Дипломная (вкр): Модернизация скипового подъемника участка отсева коксовой мелочи доменного цеха

Модернизация скипового подъемника участка отсева коксовой мелочи доменного цеха

Введение

Новейшее металлургическое производство с полным циклом, должно включать все основные металлургические циклы: доменный, сталеплавильный и прокат. Итоговая продукция выходит в виде проката (труб и профилей специализированного предназначения), и конечно полуфабрикатов, например, стальных слитков или заготовок твердого чугуна. Заготовки отправляются на заводы, без полного цикла.

Главными цехами металлургического производства являются: прокатные и трубопрокатные, сталеплавильные, доменные. В состав почти всех предприятий входят агломерационный цех, дробильносортировочный, коксохимический и цех изготовления окатышей, имеющих отношение к главным цехам, но выступают как подсобные; их мощность складывается из производительности главных доменных цехов. Есть конечно и металлургические предприятия, обогатительное хозяйство которых, предназначено для обогащения руды, а частично по добыванию руды.

Вспомогательные участки предназначены для обслуживания основных цехов и обеспечения их без простойного производства. Сюда входят “энергетический, огнеупорный, транспортный, ремонтный” и множество других.

Изначальное сырье нашего предприятия - это железная руда, которую добывают на рудниках и подвергают предварительной обработке и обогащению на фабрике по обогащению.

В выпускной работе рассмотрим цех отсева мелочи кокса главной доменной печи. Прекращение работы данного цеха повлечет возрастание потребления кокса. Проникновения пыли кокса размером меньше допустимой приводит к падению “газодинамических параметров” работы печи, что сказывается на объёме и качестве получаемого чугуна. Для снижения времени простоя, цеха отсева мелочи кокса. Участок нуждается в модернизации. Которая позволит уменьшить простои и естественно повысить производительность доменной печи. Так же имеет значение, использование новейших технологий и оборудования при модернизации, что приедет в дальнейшем к снижению трудозатрат на обслуживание оборудования цеха.

1. Изучение состояния вопроса, цели реконструкции цеха отсева мелочи кокса

Процесс производства чугуна производиться в два главных этапа. Первый: предварительной подготовки шихтовых материалов к доменной плавке. Второй: плавки в доменном цехе.

Шихтой в доменной плавке являются железосодержащая руда, (агломерат, окатыши и металлодобавки), кокс и флюсы.

Новейший доменный цех должен иметь у себя: несколько печек, бункерную эстакаду, участок приемных бункеров, схему подачи шихты к загрузчику печи, ленточный конвейер, узел литья, систему вентиляции, систему газоочистки, узел разливки чугуна, место хранения холодного чугуна, узел придоменого гранулирования шлака, участок производства огнеупорных составов и починки ковшей.

План новейшего доменного цеха с печами полезным объемом 2701 м³ показан на рисунок 1.1

Разберем наиболее подробно участок отсева коксовой мелочи.

Главное требование к устройству подачи кокса - наименьшее измельчение. При проникновении мелочи кокса в доменную печку возникают процессы, ухудшающие параметр плавки доменной печки, что в свою очередь ведет к спаду производительности доменной печи и получению некачественного чугуна.

На рисунке 1.2 показана схема уборки мелочи кокса, а еще подача кокса непосредственно в скип подъемника доменной печки.

В коксовое хранилище 1 погрузка кокса производиться конвейером или прицепным вагоном. Горло хранилища снабжается шиберными затворами 2, задача которых вовремя прекратить подачу кокса в грохот-питатель 3, при необходимости ремонта или замене

Рисунок 1.1 - Схема новейшего доменного цеха с печками номинальным объемом 2701 м³: 1 - бункерная эстакада; 2 - пути для перегрузочного и железнодорожных вагонов; 3 - конвейер для кокса; 4 - коксовые бункера; 5 - машинное здание; 6 - скиповая лебедка; 7 - привод (лебедки) конусов; 8 - зондовые лебедки; 9 - подъемник коксовой мелочи; 10 - здание скипового подъемника (пульт управления); 11 - подъемник мелочи агломерата; 12 - агрегат грануляции шлака; 13 - литейный двор; 14 - мостовой кран; 15 - доменная печь; 16 - чугунная летка; 17 - пушка для забивки чугунной летки; 18 - машина для разделки чугунной летки; 19 - желоба для одноносковой разливки чугуна; 20 - шлаковые летки; 21 - желоба для одноносковой разливки шлака; 22 - ось скипового подъемника; 23 - кольцевой воздухопровод; 24 - воздухопровод горячего дутья; 25 - воздухонагреватели; 26 - дымовая труба; 27 - пути для шлаковозов; 28 - пути для чугуновозов; 29 - пылеуловитель; 30 - здание пульта управления печью; 31 - тупиковый путь грохота. Из грохота 3 крупные фракции кокса 25…40 мм попадают в весовую воронку 4, снабженную затвор 4а.

