Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Металлургические машины и оборудование

Покупка
Артикул: 754041.01.99
Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину
В апреле 2008 г. в ГТУ МИСиС в рамках студенческих Дней науки проходила ежегодная научная конференция студентов и аспирантов кафедры «Машины и агрегаты металлургических предприятий». На научном семинаре кафедры было заслушано 19 выступлений студентов, обучающихся по специальности 150404 «Металлургические машины и оборудование». Наиболее интересные доклады молодых ученых кафедры МАМП рекомендованы к печати в данном сборнике.
Металлургические машины и оборудование : сборник научных трудов студентов и аспирантов МИСиС / под ред. Н. А. Чиченева. - Москва : Изд. Дом МИСиС, 2008. - 47 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1244262 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ» 
______________________________________________________________ 
Кафедра машин и агрегатов металлургических предприятий 
 
 
 
 
 
 
 
 
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 
 
 
 
Сборник научных трудов студентов и аспирантов МИСиС 
 
Под редакцией Заслуженного деятеля науки Российской Федерации, 
профессора, доктора технических наук Н.А. Чиченева 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
МОСКВА 
Издательский Дом МИСиС        2008 
 
 
 
 
УДК 621.7.06 + 669.02/.09 
 
М54 
 
 
Металлургические машины и оборудование: Сб. науч. трудов студентов и 
М54 аспирантов МИСиС / Под ред. Н.А. Чиченева. – М.: Изд. Дом МИСиС, 
2008. – 47 с. 
В апреле 2008 г. в ГТУ МИСиС в рамках студенческих Дней науки проходила ежегодная 
научная 
конференция 
студентов 
и 
аспирантов 
кафедры 
«Машины 
и 
агрегаты 
металлургических предприятий». 
На научном семинаре кафедры было заслушано 19 выступлений студентов, 
обучающихся по специальности 150404 «Металлургические машины и оборудование». 
Наиболее интересные доклады молодых ученых кафедры МАМП рекомендованы к печати 
в данном сборнике. 
 
 
 
© Государственный технологический  
университет «Московский институт 
стали и сплавов» (МИСиС), 2008 
 
СОДЕРЖАНИЕ 
Предисловие 
4 
Бердников С.С., Иванов С.А. Повышение стойкости фурменного прибора 
доменной печи путем нанесения износостойких покрытий 
6 
Виноградов Г.Д.., Жариков В.М. Моделирование оптической схемы 
комбинированной лазерной обработки тонколистовых материалов 
излучением инфракрасного и видимого диапазонов 
11 
Вольский А.П.,  Куклев А.А., Зарапин А.Ю. Математическое 
моделирование температурного и фазового состояния непрерывно-литой 
заготовки в зоне вторичного охлаждения 
13 
Гришин Р.Ю., Жариков В.М. Анализ физических процессов при 
комбинированной лазерной обработке тонколистовых материалов 
излучением инфракрасного и видимого диапазонов 
19 
Заугольников И.С., Задорожный В.Д.  Разработка скребкового конвейера 
для уборки окалины и скрапа из-под рабочей клети 1250 
22 
Каменев А.В., Горбатюк С.М. Малогабаритный вакуумный стан винтовой 
прокатки МАМП-10 
26 
Красиков А.В., Чиченев Н.А. Реконструкция блока подачи профильной 
полосы для производства тракторного башмака 
31 
Лившиц М.В., Чиченев Н.А. Разработка лоткового распределителя шихты 
доменной печи №4 
33 
Орефков А.В., Куклев А.А., Зарапин А.Ю. Схема и характеристики зоны 
вторичного охлаждения машин непрерывного листья стальных заготовок 
37 
Туктаров Е.З. Горбатюк С.М. Вакуумная индукционная печь для нагрева 
тугоплавких металлов 
41 
Шалимова Е.А., Задорожный В.Д.  Разработка кантователя подушек валков 
стана 2800 ОАО «Уральская сталь» 
44 
 
 
 
 
 
 
 
 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
С 14 по 21 апреля 2008г. в рамках студенческих дней науки проходила 63-я 
студенческая научно-техническая конференция МИСиС, по результатам которой 
проведен 1-й этап Российского конкурса на лучшую научную работу студентов по 
секции машин и агрегатов металлургического производства. 
 
