содержанием класса - мм не
более - % позволяет при его использовании повысить производительность
доменной печи на - % и снизить расход кокса на плавку на - %, что
является значительным потенциальным фактором повышения экономической
эффективности производства чугуна. В связи с этим задача оптимизации
конструкции применяемой одновалковой дробилки для стабилизации крупности
готового агломерата является актуальной.
Успешное решение указанной задачи предполагает использование научных подходов,
основанных на методах планирования эксперимента, математического моделирования,
лабораторных и промышленных исследований.
Учитывая объем агломерационного производства (десятки миллионов тонн в год),
повышение эффективности дробления и улучшение фракционного состава готового
агломерата, даже в малых размерах, дает существенный экономический эффект в
масштабах металлургического предприятия.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Отдельные этапы изучения
процесса дробления агломерата автором диссертации проведены в рамках
госбюджетной темы “Усовершенствование технологических процессов в области
механики машин и механизмов”, выполненной в г. на кафедре машин
металлургического комплекса и прикладной механики в Донбасском государственном
техническом университете (ДонГТУ) (г. Алчевск Луганской обл.). Более подробно
вопросы технологического процесса дробления агломерационного спека изучались по
плану госбюджетной темы № “Научное обоснование и оптимизация
технологического процесса дробления агломерата” выполняемой в период с по
гг. (№ГР U) в ДонГТУ.
Автор лично участвовал во всех вышеперечисленных работах в качестве младшего
научного сотрудника, научного сотрудника, старшего научного сотрудника и
занимался вопросами усовершенствования, разработки и исследований
дробильно-измельчительной техники и одновалковой зубчатой дробилки.
Цель работы – повышение эффективности дробления агломерата за счет его
предварительного разрушения, а также улучшение процесса дробления путем
усовершенствования конструктивных параметров одновалковой зубчатой дробилки,
обеспечивающих создание условий излома.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. Выполнить математическое моделирование процесса дробления агломерационного
спека в одновалковой зубчатой дробилке, включающее:
- структуризацию работы одновалковой дробилки на основе системного анализа;
- математическое описание основных этапов движения агломерационного спека при
дроблении (транспортирование агломерата на спекательных тележках, скольжение по
наклонной направляющей, определение возможности переворачивания спека для
подачи в дробилку более нагретой стороной вверх, взаимодействие с рабочими
элементами в процессе дробления, выгрузка агломерата из зоны дробления).
2. Разработать полиномиальную модель процесса переворачивания спека более
нагретой стороной вверх и произвести оптимизацию ее параметров.
3. Изготовить физическую модель дробилки и экспериментально исследовать ее
основные параметры.
4. Разработать методику синтеза новых способов и конструкций для дробления
агломерата.
5. Опробовать усовершенствованную конструкцию одновалковой зубчатой дробилки в
производственных условиях и оценить эффективность внедренных технических
решений.
6. Внедрить результаты исследований в производство.
Объект исследований. Объектом исследований является механическая система
одновалковой зубчатой дробилки.
Предмет исследований. Конструктивные параметры одновалковой зубчатой дробилки,
оказывающие влияние на разрушение агломерационного спека. Методы расчета подачи
агломерационного спека на дробление.
Методы исследований. Исследование процесса подачи и дробления аглоспека
выполнено на основе системного подхода и структурного анализа с использованием
основных положений теории дробления и методов математического анализа, где
линейная скорость конца пирога рассчитывалась с помощью компьютерного
программирования на языке Basiс. Математическое моделирование процесса
переворачивания спека более нагретой стороной вверх выполнено на основе теории
многофакторного планирования экспериментов, при этом для оптимизации параметров
применен метод квантования независимых переменных. Экспериментальные
исследования физической модели дробилки выполнялись на основе теории подобия,
измерения крутящих моментов на лабораторном стенде осуществлялось с применением
тензометрии. Новые способы и конструкции машин для дробления агломерата
разработаны на основе методов синтеза.
Научная новизна полученных результатов.
1. Получили дальнейшее развитие представления о закономерности изменения
скорости скольжения аглоспека по ровной наклонной направляющей и по
направляющей с изломом. Установлена связь угла наклона направляющей со
скоростью подачи аглоспека в дробилку. С увеличением угла наклона направляющей
от є до є скорость увеличивается в , раза.
2. Впервые установлена зависимость угловой скорости вращения ротора от подачи
аглоспека, количества, толщины и радиуса зубьев звездочки, геометрических
параметров пирога и скорости движения паллет. Это позволяет задать такие
параметры, чтобы максимальный размер дробленого куска агломерата не превышал
мм.
3. Впервые доказана возможность подачи агломерационного спека на дробление
более нагретой стороной вверх за счет энергии, накопленной им при движении по
наклонной направляющей с учетом угла ее наклона и геометрических параметров
спеченного пирога. При этом линейная скорость конца пирога достигает м/с, что
способствует предварительному разрушению.
