На підставі вивчення механічного устаткування металургійних печей та розвитку КК і його виконавчих механізмів установлені найбільш перспективні типи конструкцій для нагрівальних печей прокатного виробництва. До них віднесені печі з комбінованим подом секційні печі, що забезпечують оптимальні умови нагрівання й універсальність переміщення заготовок. Зроблено висновок, що шляхи удосконалювання КК, зв'язані з розширенням функціональних можливостей, вичерпані. Доцільно подальше удосконалювання транспортної системи печей зв'язувати з поліпшенням технічних показників, що визначають якість машини – надійністю і довговічністю, матеріало- і енергоємністю. Зазначені заходи здійснені за рахунок застосування сучасних методів проектування.
Застосування у металургійному виробництві високопродуктивних печей із крокуючим конвейєром дає можливість скоротити чисельність нагрівального устаткування, що знижує рівень резервування системи. Тенденція укрупнення печей із крокуючим конвейєром, додання їм функцій ''буферного простору'' у ливарно-прокатних комплексах веде до росту матеріалоємності механічного устаткування. Таким чином, актуальними є питання раціонального сполучення рівнів надійності і матеріалоємності рухомих конструкцій крокуючого конвейєра як найбільш масивних енергоємних вузлів. Результати даної роботи дозволяють при необхідному рівні надійності і довговічності зменшити матеріалоємність механічного устаткування нагрівальних печей і, отже, його енергоємність; при існуючому рівні матеріалоємності обґрунтувати термін продовження безпечної експлуатації базових елементів несучих конструкцій КК. Для розглянутої нагрівальної печі виявлені резерви міцності, що дозволяють для центральних балок верхньої рами зменшити на два-три типорозміри застосовуваний сортамент прокату, істотно (майже вдвічі)знизити розміри перетинів балок. У підсумку зниження маси рухомих конструкцій може скласти 25…50%.
Встановивши рівень діючих статичних і динамічних навантажень елементах конструкцій, можна вважати, що їхнє руйнування можливо, переважно, унаслідок наявності дефектів типу тріщини з наступним їхнім розвитком при циклічних навантаженнях. У цьому аспекті проведені експерименти, у результаті яких отримана можливість оцінювати небезпеку квазікрихкого руйнування від поверхневих тріщин. Уперше для оцінки навантаженності елементів рухомих конструкцій застосований метод кінцевих елементів, що враховує просторовий характер деформування і реальну жорсткість вузлів. Розроблено модель рухомої системи у вигляді рамно-стрижневої статично невизначеної конструкції, на якій досліджено вплив на навантаженність ряду експлуатаційно-конструкційних факторів. Розроблено інженерний аналітичний метод розрахунку рухомих конструкцій, заснований на методі сил. Розрахунок, виконаний даним методом, добре погоджується з розрахунком МКЕ, підтверджуючи їхню коректність. Статична нерівномірність навантаження рухомих конструкцій досягає 45…70%. При переміщенні заготовок вона формує конструкційну нестаціонарність навантаження, що для деяких вузлів досягає 70%. Експлуатаційна нестаціонарність навантаження, зв'язана з варіюванням продуктивністю з метою оптимізації напруженості пода по витраті палива і угару досягає 30%. Таким чином, елементи рухомих конструкцій крокуючого конвейєра нагрівальних печей працюють в умовах яскраво вираженого нестаціонарного режиму циклічного навантаження. Зроблено оцінку динамічних навантажень при підхопленні заготовок крокуючими балками на основі теорії зіткнення пружних тел. При цьому вирішена оригінальна задача по визначенню
часу удару в умовах плоского контакту заготовок і балок. Визначено закономірності зміни коефіцієнта динамічності в печах із крокуючими балками й у печах із крокуючим подом для металоконструкцій і виконавчих механізмів. Уперше для конвейєра печей із крокуючими балками аналіз частот власних і змушених коливань здійснено за допомогою механічного імпедансу. Визначено резонансні частоти коливань. Зроблено оцінку вібрації крокуючого конвейєра при імпульсній і періодичній збурюючий силі. По графіках переміщень і прискорень для різних динамічних моделей крокуючого конвейєра визначені місця раціональної установки пружини з заданою жорсткістю для зниження амплітуди і частоти переміщення і навантажень. Проведено всебічні дослідження характеристик працездатності гарячекатаної вуглецевої сталі Ст.3пс в умовах, що відповідають умовам експлуатації балок несучих рам (структура металу, натурна товщина, деформування вигином, частота навантаження, поверхневі тріщини). Установлено, що довговічність балок до появи макротріщин контролюється розмахом навантажень.
Для оцінки небезпеки руйнування від поверхневих тріщин застосована концепція меж тріщиностійкості. Виявлено закономірності зміни параметрів поверхневих тріщин в умовах вигину при їх розвитку. Установлено, що в порівняно тонких елементах перетинів балок поверхнева тріщина перетворюється в наскрізну шляхом руйнування лише у деякому діапазоні меж тріщиностійкості, що для даної Ст.3пс складає 2555. Його значення залежить від параметрів тріщини і відносно слабко залежить від розмірів зерна. Оцінено вплив на працездатність металоконструкцій деяких експлуатаційно-технологічних факторів, що має значення в системі забезпечення безпеки експлуатації металургійного устаткування. Установлено, що обкрихчення вуглецевих сталей у процесі експлуатації може бути зв'язане з циклічним навантаженням (рамні балки) і тепловим впливом (крокуючі балки, рейтери), але не зв'язано з природним старінням при тривалому збереженні.
Більш низька надійність холоднодеформованих вигинів у порівнянні з гарячедеформованими зв'язана зі зниженням їхніх меж тріщиностійкості і, отже, зі зниженням критичних напружень. Це у свою чергу зв'язано з ушкодженням структури металу (мікротріщини, дроблення зерен) у зонах максимальної технологічної деформації. Міцність і опір втомі для холодно- гарячедеформованих вигинів однакові. Список основних опублікований праць Цапко В.К., Ли Юн-цзинь, Белодеденко С.В., Ермократьев В.А. Развитие конструкций шагающего конвейера нагревательных печей. // Теория и практика металлургии. –№1. –2000. –С.52-54. Белодеденко С.В., Ли Юн-цзинь, Цапко В.К. Оценка несущей способности подвижных металлоконструкций нагревательных печей с шагающим конвейером. // Защита металлургических машин от поломок. – Мариуполь, 1999. – Вып.4. – С.258-263. Белодеденко С.В., Ли Юн-цзинь, Цапко В.К. Динамические нагрузки подъёмного механизма нагревательной печи с шагающим конвейером // Защита металлургических машин от поломок. – Мариуполь, 2000. – Вып.5. – С.170-177. Шагающий конвейер нагревательных печей (часть I) Развитие конструкций и областей применения: Учеб. пособие / С.В. Белодеденко, Ли Юн-цзинь, В.К. Цапко; Под ред. С.В.Белодеденко. – Днепропетровск: НМетАУ, 2001. – 69 с.
|