На научных семинарах кафедры МАМП заслушано 16 докладов, из которых 
два лучших выступления представлены на 10-ю московскую межвузовскую 
международную студенческую научную конференцию «Теория, технология и 
оборудование обработки металлов давлением», посвященная 75-летию со дня 
рождения Г.Я.Гуна: 
1) Повышение стойкости фурменного прибора доменной печи путем 
нанесения износостойких покрытий.  
Студент - Бердников С.С. 
Руководитель – канд. техн. наук, проф. Иванов С.А. 
2)  Конструирование оборудования для управляемой модификации 
поверхностного слоя металла комбинированным лазерным и 
деформационным воздействием.  
Студент - Брижак В.А. 
Руководитель – канд. техн. наук, доц. Жариков В.М. 
В настоящем сборнике представлены наиболее интересные доклады 
молодых ученых кафедры МАМП и Новотроицкого филиала МИСиС. Во-первых, 
это результаты, полученные студентами в процессе выполнения дипломных 
проектов и работ, которые были рекомендованы к публикации Государственными 
аттестационными комиссиями по специальности 150404 “Металлургические 
машины и оборудование”. Во-вторых, это выступления студентов по материалам 
КНИР 
(курсовой 
научно-исследовательской 
или 
проектно-конструкторской 
работы), исследования по которым планируется продолжить в процессе 
дальнейшего обучения. 
Следует отметить, что ряд студенческих работ кафедры МАМП отмечен 
различными наградами и премиями.  
Лауреатами Всероссийского конкурса дипломных проектов и работ в 
области металлургии (конкурс «Металлургия - 2007»), защищенных в 2006-2007 
учебном 
году 
по 
специальности 
150404 
«Металлургические 
машины 
и 
оборудование», следующие проекты студентов кафедры МАМП. 
1) 
«Разработка теплосохраняющих экранов для стана 560 горячей прокатки с 
целью повышения качества проката». Студент – Челкис В.А.., руководитель – 
профессор Иванов С.А. 
2) 
 «Разработка конструкции радиального распределителя шихты на доменной 
печи №4». Студент – Лившиц М.В., руководитель – профессор Чиченев Н. А.  
3) 
«Линия штамповки заготовок колес из алюминиевых сплавов на прессе 
усилием 60 МН». Студент – Белякин А.Г., руководитель – доцент Шур И.А. 
В конкурсе на соискание Премии имени академика А.И. Целикова за лучшие 
студенческие научные работы в области металлургического машиностроения 
отмечены следующие работы студентов кафедры МАМП. 
1) «Математическое моделирование температурного и фазового состояния 
непрерывно-литой заготовки в зоне вторичного охлаждения». Студенты - 
Вольский А.П. и Орефков А.В., руководитель - проф. Чиченев Н.А. 
2) «Малогабаритный вакуумный стан винтовой прокатки МАМП-10». Студент  - 
Каменев А.В., руководитель - проф. Горбатюк С.М. 
В ежегодной конференции молодых специалистов «Металлургия XXI века», 
проводимой ВНИИМЕТМАШ, МГТУ им. Н.Э.Баумана, МИСиС, МГВМИ и 
Металлургмаш, принимали участие аспиранты и студенты кафедры МАМП: 
Николаев В.А. и Обухов М.Е. (2007г.); Бердников С.С. и Каменев А.В. (2008г.). 
В работе конференций принимал участие Экспертный совет Программы 
«УМНИК» 
(участник 
молодежного 
научно-инновационного 
конкурса), 
по 
рекомендациям которого Фонд содействия развития малого предпринимательства 
в научно-технической сфере обеспечивает финансирование в течение двух лет 
продолжение исследований, представленных в работах Каменева А.В. (2007г.) и 
Бердникова С.С. (2008г.). 
Настоящий сборник трудов научной конференции студентов и аспирантов 
кафедры МАМП является четвертым; первый сборник был опубликован в 2002 г., 
второй – в 2005г., третий - в 2006г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ 
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОТЫ ВОЗДУШНЫХ ФУРМ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ 
 
Студент – С.С. Бердников, группа МО-03-6. 
Руководитель – канд. техн. наук, проф. С.А. Иванов 
 
