МакМК”.

Необходимость микролегирования стали Ti и В по технологии позднего модифицирования при подаче их в центровую во время разливки с защитой струи разливаемого металла от вторичного окисления возникла из-за проблем, связанных с повышенным расходом и неравномерным усвоением легирующих добавок, а также с затягиванием канала ковшового стакана в случаях введения лигатуры в ковш по ходу выпуска расплава из печи.

Микролегирование стали по существующей технологии проводили после выплавки и раскисления стали 65Г путем подачи 30 %-го ферротитана и 17,4 %-го ферробора в ковш с шамотной футеровкой. Температура металла согласно требованиям технологической инструкции перед выпуском составляла 1620 °С, Степень усвоения титана и бора при этом не превышала соответственно 18 и 42 %. В процессе разливки стали часто наблюдалось интенсивное затягивание магнезитового стакана, вызывавшего необходимость прожигания его канала кислородом.
Контроль содержания легирующих элементов по ходу разливки показал, что наибольшему угару подвержен титан, у которого наиболее высокое сродство с кислородом. Заметное снижение его концентрации в конце разливки связано с увеличением выдержки небольшого количества металла в ковше при уменьшении скорости разливки.

Опытный металл выплавляли и раскисляли по технологии, принятой для стали 65Г, и разливали на слитки массой 5,5 т.

Во время разливки в центровую в струе газообразного азота вводили дробленый ферротитан и ферробор. Оптимальный гранулометрический состав легирующих добавок (фракция 2-8 мм), а также требуемой соотношение и интенсивность их подачи (0,15-0,25 кг/т) были определены с учетом данных математического и физического моделирования процесса растворения ферротитана при движении его частиц по сифонной проводке и в полости изложницы в зависимости от массового расхода разливаемой стали.

Дозированную подачу реагентов в воронку центровой осуществляли с помощью разработанного устройства, в состав которого входил дозирующий питатель, функционирующий в комплексе с ковшовым затвором, снабженным регулирующим блоком. Благодаря этому блоку, как уже отмечалось, обеспечивалась взаимосвязь между степенью его открытия и степенью открытия клапана шиберного затвора, что способствовало соблюдению пропорциональности количества подаваемого под струю разливаемой стали сыпучего материала ее массовому расходу. Применение такого затвора позволило повысить степень усвоения титана и бора соответственно до 94,1 и 92,9 % .

Для оценки равномерности распределения элементов в четырех слитках, установленных на одном поддоне, от прокатанных из них заготовок (квадрат 136 мм) отобрали равномерно по длине раската по семь темплетов с целью определения химического состава. Химический анализ отобранных проб опытного металла показал, что наиболее равномерно распределены никель, хром и медь. Большую неоднородность распределения имеют марганец, углерод, фосфор, кремний, алюминий, титан. Неравномерность распределения титана и бора между слитками не превышала соответственно 0,02 и 0,0002 %, что допускается техническими условиями на поставку.

Защита струи разливаемого металла газообразным азотом способствовала снижению окисленности стали и не приводила к повышению содержания азота. Так концентрация кислорода в опытном и сравниваемом металле составляла 0,0062 и 0,0106 %, а азота 0,0074 и 0,0070 % [20].