МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЯНУЩЕ – ПРАВИЛЬНОЙ МАШИНЫ МНЛЗ ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ЦЕХА АО «ОЭМК» ЗА СЧЕТ ВНЕДРЕНИЯ РОЛИКОВОЙ ПРОВОДКИ

АННОТАЦИЯ.

В данном работе рассмотрен вопрос модернизации измененяя простую проводку тянуще – правильной машины МНЛЗ на роликовую проводку, с целью уменьшения колебания уровня металла в кристаллизаторе во время вытягивания литой заготовки.

АО «Оскольский электрометаллургический комбинат расположен в районе уникального месторождения железных руд – Курской магнитной аномалии. Входящий в металлургический дивизион компании «МЕТАЛЛОИНВЕСТ», комбинат является первенцем бездоменной металлургии страны.

Основным цехом АО «ОЭМК» является ЭСПЦ, и производит различные виды заготовок с помощью МНЛЗ.

Сталь, выплавленную в электропечах, разливают на четырехручьевых МНЛЗ № 1 – 4 в заготовки сечением 300х360 мм и шестиручьевой

МНЛЗ № 6 в заготовки сечением 150х150 мм и 170х170 мм итальянской фирмы CONCAST. Основные технические характеристики МНЛЗ сечением 300х360 мм и МНЛЗ сечением 150 х150 мм.

Жидкие стали при помощи кристаллизаторов, тянуще-правильной машины и огневой резки формируется заготовка.

Данное время, Недостатком в тянущей правильной машине является колебание уровня металла в кристаллизаторе. Причиной к этому служат подвижные ролики, которые давят на цепь затравки и происходит кривляние цепи. Из-за этого возникают «вредоносные» толчки, которые приведут к браку заготовки.

Важной и более сложной задачей автоматизации МНЛЗ является регулирование уровня металла в кристаллизаторе. Колебания уровня металла приводят к снижению качества заготовки. Если уровень металла в кристаллизаторе упадет хотя бы на несколько миллиметров, последует процесс окисления внутренней поверхности слитка, который приведет к образованию несплошностей. Повышение уровня металла в кристаллизаторе всего на несколько миллиметров приведет к заливу его за твердую оболочку слитка, и как следствие увеличению глубины следов качания и захвату шлаковых и неметаллических включений [2].

Уровень металла в кристаллизаторе связан с количеством расхода стали, которая поступает из промковша, и скоростью вытягивания заготовки. Объект регулирования не обладает свойством самовыравнивания, т.к. данные величины не зависят от уровня металла в кристаллизаторе. Следовательно, уровень металла в кристаллизаторе не изменится, если в заданную единицу времени поступит и выйдет одинаковое количество стали.

Рисунок 1. Диаграмма колебаний уровня металла в кристаллизаторе, ручей 1

Рисунок 2. Диаграмма колебаний уровня металла в кристаллизаторе, ручей 4

Для устранение данного недостатка предлагается кафедрой ИТО, установка роликовой проводки между нижними роликами первого и второго прижимами секции тянуще-правильной машины МНЛЗ № 1 - 4. На рисунке 3 представлена предлагаемая конструкция проводки. Проводка представляет собой раму с шестью роликами, которые вращаются в подшипниках скольжения (металлографитовые). Все ролики проводки выставляются в радиус МНЛЗ.

1 – рама, 2 – ролик, 3 – подшипник скольжения

Рисунок 3. Предлагаемая конструкция проводки ТПМ

Тем самым, снизятся «вредоносные» толчки до допустимого уровня.

Определим и рассчитаем технологические нагрузки. Правка слитка происходит путем пластической деформации слитка роликами.