При получении заданного объема кокса в весовую воронку привод грохота останавливается автоматикой соответствуя программе загрузки печки после

Рисунок 1.2 - План уборки мелочи кокса и подачи его в скиповый подъемник доменной печки команды автоматической системы загрузки. После открытия затвора 4а, кокс под действием силы тяжести попадает в скип подъемника 5.

Малая фракция кокса ссыпается из грохота 3 в хранилище коксовой мелочи 6, закрывающееся снизу затвором 6а. После опускания в крайнее нижнее положение скипа 7а подъемника мелочи кокса 7, приводимого в движение при помощи лебедкой 7б, затвор 6а хранилища автоматически откроется, и мелочь кокса заполнит скип 7а (нужным количеством по объему).

Лебедка подъемника мелочи кокса должна работать автоматизировано зависимостью от объема кокса в бункере 6 или по необходимому интервалу времени. Кокс (мелочь) вываливается из скипа 7а во время опрокидывания телеги на кривых разгрузки в верху путей в верхний бункер 8 с лотком 9.

Мелкая фракция кокса должна сваливаться с скипа 7а сквозь бункер 8 в бункер 10, где через дверь 10а отгружается в железнодорожный вагон 11 после его поставят непосредственно в аглофабрику, где будут используют в качестве горючего при спекании агломерата.

На любой доменной печке устанавливают подъемник мелочи кокса который имеет скип 7а с приводом электрической лебедкой 7б.

Цель выпускной работы - составить карту дорог по сокращению затрат производства, вызванных простоем цеха отсева кокса.

Для решения нашей задачи требуется решить ряд проблем:

- произвести анализ ситуации на участке отсева мелочи кокса;

произвести разработку и предложить вариант модернизации участка;

выполнить проектный расчет лебедки подъемника мелочи кокса;

произвести разработку гидропривода затвора бункера мелочи кокса;

для уменьшения количества инвестиций на приобретение оборудования и сборку изделия произвести разработку технологии производства узла зубчатой полумуфты непосредственно встанке с ЧПУ;

произвести расчет и наиболее подходящие значения долбяка с целью последующего изготовления зубчатого венца полумуфты;

пересмотреть условия труда и произвести создание мер по обеспечению безопасного и здорового труда.

2. Разработка цеха отсева мелочи кокса

Как говорилось ранее, на любой доменной печке устанавливают подъемник мелочи кокса. В Случаи поломки или необходимости техобслуживании привода или металлоконструкций подъемника мелочь заполнив верхний бункер начинает попадать в доменную печь, чем, ухудшает ход плавки доменной печки.

Для исключения данного факта предлагаю разработать привод, который приведет нас к сокращению времени простоя и уменьшению затрат на ежегодное плановое обслуживание оборудования цеха, отсева мелочи кокса. Тогда нам потребуется спроектировать лебедку подъемника мелочи с большей грузоподъемностью Q = 3,5 т на замену старой Q = 2,52 т.

Также узкое горлышко в цехе уборки мелочи кокса представляет затвор бункера. Привод, которого основан на старых принципах и является механическим использующим червячную передачу, а также длинные ненадежные рычажки. Своевременное обслуживание и эксплуатация этого устройства из-за его огромности требует постоянного контроля, ремонта и ощутимых затрат.

На замену этого механического привода затвора бункера мелочи предлагаю использовать гидропривод. Его плюсы очевидны: гидропривод прост, мал по габаритным размерам и при правильном использовании не требователен к обслуживанию. Присутствует возможность запитать его, от уже имеющихся насосных станций для гидравлического оборудования, литейного участка, что существенно его делает проще.

В дополнение изложенному. Во время рассмотрения устройства скипа подъемника мелочи найдены резервы для его модернизации, что позволит уменьшить стоимость его ремонтов и увеличить время службы конструкций эстакады скипового подъемника. К этим резервам можно отнести:

высокую рационализацию использования материалов футеровки скипа, это значительно уменьшает затраты на ремонт;

изменение крепления скипа к тросу лебедки, позволит нам увеличить время службы конструкций эстакады, вследствие уравновешивания.

3. Проектирование канатной лебедки скипового подъемника мелочи кокса

В выпускной работе рассматривается канатный механизм подъема груза для лебедки подъемника мелочи кокса.

Подъемник мелочи кокса эксплуатируется в доменном производстве для перемещения отсева кокса в хранилище коксовой мелочи. После заполнения хранилища мелочь кокса высыпается в вагоны и транспортируется на переработку.

