Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа

С помощью математического моделирования процесса разрушения спека в устройстве барабанного типа и эксперимента в физической модели барабана проведена оценка влияния необходимой величины приложенной энергии нагрузки на агломерат. Установлено, что эффективная стабилизация агломерата в барабане имеет м...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2018
Hauptverfasser:	Бочка, В.В., Сова, А.В., Двоеглазова, А.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2018
Schriftenreihe:	Металл и литье Украины
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166591
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа / В.В. Бочка, А.В. Сова, А.В. Двоеглазова // Металл и литье Украины. — 2018. — № 11-12 (306-307). — С. 3-10. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-166591
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1665912020-02-27T01:27:13Z Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа Бочка, В.В. Сова, А.В. Двоеглазова, А.В. С помощью математического моделирования процесса разрушения спека в устройстве барабанного типа и эксперимента в физической модели барабана проведена оценка влияния необходимой величины приложенной энергии нагрузки на агломерат. Установлено, что эффективная стабилизация агломерата в барабане имеет место при наличии в нем трех характерных зон разрушения с различным механизмом: дробления с максимальной величиной ударных нагрузок; стабилизации характеристик при минимальном образовании мелочи за счет уменьшения ударных нагрузок; предоставление кускам агломерата шаровидной формы при обработке в основном энергией истирания и раскалывания. Предложены оптимальные конструкционные и технологические характеристики барабана. За допомогою математичного моделювання процесу руйнування спеченця в пристрої барабанного типу та експерименту у фізичній моделі барабана проведено оцінку впливу необхідної величини прикладеної енергії навантаження на агломерат. Встановлено, що ефективна стабілізація агломерату в барабані має місце при наявності в ньому трьох характерних зон руйнування з різним механізмом: дроблення з максимальною величиною ударних навантажень; стабілізації характеристик при мінімальному утворенні дріб’язку за рахунок зменшення ударних навантажень; надання кускам агломерату кулястої форми при обробці в основному енергією стирання та розколювання. Запропоновано оптимальні конструкційні та технологічні характеристики барабана. An impact assessment of the required magnitude of the applied load energy on the agglomerate has been made using mathematical modeling of the sinter fracture process in a drum type device and an experiment in the physical drum model. It has been established that effective stabilization of agglomerate in the drum takes place in the presence of three characteristic destruction zones with different mechanisms: crushing with the maximum value of shock loads; stabilization of characteristics with minimal formation of trifles by reducing shock loads; providing spherical shapes to the pieces of agglomerate when processed mainly by the energy of abrasion and splitting. The optimum constructional and technological characteristics of the drum are offered. 2018 Article Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа / В.В. Бочка, А.В. Сова, А.В. Двоеглазова // Металл и литье Украины. — 2018. — № 11-12 (306-307). — С. 3-10. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166591 669.162 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	С помощью математического моделирования процесса разрушения спека в устройстве барабанного типа и эксперимента в физической модели барабана проведена оценка влияния необходимой величины приложенной энергии нагрузки на агломерат. Установлено, что эффективная стабилизация агломерата в барабане имеет место при наличии в нем трех характерных зон разрушения с различным механизмом: дробления с максимальной величиной ударных нагрузок; стабилизации характеристик при минимальном образовании мелочи за счет уменьшения ударных нагрузок; предоставление кускам агломерата шаровидной формы при обработке в основном энергией истирания и раскалывания. Предложены оптимальные конструкционные и технологические характеристики барабана.
format	Article
author	Бочка, В.В. Сова, А.В. Двоеглазова, А.В.
spellingShingle	Бочка, В.В. Сова, А.В. Двоеглазова, А.В. Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа Металл и литье Украины
author_facet	Бочка, В.В. Сова, А.В. Двоеглазова, А.В.
author_sort	Бочка, В.В.
