Створення та удосконалення автоматизованого вагодозуючого обладнання для металургійних виробництв

5. Дослідження та випробування дослідних зразків розроблених ваг в умовах ударних збурень показали, що енергія удару поглинається до силового входу силовимірювальних датчиків, що підвищує надійність та довговічність ваг у важких умовах експлуатації.

6. Вивчено особливості руху пружно деформованих СМ при різних видах збурень. Аналіз диференціальних рівнянь, які описують динамічні процеси у електромеханічних вагах, показав, що при ударному збурені динамічна похибка зважування прямо пропорційна швидкості та масі падаючого вантажу та зворотно пропорційна власній частоті коливань та змінній масі СМ. Експериментально підтверджено результати аналітичних досліджень динаміки комбінованих електромеханічних ваг з важільно-пружними СМ. Одержано залежності тривалості перехідного процесу від маси та висоти падіння вантажу, маси СМ, жорсткості пружних елементів, а також динамічної похибки від розходу та ступеня демпфірування. Експериментально встановлено, що інерційність, а отже і динамічна похибка пружинно-тензометричних ваг, приблизно на 10-20% вища, ніж у «чистих» тензометричних ваг.

7. Розроблено та теоретично обґрунтовано нові способи вагового дискретного дозування та зіставлення шихти, а також реалізуючи їх алгоритми управління, які забезпечують підвищення точності дозування компонентів у кожному циклі, підвищення точності співвідношення хімічних елементів у шихті відповідно до розрахункового, стабілізацію теплового режиму плавки, економію сировини та енергоносіїв, підвищення виходу придатного литва. Удосконалену технологію шихтовки реалізовано у промисловості на основі створених та випробуваних у виробничих умовах електромеханічних ваг стаціонарного та пересувного виконання, вагодозуючих модулів з різними пристроями подачі, систем послідовного, паралельного та комбінованого дозування та завантаження шихти у плавильні агрегати.

8. Удосконалено технологію одержання низьколегованих марок конвертерної сталі, основану на використанні створеної двохвагової дозувальної установки для завантаження твердих феросплавів у ківш при випусканні сталі з конвертера. Випробування цієї установки підтвердили її працездатність в умовах ударних, вібраційних та теплових збурень, а дослідна експлуатація трьох таких установок на протязі трьох років дозволила, зменшити витрати дорогих феросплавів і розширити сортамент сталей.

9. Досліджено технологічний процес заливання розплаву у ливарні форми та розроблено технологію вагового дискретного дозування розплаву за допомогою магнітодинамічних насосів. Реалізація цієї технології у процесі одержання виливків гільз тракторних двигунів відцентровим способом дозволила зменшити розрахункову масу виливка на 0,5 кг, виключаючи ризик появи браку стосовно розмірної точності гільзи при механічній обробці, здійснити повну автоматизацію процесу заливання форм в умовах масового виробництва.

10. Розроблено та досліджено у промислових умовах принципово нову технологію безнапорної розливки конвертерної сталі у виливниці, яка основана на використанні двохкамерної направляючої формуючої ємкості, яка забезпечує розливання сталі ламінарним струменем нерівноосного перерізу, за рахунок створення постійного феростатичного тиску у випускній камері та підтримання його на заданому рівні ваговим методом. Одержано експериментальні дані про статичну похибку та динаміку процесу заповнення виливниць при розходах, які досягають ЗО т/хв. Визначено оптимальні параметри і режими роботи установки та систем управління процесом заливання.

11. Розроблено, виготовлено та випробувано у цеху дрібного стального литва дослідно-промисловий зразок лічильних ваг для однотипних виливків у попередньо заповненій тарі. У процесі випробування підтверджено працездатність цих ваг в умовах ударних збурень та встановлено, що похибка лічення виливків не перевищує 0,5% від їх фактичної кількості у тарній ємкості.

