Конвертер

Реферат: Конвертер містить опорне кільце, яке складається з цапфових вузлів і півкілець коробчастого перетину, усередині якого з зазором встановлено корпус конвертера, що має в зоні кільця опорного циліндричну форму із загальною вертикальною віссю з кільцем, спирається на пояса кільця. Внутрішня поверхня опорного кільця виконана овальної форми, переважно, з основними дугами однакового радіуса, при цьому довга вісь розташована в площині осі цапф кільця й перевищує коротку, розташовану в площині осі льотки корпусу, на подвоєну величину зазору між корпусом і опорним кільцем по осі льотки, помножену на встановлений коефіцієнт збільшення зазору, причому в пропонованому кільці дуги в точках сполучення охоплюють центральний кут α, при цьому внутрішня стінка кільця виконана з частин, стики яких розташовані в точках сполучення дуг, до того ж частини стінки можуть бути виконані з листів різної товщини, що забезпечує вирівнювання жорсткості кільця по периметру. UA 118093 U (12) UA 118093 U UA 118093 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель "КОНВЕРТЕР" належить до галузі металургії, зокрема, до обладнання конвертерних цехів і може бути використана у важкому машинобудуванні при виробництві конвертерів. До складу основних частин сталетопного конвертера входить: футерований циліндричний корпус, розташований в кільці й спирається на нього; кільце опорне, обладнане цапфами, якими вона встановлюється в підшипникові опори; підшипникові опори, привід повороту. Відомі заявнику конвертери, наприклад, місткістю 300 т, 400 т, виготовлені фірмами "Азовмаш" (Україна), VAI (Австрія), Demag (Німеччина), мають опорні кільця з циліндричною внутрішньою поверхнею, діаметр якої визначає рівномірний зазор по всьому периметру щодо корпусу, встановленого концентрично в кільці опорному (див. креслення 4029.01.04.000, крес. 4679.01.03.0002 зб. "Азовмаш"; крес. ZSZ001 Primetals (Австрія). Недоліком відомої конструкції є те, що рівномірний зазор між корпусом і кільцем не перешкоджає нерівномірному нагріву кільця теплом, переданим корпусом. Корпус нагрівається по периметру нерівномірно через нерівномірні зміни товщини (розпалу) футерівки в процесі експлуатації. У зонах підвищеного нагріву зазор між корпусом і кільцем опорним бажано мати більшої величини, ніж прийнятий на більшості відомих конвертерів. Нерівномірна температура як по периметру кільця, так і по його товщині (перетину) визначає величину напружень в елементах кільця. Зі збільшенням нерівномірності нагріву збільшуються й напруги. Як правило, мінімальна товщина футерівки утворюється з боку цапф кільця на дузі N 90, оскільки в цих зонах футерівка не відновлюється при її ремонті найбільш ефективним способом - нанесенням гарнісажу наведеним шлаком погойдуванням конвертера. Цей спосіб регулярно застосовується для відновлення футерівки з боку зливу шлаку. Інші способи, що застосовуються для відновлення футерівки, забезпечують ремонт невеликих ділянок або тонкий шар по всій площі футерівки. І якщо напруги від відомих механічних навантажень, отримані розрахунком, як правило, близькі до величин, що перевіряються експериментально тензометруванням, то термічні напруги розраховуються на підставі орієнтовних даних, які залежать від спостереження технологічної дисципліни процесу отримання металу. Відомі випадки (Єнакіївський метзавод, Фінляндія), коли в результаті прогару корпусу в названих зонах і локального розігріву кільця відбувалося розпресовування цапф, і потім був потрібний трудомісткий ремонт. Оскільки основним критерієм довговічної й надійної експлуатації кільця опорного є рівень термічних напружень, який залежить від нерівномірної температури ділянок кільця, оскільки