title	Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа
title_short	Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа
title_full	Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа
title_fullStr	Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа
title_full_unstemmed	Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа
title_sort	исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2018
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166591
citation_txt	Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа / В.В. Бочка, А.В. Сова, А.В. Двоеглазова // Металл и литье Украины. — 2018. — № 11-12 (306-307). — С. 3-10. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT bočkavv issledovanieosobennostejprocessarazrušeniâaglomeratavustrojstvebarabannogotipa AT sovaav issledovanieosobennostejprocessarazrušeniâaglomeratavustrojstvebarabannogotipa AT dvoeglazovaav issledovanieosobennostejprocessarazrušeniâaglomeratavustrojstvebarabannogotipa
first_indexed	2025-07-14T22:16:14Z
last_indexed	2025-07-14T22:16:14Z
_version_	1837662340157276160
fulltext	3ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) агломерата уделил в своих работах Е.Ф. Вегман [6]. Он установил, что кусок агломерата представляет со- бой систему округлых сгустков вещества крупностью 3–30 мм, названных блоками, и связующих частей со стекловидными фазами между ними, которые в от- личие от блоков очень хрупкие. Между сгустками рас- положены крупные поры неправильной формы. Наличие хрупких связующих в структуре агломе- рата, которые не поддаются упругим деформациям, является причиной его чрезмерного разрушения не только на этапе подготовки спека к доменной плавке, но и во время транспортировки, хранения, загрузки и использования материала в доменной печи. Задача получения стабилизированного по крупно- сти и прочности агломерата с минимальным содер- жанием мелочи остается актуальной. Анализ последних исследований и публика- ций. Формирование прочной структуры и оптималь- ного минерального состава агломерата происходит на каждом этапе его производства, начиная с выбора и подготовки шихты до спекания и заканчивая выде- лением прочных блоков из спеченного продукта во время механической обработки [7]. Закономерности разрушения агломерационно- го спека показывают, что дезинтеграция материала осуществляется последовательно, начиная с раз- рыва слабых связующих и разрушения крупных пор. Прочные блоки при этом почти не подвергаются раз- рушению, так как при нормальных условиях спекания прочность связующих между элементами должна быть ниже прочности самого элемента [5]. Это свидетельствует о том, что прочность офлю- сованных агломератов зависит от минерального со- става связующих рудных зерен и наличия крупных пор. При этом существует зависимость: минералоги- ческий состав связующих компонентов определяется основностью шихты, а прочность готовой продукции, в свою очередь, напрямую зависит от их состава. П остановка проблемы. В доменной печи ших- товые материалы подвергаются воздействию значительных нагрузок. Их можно разделить на: механические – возникающие при загрузке ма- териала в печь и воздействия на него слоя шихты, физико-химические – в ходе преобразований в связи с процессами восстановления, и нагрузки, возникаю- щие во время резкого перепада температур. Это при- водит к разрушению загруженных материалов с обра- зованием дополнительного количества мелочи в них, что негативно влияет на работу доменной печи [1, 2]. Повышение качества железорудной части шихты является одним из наиболее эффективных способов, который во время работы доменной печи позволяет снизить удельный расход кокса, повысить ее произ- водительность, уменьшить выход шлака и создает благоприятные условия для применения технологии вдувания в печь пылеугольного топлива (ПУТ) [3, 4]. Основным компонентом железорудной части до- менной шихты является агломерат. Это антропоген- ный многокомпонентный материал по составу похож на железные руды, поскольку содержит значитель- ное количество одноименных минералов, структуру и минералогический состав которого в отличие от руд можно менять в зависимости от состава и условий подготовки шихты и режима спекания [5]. Учитывая это, к агломерату, как к основному желе- зосодержащему материалу, выдвигается целый ряд требований, наиболее проблемными из которых на сегодняшний день является однородность грануло- метрического состава с минимальным содержанием мелочи и его прочность, которая связана с параме- трами внутреннего напряженного состояния. Вну- треннее напряжение в кусках агломерата возникает как и в процессе агломерации, так и в значительной степени во время охлаждения спека, а реализуется с помощью механической обработки. Значительное внимание исследованию структуры УДК 669.162 В.