12. Нові та удосконалені технології на основі створеного обладнання та нових алгоритмів управління впроваджено на ряді машинобудівних і металургійних підприємств, в тому числі на дев'яти заводах України, з загальним річним економічним ефектом, який перевищує 1,8 млн. у. о.

Размещено на Allbest.ru

Основний зміст дисертації опубліковано у наступних працях

1. Дозирование литейннх материалов / В.И. Врублевский, К.С. Богдан, В.Н.Горбенко й др. К.: Наукова думка, 1973. 192 с.

2. Весодозирующее оборудование литейннх цехов / К.С. Богдан, В.Н. Горбенко, В.М. Денисенко, Ю.П. Каширин. М.: Машиностроение, 1977. 256 с.

3. Средства и системи автоматизации литейного производства / К.С. Богдан, В.Н. Горбенко, В.М. Денисенко, Ю.П. Каширин. М.:Машиностроение, 1981. 272 с.

4. Автоматизированные линии дозирования, подогрева шихты и плавки чугуна в индукционннх печах / Е.Г. Чугунннй, В.С. Шумихин, К.С. Богдан и др. К.: Знание, 1978. 20 с.

5. Богдан К.С., Лозенко В.Й., Каричковский П.Н. Унифицированное оборудование комплексов шихтовки для плавильних агрегатов литейннх цехов. К.: Наукова думка, 1981. 20 с.

6. Богдан К.С. Зкспериментальнне исследования пружинно-тензометрических весов для литейных технологий // Процессы литья. 1997. № 2. с. 57-66.

7. Богдан К.С. Комбинированные системы дозирования и подачи шихты в плавильные агрегаты // Металл и литье Украины. 1997. № 10. с. 5-8.

8. Богдан К.С. Злектромеханическив весы для технологических процессов литейного производства // Металл и литье Украины. 1995. № 10. с. 24-27.

9. Богдан К.С. Весодозирующий модуль для ферромагнитных компонентов шихты // Металл й литье Украины. 1995. № 7-8. с. 54-56.

10. Богдан К.С. Повышение надежности тензометрических весов для литейных процессов // Процессы литья. 1995. № З. с. 106-114.

11. Богдан К.С. Анализ технических решений й повышение точности счета однотипных отливок весовым методом // Процессы литья. 1993. № З. с. 95-102.

12. Богдан К.С. Новый способ дозирования ферромагнитных компонентов шихты // Плавка й рафинирование сплавов. К.:ИПЛ. 1990. с. 67-73.

13. Богдан К.С. Анализ алгоритмов и повышение точности дозирования металлической шихты // Процессы литья. 1991. вып. 4. С. 76-81.

14. Богдан К.С. К вопросу стабилизации теплового режима плавки чугуна в вагранке // Интенсификация литейных технологий. К.: ИПЛ, 1989. с. 32-35.

15. Богдан К.С. Автоматизация дозирования й загрузки шихты при индукционной плавке чугуна // Автоматизация процессов литья и обработки давлением. М.: Наука. 1979. с. 36-38.

16. Богдан К.С. Экспериментальные исследования автоматического дозатора шихтовых материалов // Автоматизация и механизация процессов литья. К.: Наукова думка. 1973. вып. 5. с. 118-124.

17. Богдан К.С., Горбенко В.Н. Автоматические весодозирующие устройства для литейных материалов // Новое оборудование и прогрессивная технология литейного производства. К.: УкрНИИНТИ. 1973. с. 45-58.

18. Магнитодинамический дозатор жидкого чугуна/ В.П. Полищук, К.С. Богдан, В.К. Погорский й др. // Литейное производство. 1976. № 4. с. 33-34.

19. Богдан К.С., Санкин А.А., Струтинский Н.С. Устройство наложения гирь // Автоматизация литейных процессов. К.: Наукова думка. 1979. с. 196-198.

20. Автоматизированные линии дозирования шихты в индукционные печи / Е.Г. Чугунный, В.С. Шумихин, К.С. Богдан, В.И. Лозенко // Автоматизация литейных процессов. К.: Наукова думка. 1979. с. 3-13.

