Совершенствование конструкции и модельные исследования работы системы газоотсоса электродуговой печи литейного цеха

Abstract

В результате обследования систем газоотсоса малотоннажных электродуговых печей (от 3 до 10 т), эксплуатируемых в литейных цехах машиностроительных предприятий, выявлены узкие места, из-за которых в производственные помещения попадает значительное количество газопылевых выделений, загрязняющих воздух в рабочих зонах. В первую очередь это связано с несовершенством конструктивных схем систем эвакуации газа и пыли, выбрасываемых из полости печи через выпускной канал, рабочее окно, зазоры между ее корпусом и сводом, а также между кромками отверстий в верхней его части и опущенными через них электродами. В частности узлы сочленения улавливающих поворотных зонтов с газоотводящими трубопроводами в этих системах не обеспечивают надлежащей герметизации подвижных соединений. В связи с этим авторами предложена усовершенствованная конструкция механизма поворота зонта печи, предусматривающая применение двух песочных затворов, устраняющих возможность выхода в окружающую среду вредных выделений между подвижно сочлененными элементами системы. Для начала проектирования промышленного образца модернизированного механизма разработана методика расчета энергосиловых параметров его привода. Предварительная проверка правильности принятых технических решений и корректности полученных расчетных зависимостей выполнена на действующей модели исследуемой системы, изготовленной в масштабе 1:10 по отношению к промышленному образцу. В ходе модельных исследований с использованием контрольно-измерительного комплекса, включавшего тензорезисторный преобразователь, усилитель переменного тока, аналого-цифровой преобразователь и ЭВМ, зафиксирована нагрузка, действующая на привод модели механизма поворота зонта при его переводе из рабочей позиции в положение парковки и обратно. При этом нагрузку измеряли для двух случаев: при отсутствии и наличии песка в затворах, обеспечивающих герметизацию подвижно сочлененных элементов исследуемой механической системы. Установлено, что доля сил сопротивления, возникающих в двух песочных затворах при относительном повороте подвижного элемента, составляет 20-26 % от общей нагрузки на привод механизма в зависимости от угловой скорости консоли с зонтом. Аналогично данный показатель, рассчитанный по полученным теоретическим зависимостям, находился в пределах 17-23 % для механизмов поворота зонта системы газоотсоса дуговых печей тоннажностью от 3 до 10 т. Видеосъемка картин движения потоков дыма, истекающего из модели печи через имеющиеся зазоры между ее корпусом и сводом при имитации сталеплавильного процесса, подтвердила надежность функционирования песочных затворов, обеспечивающих полную герметизацию в узлах сочленения подвижных элементов механизма поворота зонта. Практическое использование предложенного технического решения позволит повысить эффективность эвакуации вредных газопылевых выделений из рабочей зоны плавильных печей, используемых в литейном производстве.