В. Бочка, д-р техн. наук, проф., проф. кафедры А.В. Сова, мл. науч. сотр., e-mail: owlartpoetry@gmail.com А.В. Двоеглазова, канд. техн. наук, мл. науч. сотрудник Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа С помощью математического моделирования процесса разрушения спека в устройстве барабанного типа и эксперимента в физической модели барабана проведена оценка влияния необходимой величины приложенной энергии нагрузки на агломерат. Установлено, что эффективная стабилизация агломерата в барабане имеет место при наличии в нем трех характерных зон разрушения с различным механизмом: дробления с максимальной величиной ударных нагрузок; стабилизации характеристик при минимальном образовании мелочи за счет уменьшения ударных нагрузок; предоставление кускам агломерата шаровидной формы при обработке в основном энергией истирания и раскалывания. Предложены оптимальные конструкционные и технологические характеристики барабана. Ключевые слова: агломерат, механическая обработка, стабилизация, барабан-стабилизатор, прочность. 4 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) дробилку, где разрушается на куски размером менее 100–150 мм, после чего попадает во вращающийся барабан специальной конструкции. Механическая обработка спека осуществляется в нем при взаимо- действии кусков различной формы и крупности, дви- жущихся по своим траекториям. Агломерационный спек полками или стенками барабана поднимается на определенный угол и, падая в верхней точке угла подъема, разрушается на более мелкие куски. Проис- ходит стабилизация агломерата с удалением острых выступов и перегородок между порами, изменение геометрии куска, что обеспечивает высокую эффек- тивность работы последующего отсева мелочи. Режим движения этих кусков определяется их угловой скоростью и количеством полок. При низких скоростях преобладает каскадный режим движения материалов в барабане, с преимущественным дей- ствием энергии истирания, а с увеличением скоро- сти – это соотношение меняется в сторону преимуще- ства водопадного режима. При движении материала водопадным режимом, механическая обработка агло- мерата может происходить с помощью одновремен- ного действия сил удара, стирания и раскалывания. Кроме стабилизации агломерата происходит его охлаждение за счет интенсивного отбора тепла от кор- пуса барабана при орошении его водой из форсунок. Предварительные испытания данного устройства показали, что эффективность механической обработ- ки и получения агломерата стабилизированной круп- ности и прочности в значительной степени определя- ются механизмом разрушения кусков при различных условиях работы устройства и нагрузки в нем. Решение задачи получения стабилизированного по крупности и прочности агломерата выдвигает на первый план необходимость проведения исследова- ний процесса разрушения кусков в устройстве бара- банного типа и влияния конструкционных и техноло- гических параметров работы барабана на величину и характер энергетических нагрузок на материал. Формулировка цели статьи. Задачей данной статьи является исследование влияния конструкци- онных и технологических параметров работы бараба- на-стабилизатора на величину и вид энергетических нагрузок на агломерат, а также подбор оптимального способа механической обработки агломерата в нем для стабилизации испеченного продукта по крупно- сти и прочности. Описание методики проведения исследова- ния. Оценку влияния необходимой величины и вида приложенной энергии нагрузки на агломерат осу- ществляли с помощью математического моделиро- вания процесса разрушения спека в устройстве ба- рабанного типа и сопоставления результатов моде- лирования с результатами эксперимента обработки агломерата в физической модели барабана. С помощью математической модели рассчитыва- ли величину и вид энергетических нагрузок на агло- мерат в экспериментальном устройстве, что позво- лило установить зависимость между характеристи- ками прочности материала и приложенной энергией. Экспериментальные исследования проводились в барабане, в который предварительно загружали Увеличение основности шихты от 1,6 до 3,0 приво- дит к появлению ферритов, которые образуют более прочную структурную композицию рудной связующей части, чем силикаты [8]. Реализация внутренних напряжений с выделени- ем из спеченного продукта прочных блоков происхо- дит на этапе механической обработки агломерата. Получение качественного агломерата с мини- мальным содержанием мелочи в значительной сте- пени зависит от типа нагрузок на него. Неограниченная деформация и большой запас действующей энергии устройства приводит к вторич- ному разрушению с избыточным образованием