Анализ работы средств сепарации грохота доменного цеха ОАО 'Уральская сталь'
Введение
Целью работы является:
Изучение опыта по эксплуатации просеивающего
оборудования доменного цеха;
Установление основных недостатков грохота
коксовой мелочи и их влияние на технологический процесс;
Разработка проектных решений
организационно-технического характера с учетом конструктивных и технологических
особенностей оборудования.
В процессе выполнения работы был проведен анализ
работы самобалансного коксового грохота, установлены типы отказов оборудования
и определены меры по модернизации.
1. Характеристика просеиваемого
материала
В доменном процессе используется крупный кокс,
размер кусков которого превышает 30 мм, это связано с технологическими
особенностями производства чугуна, для отделения кусков кокса меньшего размера
в доменных цехах устанавливают грохоты коксовой мелочи.
Куски кокса имеют правильную форму.
Основными физико-химическими свойствами кокса
являются:
реакционная способность взаимодействия с СО2 с
образованием СО, которая необходима для восстановления оксидов Fe.
горючесть, т.е. скорость сгорания.
температура воспламенения (600-700 °С).
Просеивание кокса происходит при температуре
окружающей среды.
2. Схема подачи шихтового материала
в доменную печь
На рисунке 1 приведена принципиальная схема
доменного цеха, на которой под номером 18 располагается грохот коксовой мелочи.
Рисунок 1 - Принципиальная схема доменного цеха
Руду и другие материалы в вагонах подают для
разгрузки вагоноопрокидывателем 3, руду выгружают с траншеи 2. Из траншеи руду
перегружают в штабель 1 при помощи грейферного крана 4.
Для непосредственной разгрузки материалов в
штабель из саморазгружающихся вагонов предусмотрен железнодорожный путь 5 на
консоли бункерной эстакады. Из штабеля 1 руду загружают в перегрузочный вагон
6, при помощи которого доставляют руду к бункерам 7, расположенными под
эстакадой. Под бункерами располагаются вагон-весы 22, при помощи которых
набирают материалы из бункеров и составляют шихту.
Шихту доставляют вагон-весами к скиповой яме 21
и выгружают в скип. В бункер 8 загружают кокс с помощью ленточного конвейера,
непосредственно из коксохимического цеха. Коксовый бункер снабжен просеивающим
грохотом 18 для отделения мелочи. Крупный кокс направляют во взвешивающую
коробку 19 и после взвешивания в скип 20. Груженый скип поднимают по наклонному
мосту 10, выгружают из него шихту и кокс в приемную воронку засыпного аппарата
13. Скипы поднимают и опускают при помощи лебедки 16 скипового подъемника.
Из доменной печи жидкий чугун по желобам
направляют в чугуновозные ковши 15 и в них доставляют в сталеплавильный цех.
Аналогично жидкий шлак сливают в шлаковозные ковши 14 и отвозят в отвал. Для
обслуживания доменной печи используется консольно-поворотный кран 11 для
монтажа и демонтажа оборудования и грузовая тележка 12 для замены аппарата.
3. Характеристика применяемого
оборудования
На рисунке 2 представлен самобалансный коксовый
грохот.
Рисунок 2 - Грохот коксовой мелочи
Данный грохот располагается в доменном цехе на ОАО
«Уральская сталь» и предназначен для отделения кусков кокса с размерностью
меньшей 35 мм.
Вибрационный коксовый грохот состоит из тележки,
пружин, короба и вибратора.
Короб является основной частью грохота и
предназначен для сортировки по крупности просеиваемового материала. Внутри
короба вдоль стенок располагаются сита в 2 ряда, верхние с ячейкой 700 мм и
нижние с ячейкой 35 мм, сита представлены на рисунке 3. Для крепления сит
используют скобы, которые крепятся болтами к боковой стенке.
Рисунок 3 - Сита с диаметром ячейки 70 мм и 35
мм.
Короб, установленный наклонно, колеблется под
действием центробежной силы, возникающей от вращения валов инерционного
вибратора.
Техническая характеристика вибратора. = 970
мин-1 - частота вращения;
Рэ = 17 кВт - мощность;
Мв = 167,5 Н*м - возмущающий момент;
Т = 100 т/ч - производительность;
4. Основные причины отказов
Исходя из результатов проведенного анализа
конструкции грохота и эксплуатационного опыта, определены основные причины
незапланированных остановок оборудования.
в зоне расположения электродвигателя и вибратора
находится большое количество пыли, которая оседает на открытые части привода.
