Дипломная (вкр): Разработка упаковочного шнекового полуавтомата для производства шлакообразующих смесей

Разработка упаковочного шнекового полуавтомата для производства шлакообразующих смесей

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

.1 Анализ состояния вопроса

.2 Цель и задачи разработки

. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Описание работы упаковочного шнекового полуавтомата

.2 Разработка пневматического дозатора

.2.1 Расчёт и выбор исполнительного пневмодвигателя

.2.2 Составление принципиальной схемы привода

.2.3 Расчет и выбор компрессорной установки

.2.4 Расчёт и выбор пневмоаппаратуры и трубопроводов

2.2.5 Выбор пневмоаппаратуры

2.2.6 Определение потерь давления в трубопроводах и аппаратуре

.2.7 Проверка пневмоцилиндра по действительному усилию

.2.8 Требуемая пропускная способность пневмоаппаратуры

2.3 Разработка привода рыхлителя

2.3.1 Расчет цепной передачи

2.3.2 Исходные данные

2.3.3 Проектировочный расчет цепной передачи

.3.4 Кинематический и геометрический расчет цепной передачи

2.3.5 Расчет цепи по запасу прочности

.3.6 Расчет цепи на долговечность при износостойкости шарниров

.3.7 Ограничение числа ударов в цепи

2.3.8 Оценка критической частоты вращения

2.4 Разработка привода ленточного конвейера

2.4.1 Описание конструкции привода конвейера для передачи мешкотары

2.4.2 Спроектировать привод ленточного конвейера, согласно исходных данных

2.4.3 Разработка и описание кинематической схемы привода

2.4.4 Энергокинематический расчет привода

.4.5 Определение силовых и кинематических параметров привода

.4.6 Выбор редуктора

.4.7 Расчет и проектирование цепной передачи

2.4.8 Проектный расчет вала. Эскизная компоновка вала

.4.9 Подбор подшипников и корпусов для них

2.4.10 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

2.5 Расчет червячной фрезы

2.5.1 Способы зубообработки

.5.2 Обоснование выбора червячной фрезы

.5.3 Выбор конструктивных параметров фрезы

.5.4 Расчёт червячной фрезы

.5.5 Расчет размеров исходной инструментальной рейки

.5.6 Расчет геометрических параметров режущей части фрезы

.5.7 Расчет основных углов фрезы

.5.8 Расчет шага винтовых стружечных канавок

.5.9 Расчет размеров профиля нарезки фрезы в осевом сечении

.5.10 Расчет угла установки фрезы на станке

.5.11 Выбор станка для обработки зубчатого колеса

. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Описание конструкции и назначение червячной модульной фрезы

.2 Технологический контроль чертежа детали

.3 Анализ технологичности конструкции

.4 Выбор метода изготовления и формы заготовки

.5 Выбор структуры обработки червячной фрезы

.6 Определение типа производства и формы организации технологических процессов

.7 Расчет припуска на обработку

.8 Выбор оборудования

.9 Выбор станочных и инструментальных приспособлений

.10 Выбор режущего инструмента

.11 Выбор средств измерения и контроля

.12 Выбор режимов резания для токарной обработки

.13 Определение технической нормы времени

.14 Выбор средств транспортировки

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Цех экзометрических шлакообразующих смесей состоит в группе основных цехов ОАО «Северсталь». Цеху в этом году исполнится 25 лет. За все это время цех рос, увеличивал свою мощность, а значит, требовалось увеличение скорости производства и увеличение качества производства, уменьшение времени простоев по вине оборудования. Цех постоянно модернизировал своё оборудование. Для увеличения скорости производства необходимо было пересчитывать редуктора, увеличивать мощность приводов оборудования. На определённом этапе модернизаций приводов возникли проблемы. Они заключаются в уменьшении межремонтного периода приводов, что существенно отобразилось на количестве ремонтов. Также увеличились аварийные простои из-за поломок привода. Было принято решение о реконструкции оборудования для производства шлакообразующих смесей. упаковочный шнековый полуавтомат привод

