Анотація до роботи:

Єронько С.П. Розвиток теоретичних основ розрахунку і конструювання багатофункціональних систем ковзних затворів для комплексної обробки і розливання сталі. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.08 – Машини для металургійного виробництва. Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2005 р.

В роботі викладено наукове обґрунтування і розвиток теоретичних основ розрахунку і конструювання систем ковзних затворів, які дозволяють реалізувати комплексну технологію обробки і розливу сталі при мінімальних часових, енергетичних і трудових витратах, що дає можливість оптимізувати співвідношення коштовних і якісних показників металопродукції, що виробляється. Дисертація містить залежності і рекомендації з визначення конструктивних і технологічних параметрів пристроїв, які є структурними елементами багатофункціонального ківшового затвору і призначені для інжекції газопорошкових сумішей у сталь під час її випуску із плавильного агрегату, введення роздроблених феросплавів під струмінь металу в процесі наступного розливання і здійснення різних способів його захисту від вторинного окислення.

Ефективність запропонованих розробок підтверджена результатами їх

35

промислового випробування, яке проводилося в умовах сталеплавильних цехів підприємств металургійних та машинобудівних галузей.

Наукові результати роботи використані у проектних організаціях і на ряді металургійних підприємств України, а також у навчальному процесі при підготовці спеціалістів у галузі механічного обладнання заводів чорної металургії.

Основний результат роботи – вирішення актуальної науково-технічної проблеми, що повязана з розвитком теорії розрахунку і принципів конструювання нового обладнання для реалізації комплексної технології позапічної обробки та розливання сталі, яка забезпечує оптимізацію співвідношення якісних і цінових показників виробленої металопродукції.

1. Виконаний системний аналіз техніко-економічної ефективності застосування механічного обладнання, яке призначене для прогресивних технологій ковшової обробки і наступного розливання сталі, показав перспективність і доцільність використання універсальних пристроїв, що забезпечують суміщення декількох технологічних операцій по покращанню якості сталі і тим самим сприяють скороченню загальної тривалості циклу її перебування у розливальному ковші.

2. Розроблена нова концепція проектування і використання багатофункціональних ковзних затворів як єдиної системи, що включає декілька спеціальних блоків, які дозволяють при мінімальних часових, матеріальних і енергетичних витратах здійснювати інжекційну обробку сталі у ковші під час її випуску із печі, дозований увід лігатур та модифікаторів у метал, що розливається, з забезпеченням його захисту від вторинного окислення.

3. На основі положень теорії пружності і пластичності розроблена математична модель для розрахунку об'ємного напружено-деформованого стану вогнетривких плит ковзних затворів, яка реалізована у вигляді пакету програм на базі методу кінцевих елементів. Встановлено, що значення допустимої сили притискування рухомої обойми ковзних затворів необхідно визначати з урахуванням геометричних та тривких характеристик керамічних виробів, які в них використовуються. В теоретичні залежності для розрахунку енергосилових параметрів приводів затворів уведеш поправки, які враховують наявність у розливальному каналі твердої металевої корки та кількість контактуючих пар робочих поверхонь вогнетривких плит.

4. З урахуванням результатів експериментальних досліджень енергосилових параметрів розливальних пристроїв з поступовим пересуванням рухомої частини знайдені технічні рішення, які закладеш в розроблені конструкції ковзних затворів нового покоління касетного типу, котрі дозволяють скоротити тривалість їх підготовки до роботи у порівнянні з діючими блочними затворами з 2-3 годин до 30-35 хвилин. Балансирна система притискування керамічних частин, яка в них використовується, забезпечує їх надійну роботу при різниці товщини вогнетривких плит, що досягає 1-3 мм.

5. Дійовою мірою із усунення прикладення поза віссю рушійної сили до рухомої обойми затвору, яке сприяє появі зазору поміж вогнетривкими плитами в умовах експлуатації електромеханічного приводу, є заміна кривошипно-

30

шатунного механізму, що входить до його складу, на гіпоциклоідальний. Постійність силових характеристик гідроприводу затвору незалежно від напрямку пересування його рухомої обойми, а також зниження потрібного тиску у гідросистемі на 15-17% забезпечено використанням двоплунжерного циліндра замість поршневого.

6. Підвищення ступеня усереднення рідкого металу щодо температури і хімічному складу перед розливанням, а також надійності продувного пристрою досягнуто за рахунок установленої у канал ковшового затвору щілинної металевої фурми, довжина і розміри поперечного перерізу якої обгрунтовані з використанням програмної реалізації запропонованого метода розрахунку її геометричних параметрів, котрий враховує умови розігріву розливального ковша, його місткість та товщину футерівки днища.