Воздушные фурмы доменных печей являются одним из важнейших 
элементов конструкции доменной печи, определяющих эффективность ее 
работы; выход фурм из строя влечет за собой необходимость остановки печи для 
замены разрушенной фурмы. Простои печи по этой причине приводят к 
существенному снижению выплавки чугуна и увеличению расхода кокса. 
Основными причинами выхода воздушных фурм из строя является прогар 
рыльной части, трещины по сварке и износ наружного стакана. Если первая 
причина выхода определяется преимущественно нарушением технологии плавки, 
вторая – с качеством сварного соединения, то последняя – со стойкостью 
материала фурмы, точнее стойкостью поверхностного слоя.  
Прогар рыльной части является самой непредсказуемой причиной замены 
воздушных фурм и может произойти в любой момент времени их эксплуатации 
при попадании на поверхность фурм жидкого чугуна. Доля фурм, выведенных из 
эксплуатации по прогару, составляет в среднем 70–75 % от общего числа 
замененных фурм.  
Трещины по сварным швам происходят преимущественно в начальный 
момент времени эксплуатации фурм при нарушении технологии сварки. 
Возможны трещины по внутреннему стакану, возникающие также в основном на 
начальной стадии работы фурм из–за использования некачественной меди.  
Износ наружного стакана является наиболее ожидаемой причиной замены 
фурм и возникает в зависимости от объема печи и условий ее работы через 3–6 
месяцев их эксплуатации. Фурмы, находясь в зоне максимальных температур, 
подвергаются непрерывному истирающему действию шихтовых материалов, 
приводящему к их износу. Износ рыльной части и наружного стакана 
определяется износостойкостью поверхностного слоя фурмы. 
При попадании расплавленного чугуна на рыльную часть воздушной фурмы 
(рисунок 1) возможен прогар стенки фурмы. 
В настоящее время одним из способов повышения срока службы фурмы 
является нанесение алюминиевого газотермического покрытия с последующей 
термообработкой, 
что 
приводит 
к 
образованию 
медноалюминиевого 
диффузионного слоя. Этот слой обладает более высокой износостойкостью и 
низкой теплопроводностью [2]. Однако стойкость фурм по прогару увеличивается 
незначительно. 
В работе исследовано влияние дополнительного жаростойкого слоя 
газотермического покрытия из нихрома (80%-никиля 20% хрома) толщиной 2 мм, 
нанесённого на Cu–Al диффузионный слой, на прогар и величину теплопотерь 
через поверхность фурм. В расчетах приняты следующие граничные условия: 
температура чугуна tч = 1450°С, коэффициент теплоотдачи для поверхности, 
омываемой водой, 
1
α = 5000
2
ккал
м
ч К
⋅
⋅
. Коэффициент теплоотдачи для наружных 
поверхностей, омываемых дутьем и доменными газами, 
2
α
= 400 
2
ккал
м
ч К
⋅
⋅
. 
Температура доменных газов 
г
t =1600°С, охлаждающей воды tв=30°С, горячего 
дутья tд = 1192°С. 
Расчет температурного поля методом конечных элементов выполнен с 
помощью пакета Cosmos Works®, входящего в состав системы твердотельного 
моделирования Solid Works 2007®. Результаты расчетов, приведенные на 
рисунках 2-4, показывают влияние защитных слоёв на поверхности рыльной части 
фурмы, а также температурное поле в рассматриваемой детали при попадании на 
её поверхность чугуна. 
Из рисунка 2 видно, что при отсутствии защитных слоёв на поверхности 
рыльной части фурмы температура достигает значений 1100–1300°С, что больше 
температуры плавления меди (1083°С). Как видно из рисунка 3, в зоне контакта 
чугуна с Cu–Al диффузионным слоем температура в центре контакта принимает 
значение около 1150оС, что также больше температуры плавления меди. Поэтому 
возможен прогар фурмы и выход её из строя. 
 
Рисунок- 1. Рыльная часть фурмы: 
1 — рыльная часть фурмы, 2 — Cu–Al диффузионный слой,  
3 — газотермическое покрытие, 4 — капля чугуна 
. 
 
