В диссертации решена научная задача по теоретическому обоснованию усовершенствованной конструктивной схемы и определению основных параметров дозатора порошковых реагентов с вертикальным шнеком для внепечной обработки стали, обеспечивающей высокую точность и равномерность непрерывного дозирования реагента. Основные научные и практические результаты работы.
1. Выполнен обзор способов внепечной обработки стали порошковыми реагентами и конструкций установок для их реализации. Показано, что каждая установка содержит устройства для дозирования и доставки реагента. Отмечено, что высокая эффективность обработки достигается благодаря непрерывной равномерной подаче реагента с заданной интенсивностью, что в конечном итоге обусловленно техническими параметрами питателя порошковых материалов, входящего в состав дозирующего устройства.
2. Показано, что механические питатели более универсальны для использования при внепечной обработке, среди которых рядом достоинств отличаются шнековые питатели. Указан главный недостаток наиболее распространенной схемы шнекового питателя – с коротким горизонтальным шнеком – колебания степени наполнения шнека материалом и соответственно производительности питателя, обусловленные присущим схеме характером взаимодействия шнека с материалом и влиянием ряда факторов процесса внепечной обработки.
3. Сформулированно требование к усовершенствованной конструкции шнекового питателя - гарантированное сплошное заполнение шнека, причем в этом случае питатель приобретает свойства объемного дозатора материала непрерывного действия. По результатам анализа взаимодействия материала со шнеком разработана усовершенствованная схема дозатора с вертикальным шнеком, а также запатентована установка для подачи порошковых реагентов в струю расплава при разливке, оснащенная дозатором данной конструкции.
4. По результатам исследования качественной картины работы дозатора с вертикальным шнеком разработан метод расчета и получены зависимости для определения момента сопротивления его вращению, который заключается в определении окружной силы, необходимой для преодоления сопротивления перемещению сплошного потока материала по винтовому каналу, образованному поверхностями витков шнека, вала шнека и охватывающей шнек направляющей гильзы.
5. На основе разработанного метода теоретически установлено, что рост удельных энергозатрат процесса дозирования при использовании дозатора с вертикальным шнеком обусловлен главным образом увеличением числа витков шнека в гильзе, при этом в гильзе должно находиться некоторое минимальное число витков для исключения самопроизвольного истечения материала из расходного бункера, когда шнек неподвижен. Сформулированы условия и получены зависимости для выбора рациональных конструктивных параметров дозатора, при которых наряду с минимальными удельными энергозатратами процесса дозирования исключается истечение материала.
6. С целью проверки адекватности разработанного метода расчета на лабораторном образце дозатора с вертикальным шнеком с использованием методов электротензометрии в комплексе с АЦП и ЭВМ получены экспериментальные значения момента сопротивления для порошковых материалов с насыпной массой в диапазоне 1600…3800 кг/м3, углом откоса 38,7…45 градусов, которые хорошо согласуются с теоретическими (коэффициент корелляции 0,629). Оценены фактическая производительность дозатора, составившая 0,95…0,99 расчётной и её колебания относительно среднего значения, которые не превышали 2…5%, что подтверило возможность рассматривать разработанную конструкцию в качестве объемного дозатора порошковых материалов непрерывного действия. Выполнены сопоставительные испытания в идентичных условиях дозатора с вертикальным шнеком и питателя с горизонтальным шнеком, которые показали, что удельные энергозатраты процесса дозирования при использовании дозатора с вертикальным шнеком снижаются по сравнению с питателем с горизонтальным шнеком не менее, чем в 2,5…3 раза.
7. Спроектирована и изготовлена опытно-промышленная навесная установка, включающая дозирующее устройство с вертикальным шнеком, предназначенная для реализации технологии микролегирования стали при сифонной разливке. Установка использовалась при проведении промышленного эксперимента в условиях мартеновского цеха АО «Макеевский металлургический комбинат» с целью оценки влияния условий разливки и точности дозирования вводимых ферросплавов на степень усвоения и равномерность распределения элементов по слиткам поддона изложниц. Применение установки обеспечивает выполнение технических требований на поставку микролегированных сталей.
8. Методика расчета основных параметров и рекомендации по проектированию дозатора с вертикальным шнеком приняты к использованию бюро металлургического оборудования АО «Новокраматорский машиностроительный завод».
| 