ме- лочи. Необходимой является механическая обработ- ка с энергией нагрузки 60–100 Дж/кг с последующим уменьшением этой величины вместе с уменьшением крупности кусков агломерата. Это позволит избежать измельчения агломерата, прежде чем он будет до- ставлен в доменный цех [5]. В современных условиях агломерат перед от- правлением в доменный цех подвергается механиче- ской обработке в дробилках различного типа. Отсут- ствие возможности контроля необходимой величины нагрузки и подавляющая однотипность вида энергии, приложенной на материал в данных устройствах, ре- шает в основном задачу измельчения кусков до за- данных размеров, а не выделения из них прочных блоков. В этих условиях все больше исследований посвящается проблеме снижения однотипных нагру- зок в дробилках на материал, чего можно достичь из- менением характера нагрузки [9]. Для улучшения условий стабилизации агломера- та по гранулометрическому составу было предложе- но использование барабанного грохота после этапа дробления [10]. Он представляет собой металличе- ский цилиндр с окнами по диаметру, с закрепленны- ми в них решетчатыми секциями из прутков круглого сечения, установленных параллельно продольной оси с зазором 6 мм. При вращении барабанного гро- хота куски агломерата, перекатываясь с подъемом по внутренней поверхности, разрушаются, а мелочь отсеивается через решетчатые секции и направля- ется в агломерационную шихту для утилизации при спекании. Агломерат, который остается на решетке грохота, направляется в доменный цех. Содержание мелочи 0–5 мм в таком агломерате находится в пре- делах 13,5–22,5 %. Существенным недостатком барабанного грохота такой конструкции является однотипность характера нагрузки на материал во время нахождения в устрой- стве, что не позволяет обеспечить необходимые ударные нагрузки и получить стабилизированный по гранулометрическому составу и прочности агломе- рат с минимальным содержанием мелочи 0–5 мм. Одним из перспективных способов получения ста- билизированного по крупности и прочности агломе- рата является его механическая обработка в устрой- стве барабанного типа, в рабочем пространстве ко- торого размещено определенное количество полок [11]. Согласно предложенной схеме обработки, ис- печенный на агломерационной ленте материал при температуре 600–700 °С направляется на зубчатую 5ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) пробу агломерата массой 15 кг и крупностью от 5 до 40–70 мм. В процессе исследования барабан оста- навливали после каждой минуты работы и проводи- ли рассев пробы по фракциям. Изложение основного материала и получен- ных научных результатов. Математическое мо- делирование процессов, происходящих в устройстве барабанного типа, осуществляли с учетом особенно- стей математической модели работы шаровой мель- ницы во время измельчения материалов металличе- скими шарами одинакового размера [12]. Математическая модель процесса разрушения кусков агломерационного спека в устройстве бара- банного типа в отличие от модели мельницы разра- ботана с учетом того, что изнутри устройство имеет полки, а в качестве тел дробления используются ку- ски агломерационного спека. Агломерат характеризуется значительной гра- нулометрической неоднородностью по крупности и неправильной формой (коэффициент формы харак- теризует степень приближения формы куска к шаро- образной), из-за чего имеет более высокий коэффи- циент трения, который влияет на величину угла от- рыва кусков от стенки и полок барабана. Наличие полок, как показали исследования, су- щественно влияет на угол отрыва кусков от поверх- ности барабана и их траекторию падения в про- странстве устройства. Количество и ширина полок определяют часть материала, перемещаемого в во- допадном режиме. Математическая модель позволяет определить оптимальную скорость вращения барабана, при ко- торой определенное количество слоя агломерата на- чинает двигаться в водопадном режиме, размер этого слоя, траекторию падения кусков, а также параметры времени, скорости, величины и вида энергетических нагрузок, действующих на материал. Расчет траектории падения куска со стенки устрой- ства и с полки при одинаковых технологических и конструкционных параметрах работы барабана пока- зал, что увеличение угла отрыва кусков агломерата при использовании полок, по сравнению со стенкой барабана, существенно меняет характер движения материала в рабочем пространстве барабана. Во время падения с полки барабана материал движется к его противоположной стенке по более по- логой траектории. При этом в точке падения увеличи- вается энергия нагрузки на материал, и начинается новый цикл его движения в барабане. Математическая модель описывает механизм взаимодействия кусков спека