Рисунок- 2. Температурное поле в рыльной части фурмы при отсутствии 
защитных слоёв на поверхности рыльной части фурмы при попадании на её 
поверхность чугуна. 
Рисунок- 3. Температурное поле в рыльной части фурмы с  Cu – Al 
диффузионным слоем на её поверхности. 
 
Рисунок-4. 
Температурное 
поле 
в 
рыльной 
части 
фурмы 
с 
защитным 
газотермическим покрытием, нанесённым на Cu – Al диффузионный слой. 
 
Как видно из рисунка 4, в зоне контакта чугуна с Cu–Al диффузионным 
слоем и газотермическим покрытием температура в центре контакта принимает 
значение около 900оС, что меньше температуры плавления меди. Таким образом, 
фурма с Cu–Al диффузионным слоем и газотермическим покрытием более 
устойчива к прогару 
 
Расчеты 
показали, 
что 
применение 
защитного 
жаростойкого 
газотермического 
покрытия, 
нанесённого 
на 
Cu–Al 
диффузионный 
слой 
воздушной фурмы доменной печи, позволяет предотвратить прогар (за счет 
снижения температуры до 900оС), а также снизить тепловые потери через 
наружную поверхность воздушной фурмы доменной печи на 4,3%, что приведет к 
снижению расхода кокса на 0,3096 кг/т. 
 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 
 
1. Повышение стойкости воздушных фурм доменных печей / В.В. Бочка, Е.Г. 
Донсков, 
Е.В. 
Дорош 
и 
др. 
// 
Черная 
металлургия: 
Бюл. 
ин-та 
«Черметинформация». – М.: 2003. №9. С.21–24. 
2. 
Повышение 
стойкости 
доменных 
фурм 
путем 
газотермического 
напыления / А.Г. Радюк, А.Е. Титлянов, А.Г. Якоев и др. // Сталь. 2002. № 6. С. 11 
–12. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ КОМБИНИРОВАННОЙ 
ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ТОНКОЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 
ИЗЛУЧЕНИЕМ ИНФРАКРАСНОГО И ВИДИМОГО ДИАПАЗОНОВ 
 
Студент -  Г.Д. Виноградов, группа МО-03-6 
Руководитель – канд. техн. наук, доц. В.М. Жариков 
 
Рассмотрены схемы одновременной обработки материалов излучением 
двух лазеров: лазера на CO2 с длиной волны 10,6 мкм (инфракрасный диапазон) и 
лазера на парах меди (ЛПМ) с длинами волн 0,51 и 0,58 мкм (видимый диапазон).  
Основной проблемой данной технологии является совмещение фокальных 
пятен от двух лазеров в зоне обработки. Возникает техническая трудность с 
выбором оптической схемы сведения лучей: в первую очередь, рассматривается 
отработанная и привычная соосная схема сведения лучей (рисунок 1,а). При всей 
своей простоте, данная схема не подходит, так как не удается подобрать 
материал зеркал, подходящий для излучений обоих лазеров, например, зеркало 
из Ge пропускает излучение CO2 лазера, но плавится под излучением ЛПМ. 
Предпочтение отдается схеме (рисунок 1,б), при которой излучение лазера 
на 
CO2 
является 
основным, 
а 
инфракрасное 
(ИК) 
излучение 
ЛПМ 
дополнительным. Подсветка импульсами ЛПМ осуществляется не соосно 
основному излучению, а сбоку, в обход основной фокусирующей головки: При 
такой схеме не возникает проблем с выбором материала оптических деталей, так 
как оптические тракты видимого и ИК излучений независимы и выполняются из 
традиционных для каждого излучения материалов. С целью экономии места в 
помещении, можно использовать схему подачи ИК излучения с применением 
световода: 
Падение вспомогательного луча под углом α будет учтено через 
увеличение площади воздействующего пятна на объекте: 
Угол α, град 
20 
30 
40 
50 
60 
Коэффициент увеличения площади пятна 
1,06 1,15 
1,3 
1,55 
2 
Площадь эллипса 
α
π
cos
)
(
2
пятна
d
S
⋅
=
  
Учитывая расходимость (θ) излучения дополнительного лазера и фокусное 
расстояние линзы для этого излучения, получим: 
Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину