РАЗДЕЛ 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЛИЯНИЯ КОНФИГУРАЦИИ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРЕССУЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
НА ПАРАМЕТРЫ УПЛОТНЕНИЯ МЕЛКОФРАКЦИОННЫХ ШИХТ В ЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ
В процессах прессования конфигурация прессующего инструмента оказывает влияние
на распределение плотности в брикетах, характер уплотнения и силовые параметры
процесса, а, следовательно, и на конструкцию прессового оборудования в целом.
Поэтому вопрос правильно обоснованного выбора конфигурации прессинструмента и
прогнозирование его влияния на силовые и технологические факторы формирования
брикетов возникает уже на стадии проектирования прессового оборудования.
Решение данного вопроса является важной и актуальной задачей современных
научных исследований.
2.1. Постановка задач исследования
Процесс формирования брикета при прессовании мелкофракционной шихты
характеризуется функциональной взаимосвязью между давлением прессования и
величиной уплотнения. Для установления этой взаимосвязи в ИЧМ создана
лабораторная установка и разработана методика экспериментальных исследований,
которые позволяют изучить характер уплотнения шихты в прессформе [42, 109].
Определенная экспериментально указанная выше взаимосвязь является
основополагающей при определении технологических и силовых параметров процесса
прессования, которая может быть представлена в виде аналитического выражения:
где р – давление прессования,
Ку – коэффициент уплотнения,
или в виде графика кривой уплотнения, построенного в координатах «давление
прессования р – коэффициент уплотнения Ку».
В рассматриваемом случае уплотнение шихты осуществляется в матричном канале
стальной цилиндрической прессформы пуансонами с плоскими торцами.
Однако, в валковых прессах, широко используемых на сегодняшний день в практике
брикетирования, роль прессующего инструмента выполняют валки с формующими
элементами различной конфигурации, выполненными на их рабочей поверхности.
Экспериментальные исследования по брикетированию мелкофракционных шихт из
отходов горно-металлургических предприятий, проводимые в ИЧМ, показывают, что
существует различие в величине уплотнения при одинаковых давлениях прессования
для брикетов, полученных в прессформе при помощи пуансонов с плоскими торцами и
в формующих элементах валкового пресса. Предположительно это различие
обусловлено влиянием конфигурации рабочей поверхности прессующего инструмента
на характер нагружения, а, следовательно, и на напряженно-деформированное
состояние шихты.
Анализ ряда работ [37-44, 53-66] по теории прессования и брикетирования
показывает, что на сегодняшний день исследования, раскрывающие суть описанного
выше явления, не проводились. Поэтому представляет интерес получение сведений о
степени влияния конфигурации рабочей поверхности прессинструмента на характер
взаимосвязи между параметрами уплотнения р и Ку. В связи с этим были проведены
экспериментальные исследования, целью которых ставилось определение степени и
характера влияния указанного ранее фактора на параметры уплотнения
мелкофракционных шихт.
2.2. Характеристики исходных материалов и шихт
Выбранные для проведения экспериментальных исследований материалы должны
отвечать следующим основным требованиям:
актуальность и целесообразность использования материала в качестве сырья на
металлургических предприятиях;
принадлежность к различным типам производств (коксохимическое, прокатное,
ферросплавное и др.);
различие материалов по физико-механическим свойствам в т.ч. по сопротивлению
сжатию.
Поэтому в качестве исходных материалов для приготовления шихт выбраны три вида
отходов горно-металлургического комплекса: коксовая мелочь, прокатная окалина и
отсевы ферромарганца.
Фракционный состав этих материалов приведен в табл. 2.1 и подобран таким
образом, чтобы обеспечить однородность шихты в небольшом по объему брикете.
Таблица 2.1
Фракционный состав исходных материалов
Материал
Содержание фракции, %масс
-3…+2мм
-2…+1мм
-1…+0,5мм
-0,5мм
Коксовая мелочь
34,8
8,2
57
Прокатная окалина
49,3
17,4
33
Отсевы ферромарганца
17,81
31,3
10,93
39,96
На основе выбранных материалов с использованием в качестве связующих веществ
лигносульфоната технического (ЛСТ) и органического связующего (ОС) были
приготовлены шихты, состав и некоторые параметры которых приведены в табл.
2.2.
Таблица 2.2
Состав и параметры исследуемых шихт
Исходный материал
Влажность исходного материала, %масс
Связующее
Состав шихты
Влажность шихты, %масс
Насыпная плотность шихты, г/см3
Коксовая мелочь
7,0
ЛСТ
90% коксовой мелочи+10%ЛСТ
12,5
0,55
Прокатная окалина
0,25
ЛСТ
95% прокатной окалины+5%ЛСТ
1,3
1,85
Отсевы ферромарганца
ОС
96,5% отсевов ферромарганца+3,5%ОС
5,5
2,06
2.3. Методика экспериментальных исследований
Прессование брикетов из указанных ранее шихт производили в стальной
цилиндрической прессформе с диаметром матричного канала 30 мм. В качестве
прессующего инструмента использованы стальные цилиндрические пуансоны с
различными конфигурациями рабочих поверхностей (рис. 2.1), три из которых (рис.
2.1 б, в, г) соответствуют конфигурациям формующих элементов, выполненных на
рабочих поверхностях бандажей валковых прессов конструкции ИЧМ.
Процесс уплотнения исследуемых шихт осуществлялся на лабораторной установке,
смонтированной на базе гидравлической испытательной машины ЦД-10 (рис. 2.2) и
записывался на диаграммную ленту в координатах «давление прессования - усадка»
(рис. 2.3).
Полученные брикеты имели форму цилиндра, двояковыпуклой линзы и
пельменеобразную форму (рис. 2.4). При этом для получения брикетов указанных
форм из конкретной шихты использовалось одинаковое ее колич
- Киев+380960830922