21. Плавка чугуна в индукционных печах промышленной частоты. Специализированные участки. Типовые решения / В.А. Ефимов, В.С. Шумихин, К.С. Богдан и др. Свердловск: ЦНИИТяжмаш. 1980. 87 с.

22. Автоматизация литейных процессов й контроль качества отливок / Ю.В. Моисеев, К.С. Богдан, А.Й. Личак, Н.А. Кудрявченко // Литейное производство. 1992. № 9. с. 32-35.

23. Богдан К.С., Санкин А.А. Исследование весового МДН-дозатора жидкого металла // Применение магнитной гидродинамики в металлургии и литейном производстве. К.: ИПЛ. 1961. с. 127-134.

24. Установка для дозированной подачи ферросплавов в ковш при выпуске стали из конвертера / К.С. Богдан, Г.З. Гизатулин, А.А. Ларионов, А.А. Санкин // М.: ЦНИИТИЧМ. Черная металлургия. 1985. № 7. с. 48-49.

25. Богдан К.С., Санкин А.А. Непреривный контроль й стабилизация уровня жидкой стали в промежуточной проточной емкости // Формирование стального слитка. К.: Наукова думка. 1986. с. 74-77.

26. Богдан К.С., Мазуренко И.П., Санкин А.А. Системы дозирования шихты с цифровой регистрацией // Автоматизация специальных способов литья. К.: ИПЛ. 1987. с. 60-67.

27. Богдан К.С., Мазуренко И.П., Санкин А.А. Экспериментальные исследования весовых устройств с упруго подвешенной платформой // Процессы литья. 1990. вып. 1. с. 70-74.

28. Двухдиапазонные одноплатформенные весы с повышенной ударостойкостью / К.С. Богдан, И.П. Мазуренко, А.А. Санкин, Б.М. Цимбал // Процессы литья. 1993. № 4. с. 89-93.

29. Богдан К.С., Кишко Б.И., Терновой С.А. Автоматизация процесса определения количества однотипных отливок весовым методом // Процессы литья. 1994. № 4. с. 78-84.

30. Богдан К.С., Кишко Б.И., Терновой С.А. Автоматический счетно-весовой дозатор однородных по массе ферромагнитных отливок // Металл и литье Украины. 1994. № 4-5. с. 36-38.

По темі дисертації одержано авторські свідоцтва та патенти на винаходи:

1. А.с. 1450543 СССР, МКИ4 G01G 19/00. Способ взвешивания / К.С.Богдан. опубл.15.10.92, Бюл № 38.

2. А.c. 14832277 СССР, МКИ5 G01G 19/14. Способ дозирования кусковых ферромагнитных материалов / К.С.Богдан.-опубл.ЗО.05.89, Бюл. № 20.

3. А.с. 1303842 СССР, МКИЗ G01G 19/38. Способ дозирования ваграночной шихты / К.С. Богдан, М.И. Калошин, А.А. Санкин, Н.С. Струтинский. опубл. 15.04.87, Бюл. № 14.

4. А.с. 1177682 СССР МКИ4 G01G 19/02. Способ взвешивания транспортных средств / К.С. Богдан, Г.З. Гизатулин, А.А. Ларионов й др. опубл. 07.09.85, Бюл. № 33.

5. Патент 2025449 RU МКИ5 В66С 13/00. Устройство для взвешивания грузов на тельфере / К.С. Богдан, Н.С. Струтинский. опубл.ЗО.І2.94, Бюл. № 24.

6. Патент 2026535 RU МКИ6 G01G 19/00. Устройство для взвешивания / К.С. Богдан, Н.С. Струтинский. опубл. 10.01.95, Бюл. № 1.

7. Патент 2057301 RU МКИ6 G01G 19/00. Устройство для взвешивания / К.С. Богдан, И.П. Мазуренко, А.А. Санкин, Б.М. Цимбал. опубл. 27.03.96. Бюл. № 9.