Упаковочный полуавтомат служит для упаковки шлакообразующих смесей в мешкотару от 10 до 50 кг

Первоначально упаковка производилась в коробки по три тонны. Материал ссыпали на прямую из бункера в контейнер. Но при хранении и транспортировке смесей из-за разной плотности материалов входящих в состав, происходило расслоение смеси в контейнере. При засыпки смесей в сталь-ковш или при таркетированиии конвертера происходили прорывы и прогары металла. Это приводило к остановке машин для непрерывного литья заготовок и ремонту сталь-ковшей, а остановка приводит к большим убыткам цеха. Чтобы снизить этот вид убытков необходим новый привод, который будет на более длительный срок времени работать без поломок и не требовать к себе контроля и смог повысить качество смей. Упаковочный полуавтомат состоит из нескольких узлов, узла горизонтального шнека предназначенного для набора смеси в мешкотару, узла рыхлителя для ворошения материала при остановках оборудования, узла опрокидователя для сброса заполненных мешков на конвейер. Установка полуавтомата позволит повысить качество смесей за счет уменьшения объема материла. Упаковка производится в клапанные мешки объемом от 10до 50кг.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

.1 Анализ состояния вопроса

Применение шлаковых смесей. Чаще других используют два технологических приема:

-     подачу на струю металла порошка, состоящего из извести, плавикового шпата и алюминия;

-           присадку десульфурирующей смеси, состоящей из извести и плавикового шпата, на дно ковша перед выпуском металла; при этом одновременно на дно ковша присаживают все требуемое для раскисления количество ферросилиция. Температура металла при использовании для десульфурации синтетических смесей в твердом виде должна быть выше обычной на 10-15 °С.

Так, например, твердые шлаковые смеси (сокращенно ТШС) использовали в конвертерном цехе комбината "Азовсталь" при производстве труб большого диаметра для магистральных трубопроводов (сталь должна была содержать не более 0,010% S). Использовали ТШС следующего состава, %: известь 60; плавиковый шпат 20; магнезитовый порошок 10; отходы, содержащие алюминий, 10. При этом ввод в состав ТШС магнезитового порошка (используемого для торкретирования конвертеров или заправки мартеновских печей) обусловлен тем, что MgO при содержании его в шлаке до 10-12% снижает температуру ликвидуса системы CaO-SiO2-Al2O3-MgO и вязкость таких шлаков, повышая коэффициент активности СаО и коэффициент распределения серы.

Отходы алюминия и алюминиевых сплавов (алюмошлак) представляют собой механическую смесь, состоящую из 85% металлической части (корольки, всплески, не расплавившаяся часть алюминиевого лома) и 15% шлаковой части (состоящей в основном из A12O3). В составе металлической части содержится до 75% А. Металлический алюминий в составе алюмошлака выполняет двоякую роль: во-первых, обеспечивает дополнительное раскисление металла, во-вторых, образующийся после окисления алюминия А12О3, остается в шлаке и является дополнительным разжижителем шлаковой смеси, находящейся в сталеразливочном ковше.

Обработку стали ТШС проводили в ковше во время выпуска металла из конвертера. Порядок присадки смеси был следующий. Известь и плавиковый шпат, предварительно смешанные, подавали в ковш емкостью 350 т по тракту сыпучих. Магнезитовый порошок и алюмошлак без предварительного смешивания присаживали в ковш с рабочей площадки конвертерного отделения из переносного бункера одновременно с известью и плавиковым шпатом. Очередность подачи в ковш материалов во время выпуска соответствовала существующей: 1-я порция чушкового алюминия, ТШС, наутлероживатель и ферросплав; 2-я порция чушкового алюминия, алюминиевый слиток. В результате получали сталь, содержащую 0,009% S.