7. Інтенсивність вторинного окислення металу під час розливання у виливниці залежить від характеру газо-гідродинамічних процесів, що протікають у каналі ковшового затвору при формуванні струменя сталі, яка розливається, та її взаємодії з навколишнім повітряним середовищем на відкритій ділянці. Суттєве ослаблення негативного впливу вторинного окислення досягнуте за рахунок оптимізації форми і геометричних параметрів сталевипускного каналу ковша, а також створення навколо струменя сталі, що витікає, захисної завіси із нейтрального газу, котрий поступає із кільцевого сопла зі швидкістю не менш 4 м/с і з витратою 50-60 м³/г. Зазначені умови розливання забезпечені завдяки використанню блока газодинамічного захисту, параметри якого розраховані на підставі отриманих теоретичних залежностей.

8. Зниження ефективності захисту сталі від вторинного окислення під час безперервного розливання з використанням керамічних труб і занурених стаканів обумовлено процесом підсосу повітря у канал ковшового затвору поміж контактуючими робочими поверхнями його плит. Проникання повітря, інтенсивність якого досягає 6-10 л/хв, пов'язане з наявністю зон низького тиску, що виникають у каналі внаслідок ежекційної дії потоку рідкого металу. Підвищення захисного ефекту забезпечено за рахунок використання спеціального блока, який є структурним елементом затвору і дозволяє створити розрідження у порожнині вогнетривів, що екранують струмінь металу. Геометричні параметри ежекторного блока затвору, які розраховані по запропонованому методу, дозволили при тиску робочого повітря 0,3 - 0,5 МПа досягнути навколо струменя розрідження 55 кПа.

9. Вирішення питання автоматичного регулювання інтенсивності подачі дрібнених феросплавів під час розливання під струмінь металу у залежності від його масової витрати при реалізації технології "пізнього модифікування" сталі забезпечене за рахунок використання затвору, який має блок регулювання і функціонує у комплексі з дозуючим пристроєм. Конструктивні параметри блоку регулювання, які розраховані з використанням отриманих теоретичних

31

залежностей, дозволили підвищити рівномірність уводу лігатур і ступінь їх засвоєння.

10. В ході промислового використання запропонованих розробок підтверджена справедливість висунутих теоретичних положень і правильність технічних рішень, а також досягнута висока ефективність реалізованих з їх використанням технологічних операцій по підвищенню якості сталі, яка виробляється, що сприяло зниженню браку злитків на першому переділі у 1,5 - 2,5 рази, зменшенню у 1,2 - 1,5 рази кількості ресорно-пружинної і марганцевої сталі, котра перепризначена у рядові марки із-за зниженої концентрації легуючих елементів, скороченню угару і досягненню ступеня засвоєння дорогих лігатур до 92 - 94%.

Сумарний первинний річний економічний ефект від впровадження запропонованих розробок становить 118 тис. карбованців у масштабі цін 1990 року, вторинний - 820 тис. грн.

Основний зміст дисертації опублікований у наступних роботах:

1. Еронько С.П., Быковских С.В. Разливка стали. Технология. Оборудование.- К.: Техніка, 2003.- 218 с.

   2. Еронько С.П., Быковских С.В. Физическое моделирование процессов

   внепечной обработки и разливки стали.- К.: Техніка, 1998.- 136 с.

   3. Пилюшенко В.Л., Еронько С.П., Шестопалов В.Н. Бесстопорная разливка стали.- К.: Техніка, 1991.- 179 с.

   4.Еронько С.П. Целесообразность применения в сталеплавильном произ-

   водстве многофункциональных систем скользящих затворов // Металл и литье Украины.- 2001.- № 3-4.- С. 21-25.

   5. Еронько С.П. Конструирование рациональных систем скользящих

   затворов // Металлург.- 2003.- № 4.- С. 45 – 47.

   6.Еронько С.П. Совершенствование электромеханического привода

   скользящего затвора для дозированной подачи металла // Металлург.-

   2002.- №3.- С.51-52.

   7.Еронько С.П. Совершенствование системы шиберного затвора для

   выпускного канала дуговой сталеплавильной печи //

   Металлургическая и горнорудная промышленность.- 2001.- №2.- С.98-100.

   8.Еронько С.П. Расчет конструктивных параметров устройства для

   газодинамической защиты стали от вторичного окисления // Изв.

   вузов. Чер. металлургия.- 2002.- №9.- С. 54-58.

   9.Еронько С.П. Исследование процесса подсоса воздуха в канал

   ковшового затвора при разливке стали // Наукові праці ДонНТУ.

   Металургія : Донецьк.- 2002.- Вип. 40.- С. 54 – 57.

   10.Еронько С.П. Исследование и разработка устройства для

   непрерывной разливки стали в разреженной атмосфере // Изв. вузов. Чер.металлургия.- 2003.- № 5.- С. 20 - 23.