8. Патент 2058018 RU МКИ6 G01G 19/42. Весовой дозатор однотипных изделий / К.С. Богдан, Б.И. Кишко, И.П. Мазуренко и др. опубл. 10.04.96, Бюл. № 10.

9. Патент І2552А UA 5МКВ В66С 13/16, G01G 19/14. Підвісні кранові ваги / К.С. Богдан, І.П. Мазуренко, М.С. Струтинський та інші. надр. 28.02.97, Бюл. № 1.

10. Патент І3887А UA МКВ5 G01G 19/14. Вагодозувальний пристрій для феромагнітних компонентів шихти / К.С. Богдан, І.П. Мазуренко, А.О. Санкін, Б.М. Цимбал. надр. 25.04.97, Бюл. № 2, а також авторські свідоцтва СРСР за №№ 392354; 415212; 393608; 390375; 391402; 407198; 415508; 415506; 434301; 414491; 451916; 513265; 491837; 577083; 742310; 797867; 1089031; 1191748; 1225685; 1244078; 1299947; 1364898; 1379638; 1392385; 1760365; 1484802; 1490499; 1512871; 14933880; 1515064; 1537375; 1606875; 1576225; 1818544; 1619062; 1660465; 1689761; 1705150; 1783316 та рішення про видачу патенту Росії по заявці № 94027725.

Анотація

Богдан К.С. Створення та удосконалення автоматизованого вагодозуючого обладнання для металургійних виробництв. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.08 - машини для металургійного виробництва, Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2000 р.

Дисертацію присвячено питанням удосконалення технологічних процесів зіставлення шихти, заливання розплавів у ливарні форми та визначення кількості однотипних виливків у тарі ваговим методом на основі створення автоматизованого вагодозуючого обладнання та алгоритмів управління процесами. У роботі запропоновано та науково обґрунтовано нові способи зважування і дозування ливарних матеріалів, наведено результати розроблення та дослідження пристроїв, які реалізують ці способи, та перевірені на практиці дослідно-промислові зразки вагодозуючого обладнання, використання якого підвищує ефективність ливарних та металургійних технологій.

Ключові слова: шихта, розплав, виливок, маса, датчик, ударостійкість, зважування, дозування, алгоритм, мікропроцесор.

Аннотация

Размещено на Allbest.ru

Богдан К.С. Создание и усовершенствование автоматизированного весодозирующего оборудования для металлургических производств. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.08 - машины для металлургического производства, Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2000 г.

Диссертация посвящена, вопросам создания и совершенствования автоматизированного весодозирующего оборудования для составления шихты, заливки расплавов в литейные формы и определения количества однотипных отливок в таре весовым методом.

Рассмотрены особенности весового контроля и дозирования шихтовых материалов и расплавов, представлены результаты анализа, и классификация весодозирующего оборудования, применяемого в металлургических производствах. На основе этого анализа состояния проблемы сформулированы задачи исследований и прикладных разработок диссертационной работы.

Рассмотрены основные положения теории упруго деформируемых силоизмерительных механизмов, на базе которых разработаны новые способы взвешивания грузов на упруго подвешенной платформе с прямым, обратным и двойным преобразованием силы в электрический сигнал, пропорциональный массе взвешиваемого груза, обеспечивающие повышение ударостойкости электромеханических весов. Изучены особенности упруго подвешенной платформы как элемента силоизмерительного механизма. На физической модели весов экспериментально подтверждено, что в общем случае центр жесткости платформы не совпадает с ее центром симметрии. Получены зависимости, характеризующие влияние расположения груза на платформе на погрешность взвешивания при варьировании координат точки смыкания силоизмерительного датчика с платформой для случаев прямого, обратного и двойного преобразования силы. Определены метрологические показатели электромеханических весов, разработанных на основе предложенных способов взвешивания, при различных параметрах весоизмерительной цепи и диапазонах измерений. Установлено, что при работе таких весов в условиях ударных воздействий энергия удара поглощается до силового входа силоизмерительного датчика, что обеспечивает повышение их надежности и долговечности.