В тех случаях, когда по условиям производства (например, цех старой постройки с отсутствием свободных площадей) нет возможности разместить, оборудование для расплавления синтетического шлака, используют метод обработки металла на выпуске твердыми синтетическими шлаками. Обычно в состав таких смесей вводят СаО и CaF2. Расход таких смесей колеблется от 3 до 10 кг/т (иногда и более). И в этом случае наилучшие результаты по десульфурации и получению стали с минимальным содержанием неметаллических включений, получают при одновременном воздействии на металл с десульфурирующей синтетической смеси и раскислителей. Чаще других используют три технологических приема:

) Подача на струю металла порошка, состоящего из извести, плавикового шпата и алюминия.

) Присадка десульфурирующей смеси, состоящей из извести и плавикового плата, на дно ковша перед выпуском металла; при этом одновременно на дно ковша присаживается все требуемое для раскисления количество ферросилиция.

Температура металла при использовании для десульфурации синтетических смесей в твердом виде должна быть выше обычной на 10-15 °С. В некоторых случаях для облегчения условий быстрого образования активного шлака ковш вовремя покачивают или перемещают вперед и назад. Обработка таким методом стали с повышенным содержанием углерода позволяет снизить содержание серы (по сравнению с последней пробой из конвертера) почти вдвое; при обработке менее углеродистого металла (ванна более раскислена) степень десульфурации уменьшается.

) Подача порошкообразной смеси извести, плавикового шпата и кальцинированной соды при помощи бункера-дозатора на поверхность струи металла, стекающего по выпускном) желобу в ковш. При падении струи и ударе ее о дно ковш или об уже накопившийся в нем слой жидкого металла проходит перемешивание обеих фаз и быстрая десульфурация металла. Расход смеси составляет 1,2-1,6%.

В России в последние годы проведен ряд исследований имеющих целью определить рациональные и экономичные обоснованные пути использования твердых шлакообразующих смесей (ТШС).

С целью выбора более эффективных схем внепечного рафинирования ЦНИИЧМ совместно с металлургическим комбинатом "Азовсталь" выполнен технико-экономический анализ затрат на производство трубных сталей при частичной или полной замене синтетического шлака ТШС, которая содержала известь и плавиковый шпат фракции 50-20 мкм в соотношении 4: 1. Технологическую присадку этой смеси осуществляли с использованием средств механизированной подачи в сталеразливочный ковш, в начале выпуска плавки из конвертера непосредственно на струю сливаемого металла. Удельный расход ТШС составлял 5-6 кг/т стали в случае частичной замены синтетического шлака. При полной замене синтетического шлака ТШС удельный расход увеличивался, до 12-14 кг/т стали. Анализу подвергали технико-экономические показатели трех вариантов внепечного рафинирования трубных сталей группы ГФБ (09Г2ФБ, 10Г2ФБУ, 10Г2ФБ). В первом варианте десульфурация металла проводилась известково-глиноземистым шлаком в 350-т сталеразливочном ковше с кислой набивной или шамотной кирпичной футеровкой. Во втором варианте ее осуществляли в 350-т сталеразливочном ковше с кислой набивкой или шамотной кирпичной футеровкой с уменьшенным (на 15-20%) удельным расходом известково-глиноземистого шлака и добавками ТШС.

Благодаря производству трубного металла в конвертерном Цехе с использованием ТШС и ковшей с футеровкой из основного огнеупорного материала нижний предел по содержанию серы в трубной стали дополнительно уменьшился до 0,004%, повысилась усвояемость алюминия, марганца и кремния, в жидкой стали в процессе корректировки ее химического состава, а стойкость футеровки ковшей увеличилась более чем в 2,8 раза. Наряду с указанными преимуществами необходимо обратить внимание на уровень изменения тепловых потерь и способы их компенсации.

Уменьшение количества синтетического шлака на плавку и обвалку в ковш ТШС (второй вариант) увеличивают потери 1епла на нагрев и расплавление ТШС. Отмечено также сниже-11116 температуры металла в ковше с 10 (в первом и втором) *) 5°С (в третьем варианте).