   11.Пилюшенко В.Л., Смирнов А.Н., Еронько С.П. Способы вдувания газа

   при внепечной обработке стали // Чер. металлургия: Бюл. ин-та

   «Черметинформация».- 1988.- № 20.- С. 2-13.

   12.Использование шиберных затворов для продувки стали в ковше

   газами / С.П.Еронько, В.Л.Пилюшенко, В.Б.Морозов и др. //

   32

   Тематический сборник научных трудов «Разливка стали в изложницы

   и качество слитка». М.: Металлургия, 1989.- С. 24-28.

   13. Разработка и внедрение конструкции фурмы для продувки стали

   через ковшовый затвор / В.Л.Пилюшенко, С.П.Еронько,

   В.В.Дудник и др. // Черн. металлургия. Бюл. ин-та

   «Черметинформация».- 1990.- №10.- С. 47-48.

   14. Разработка и внедрение универсальной конструкции шиберного

   затвора / С.П.Еронько, Ю.Б.Бычков, В.В.Дудник и др. // Чер.

   металлургия. Бюл. ин-та «Черметинформация».- 1991.- №9.- С. 65-67.

   15.Еронько С.П., Пильгук С.В., Орлов И.А. Совершенствование

   методики измерения скорости жидкостных потоков при

   физическом моделировании. // Заводская лаборатория.- 1991.- №4.- С.45-47.

   16. Еронько С.П., Ярошевская Е.С., Быковских С.В. Влияние

   гидродинамических условий разливки на процесс зарастания канала

   затвора // Изв.вузов. Чер. металлургия.-1995.-№ 10.- С. 7-10.

   17. Совершенствование технологии микролегирования стали 35Г

   титаном и бором / С.В.Быковских, Е.С.Ярошевская, С.П.Еронько

   и др. // Сталь.- 1995.- №8.- С. 25-28.

   18. Оборудование и технология комплексной обработки стали с целью

   повышения ее качества / В.Л.Пилюшенко, С.П.Еронько,

   С.В.Быковских и др. // Металл и литье Украины.- 1996.- № 7 – 8.-

   С. 9 – 13.

   19. Повышение эффективности технологии донной продувки стали в

   разливочном ковше / С.П.Еронько, А.Н.Рыженков, С.В.Быковских

   и др. // Сталь.- 1997.- №11.- С. 12-16.

   20.Улучшение защиты стали от вторичного окисления при разливке /

   С.П.Еронько, А.Н.Рыженков, С.В.Быковских и др. // Сталь .- 1998.-

   №1.- С. 25-27.

   21.Пилюшенко В.Л., Еронько С.П., Рыженков А.Н. Влияние динамики

   защитной газовой струи на интенсивность вторичного окисления

   стали // Сб.научных трудов ДонГТУ. Серия: Металлургия.-1999.-

   Вып. 8.- С.107-109.

   22.Исследование предельно-опасных нагрузок в элементах трехплитного

   ковшового затвора / С.П.Еронько, Р.В.Руденко, Е.В.Ошовская

   и др. // Міжвузівський тематичний збірник наукових праць

   “Захист металургійних машин від поломок” Маріуполь.- 1999.-

   Вип. 4.- С. 100-108.

   23.Исследование напряженного состояния плит шиберного затвора /

   С.П.Еронько, Н.Т.Лифенко, Р.В.Руденко и др. // Металлургическая и

   горнорудная промышленность.- 2000.- №2.- С.90-93.

   24. Внепечная обработка стали в ковшах с использованием донных

   продувочных устройств / С.П.Еронько, С.В. Быковских, А.И.,

   Шевченко А.И. и др. // Металл и литье Украины.-2000.- № 11-12.- С. 30-32.

   25.Ресурсосбережение – основа повышения эффективности технологии

   внепечной обработки стали / Д.П.Кукуй, С.П.Еронько, А.Н.Смирнов

   и др. // Металл и литье Украины.- 2001.- № 7– 9.- С. 26 – 28.

   26.Еронько С.П., Пилюшенко В.Л., Иваницкий Е.С. Оптимизация

   конструктивных параметров устройства для непрерывной разливки

   стали в разреженной атмосфере // Сб. научных трудов ДонГТУ.

   Металургия: Донецк.2001.- Вып.31.- С. 136-142.

   27. Моделирование напряжений в плитах скользящих затворов методом

   конечных элементов / С.П.Еронько, Е.В.Ошовская, С.В.Быковских

   и др. // Металл и литье Украины.- 2002.- №7-8.- С.39-42.

   33

   28. Влияние условий разливки на распределение микродобавок при

   реализации технологии позднего модифицирования стали с использованием устройства точного дозирования модификаторов / С.В.Быковских,С.П.Еронько, В.М.Богацкий и др. // Металлургическая и горнорудная промышленнность .- 2002.-

   № .-10.-С. 116 – 120.