4. Впервые, на основе реализации методов математической теории планирования
многофакторного эксперимента, получена регрессионная зависимость второго
порядка, определяющая минимальное расстояние, необходимое для переворачивания
аглоспека более нагретой стороной вверх при движении по наклонной
направляющей.Оптимальным параметрам, полученным методом квантования независимых
переменных, соответствуют: высота пирога , м, длина , м, угол наклона
направляющей ,є.
Практическое значение полученных результатов. Практическую ценность имеют
следующие результаты исследований и разработок:
- улучшение процесса разрушения путем создания условий излома за счет смещения
верхних плоскостей колосников для снижения энергозатрат на дробление и
улучшение гранулометрического состава готового продукта;
- возможность переворачивания аглоспека с целью его подачи на дробление более
нагретой стороной вверх;
- принципиально новые способы и конструкции пяти дробильно-измельчительных
машин, обеспечивающих предварительное разрушение аглоспека и создание условий
излома.
Результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедр "Технология и
организация машиностроительного производства" ДонГТУ, "Машины металлургического
комплекса и прикладной механики" ДонГТУ и научно-исследовательского
проектно-конструкторского института "Параметр" при ДонГТУ.
Конструкция одновалковой зубчатой дробилки по декларационному патенту Украины №
внедрена в производство агломерата в Акционерном обществе открытого типа
"Алчевский металлургический комбинат", годовой фактический экономический эффект
от внедрения которой составляет грн. При этом прочность готового
агломерата повышена на , %, а энергозатраты снижены на , %.
Личный вклад соискателя. Основная часть исследований, методики проведения
экспериментов, обработка результатов, вошедших в диссертационную работу,
принадлежат автору. А именно: теоретически исследован процесс движения
агломерационного спека на этапах подачи, прохождения через рабочее пространство
одновалковой зубчатой дробилки и определены условия переворачивания более
нагретой стороной вверх; разработана полиномиальная модель зависимости
минимального расстояния, необходимого для переворачивания спека более нагретой
стороной вверх от высоты спека, его длины и угла наклона направляющей и
оптимизированы ее параметры; обосновано рациональное расположение элементов
новых конструкций дробильных машин; выполнены экспериментальные исследования
физической модели и промышленного образца одновалковой зубчатой дробилки;
разработана технология дробления аглоспека путем преимущественной реализации
излома и опробована в производственных условиях агломерационного цеха ОАО "АМК"
на усовершенствованной конструкции одновалковой зубчатой дробилки. В
исследованиях принимали участия сотрудники ДонГТУ, работающие по госбюджетной
теме, при проведении экспериментальных исследований на лабораторном стенде
принимали участие сотрудники Государственного высшего учебного заведения
"Донецкий национальный технический университет" (ГВУЗ ДонНТУ). Совместно с ними
опубликованы статьи. Личный вклад соискателя в этих работах дан в виде кратких
аннотаций, после указания их номеров в списке использованных источников.
[, , ] – поставлены задачи исследований, проведены расчеты,
проанализированы результаты;
[] – проанализированы методы дробления агломерата и критерии оценки его
качества, рассчитана подача аглопирога на зуб ротора;
[] – проведены многофакторные исследования, разработана математическая модель
процесса зависимости минимального расстояния при переворачивании аглоспека,
оптимизированы параметры процесса;
[, , - ] – предложены принципиально новые существенные признаки
изобретений.
Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы
докладывались на научно-технической конференции Донбасского государственного
технического университета в секции “Машины для металлургического производства”
(г. Алчевск, г.), -й Промышленной конференции "Эффективность реализации
научного, ресурсного и промышленного потенциала" (пгт. Славское, г.), -й
региональной научно-методической конференции "Машиноведение и детали машин" в
Донецком национальном техническом университете (Донецк, г.), Международной
научно-технической конференции "Устойчивое развитие горно-металлургической
промышленности" в Криворожском техническом университете (г. Кривой Рог,
г.), -й региональной научно-методической конференции "Машиноведение и детали
машин" в Донецком национальном техническом университете (Донецк, г.), -й
Промышленной конференции "Эффективность реализации научного, ресурсного и
промышленного потенциала" (пгт. Славское, г.), "Машиноведение и детали
машин" в ГВУЗ ДонНТУ (Донецк, г.), Международной научно-технической
конференции "Устойчивое развитие горно-металлургической промышленности" в
Криворожском техническом университете (г. Кривой Рог, г.), на кафедре
"Машины металлургического комплекса и прикладная механика" ДонГТУ в –
годах и кафедре "Механическое оборудование заводов черной металлургии" ГВУЗ
ДонНТУ.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в научных работах, в
том числе: статьях научных журналов, статьях сборников научных трудов,
получено декларационных патентов Украины на полезные модели и изобретения.
При этом статей опубликованы в специализированных изданиях ВАК Украины.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех
разделов,
выводов, списка использованных источников и приложений. Основная часть работы
представлена на страницах и содержит рисунок (из них на отдельных
страницах), таблиц (из них на отдельных страницах). Общий объем работы,
включая приложения, составляет страниц. Список
- Київ+380960830922