Отсутствие защитного короба приводит к засорению смазки, следовательно, происходит
повышение скорости износа взаимодействующих между собой поверхностей, перегрев
деталей вибратора и электродвигателя.
Опорные пружины короба не выдерживают
действующих на них нагрузок и периодически лопаются.
В данном вибраторе выбрано механическое регулирование
амплитуды колебания. Для увеличения или уменьшения амплитуды, необходимо
останавливать работу оборудования и вручную добавлять или убирать
дебалансирующие грузы.
Просеивающие поверхности изнашиваются в
результате воздействия просеиваемого материала (абразивный износ), ударного
воздействия кусков материала (ударный износ) и циклических нагрузок в элементах
сита, его вибраций и усталостных повреждений (усталостный износ).
Отсутствие самостоятельного передвижения
грохота. В случае аварийной остановки работы грохота и необходимости его отвода
из-под загрузочного конуса, необходимы вспомогательные механизмы передвижения.
5. Предложения по модернизации
приводной части самоболансного коксового грохота
Приводная часть, которая задает движение
грохоту, разработана более 30 лет назад. С 1978 года технологии сделали большой
шаг вперед, сейчас существует выбор среди вибраторов, которые способны
воспроизводить колебания в любых условиях, в условиях большой запыленности и в
условиях повышенных температур. Кроме этого, фирмы, занимающиеся изготовлением
и продажей вибраторов, предоставляют различные услуги по монтажу, техническому
обслуживанию и дают гарантию на свою продукцию, следовательно, в случае
неполадок, затраты на ремонт будут намного меньше, нежели на ремонт
самодельного вибропривода.
Учитывая эти факты, нами был подобран
современный вибратор MVSI 10/10000 - S90, компании Italvibras (Рисунок 4).
коксовый грохот доменный печь
Рисунок 4 - Вибратор MVSI 10/10000 - S90, компании
Italvibras
Серия MVSI S90 представлена на рынке серией
электровибраторами с диапазоном значений центробежной силы от 0,04 кН до 220кН.
Механическая защита обеспечена в соответствии со
стандартами IES 529-19899, CEI 70.1, EN 60529, CENELEC HD 365 и NFC 20-010 для
предотвращения проникновения пыли и жидкостей, а также в целях обеспечения
достаточной ударопрочности. Данный электровибратор приспособлен для работы в
условиях высоких температур благодаря вакуумной герметизации или «капельной»
пропитке обмотки. Может быть установлен в любом положении без ограничений.
Для того, чтобы колебательная сила была
направлена вдоль одной линии и вызывала возвратно-поступательное колебание в
незатухающем синусоидальном режиме, необходима установка двух электровибраторов
с противоположными направлениями вращения. Электровибраторы будут крепиться к
стенкам короба с противоположных сторон.
Смазка электровибраторов производится при их
сборке на заводе; дополнительной смазки в течение срока эксплуатации не
требуется. Специальная система смазки со сложной системой каналов и камерами
точно рассчитанных размеров в сочетании с применением специальной синтетической
консистентной смазки обеспечивает возможность смазки вибраторов двумя
способами:
долговечная смазка без периодического
обслуживания не требует обслуживания до момента полной замены смазки после 5000
часов работы.
периодическое смазывание смазка узлов и деталей
производится периодически через специальные масленки. Метод периодического
смазывания рекомендуется для вибраторов, работающих в особо тяжелых условиях,
например, при круглосуточной непрерывной работе или при эксплуатации в условиях
высоких температур окружающей среды (>40 °C).
Рисунок 5 - Автоматическая система смазки
Излишняя смазка выдавливается из системы каналов
в отсек эксцентриковых грузов.
Смазка Kluber STABURAGS NBU 8 EP - это
консистентные смазки на базе комплексного бариевого мыла и минерального масла.
Они успешно используются в качестве долговечной смазки для подшипников,
работающих под высокой нагрузкой. Экономичное расходование смазки достигается
путем добавления загустителя.
6. Модернизация опорной части
грохота
В ходе эксплуатации грохота, нередко возникает
такая проблема, как лопнувшие опорные пружины. В результате анализа конструкции
грохота, нами было установлено, что количество пружин, которое сейчас находится
в работе, не справляется с нагрузками, поэтому необходимо увеличить количество
пружин до 12 шт.
В процессе работы грохота на пружины действуют и
поперечные колебания, которые могут стать причиной выхода их из строя. Поэтому
нами было принято решение установить на каждую опору ограничитель.
Ограничитель - стержень для направления
перемещений короба, установленный с зазором, учитывающим величину поперечных
колебаний (Рисунок 6).