В условиях кислородно-конвертерного цеха комбината повышенные потери тепла компенсируются путем подогрева огнеупорной футеровки сталеразливочного ковша до 800 °С. Для этого стенды в ковшовом пролете были оборудованы высокотемпературными горелками, а сталеразливочные ковши снабжены специальными крышками для утепления. Использование указанных мероприятий снижает до минимума потери тепла по третьему варианту и повышает эффективность внепечного рафинирования стали.

В мартеновском цехе ОАО "Азовсталь" усовершенствовали технологию производства рельсовой стали путем обработки ее в ковше шлаком ЭШП с добавкой доломитизированной извести при одновременной продувке металла аргоном. Такая внепечная обработка позволила снизить среднее содержание серы с 0,036 до 0,026%, стабилизировать температуру металла, повысить чистоту металла по неметаллическим включениям и увеличить выход рельсов I сорта.

На РусМЗ проведены плавки трубной стали с десульфурацией металла в сталеразливочном ковше на выпуске смесью извести и отходов производства вторичного алюминия, содержащих 65-70%. А12О3; 2-4% SiO2; 2,8-3,2% СаО. Смеси в ковш подавали одновременно с раскислителями при заполнении его металлом на 1/8 высоты в течение 2-3 мин. Применение твердой шлакообразующей смеси значительно увеличивает степень десульфурации металла; при этом снижается угар кремния и марганца в ковше соответственно на 9,9 и 4,7%, расход алюминия в слитках уменьшается. Новая технология позволила увеличить выход труб первого сорта

В России над проблемой разработки эффективной технологи" обработки стали ТШС, длительное время работает донецкий институт. Разрабатывая технологию применения условий мартеновского цеха металлургического комбината им. Дзержинского установили, что условия десульфурации изменяются в зависимости от продолжительности (интенсивности) выпуска плавки. Для улучшения условий шлакообразования и физико-химических свойств рафинировочного шлака в состав обычной смеси (60-65% извести и 35-40% плавикового шпата) ввели отсевы алюминиевой стружки (отвальный продукт), содержащей 15-20% А12О3; 0,5-2,0% СаО; 10-12% SiO2; Добавка 10% отсевов алюминиевой стружки способствует снижению вязкости шлака в интервале 1550-1600 °С на 25%, а также плавкости смеси на 60 °С, что свидетельствует об улучшении тепловых условий формирования шлака.

Провели оценку продолжительности прогрева кусочков смеси до температуры металла с учетом плавления легкоплавких (Составляющих. Расчеты показали, что при гидродинамических условиях наполнения ковша до 1/3 его высоты период полного прогрева тугоплавких кусочков смеси размером до 20 мм не превышает 50 С, что составляет не более 5-10% общей продолжительности выпуска металла из 240-т мартеновской печи. В связи с высокими значениями коэффициентов турбулентного массообмена в этот период наполнения ковша существует возможность получения жидкой шлаковой фазы при наличии тугоплавких кусочков извести размером до 20 мм.

Выбор оптимальных значений гидродинамических параметров расхода металла в струе при его сливе в ковш и режима присадки смеси в рафинируемый расплав проводили по Результатам промышленных экспериментов и теоретических Расчетов. Момент ввода смеси в ковш был определен однозначно, так как из-за необходимости проведения в ковше окончательного раскисления стали подача смеси может быть начата спустя 2-2,5 мин после начала выпуска. Скорость подачи смеси на струю металла была задана из расчета обеспечения равномерного прогрева кусочков смеси до температуры расплава за период времени, ограниченный наполнением ковша от 1/4 до 1/3 его высоты. Результаты тепло-Вь1х расчетов показали, что этого времени достаточно для одного прогрева кусочков смеси размером до 20 мм.

В результате обработки массива плавок, на которых смесь присаживали рассредоточено на струю металла по разработанному режиму, определили оптимальный расход металла в струе, при котором достигаются наиболее высокие значения степени десульфурации стали в 240-т ковше