   29.Новое оборудование для отсечки шлака при выпуске стали из

   плавильных агрегатов / С.П.Еронько, А.Н.Смирнов, В.А.Нечепоренко

   и др. // Металл и литье Украины.- 2002.- №12.- С.4-6.

   30.Исследование и разработка эффективной системы скользящего

   затвора балансирного типа / С.П.Еронько, В.Я.Седуш, Е.В.Ошовская

   и др. // Теория и практика металлургии.- 2002.- № 5 - 6.- С. 75 – 79.

   31.Математическая модель расчета параметров фурм для продувки стали

   через канал ковшового затвора / С.П.Еронько, С.В.Быковских,

   В.А.Тищенко и др. // Математическое моделирование.- 2002.- №1.-

   С. 59-63.

   32.Отечественные ковшовые затворы нового поколения /

   С.П.Еронько, А.Н.Смирнов, А.Ю.Цупрун и др.// Металлургическая и

   горнорудная промышленность.- 2005.- №1.- С. 95-100.

   33. А.с. 1488125 СССР. Шиберный затвор для сталеразливочных

   ковшей / С.П.Еронько, В.Л.Пилюшенко, В.И.Шевченко и др. // Бюл.

   инф.1988.- №23.

   34. А.с. 1502173 СССР, МКИ В 22 D 35/00. Устройство для защиты

   струи расплава на установке непрерывного литья. С.П.Еронько,

   В.И.Шевченко, Ю.В.Костенко и др. // Бюл.инф.1989.- №31.

   35. А.с. 1544527 СССР. Скользящий затвор сталеразливочного ковша /

   С.П.Еронько, В.И.Шевченко, В.Б.Морозов и др. // Бюл.инф.1990.-

   №7.

   36. А.с.1592344 СССР. Устройство для донной продувки металла

   газопорошковыми смесями / С.П.Еронько, В.И.Шевченко,

   В.Б.Морозов и др. // Бюл. инф. 1990.- № 34.

   37. А.с. 1636122 СССР. Шиберный ковшовый затвор / С.П.Еронько,

   В.Л.Пилюшенко, Н.Т.Лифенко и др. // Бюл. инф. 1991.- №11.

   38. А..с.1678523 СССР. Шиберный затвор / С.П.Еронько,

   В.Л.Пилюшенко, В.В.Дудник и др.// Бюл.инф.1991.- № 12.

   39. А.с. 1787681 СССР , МКИ В 22 D 41/00. Устройство для выпуска металла из разливочного ковша / С.П.Еронько, Е.С.Ярошевская, В.В.Дудник и др. // Бюл. инф. 1993.- № 2.

   40. Патент 23251 Україна. Пристрій для газової обробки струменю

   металу при розливі / С.П.Єронько, В.Л.Пілюшенко, О.М.Риженков

   та ін. // Бюл. інф. 1998.- №4.

   41. Патент 23255 Україна. Пристрій для безперервного розливу сталі /

   С.П.Єронько, В.Л.Пілюшенко, О.М.Риженков та. ін. // Бюл. інф.

   1998.- № 4.

   42. Патент 28023 Україна. Пристрій для випуску металу із розливного

   ковша / С.В.Биковських, С.П.Єронько, А.І. Шевченко та ін. //

   Бюл.інф.2000.- №5.

   43.Патент 39728 Україна. Електромеханічний привід шиберного

   34

   затвора / С.П.Єронько, Р.В.Руденко, Ю.М.Білобров та ін. // Бюл.

   інф. 2001. - № 5.

   44. Патент 39788 Україна. Ківшовий затвор / С.П.Єронько,

   Р.В.Руденко, М.Т. Лифенко та ін. // Бюл.інф.2002.- № 7.

   Особистий внесок здобувача у публікаціях, що надруковані у співавторстві:

   теоретична постановка і нові рішення задач математичного та

   фізичного моделювання об’ємного напружено-деформованого стану вогнетривких елементів (23,29), силових параметрів механічної частини

   двох- і трьохплитних ковзних затворів (32,33), а також температурних умов роботи фурм для інжекційної обробки сталі у ковші (19,24,33);

   розробка методик, конструктивне виконання лабораторних

   стендів, які забезпечили проведення досліджень роботи блоків багатофункціональної системи ковзного затвору (14,15,22, 31);

   аналіз та наукова інтерпретація результатів досліджень, що пов’язані з обґрунтуванням конструктивних і робочих параметрів основного і допоміжних блоків касетних затворів, які забезпечують реалізацію комплексної технології позапічної обробки і розливання сталі (11, 12, 13, 16, 17, 18, 20, 21, 25, 26, 27, 28, 30).