в пространстве бара- бана при различных режимах движения и позволяет рассчитать величину и вид энергетических нагрузок на агломерат с учетом технологических и конструк- тивных параметров работы устройства барабанного типа. Ее исходными параметрами является величина общей энергии нагрузки, которая состоит из энергий удара, стирания и раскалывания. Математическое моделирование процесса раз- рушения агломерата в устройстве барабанного типа позволило выделить основные конструкционные и технологические факторы влияния на механическую обработку материала: радиус барабана, частоту вра- щения, количество и ширину полок, степень загрузки устройства агломератом. Длина барабана и угол его наклона влияют на время нахождения агломерата в барабане, что отображается на суммарной величине полученных материалом энергетических нагрузок. С помощью разработанной математической мо- дели проведена оценка влияния конструкционных и технологических факторов на величину энергии на- грузки на куски спека, которая приведена на рис. 1. Исследования проведены для барабана радиусом 1,5 м, частотой вращения – 10 об/мин, количеством полок – 4, шириной полок – 20 % от радиуса, степе- нью загрузки – 30 %, путем поочередной смены каж- дого технологического и конструктивного параметра. Как показано на рис. 1а, изменение частоты вра- щения барабана существенно влияет на величи- ну и вид энергии нагрузки. Изменение частоты до 7 об/мин не приводит к значительным изменениям величины и характера энергии нагрузки. С увеличе- нием скорости до 8–10 об/мин значительно возрас- тает величина общей энергии нагрузки. При этом следует отметить существенное увеличение ударных сил и максимальное значение величины сил истира- ния и раскалывания. Дальнейшее увеличение скоро- сти вращения приводит к значительному возраста- нию общей энергии нагрузки за счет быстрого роста ударных сил и уменьшения сил истирания и раска- лывания. Это приведет к значительной перегрузке и измельчению агломерата. С рис. 1б видно, что увеличение радиуса бара- бана до 1,5 м приводит к плавному росту энергети- ческих нагрузок на куски агломерационного спека. С увеличением радиуса >1,5 м начинается активный рост ударных сил по отношению к силам стирания и раскалывания. Увеличение количества и ширины полок приво- дит к пропорциональному росту всех видов энергии (рис. 1, в, г). Объясняется это тем, что количество и ширина полок влияют на динамику движения кусков в барабане путем изменения части слоя агломерата, ко- торый движется водопадным режимом, а, следователь- но, изменяя интенсивность энергетических нагрузок. Увеличение степени загрузки барабана-стабили- затора агломератом в незначительной мере приво- дит к повышению доли энергии истирания и раска- лывания (рис. 1, д). Это происходит из-за увеличения слоя материала, при неизменном количестве агло- мерата, который движется водопадным режимом. Рекомендуется заполнять рабочее пространство барабана в пределах 15–30 %, поскольку с учетом веса самого устройства увеличивается механическая нагрузка на привод барабана. На основе результатов моделирования, получе- но уравнение множественной регрессии зависимо- сти величины общей (Ек) и ударной (Еуд) энергий от конструкционных и технологических факторов, вли- яющих на процесс разрушения кусков агломерата в барабане: 6 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) а в б г д Зависимость величины и вида энергии нагрузки на 1 кг агломерата от: а – частоты вращения барабана-стабили- затора; б – радиуса барабана-стабилизатора; в – количества полок; г – ширины полок; д – степени загрузки материалом барабана-стабилизатора Рис. 1. где nоб – частота оборотов барабана-стабилизатора в минуту; Rб – радиус барабана-стабилизатора; nп – количество полок; hп – ширина полки; ϕ – степень за- грузки: Энергия, затрачиваемая на разрушение истира- нием и раскалыванием, определяется разницей об- щей и ударной энергий. Использование приведенных уравнений позво- ляет обоснованно делать выбор оптимальных пара- метров конструкции устройства барабанного типа. Кроме того, они позволяют по заданным величинам 7ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) приведенных факторов определять технологические параметры механической обработки кусков спека, которые обеспечат получение агломерата заданной крупности и формы. Результаты экспериментального исследования изменения гранулометрического состава агломерата в исследовательском барабане приведены в табл. 1. Основное разрушение крупных фракций проис- ходит на начальном этапе механической обработки. При этом продуктами разрушения крупных кусков в основном являются фракции крупностью более 5 мм (5–10; 10–25; 25–40 мм). Фракция 0–5 мм образуется в