CC BY
21
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ
2000 р.
Вип. № 10
УДК 621.791.92
Псарёва И.С. \ Иванов В.П.2
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ НАПЛАВКИ КОНУСОВ И ЧАШ ЗАСЫПНЫХ АППАРАТОВ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ3
А
Показано, что для наплавки конусов и чаш засыпных аппаратов целесообразно применять технологию, предусматривающую криволинейную траекторию перемещения электрода вдоль образующей конуса. Разработана конструкция автоматизированного устройства, устанавливаемого на серийном наплавочном аппарате А-1640 установки У-75 и обеспечивающего необходимую траекторию перемещения электрода при наплавке.
В процессе эксплуатации засыпных аппаратов доменных печей на контактных поверхностях запорных элементов (конусов и чаш) за счет газоабразивного износа появляется рельеф, ухудшающий условия контакта запорных элементов. Их ремонт сопровождается затратами, требует остановки доменной печи.
Важным требованием, которое предъявляется к наплавленному металлу контактных поясов конуса и чаши, является однородность свойств наплавленной поверхности. Между тем, природа наплавки легированных сплавов такова, что в наплавленном слое, состоящем из большого количества последовательно наплавленных валиков, образуются гетерогенные зоны с разной ориентацией кристаллитов, морфологией, составом износостойкой фазы и матрицы сплава [1,2].
Следует учитывать и субъективные факторы: при низком качестве наплавки даже небольшого участка образуется очаговый продув, что выводит аппарат из строя, несмотря на хорошее состояние остальной части контактного пояса [3].
Применяют два варианта технологического процесса наплавки запорных элементов засыпных аппаратов: кольцевую и продольную с колебаниями электрода вдоль образующей конуса или чаши на всю ширину пояса [4]. Процесс продольной наплавки (рис.1) по сравнению с кольцевой характеризуется рядом преимуществ, основным из которых следует отметить наличие автоподогрева наплавляемой зоны теплом дуги и более благоприятным расположением холодных трещин. Однако, ориентация наплавляемых валиков вдоль образующей упрочняемой детали приводит к неравномерному распределению свойств наплавляемой поверхности в случае применения наплавочных порошковых лент с неравномерным заполнением шихты по ее длине, неоднородности или просыпании. Причем участки с низкими служебными характеристиками формируются поперек наплавленного пояса (рис. 1а) и в процессе эксплуатации засыпного аппарата возможны нарушения герметичности в запорном узле, появление продувов, нарушающих нормальное протекание доменного процесса, сокращающих срок службы засыпных аппаратов. Продувам способствуют также неоднородность свойств наплавленного слоя в поперечном относительно шва сечении [1,2] из-за особенностей процесса дуговой наплавки.
Создать барьеры на пути продувов можно, сформировав швы криволинейной формы, одной из разновидностей которых являются швы дугообразной формы (рис.16). При многослойной наплавке траекторию движения электрода во время формирования дугообразных швов в каждом следующем слое целесообразно изменить на зеркальную, симметричную характеру движения в предыдущем слое (рис.1 в). В этом случае условия для возникновения продувов в процессе эксплуатации засыпного аппарата в еще большей мере - повысятся его эксплуатационные характеристики.
1 ПГТУ, аспирант
3 ПГТУ, канд. техн. наук, доцент
3 Работа выполнена под руководством д-ра техн. наук, проф. Гулакова C.B.
Направление продувов
Щ
б)
в)
Рис. 1 - Схема наплавки запорных элементов засыпных аппаратов.
Для реализации схемы наплавки, изображенной на рис. 16,в, разработано автоматизированное устройство, устанавливаемое на серийный наплавочный аппарат У-75, позволяющее в широких пределах управлять траекторией движения электрода в процессе наплавки. Устройство состоит из исполнительного органа, приводимого в движение электродвигателем типа СЛ-897, датчиков и блока электронного управления работой исполнительного органа.
Индикатор
Сельсин-датчик Сельсин-приемник
Рис.2 - Функциональная схема электронного блока управления процессом наплавки
Электронный блок управления работой исполнительного органа, функциональная схема которого приведена на рис.2, содержит фазочувствительное усилительное устройство, тири-сторный привод, релейный блок, задатчик скорости и индикатор и служит для синхронизации работы привода колебаний электрода с возвратно-поступательными перемещениями штанги наплавочного аппарата.