Момент пластического изгиба при правке слитка на первом ролике секции ТПМ определим по формуле:

M_п.и.=_тS,

где _т – предел текучести материала (для жаропрочной стали при температуре 950 ⁰С), _т=240 МПа,

S – пластический момент сопротивления сечения

S=Вh²/4,

где В и h – ширина и высота заготовки, Вh=360х300 мм,

S=360300²/4=8,110⁶ мм³,

М_п.и.=2408,110⁶=1,94410⁹ Нмм

Усилие на ролик пли пластическом изгибе

F_п=М_п.и./p_р,

где р_р – шаг роликов на радиальном участке, р_р=2000 мм

F_п=1,94410⁹2000=972000 Н.

Так как вытягивание слитка должно происходить с наименьшим усилием со стороны роликов на слиток, усилие прижима роликов принимаем равным усилию на ролик при пластическом изгибе F_п.

Электроприводы должны обеспечивать перемещение части слитка в пределах секций, правку слитка на первом ролике и движение свободного конца слитка по приемному рольгангу.

Суммарные моменты от сил сопротивления вращению верхних и нижних роликов определяем по формулам:

М_в=(F_п+G_в)(k+d2),

М_н=(F_п+G_в+G_с)(F_п+G_в+G_с+G_н)d2,

где F_п – суммарная сила прижатия верхних роликов, создаваемая действием гидроцилиндров, F_п=2928285 Н,

G_в – суммарный вес верхних роликов, G_в=52032 Н,

k – коэффициент трения качения слитка по роликам, k=0,015,

 – коэффициент трения в опорах роликов, =0,01,

d – диаметр цапфы ролика, d=0,24 м,

G_с – вес части слитка в пределах прямолинейного участка роликовой проводки,G_с=32700 Н,

G_с – суммарный вес нижних роликов, G_н=51444 Н.

М_в=(2928285+52032) × (0,015+0,010,242)=48281 Нм,

М_н=(2928285+52032+32700) × 0,015+(2928285+52032+32700+51444)

 0,010,242=48873 Нм.

Дополнительный крутящий момент от сил сопротивления вращению ролика при правке слитка определяем по формуле:

М_п=F_п × (k+d2),

М_п=972000 × (0,015+0,010,242)=15813 Н.

При выходе слитка из секции ТПМ под действием сил трения вращаются ролики рольганга. Дополнительная сила сопротивления при движении свободной части слитка по роликам рольганга определяется по формуле:

W=G_c, 

где G_с – вес части слитка, приходящийся на рольганг, G_с=49050 Н,

d_р – диаметр цапфы ролика, d_р=0,18 м,

D_р – диаметр бочки ролика, D_р=0,3 м,

K_р – коэффициент трения качения по роликам рольганга, k_р=0,0003.

W= H.

Дополнительный крутящий момент от сил сопротивления на приводных роликах находим по формуле:

М_с=WD²,

где D – диаметр приводного ролика секции, D=0,4,

М_с=13080,42=262 Н.

Суммарный крутящий момент на приводных роликах горизонтального участка проводки:

М₀=М_в+М_н+М_п+М_с, 

М₀=48281+48873+15813+262=113229 Нм

Момент, создаваемый одним электроприводом М₀₁=37743 Нм

Вследствие возвратно-поступательного движения кристаллизатора происходят колебания крутящих моментов приводов и тока электродвигателя тянущей клети.

С учетом пульсирующей нагрузки эквивалентный момент в тянущих клетях:

М_э=М₀₁,

где k – коэффициент относительной амплитуды колебаний, k=0,4,

Т_м – электромеханическая постоянная времени привода, Т_м=0,25,

 – угловая скорость ролика, =0,125 радс,

М_э= Нм

Установка новой проводки позволит:

1. Уменьшить колебания уровня металла в кристаллизаторе во время вытягивания литой заготовки затравкой.

2. Снизить брак непрерывно литой заготовки.

При применении новой конструкции проводки ТПМ на МНЛЗ за весь 2018 год можно было бы снизить количество отведенного металла на 1880,43 т, что составляет 1,7 % от общего выплавленного металла за этот период.

Список литературы:

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. под ред. Косиловой и Мещерякова Р.К. - М.: Машиностроение, 1985
2. Технология машиностроения. Беспалов Б.Л. и др., М.: Машиностроение, - 1973.