.1 Техническое задание

Произвести работу по расчету главных параметров канатного механизма подъема. По представленным необходимым значениям взятым из задания:

скорость подъема груза V, м/с……………….…0.45;

высота подъема груза H, м……………………....30;

режим эксплуатации механизма………………..тяжелый”.

Для того что бы спроектировать механизм подъема берем за основу одну из часто встречающихся кинематических схем которые используются в новейших механизмах подъема груза изображенной на рисунке 3.1.

“Электродвигатель переменного тока поз. 1 будем соединять через муфту МУВП (упругую втулочно - пальцевую) поз. 2 с двухступенчатым редуктором поз. 4. Редукторную полумуфту будем используется как тормозной шкив нормально-замкнутого колодочного тормоза с гидр толкателем поз 3. Соединение вала редуктора с барабаном поз. 6 будем производить зубчатой муфтой поз. 5, одна из полумуфт которой изготовлена за одно целое с выходным валом редуктора. Канат поз. 7 будет соединяется со скиповой тележкой поз. 8.”

Рисунок 3.1 - Кинематическая схема механизма подъема: 1 - электродвигатель; 2 - муфта МУВП; 3 - тормоз; 4 - редуктор; 5 - зубчатая муфта; 6 - барабан; 7- канат; 8 - скиповая тележка

.2 Расчет проекта

.2.1 Выбор каната

Для начала определяем максимальное усилие в ветви каната на пути к барабану.

Наибольшее расчетное усилие находим из формулы:

“где Q - масса поднимаемого груза, Q = 3500 кг;

a_n - количество ветвей полиспаста, a_n = 1;

η_п - КПД блочного полиспаста. Если блоки, устанавливаются на подшипниках качения, η_п = 0,97 [9];

g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с².”

Подбор каната будем проводить из расчетов на разрывное усилие, найденному из формулы:

,

“где S_p - расчетное усилие в ветви каната, Н;

k - стандартный коэффициент запаса прочности каната. В тяжелых режимах работы k = 6.0” [9, таблица 2.3.]

Соответствуя предписанию источника [9] берем канат из ГОСТ 2688-80 [2, таблица П.2.1] тип каната  диаметр равен 19.5 мм, имеет следующие характеристики: расчетный предел прочности на растяжение, равен 1 764 Н/мм², разрывном усилии равном 209 000 Н.

Обознается канат как: “Канат 19.5 - Г - I - Н - 1764 ГОСТ 2688-80.”

.3 Расчет главных параметров блока и барабан

.3.1 Выявление меньшего диаметра

,

“где D_б - диаметр барабана или блока, который измеряется по дну канавки, м;

d - радиус умноженный на 2 (каната), м;

e - стандартный коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее работы. При тяжелых режимах работы e = 30” [9, таблицы 2.4].

Диаметр нашего барабана и блоков будем округлять до ближайшего значения из ряда диаметров источника [9] для продления времени безаварийной эксплуатации каната выбираем Dб = 630 мм.

3.3.2 Выявление главных размеров нашего барабана

Для продления эксплуатации каната будем используем барабан с нарезкой.

Где количество рабочих витков будет равно:

,

“где H - высота подъема груза, м;

a_n - количество ветвей полиспаста;

D_б - диаметр барабана или блока, который измеряется по дну канавки, м.”

Округляем до витков Z_р = 16.

,

“где l_н - длина нарезного участка, м;

l_к = (4…5) d_к - длина концевого участка, м;_к - диаметр каната, м.”

,

“где t - шаг нарезки, м;

z_р - количество рабочих витков каната;

z_з - количество запасных витков каната, z_з =1,5…2;

z_к - количество витков для крепления каната, z_к = 4.”

Выбираем шаг нарезки t рекомендуемым значениям по [9, таблица П.3.2] и выбираем для нашего диаметра каната 19.5 мм равным t = 24 мм.

Следовательно, длина барабана:

Берем длину барабана 750 мм.

3.3.3 Определение количество оборотов барабана

Количество вращений барабана необходимых для достижения поставленной скорости подъема заданного веса рассчитываться из формулы:

,

“где V_г - скорость подъема груза, м/с;

D_б - диаметр барабана по центру наматываемого каната, м;

a_n - количество ветвей полиспаста.”

3.4 Выбор двигателя

Наибольшей статической мощностью электродвигателя, которая потребуется нам для подъема выбранного веса, будем рассчитывать из формулы:

,

“где Q - масса поднимаемого груза, кг;

g - ускорение свободного падения, g = 9.8 м/с²;

V_г - скорость подъема груза, м/с;

η_мех - суммарное КПД от вала двигателя до барабана включительно” в качестве предварительно значения берем η_мех = 0.8 [9].