сучасна технологія не забезпечує рівномірний знос футерівки й, отже, рівномірний нагрів корпусу, відповідно не забезпечується рівномірний нагрів внутрішньої стінки кільця, то необхідні додаткові заходи (рішення) вирівнювання температури нагріву ділянок кільця. Одним з рішень є збільшення зазору між корпусом конвертера й внутрішньою стінкою кільця опорного. Саме по собі збільшення відстані знижує нагрів кільця, до того ж поліпшується природна вентиляція, й з'являється можливість розміщення додаткових пристроїв, що знижують нагрів кільця. Однак рівномірне збільшення зазору між конусом конвертера й опорним кільцем призводить до збільшення зовнішнього діаметра кільця, пов'язаного з габаритами та розташуванням оточуючого обладнання, що особливо істотно, а часто й неможливо при проведенні модернізації конвертерів в діючих цехах. Задача корисної моделі, полягає в створенні такої конструкції опорного кільця конвертера, яка забезпечить зниження термічних напружень у кільці без збільшення його габаритів, пов'язаних з оточуючим обладнанням. Поставлена задача вирішується тим, що враховуючи специфічну топографію розпалу футерівки й відповідно температури ділянок кільця, запропоновано збільшувати зазор в основі, в зоні цапфових вузлів. Реальність такого рішення пояснюється, зокрема, тим, що зміни виконуються в межах габаритів власне конвертера та не вимагають реконструкції оточуючого конвертерного обладнання. Для вирішення поставленого завдання в опорному кільці конвертера, що складається з цапфових вузлів і півкілець коробчастого перетину, усередині якого із зазором встановлено корпус конвертера, що має в зоні кільця опорного циліндричну форму із загальною вертикальною віссю з кільцем, що спирається на пояса кільця, внутрішня поверхня виконана 1 UA 118093 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 овальною, переважно з основними дугами однакового радіуса, при цьому довга вісь розташована в площині осі цапф кільця й перевищує коротку, розташовану в площині осі льотки корпусу, на подвоєну величину зазору між корпусом і опорним кільцем по осі льотки, помножену на встановлений коефіцієнт збільшення зазору, що приймається в межах від 0,5 до 1,5. У пропонованому кільці основу дуги в точках сполучення охоплюють центральний кут α величиною від 75° до 90°, при цьому внутрішня стінка кільця виконана з частин, стики яких розташовані в точках сполучення дуг, до того ж частини стінки можуть бути виконані з листів різної товщини, що забезпечує вирівнювання жорсткості кільця по периметру. Окремим виконанням кільця опорного може бути те, що його внутрішня поверхня виконана у вигляді овалу з головними дугами різного радіусу, при цьому дуга меншого радіуса розташована з боку локальної зони, що визначає найбільший нагрів, і довга вісь овалу розташована по осі зазначеної зони, причому довжина перевищує довжину короткої осі на величину зазору між корпусом і опорним кільцем з боку дуги більшого розміру, помножену на встановлений коефіцієнт збільшення зазору. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено: на фіг. 1 - загальний вигляд конвертера; на фіг. 2 - схема зносу (розпалу) футерівки; на фіг. 3 - кільце опорне в аксонометрії; на фіг. 4 - вид Б по фіг. 3 (головний вид кільця опорного); на фіг. 5 - вид В по фіг. 3 (вид зверху кільця опорного); на фіг. 6 схема контуру внутрішньої поверхні кільця опорного овальної форми; на фіг. 7 - схема контуру внутрішньої поверхні кільця опорного овальної форми. Сталеплавильний конвертер (фіг. 1) складається з кільця опорного 1, в якому встановлено корпус 2, приводу перекидання 3, опор підшипникових 4 та вогнетривкої футерівки 5. Зовнішня поверхня 6 корпусу конвертера 2 в зоні кільця опорного 