пределах 10 %, а фракция 10–25 мм – почти 50 %. Приведенный характер разрушения свидетель- ствует о том, что именно на этом этапе из крупных кусков начинают выделяться более прочные компо- ненты, которыми являются блоки. Основными причи- нами этого являются: высокий уровень реализации внутренних напряжений, разрушения кусков по круп- ным порам и на контактах фаз. При дальнейшей обработке агломерата, харак- тер разрушения кусков несколько меняется – кроме фракции более 40 мм начинает разрушаться фракция 25–40 мм. При этом продуктами разрушения данной фракции являются в основном куски крупностью бо- лее 5 мм. Такой характер разрушения сохраняется и при дальнейшей обработке. Следует отметить, что общее количество фракций 5–10, 10–25, 25–40 и бо- лее 40 мм в течение испытания остается на уровне 85–90 %. После трех минут обработки материала на- чинает частично разрушаться наиболее прочная фрак- ция 10–25 мм, что свидетельствует о начале процесса измельчения, который является нежелательным. Решение этой проблемы возможно путем изме- нения характера и величины нагрузки, действующей на агломерат в ходе механической обработки в ба- рабане. Результаты исследований показали, что в устрой- стве барабанного типа можно выделить три харак- терные зоны с различным механизмом разрушения материала: дробления – с максимальной необходи- мой величиной общих и ударных нагрузок; стабили- зации характеристик по крупности при минимальном образовании мелочи за счет уменьшения ударных нагрузок; истирания, которое должно обеспечить ми- нимизацию ударных нагрузок, с основным действием сил, которые позволят удалить острые выступы для предоставления агломерату шаровидной формы. Создание рабочих зон в барабане с целью сниже- ния величины общих и ударных нагрузок в момент падения агломерата возможно благодаря изменению количества и ширины полок в рабочих зонах устрой- ства, поскольку эти факторы влияют на интенсив- ность механической обработки, а их изменение будет наиболее простым конструкционным и технологиче- ским решением. Результаты исследований показали, что для обе- спечения оптимальной механической обработки и получения агломерата, стабилизированного по проч- ности и крупности, устройство барабанного типа должно иметь следующие характеристики: радиус барабана – 1,25-1,75 м; частота вращения – 8-10 об/ мин; количество полок – от 6 (1 зона) – 3-5 (2 зона) и 0-2 (3 зона); ширина полок – 20-22 % от радиуса ба- рабана (1 зона) – 18-20 % (2 зона) и 16-18 % (3 зона); степень загрузки барабана – 15-30 %; угол наклона 4–6 град.; длина барабана – 7,5-10 м. Данная конструкция барабана-стабилизатора по- зволяет обеспечивать необходимый уровень началь- ных нагрузок на агломерат в пределах 60–100 Дж/кг с последующим уменьшением энергетических сил. В табл. 2 приведены изменения энергетических нагрузок в рабочих зонах для барабана радиусом – 1,25 м, частотой вращения – 9 об/мин, степенью за- грузки – 30 %, и изменением в рабочих зонах количе- ства полок с 6 до 3 и 1, и их ширины – с 21 % до 19 % и 17 % от радиуса барабана соответственно. На рис. 2 представлена схема предлагаемого устройства барабанного типа. Устройство состоит из барабана 1, загрузочной воронки 2, бандажей 3, опорных роликов 4, упорных роликов 5, привода 6, полок 7, разгрузочной камеры 8, форсунок для орошения устройства водой 9, коль- цевых ребер 10. Использование предлагаемого устройства бара- банного типа увеличивает эффективность механи- Таблица 1 Влияние механической обработки агломерата в устройстве барабанного типа на его гранулометриче- ский состав Время обработки, мин Содержание фракции, % 0–5 мм 5–10 мм 10–25 мм 25–40 мм 40+ мм 0 0 0 0 0 100 1 10,23 13,62 45,74 21,05 9,36 2 14,20 17,4 45,8 16,78 5,82 3 16,35 22.1 48,47 8,5 4,58 4 21 22,3 46,17 6,3 4,23 Таблица 2 Влияние изменения количества и ширины по- лок в рабочих зонах барабана-стабилизатора на энергию нагрузки Рабочая зона Общая энергия, Дж/кг Энергия на удар, Дж/кг Энергия истирания и раскалывания, Дж/кг Дробления 75 17 58 Стабилиза- ции 54 11 43 Истирания 32 4 38 8 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) ческой обработки спека, с возможностью получения стабилизированного по крупности и прочности агло- мерата с меньшим количеством мелочи (табл. 3). Постепенное снижение энергии нагрузки на агло- мерат в предложенном устройстве барабанного типа положительно влияет на механическую обработку агломерата, о чем свидетельствует сравнение ре- зультатов экспериментов, приведенных в табл. 1 и 2. Снижение нагрузки на куски спека, начиная со второй минуты обработки, приводит к уменьшению количества мелочи на 6–9 % поминутно. Агломерат фракцией 5–10 мм остается в количестве на том же уровне, увеличивается