Модернизация конструкции подшипниковой опоры вертикального конвертера

Описание

В работе проведена модернизация конструкции подшипниковой опоры вертикального конвертера.

Разработана общая часть проекта.

Составлена краткая характеристика предприятия. Структура предприятия включает в состав подразделения: горно-обогатительный комплекс, шахтоуправление, производства: сталеплавильное, аглодоменное, коксохимическое и прокатное. Продукция представлена металлопрокатом.

В составе кислородно-конвертерного цеха содержатся отделения: конвертерное, миксерное, шихтовое, разливочное и шлаковое. Здесь выполняется производство стали.

Приведена специальная часть.

Описано назначение и область применения кислородного конвертера.

В качестве основного агрегата кислородно-конвертерного цеха служит конвертер. С его помощью выполняется производство стали методом продувки жидкого чугуна технически чистым кислородом.

Конвертер - это емкость цилиндрической формы с сужающейся нижней частью, изготовленная из листовой стали и имеющая огнеупорную футеровку внутри. Его корпус состоит из нескольких секций: конической в верхней части, цилиндрической в средней части и сферической в нижней части. Горловина усилена специальной конической секцией, к которой прикреплен массивный шлем при помощи болтов. Цилиндрическая часть корпуса конвертера окружена массивным стальным кольцом с двумя цапфами, которыми конвертер опирается на подшипники, установленные на стойках. Внутри сферической обечайки находится литое стальное кольцо, которое служит для крепления вставного днища с помощью клиньев. Внутри конвертера находится монолитная кладка из смоломагнезитовых блоков. Цапфы опираются на сферические двухрядные роликоподшипники. Подшипники в свою очередь опираются на стальные литые станины. Фундамент опоры не связан с фундаментом здания. Чтобы защитить стальную опору от попадания на нее металла и шлака при продувке и выпуске шлака, она облицована шамотным кирпичом. Одна из опор фиксированная, а другая может двигаться в осевом направлении. Для поворота конвертера используется система, состоящая из одноступенчатого редуктора низкой скорости, четырех трехступенчатых редукторов высокой скорости, навешенных на конвертер, и четырех электродвигателей с встроенными тормозами. Для стабилизации работы редукторов используются пружинные демпферы.

Принцип работы. При наклонном или горизонтальном положении конвертера в него загружается стальной лом и часть извести, затем в него заливается чугун. После этого конвертер переводится в вертикальное положение, фурма опускается и ванна продувается. Оставшаяся известь добавляется порциями через горловину во время продувки. В результате этого, окисленность шлака в начальной стадии продувки временно повышается, что обеспечивает быстрое растворение извести и дефосфорацию металла без передува. После получения анализа металла, производится продувка, продолжительность которой определяется отношением избытка углерода к известной скорости выгорания углерода по данным предыдущих плавок. При эффективной технологии плавки и использовании автоматического контроля с помощью компьютера большинство плавок проводится без добавления воздуха. После окончания продувки и взятия проб сталь сливается через отверстие в ковш, а шлак – в чашу. Раскисление и добавление сплавов в металл производится в конвертере или в ковше. Весь цикл плавки занимает примерно 30-45 минут.

1. Проведен анализ недостатков в работе кислородного конвертера.
2. Сделан литературно-патентный обзор с рассмотрением работ, в которых выполнено изменение конструкции удерживающего устройства навесного привода конвертера, опорного кольца и подшипниковой опоры, установка дополнительно стопорного устройства на привод поворота.
3. В проекте предложена модернизация конструкции подшипниковой опоры конвертера, устраняющая проскальзывание роликов линейного подшипника, повышающая простоту эксплуатации подшипниковой опоры и предотвращающая поворот конвертера вокруг вертикальной оси.
4. Приведено описание конструкции модернизированной подшипниковой опоры.

Конструкция плавающей подшипниковой опоры конвертера включает корпус, крышку, торцевые крышки с уплотнениями, самоустанавливающийся подшипник, который закреплен на цапфе конвертера с помощью распорных втулок. Распорные втулки зафиксированы полукольцами с накидным бандажом. Корпус подшипниковой опоры опирается на пару цилиндрических и пару плоских вкладышей основания. Для компенсации неточностей изготовления и деформаций корпуса, цилиндрические вкладыши выполнены подстраиваемыми. Корпус конвертера перемещается на роликах, установленных на осях сепаратора, из-за термических расширений.

Выполнены расчеты по модернизации.

Определен вес конвертера 1403 т и общий момент поворота 3700 кН×м.

Произведен силовой и кинематический анализ механизма поворота конвертера. Механизм поворота вместимостью 160 тонн представляет собой односторонний навесной механизм. Ведомое зубчатое колесо жестко закреплено на цапфе и закрыто корпусом. Корпус опирается на цапфу через подшипники, а противовес предотвращает его вращение. Таким образом, при вращении зубчатого колеса, корпус остается неподвижным. Четыре электродвигателя с редукторами приводят в движение зубчатое колесо, а выходные валы-шестерни этих редукторов входят в зацепление с колесом. Валы-шестерни крепятся в отверстиях стенки корпуса через подшипники. Электродвигатели с редукторами фиксируются на валах-шестернях, и при вращении валов, сами электродвигатели остаются неподвижными, благодаря демпферам, которые предотвращают их вращение.

Рассчитано передаточное отношение привода 462,675 и его мощность, равная 103 кВт. Принят металлургический тихоходный электродвигатель постоянного тока Д-818, трехступенчатый редуктор с передаточным отношением 59,7, одноступенчатый редуктор – 7,75.

Сделаны прочностные расчеты модернизированных узлов с вычислением допускаемых напряжений: подшипниковой опоры и цилиндрического ролика, сепаратора, кронштейна и болта его крепления.

Составлены разделы по монтажу конвертера, его эксплуатации и ремонту.

 В организационной части приведена характеристика ремонтного хозяйства предприятия и конвертерного цеха, описано планирование ремонтов оборудования и организация выполнения ремонтных работ.

Разработана экономическая часть с определением параметров после модернизации конструкции:

Общий экономический эффект равен 148668 грн.

Приведены разделы по охране труда и окружающей среды.

В проекте выполнено изменение конструкции подшипниковой опоры конвертера, за счет которого устранено проскальзывание роликов линейного подшипника, повысилась простота эксплуатации подшипниковой опоры и предотвращен поворот конвертера вокруг вертикальной оси.