1 має циліндричну форму. Корпус забезпечений льоткою для зливу стали. Температура рідкої сталі близько 1700 °C, тому внутрішня поверхня корпусу виконана захищеною 5. На фіг. 2 показано контури нової вигорілої футерівки в процесі експлуатації футерівки 5. У перетині А-А на фіг. 2 представлена орієнтація розпалу футерівки, типова для сталеплавильних конвертерів. Найбільший розпал (знос) футерівки й відповідно найменша ізоляція футерівки залишається з боку цапфових вузлів кільця опорного 1. Кільце опорне 1 (фіг. 3) складається з цапфових вузлів 7 і 8 та двох півкілець 9. Внутрішньою поверхнею 10 кільця опорного 1 сприймається основний потік тепла від корпусу 2. Півкільця 9 мають коробчатий перетин (дивись фіг.4 перетин Г-Г) і складаються з внутрішніх та зовнішніх стінок 11 і 12 поясів верхнього й нижнього 13 і 14, виконаних із листів жорстко з'єднаних між собою зварюванням. Цапфові вузли 7 і 8 мають такий самий коробчатий перетин, при цьому власне цапфи уварені в коробки вузлів. Між внутрішньою поверхнею 10 кільця опорного 1 та зовнішньою поверхнею 6 корпусу 2 (фіг. 5) виконано зазор 15. Внутрішня поверхня 10 кільця опорного має овальну форму (фіг. 5), при цьому довга вісь "L" овалу розташована в площині осі цапф, а коротка вісь "1" овалу в площині осі льотки (площині, перпендикулярній осі цапф і проходить через загальну вертикальну вісь кільця й корпусу). Основні дуги 16 (АВ і СД, фіг. 6), переважно однакового радіуса R1, розташовані в зоні цапфових вузлів 7 і 8 й охоплюють центральний кут "α" величиною від 75° до 90°. Дуги переходу 17 радіусом R2 утворено поверхнями внутрішніх стінок 11 півкілець 9. По осі льотки встановлюється максимально можливий зазор 1 як з боку зливу сталі (боку льотки), так і з боку зливу шлаку, що забезпечує можливість виконання розмірів півкілець 9 кільця 1, сумісних з оточуючим обладнанням за необхідністю їх міцності. По осі цапф зазор 2 збільшений щодо зазорів по осі льотки на величину 1хK, де коефіцієнт "К" збільшення зазору приймається рівним К = 0,5-1,5. Отже, зазор в зоні цапфових вузлів буде дорівнювати 2 = 1xΚ, й виходячи з цього, довжина овалу "L" буде дорівнювати ширині овалу "1", збільшеній на подвоєну величину зазору 1, помножену на коефіцієнт "К". Внутрішня стінка 11 кільця виготовляється з частин, наприклад, зони 16 (АВ і СД фіг. 6) з частин АЕ, ЕИ та ИВ; а зони 17 (АС і ВД) - з частин ВК, КЛ і ЛД. Кожна частина виконується тільки одним радіусом R1 або R2. Частини металевих стінок різного радіусу стикуються в точках сполучення А, В, С і Д основних дуг та дуг переходу овалу. 2 UA 118093 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Частини внутрішніх стінок коробки кільця опорного можуть бути виконані з листів різної товщини. Для зниження одностороннього місцевого перегріву опорного кільця його внутрішню поверхню пропонується виконувати у вигляді овалу з головними опорними дугами 18 (А1В1) і 19 (С1Д1) різного радіусу, відповідно R3 й R4. Частина 18 (Α1, Β1) внутрішньої стінки кільця опорного меншого радіуса R3 овалу розташована з боку локальної зони підвищеного нагріву, а вісь симетрії овалу 20 спрямована вздовж осі цієї зони. Дугою 19 більшого радіусу R4 овалу виконана циліндрична частина (півколо) внутрішньої стінки кільця опорного R4 перевищує радіус зовнішньої поверхні 6 корпусу 2 конвертера на величину прийнятого зазору 3 між ними. Радіус R3 основної опорної дуги з боку локальної зони перегріву вибирається таким, щоб дуга охоплювала зону перегріву, а довжина овалу "L1" перевищувала його ширину "І1" на величину зазору 3хΚ, помножену на встановлений коефіцієнт "К" збільшення зазору. Таким чином, зазор в зоні перегріву буде дорівнювати 4=3+ 3хΚ. Опорне кільце