количество фракции 10–25 мм, 25–40 мм и в незначительном количестве более 40 мм. Контроль вида и величины энергетических нагру- зок на спек и продукты его разрушения позволяет эф- фективно выделять из него крепкие составляющие, а получаемые куски шарообразной формы в конце об- работки позволяют увеличить часть годного агломе- рата благодаря возможности снижения нижней кон- диционной фракции во время грохочения с 5 до 3 мм. Кроме высоких показателей прочности стабили- зированный агломерат по отношению к обычному имеет лучшие показатели химического состава, бо- лее высокий коэффициент формы, приближенный к 1 и лучшую плотность слоя. Это позволяет положи- тельно влиять на технико-экономические показатели доменной плавки при замене обычного агломерата стабилизированым. Выводы Установлено, что для обеспечения оптимальной стабилизации агломерата по крупности и прочности должна выполняться обработка материала при на- личии различных видов нагрузок, что характерно для условий его использования в доменной печи. Проведенное математическое моделирование процесса разрушения агломерата в устройстве ба- рабанного типа позволило определить основные кон- струкционные и технологические факторы влияния на обработку материала: радиус барабана, скорость вра- щения, количество и ширину полок, степень загрузки устройства агломерата, а также их влияние на вид и величину энергетических нагрузок на агломерат. В результате исследований, определены опти- мальные конструкционные и технологические пара- метры механической обработки в устройстве бара- банного типа, с целью получения стабилизированно- го по прочности и крупности агломерата. Схема предлагаемого устройства барабанного типаРис. 2. Таблица 3 Влияние механической обработки агломерата в предложенном устройстве барабанного типа на его гранулометрический состав Время обра- ботки, мин Содержание фракции, % 0–5 мм 5–10 мм 10–25 мм 25–40 мм 40+ мм 0 0 0 0 0 0 1 10,4 13,3 43,9 22,24 10,16 2 13,35 16,9 46,2 16,42 7,13 3 15,2 21,6 48,7 9,3 5,2 4 18,05 22,1 47,8 7,45 4,6 1. Фон Энде, Гребе К. Поведение компонентов доменной шихты при восстановлении // Черные металлы. – 1972. – № 7. – С. 47–58. 2. Чернавин А.Ю., Нечкин Г.А., Чернавин Д.А., Кобелев В.А., Филатов С.В. Моделирование поведения шихтовых мате- риалов в нижней части доменной печи // Сталь. – 2010. – № 5. – С. 20–23. 3. Лялюк В.П., Шеремет В.А., Тараканов А.К. и др. Опыт использования высококачественного окускованного железоруд- ного сырья в доменной плавке // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2010. – № 6. – С. 6–9. 4. Лялюк В.П., Тараканов А.К., Журавлев Ф.М., Кассим Д.А., Чупринов Е.В. Главное направление инновационного со- вершенствования доменной технологии – использование одного вида железорудного сырья, сочетающего лучшие свойства агломерата и окатышей // Сталь. – 2018. – № 1. – С. 6–11. 5. Хопунов Э.А. Селективное разрушение минерального и техногенного сырья. – Екатеринбург: УИПЦ, 2013. – 429 с. 6. Вегман Е.Ф., Крахт Л.Н. Некоторые итоги исследования блочной текстуры железорудного агломерата // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1983. – № 9. – С. 11–18. 7. Сулименко С.Е. Перспективные направления создания экологически чистой технологии получения агломерата повы- шенного качества в современных условиях // Системные технологии. Региональный межвузовский сборник научных трудов. – Днепропетровск. – 2014. – Выпуск 4 (93). – С. 32–38. 8. Малышева Т.Я., Павлов Р.М. Влияние минералогического состава связок на прочностные свойства агломератов раз- личной основности // Изв. вузов. Черная металлургия. – 2012. – № 55 (11). – C. 6–10. ЛИТЕРАТУРА 9ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) 1. Von Ende, Grebe K. (1972). Behavior of the components of the blast-furnace charge during recovery. Black metals, no. 7, pp. 47–58 [in Russian]. 2. Chernavin, A.Yu., Nechkin, G.A., Chernavin, D.A., Kobelev, V.A., Filatov, S.V. (2010). Modeling the behavior of charge materials in the lower part of the blast furnace. Steel, no. 5, pp. 20–23 [in Russian]. 3. Lyaluk, V.P., Sheremet, V.A., Tarakanov, A.K. et al. (2010). Experience of using high-quality agglomerated iron ore raw materials in blast-furnace smelting. Metallurgical and mining industry, no. 6, pp. 6–9 [in Russian]. 4. Lyaluk, V.P., Tarakanov, A.K., Zhuravlev, F.M., Kassim, D.A., Chuprinov, E.V. (2018). The main direction of innovation improvement of the domain technology is the use of one type of iron ore raw materials combining the best properties of sinter and pellets. Steel, no. 1, pp. 6–11 [in Russian]. 5. Khopunov, E.A. (2013). Selective destruction of mineral and man-made materials. Ekaterinburg: UIPTS, 429 p. [in Russian]. 