СОВРЕМЕННЫЕ И НАДЕЖНЫЕ СИСТЕМЫ КОНВЕРТЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1. Опорная система корпуса

Быстрое развитие кислородноконвертерного процесса приводит к непрерывному увеличению вместимости конвертеров и массы плавки. Увеличение массы плавки в комбинации с сокращением времени между плавками приводит к образованию экстремально высоких тепловых нагрузок, результатом которых является деформация корпуса и опорной конструкции.

В связи с этим MDH разработал новую монтажную систему, в которой корпус конвертера соединяется с опорным кольцом посредством предварительно напряженных тяг. Разработанная MDH система отвечает следующим требованиям (рис. 1, 2).

Требование 1 можно выполнить устройством четырех кронштейнов, установленных в одной плоскости, ниже опорного кольца. Тяги, которые состоят из большого количества отдельных проволочек, проходят через отверстия в опорном кольце и кронштейне. Тяги находятся в предварительно напряженном состоянии до такого состояния, что общее предварительное напряжение всех тяг несколько выше, чем общая масса корпуса конвертера с футеровкой и жидкой ванной. Так как каждая отдельная проволочка обладает очень малым моментом инерции, их сопротивлением деформации под прямым углом в продольном направлении практически можно пренебречь. Соответственно расширению корпуса препятствуют только очень малые силы трения, которые возникают на контактных поверхностях опорных гильз. Таким образом, одновременно выполняется и требование 2.

Чтобы удержать конвертер на месте, даже когда он опрокинут, по оси цапф на корпусе выполнены кронштейны с двух сторон от цапф ниже опорного кольца. Двумя предварительно напряженными продольными тягами они соединены с кронштейном на опорном кольце.

Для конвертеров большой вместимости особенности конструкции требуют установки дополнительных продольных тяг выше опорного кольца, которые кроме восприятия части нагрузок от корпуса в наклонном положении воспринимают дополнительные нагрузки, возникающие от продольного расширения. Как уже указывалось, тяги оказывают очень небольшое сопротивление деформации корпуса в поперечном направлении, в связи с чем радиальная деформация и осевая деформация могут быть беспрепятственно восприняты, что удовлетворяет требованию 3.

В конструкции кронштейна учитывалось также тепловое состояние корпуса. Кронштейны можно рассматривать как ребро воздушного охлаждения, что улучшает отвод теплоты.

"Подвижная" конструкция и постепенный отвод теплоты позволяет изежать пиковых нагрузок. Таким образом, также удовлетворяется требование 4.

По вопросу установки и обслуживании тяг следует отметить следующее.

Тяги имеют большую гибкость и легко воспринимают поперечную деформацию. Во время установки и, что еще более важно, во время последующей эксплуатации, когда корпус подвергся местной деформации, тяги не нуждаются в регулировке или подгонке. В случае, если отдельная тяга нуждается в замене из за деформации или выплесков металла, это может быть легко и быстро проведено.

Каждая тяга, по крайней мере с одной стороны, имеет нарезную зажимную головку и стопорную гайку или натяжную чеку, которая позволяет проводить регулировку в соответствии с действительными условиями как во время установки, так и во время эксплуатационных ремонтных работ.

2. Система замены конвертера

Опорная система конвертера с заменяемыми корпусами

Опорная система конвертера, разработанная MDH, позволяет быстро и легко осуществлять замену конвертера. Описанная ранее опорная система для стационарных конвертеров несколько изменяется в некоторых деталях.

Принципиально, вертикальная опорная система сохраняется в виде описанной ранее системы для стационарных несменяемых конвертеров. Основное новшество — в установке шарнирных зажимов между нижней поверхностью кронштейна и нижней головкой тяги. Головка тяги опирается на эти зажимы (рис. 3).

При замене корпуса головки тяги соединяются с гидравлическими натяжными устройствами, которые подвижно установлены на машину для замены корпуса конвертера. Натяжные устройства непосредственно опираются на кронштейн. При повышении давления в гидроцилиндре натяжного устройства тяга удлиняется на. несколько миллиметров. Этого достаточно для открытия шарнирных зажимов. При опускании конвертера появляется достаточное пространство для прохода тяг.

Горизонтальная опорная система подвергнута изменению (рис. 4). Вместо горизонтальных тяг, описанных ранее для стационарных корпусов, применяются два опорных штифта, которые закреплены в опорном кольце в плоскости поворота. Опорные выступы нахо

дятся в зацеплении соответствующими пазами на кронштейнах, приваренных к корпусу конвертера. При повороте конвертера опорные штифты воспринимают ту часть общей нагрузки конвертера, которая соответствует углу наклона корпуса. Нижня часть опорных штифтов имеет коническую форму, что позволяет осуществить их свободную установку во время замены конвертера.