конвертера працює наступним чином. Будучи проміжною ланкою, опорне кільце передає крутильний момент від приводу повороту конвертера до корпусу конвертера, встановленому в кільці опорному з зазором по всьому периметру й закріпленому в ньому шарнірно. Напружено-деформований стан кільця опорного 1 визначається не тільки механічними навантаженнями від маси конвертера та величини крутильного моменту приводу, а, в істотному ступені, термічними напруженнями, що виникають в результаті нерівномірного нагріву теплом технологічного процесу виплавки сталі, що передається опорному кільцю поверхнею 6 корпусу 2 конвертера. Як правило, зони перегріву розташовані з боку цапфових вузлів 7 і 8 кільця, тому збільшені зони 2, забезпечені за рахунок овальної форми внутрішньої поверхні 10 кільця опорного, знижують градієнт температур по периметру кільця, отже, знижуються напруги в елементах кільця. Використання загальноприйнятого для існуючих конвертерів зазору 1, забезпечує можливість виконати габарити кільця сумісними з оточуючим конвертер в цеху обладнанням. Збільшений зазор між корпусом 2 і кільцем 1, тепловідбивні екрани або засоби примусового охолодження. Запропонована величина коефіцієнта "К" забезпечує отримання ефективного збільшення місцевого зазору в зонах найбільшого тепловипромінювання корпусу, відповідних зонам найбільшого розпалу (зносу) футерівки. Виготовлення внутрішньої стінки 11 кільця опорного з частин і розташування стиків цих частин в точках сполучення дуг овалу забезпечує технологічність виготовлення з подальшим складанням частин кільця на монтажному майданчику. Виготовлення частин стінки кільця різної товщини вирівнює жорсткість кільця по периметру й знижує концентрацію напружень в місцях різної зміни жорсткості. Опорне кільце з внутрішньою поверхнею у вигляді обода (овалу) з опорними поверхнями різного радіусу працює аналогічним чином, але використовується в разі наявності однієї зони інтенсивного перегріву. Завдання, поставлене перед авторами у створенні такої конструкції опорного кільця конвертера, що забезпечить зниження термічних напруг у кільці без збільшення його габаритів, пов'язаних з оточуючим обладнанням, на думку авторів, вирішено запропонованим збільшенням зазору в зоні цапфових вузлів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 1. Конвертер, що містить опорне кільце, яке складається з цапфових вузлів і півкілець коробчастого перетину, усередині якого з зазором встановлено корпус конвертера, що має в зоні кільця опорного циліндричну форму із загальною вертикальною віссю з кільцем, спирається на пояса кільця, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня опорного кільця виконана овальної форми, переважно, з основними дугами однакового радіуса, при цьому довга вісь розташована в площині осі цапф кільця й перевищує коротку, розташовану в площині осі льотки корпусу, на подвоєну величину зазору між корпусом і опорним кільцем по осі льотки, помножену на встановлений коефіцієнт збільшення зазору, причому в пропонованому кільці дуги в точках сполучення охоплюють центральний кут α, при цьому внутрішня стінка кільця виконана з частин, стики яких розташовані в точках сполучення дуг, до того ж частини стінки можуть бути виконані з листів різної товщини, що забезпечує вирівнювання жорсткості кільця по периметру. 3 UA 118093 U 2. Конвертор за п. 1, який відрізняється тим, що коефіцієнт збільшення зазору встановлений в межах від 0,5 до 1,5. 3. Конвертор за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що центральний кут α виконаний величиною від 75° до 90°. 4 UA 118093 U 5 UA 118093 U 6 UA 118093 U 7 UA 118093 U 8 UA 118093 U 9 UA 118093 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10