Экспериментально подтверждены результаты аналитических исследований динамики комбинированных электромеханических весов с различными силоизмерительными механизмами. Определено влияние сил трения в кинематической цепи на динамические показатели весов. Получены зависимости времени переходного процесса от массы и высоты падения груза, переменной массы грузоприемного устройства, жесткости упругих элементов, а также динамической погрешности весов от изменения расхода.

Разработаны и теоретически обоснованы новые способы весового дискретного дозирования и составления шихты, а также реализующие их алгоритмы управления, обеспечивающие повышение точности дозирования компонентов в каждом цикле, повышение точности соотношения химических элементов в шихте в соответствии с расчетным и, следовательно, уменьшение брака литья по химическому составу, стабилизацию теплового режима плавки, экономию сырья и энергоносителей. Усовершенствованная технология шихтовки реализована в промышленности на основе созданных и испытанных в производственных условиях электромеханических весов стационарного и передвижного исполнения, весодозирующих модулей с различными подающими устройствами, систем последовательного, параллельного и комбинированного дозирования и подачи шихты в плавильные агрегаты.

Исследован технологический процесс заливки расплава в литейные формы и разработана технология весового дискретного дозирования расплава с помощью магнитодинамических насосов. Реализация этой технологии в процессе получения отливок гильз тракторных двигателей центробежным способом позволила снизить расчетную массу отливки на 0,5 кг, исключая риск появления брака по размерной точности гильзы при механической обработке, осуществить полную автоматизацию процесса заливки форм в условиях массового производства.

Разработана и испытана в технологическом процессе безнапорной разливки стали в изложницы система автоматического контроля и регулирования уровня расплава в промежуточной проточной емкости весовым методом. Получены экспериментальные данные о статической и динамической точности поддержания уровня и погрешности дозирования расплава.

На основе выполненных аналитических исследований процесса определения количества однотипных отливок в таре весовым методом предложена технология, обеспечивающая повышение точности счета отливок в процессе наполнения тары. Разработан, изготовлен и опробован в цехе мелкого стального литья опытно-промышленный образец счетных весов для однотипных отливок в предварительно заполненной таре. В процессе опробования подтверждена работоспособность данных весов в условиях ударных воздействий и установлено, что погрешность счета отливок не превышает 0,5% от их фактического количества в тарной емкости. С использованием результатов исследований и испытаний счетных весов разработан автоматический счетно-весовой дозатор однородных по массе ферромагнитных отливок с периодической коррекцией средней массы отливки в процессе заполнения тарной емкости, реализующий предложенную технологию.

Ключевые слова,: шихта, расплав, отливка., масса., датчик, ударостойкость, взвешивание, дозирование, алгоритм, микропроцессор.

Abstract

K.S.Bogdan. The Development and the Perfection of an automatic Weight Dosing Equipment for metallurgical production. Manuscript.

The Dissertation for defending the Doctor of technical Sciences degree. On the following specialities: 05.05.08 - Machines for Metallurgical Production. National Metalurgical Academy of Ukraine, Dnipropetrosk, 2000 y.

The Dissertation is devoted to the issues of the Perfection of such technological processes as charge composing, pouring melts into casting moulds and determining the amount of the same type casting in a tare by weight dosing method on the basis of the development of an automatic weight dosing equipment and algorithms of the process control.

In the Dissertation new scientifically grounded methods of weighing and dosing foundry materials are proposed, the results of the development and investigation of the devices realising these methods and the results of testing pilot samples of a weight dosing equipment, the use of which enhances the effectiveness of foundry and metallurgical technologies, are presented.

Key words: charge, melt, casting, mass, transducer, impact stability, weighing, dosing, algorithm, microprocessor.

Размещено на Allbest.ru