6. Wegman, E.F., Krakht, L.N. (1983). Some results of the study of the block texture of iron ore sinter. Izv. vuzov, Chernaia metallurgiia, no. 9, pp. 11–18 [in Russian]. 7. Sulimenko, S.E. (2014). Perspective directions of creation of ecologically pure technology for obtaining sinter of high quality in modern conditions. System technologies. Regional intercollegiate collection of scientific papers. Dnepropetrovsk, Issue 4 (93), pp. 32–38 [in Russian]. 8. Malysheva, T.Ya., Pavlov, R.M. (2012). The influence of the mineralogical composition of ligaments on the strength properties of agglomerates of various basicity. Izv. vuzov, Chernaia metallurgiia, no. 55 (11): pp. 6–10 [in Russian]. 9. Kol’ga, A.D., Aibashev, D.M. (2013). Opportunities to reduce loads in jaw crushers. Vestnik MGTU im. G.I. Nosova. Magnitogorsk, no. 4, pp. 77–80 [in Russian]. 10. Migutsky, L.R., Likhoradov, A.N., Malyuta, D.M. et al. (1965). The experience of obtaining a stabilized sorted agglomerate and conducting experimental blast-furnace smelting on it. Biuleten’ TSNIICHM, no. 18 (516), pp. 4–6 [in Ukrainian]. 11. Kuprikov, R.O., Bochka, V.V., Sulimenko, S.E., Kovshov, V.M. (2012). Patent of Ukraine no. 72711, IPC C22B1/26. Publish. 27.08.2012, Biul. no. 16 [in Ukrainian]. 12. Sergo, E.E. (1985). Crushing, grinding and screening of minerals. Moscow: Nedra, 285 p. [in Russian]. REFERENCES 9. Кольга А.Д., Айбашев Д.М. Возможности снижения нагрузок в щековых дробилках // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. – Магнитогорск. – 2013. – № 4. – С. 77–80. 10. Мигуцький Л.Р., Лихорадов А.Н., Малюта Д.М. та ін. Досвід одержання стабілізованого сортованого агломерату і про- ведення дослідної доменної плавки на ньому // Бюлетень ЦНИИЧМ. – 1965. – № 18 (516). – С. 4–6. 11. Патент України № 72711, МПК C22B1/26. Стабілізатор гранулометричного складу гарячого агломерату / Р.О. Купріков, В.В. Бочка, С.Є. Суліменко, В.М. Ковшов. Опубл. 27.08.2012 р., Бюл. № 16. 12. Серго Е.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. – М.: Недра, 1985. – 285 с. Поступила 11.12.2018 Received 11.12.2018 10 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2018. № 11-12 (306-307) Summary An impact assessment of the required magnitude of the applied load energy on the agglomerate has been made using mathematical modeling of the sinter fracture process in a drum type device and an experiment in the physical drum model. It has been established that effective stabilization of agglomerate in the drum takes place in the presence of three characteristic destruction zones with different mechanisms: crushing with the maximum value of shock loads; stabilization of characteristics with minimal formation of trifles by reducing shock loads; providing spherical shapes to the pieces of agglomerate when processed mainly by the energy of abrasion and splitting. The optimum constructional and technological characteristics of the drum are offered. Agglomerate, mechanical processing, stabilization, drum-stabilizer, durability.Keywords V.V. Bochka, Doctor of Engineering Sciences, Prof., Professor at the Department; A.V. Sova, Junior Researcher, e-mail: owlartpoetry@gmail.com; A.V. Dvoeglazova, Candidate of Engineering Sciences, Junior Researcher National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipro, Ukraine Research of the features of the process of the agglomerate destruction in the drum type device Анотація В.В. Бочка, д-р техн. наук, проф., проф. кафедри; А.В. Сова, мол. наук. співр., e-mail: owlartpoetry@gmail.com; А.В. Двоєглазова, канд. техн. наук, мол. наук. співробітник Національна металургійна академія України, м. Дніпро, Україна Дослідження особливостей процесу руйнування агломерату в пристрої барабанного типу За допомогою математичного моделювання процесу руйнування спеченця в пристрої барабанного типу та експери- менту у фізичній моделі барабана проведено оцінку впливу необхідної величини прикладеної енергії навантаження на агломерат. Встановлено, що ефективна стабілізація агломерату в барабані має місце при наявності в ньому трьох характерних зон руйнування з різним механізмом: дроблення з максимальною величиною ударних навантажень; стабілізації характеристик при мінімальному утворенні дріб’язку за рахунок зменшення ударних навантажень; на- дання кускам агломерату кулястої форми при обробці в основному енергією стирання та розколювання. Запропо- новано оптимальні конструкційні та технологічні характеристики барабана. Ключові слова Агломерат, механічна обробка, стабілізація, барабан-стабілізатор, міцність.

Исследование особенностей процесса разрушения агломерата в устройстве барабанного типа

Institution

Ähnliche Einträge