Процедура замены конвертера следующая. Заново зафутерованный корпус, стоящий на подъемной платформе машины для замены конвертера, транспортируется под опорное кольцо таким образом, что тяги, выступающие из опорного кольца, находятся над отверстиями в кронштейнах. Затем корпус поднимается. Для компенсации неточной установки корпуса на машине для замены корпуса между тягами и отверстиями в кронштейнах предусмотрен достаточный зазор» Далее корпус Поднимается вверх, и опорные штифты входят в отверстия кронштейнов. Качающаяся подвеска подъемной платформы вместе с конической формой опорных штифтов позволяют корпусу осуществить самовыравнивание на опорном кольце.

Затем, как это уже было описано ранее, проводится гидравлическое удлинение тяг, шарнирные зажимы закрываются, и в гидравлическом натяжном устройстве снижается давление. Натяжные гайки тяг уже предварительно отрегулированы с достижением заранее выбранного уровня предварительного натяжения.

Съем корпуса происходит в обратном пороке. Подъемная платформа подъезжает под корпус, тяги ослабляются гидравлическим устройством, и подъемная платформа допускается вместе с корпусом.

При транспортировке корпуса от продувочного места и к нему (в зависимости от общей высоты, т.е. от расстояния от поворотной оси до уровня пола), опорное кольцо наклоняют или применяют опорное кольцо, выполненное в виде подковы.

Конвертерный цех MDH с технологией замены конвертеров

Конвертерный цех с технологией замены конвертеров работает по следующему принципу: заменяемый корпус конвертера снимается с опорного кольца и отвозится в отдельный пролет для разборки и перефутеровки, где затем забирается уже зафутерованный корпус и устанавливается в опорном кольце.

На эту процедуру уходит от 4 до 16 ч (около 6 ч в среднем). После этого конвертер полностью подготовлен к работе.

Принимая во внимание существующую в настоящий момент стойкость футеровки конвертера, временем замены футеровки конвертера в 238 этом случае можно пренебречь. Поэтому производительность цеха с двумя конвертерами, имеющими три сменных корпуса, будет примерно такой же, как у обычного конвертерного цеха с тремя стационарными конвертерами (рис. 5).

Так как стенд для разборки кладки и перефутеровки может быть выполнен независимо от рабочего стенда для продувки, при проектировании цехов со сменными корпусами (рис. 6) конвертеров возможно значительное сокращение занимаемой площади и расходов.

Другим преимуществом является экономия капитальных затрат (см. таблицу). Место для установки конвертера вместе с газоотводящим трактом, оборудованием фурмы, бункерами, сталевозами, шлаковозами и т.д. полностью используется в производстве, пока конвертер находится на перефутеровке в отдельном месте без дорогостоящего оборудования. При современной технологии с применением донной продувки кислородом днища конвертеров подвержены повышенному износу. Это требует значительно более толстой футеровки донной?

Оборудование для разданных сталеплавильных цехов части и промежуточной футеровки днища в процессе кампании. В этом случае являются альтернативой конвертеры с заменяемым корпусом и со сменной донной частью. Практика показывает, что замена конвертера может быть выполнена быстрее, чем замена донной части. Донная часть конвертера может быть заменена на стенде в то время, пока производство продолжается на полностью зафутеро ванном конвертере. Донная часть конвертера, замененная и зафутерованнак на охлажденном конвертере на ремонтном стенде, имеет большую стойкость, чем донная часть, замененная на горячем конвертере с забивкой оставшихся зазоров набивной футеровки.

Таким образом, использование технологии замены корпусов конвертеров имеет следующие преимущества, если нет достаточного места для установки конвертеров, требуемых для получения необходимой производительности: сумма инвестиций сокращается (рис.7), во время модернизации или замены оборудования изза его износа необходимо заменить не только корпус конвертера, но и опорное кольцо, редуктор, кислородную фурму и, возможно, газоотводящие тракты (используя только два полных комплекта оборудования конвертера и один сменный корпус вместо трех полных комплектов оборудования конвертеров); используются конвертеры со сменной донной частью с донной продувкой кислородом.

Машина для замены корпуса конвертера Для перемещения корпуса конвертера используются специальные краны или машины (рис.8). Для транспортировки корпусов используются специальные гидравлические машины, осуществляющие подъем (опускание) корпуса; отвозящие изношенный корпус на стенды для парковки и футеровки; отвозящие зафутерованный и разогретый конвертер со стенда для футеровки на место установки.

Основные узлы машины: опорная рама; поворотный стол, встроенный в опорную раму; подъемная платформа; гидравлическое оборудование для подъема, поворота и вращения; силовая установка; натяжное устройство; колесные пары, смонтированные на балансирах.

Сварной поворотный стол имеет возможность подъема и поворота всей машины вместе с корпусом. Он смонтирован на шарикоподшипнике посередине рамы. Подъем платформы осуществляется посредством четырех подъемных цилиндров, расположенных по углам машины. Платформа имеет поручни и направляющие для натяжных устройств. Гидравлическое оборудование состоит йз приводных двигателей, привода поворота и подъемных цилиндров для машины и для платформы, машина приводится в действие силовой установкой, находящейся в кабине машины и состоящей из электромотора (дизеля) с электрогенератором и гидравлической станции. Натяжное устройство служит для ослабления и натяжения тяг.

Параметры машин для замены конвертеров и корпусов конвертера конструкции MDH показаны на рис. 9.