Рисунок 6 - Схема ограничителя
7. Замена металлических сит на
полиуретановые
Основным рабочим элементом в грохоте для
разделения фракций на нужны величины являются сита, верхнее - ячейка с
диаметром 70 мм , нижнее - ячейка с диаметром 35 мм. Верхнее сито
изготавливается из черного металла (Ст. 3 конструкционная углеродистая), а
нижнее из 12Х18Н9Т (коррозионно-стойкая), срок службу их составляет 1,5-2 мес и
6-8 мес соответственно.
В ходе работы грохота интенсивному изнашиванию
подвергаются металлические сита. Просеивающие поверхности изнашиваются в
результате действия различных процессов, происходящих одновременно: истирания
(абразивного износа), ударного воздействия зёрен материала (ударного износа),
циклических нагрузок в элементах сита, его вибраций и усталостных повреждений
(усталостного износа).
Недостатками металлических сит являются:
быстрый износ сит (верхние 1,5 - 2 месяца,
нижние 6 - 8 месяцев);
частая остановка грохота для замены сит.
Преимущества полиуретановых сит.
Абразивная стойкость полиуретановых сит
превышает, абразивную стойкость нержавеющей стали в 7 -9 раз, они работают в 3
-4 раз дольше резиновых сит. Поэтому срок службы полиуретановых сит - от 1 года
до 2 лет в зависимости от абразивных свойств сортируемого материала и нагрузки
на грохот.
Благодаря эластичности материала сита, большой
амплитуде колебаний и специальной форме отверстий, эти сита имеют
производительность на 15-20 % больше, чем металлические, и на 10-12 % больше,
чем резиновые.
Снижена забиваемость сит благодаря
трапецеидальной в сечении форме отверстий, расширяющихся книзу (эффект
самоочистки).
Точная сортировка за счёт сохранения размеров
ячеек сита.
Высокая скорость прохождения материала.
Высокая износостойкость и защита подситника от
износа.
Модульный принцип сборки просеивающих
поверхностей, позволяющий при эксплуатации грохота уменьшить затраты на замену
износившихся панелей и облегчить их монтаж и демонтаж.
Уменьшение шума при работе оборудования (на 5…20
дБ в зависимости от площади грохочения).
8. Разработка привода передвижения
тележки грохота
Спроектированная нами схема привода передвижения
тележки, представленная на рисунке 7, состоит из следующих компонентов:
Электродвигатель из серии МТКН;
Редуктор ВК-350;
Зубчатая муфта М3-2-Н35;
Упругая втулочно-пальцевая муфта с тормозным
шкивом;
Зубчатая муфта М3П-2;
Тормоз типа ТКГ - 160;
Рисунок 7 - Привод передвижения тележки грохота
Заключение
В данной курсовой работе проводился анализ
средств сепарации грохота коксовой мелочи. Рассматривались конструктивные
особенности оборудования, учитывался эксплуатационный опыт.
В ходе анализа выявлены основные требования к
работе приводной части. Приведены технические характеристики вибратора MVSI
10/10000 - S90, компании Italvibras. Приведены различные варианты замены
смазки, рассмотрена схема регулировки подачи смазки в систему.
Рассмотрены пути модернизации опорной части
грохота, просеивающих поверхностей, а так же разработана схема привода тележки
самобалансного грохота.
Внедрение нового оборудования улучшит условия
труда персонала, в частности, для регулировки возмущающего момента не надо
будет вручную убирать или добавлять грузы в дебалансы, достаточно будет просто
задать электронным регулятором нужное значение момента.
Из всего сказанного следует, что имеется
целесообразность внедрения предлагаемых в проекте технических решений по
модернизации самобалансного грохота.
Список использованных источников
1.
Технолог-доменщик / Ю.П. Волков - М.: Металлургия, 1986.
.
Сооружения и оборудование доменных цехов / Н.К. Леонидов - М.: Металлургиздат,
1955.
.
Доменные воздухонагреватели / Шкляр Ф.Р. - М.: Металлургия, 1982.
.
Пути предупреждения и устранения неполадок в работе доменной печи / И.В.
Яковлева - Новотроицк: НПК, 2008.
5.
Каталог электро-вибраторов компании Italvibras.
<http://transportexpo.ru/files/vybratory-electro2.pdf>
.
Сборник производственно-технических инструкций по обслуживанию газового и
воздухонагревательного хозяйства доменного цеха. - Новотроицк: ОАО «Уральская
сталь», 2003.