3. Привод поворота конвертера

Привод поворота конвертера является связующим звеном между корпусом и приводными двигателями и обеспечивает поворот конвертера во время каждого дутьевого цикла. В связи с этим он подвергается воздействию значительных статических и динамических нагрузок. В частности, в конвертерах с донной продувкой на привод воздействуют значительные нагрузки изза движения ванны металла.

Определение момента вращения

Положение кривой момента вращения постоянно изменяется в зависимости от действительного состояния футеровки, загрузки материалов и образования настылей в горловине конвертера. Определение данных осуществляется с помощью компьютера, и кривая изменения момента вращения выдается на плоттере (рис. И).

Факторы, влияющие на нагрузку

При разработке привода поворота отдается приоритет надежности в эксплуатации и высокой работоспособности. В процессе донной продувки решающим фактором являются колебания с большой амплитудой, возникающие в результате перемешивания и движения ванны металла (рис. 12). При вертикальном положении конвертера эти колебания воспринимаются коробкой передач, конструкция которой должна обеспечивать ограниченное движение конвертера и одновременно предотвращать разрушение зубьев и элементов привода.

Новые технические решения

С целью удовлетворения технических требований, вытекающих из изложенного, MDH разработал новый привод поворота с системой механической компенсацией вращающего момента (рис. 13).

Новая система обеспечивает определенное и контролируемое смещение момента вращения в приводе конвертера при нахождении конвертера в вертикальном положении для процесса донной продувки: надежное распределение момента вращения.

Даже при наличии перегрузки при работе на одном двигателе это не приводит к перегрузкам на редукторах: нагрузки на все элементы привода минимальны, что значительно увеличивает работоспособность приводов.

Как и навесной тип привода, оправдавший себя в практике, этот привод полностью смонтирован на вращающейся оси конвертера. Реактивные силы от привода передаются как горизонтальные силы через опорную станину на фундамент. Установка привода на оси вращения позволяет приводу следовать всем движениям оси, не вызывая нарушений в зубчатом зацеплении. Конвертер может поворачиваться в оба направления, насколько это необходимо. Привод в основном состоит из двух узлов: основного одноступенчатого редуктора (редуктор скорости); многоступенчатых редукторов, соединенных друг с другом посредством рычажного механизма, компенсирующего момент вращения.

Редуктор скорости состоит из ведомого зубчатого колеса, надетого на вал опорного кольца, с двумя валами ведущих шестерен и корпусом редуктора с двумя кронштейнами для установки двигателей. Два многоступенчатых редуктора соединены с удлиненными валами' ведущих шестерней редуктора скорости. Эти редукторы включают коническое и цилиндрическое прямозубные зацепления с встроенным планетарным механизмом. Плавающая опора используется для соединения корпусов многоступенчатых редукторов и редуктора скорости.

Приводные электродвигатели соединены с ведущими шестернями обоих многоступенчатых редукторов через гибкие муфты с тормозными барабанами, смонтированными на конце вала ведущей шестерни. Для обеспечения синхронной работы два противоположных вала ведущих шестерен соединены торсионным жестким соединением, выполненным без свободного хода, и гибким по отношению к угловому и осевому движению.

Каждый из многоступенчатых редукторов имеет по два тормоза с двумя тормозными колодками.

С целью облегчения компенсации момента вращения каждый вал солнечной шестерни планетарного механизма выведен из редуктора, и эти два вала соединены рычажным механизмом, воздействующим на солнечные шестерни в направлении, противоположном их движению. Механическое соединение валов ведущих шестерен, а с помощью их и приводных двигателей, совместно с компенсационной системой, обеспечивает равномерную передачу усилия привода на оба многоступенчатых редуктора, так как разность зазоров в зацеплении компенсируется вращением подвижной солнечной шестерни (рис. 14, 15).

Это автоматически приводит к равномерному зацеплению на обоих основных ведущих шестернях редуктора скорости и, таким образом, к более или менее равномерному распределению нагрузки. Даже в случае аварийной работы на одном двигателе мощность привода равномерно распределяется на оба многоступенчатых редуктора. Основной принцип привода пригоден для любого метода продувки.

При работе конвертера с использованием технологии донной продувки, зазоры в обоих последовательных рядах зацепления более просто компенсируются посредством применения системы смещения момента вращения на одном из многоступенчатых редукторов. Рычажный механизм приводится в действие подъемным устройством, вызывающим вращение солнечной шестерни в противоположном направлении. Когда начинают работать тормоза, зазор в зацеплении компенсируется и система смещения момента вращения воздействует на обе ведущие шестерни многоступенчатого редуктора и от них на ведомые шестерни редуктора скорости, заставляя их вращаться в противоположном направлении.

Новая система распределения механических нагрузок пригодна как для технологии верхней, так и донной продувки благодаря применению системы, регулирующей смещение конвертера при его вертикальном положении, и системы компенсации момента вращения, действующей при повороте конвертера. При действии тормозов дополнительно используется механизм торможения со смещением момента вращения.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 2, Москва 1994