Штанга наплавочной установки У-75 соединена с преобразователем движения, который необходим для преобразования возвратно-поступательных движений штанги во вращательное движение вала сельсина датчика ВД. Этот сельсин электрически связан с сельсином приемни-
ком ВП, который установлен на исполнительном органе (приводе колебания электрода) (рис.3). Сигналы с сельсинов, амплитуда которых соответствует величине рассогласования положений подвижной платформы 1 (рис.3) и штанги наплавочной установки при ее возвратно-поступательном движении, а фаза - отставанию или опережению, поступают на фазочувстви-тельное усилительное устройство, где преобразуются в постоянное напряжение определенной полярности и амплитуды и это напряжение служит сигналом обратной связи по положению подвижной платформы 1 исполнительного органа, управляя работой тиристорного привода, питающего исполнительный двигатель М. Последний через механическую передачу 2 перемещает платформу 1 с закрепленным на ней подающим механизмом наплавочной установки в направлении, перпендикулярном ходу штанги, и одновременно синхронно с этим перемещением поворачивает ось сельсина приемника ВП, соединенную с осью кривошипно-ползунного механизма 3. При возвратно-поступательном ходе штанги с поворотом вращателя наплавочной установки У-7 5 на шаг в крайних ее положениях электрод совершает периодические перемещения по дуге, траектории которых смещены на один и тот же шаг и строго параллельны друг другу (рис.16).
Схемой предусмотрена возможность реверсирования сигналов с сельсинов, в результате чего траектория движения торца электрода приобретает вид (рис. 1в), симметричный (зеркальный) по отношению к траектории его движения в предыдущем слое.
Привод колебания электрода, внешний вид которого изображен на рис. 4, состоит из основания 1, подвижной платформы 2, способной совершать возвратно-поступательные линейные перемещения относительно основания 1. Для этого на нем закреплены два параллельных ползуна 3. Для привода платформы в движение на основании закреплены два
последовательно соединенные редукторы: червячный 4 и червячно-цилиндрический 5. Входной вал последнего приводится во вращение электродвигателем 6, а на выходном валу червячного редуктора установлен кривошип 7, который через шатун 8 соединен с подвижной платформой 2. В состав колебательного привода входит также сельсин-приемник 9, ось которого механически связана с выходным валом червячного редуктора 4.
Крутящий момент с вала электродвигателя б передается через редукторы 4
и 5 кривошипу 7, вращение которого после преобразования кривошипно-ползунным механизмом обеспечивает возвратно-поступательные перемещения платформы 2 относительно основания 1. Поскольку скорость этого перемещения в пределах одного оборота кривошипа переменна, для обеспечения относительной равномерности движения платформы 2 в качестве рабочего хода использовано только 0.7 оборота выходного вала редуктора 4, на котором помещен кривошип 7.
Изменяя эксцентриситет осей кривошипа 7, можно регулировать амплитуду колебаний платформы 2. Скорость этих колебаний изменяется за счет регулирования скорости вращения электродвигателя 6.
Электропитание цепей двигателя 6 и сельсина 9 подводится к устройству через разъем 10.
Разработанное устройство смонтировано на наплавочном аппарате А-1640 установки У-75 Днепропетровского завода металлургического оборудования и опробовано при наплавке засыпных устройств доменных печей.
Выводы
1. Для увеличения стойкости деталей засыпных аппаратов доменных печей против продувов предложена технология строчной контактной наплавки швами криволинейной формы.
2. Разработано автоматизированное оборудование, устанавливаемое на серийное наплавочное оборудование и позволяющее осуществить данную технологию.
Перечень ссылок
1. Газоабразивная износостойкость никель-карбид-хромового сплава, предназначенного для наплавки конусов и чаш доменных печей/ Ю.А.Юзвенко, В.А.Гавриш, А.П.Ворончук, В.П.Шимановский//В кн. Теоретические и технологические основы наплавки. Наплавка деталей оборудования металлургии и энергетики. -Киев.-ИЭС им. Е.О. Патона, 1980.-С. 86-88.
2. Избирательный износ наплавленного заэвтектического хромистого сплава/ В.В.Тарасов, П.Ф.Лаврик, В.Х.Мацука, И.И.Пирч// Сварочное производство. - 1976. - № 9. - С. 28-29.
3. Анализ износа и стойкости наплавленных засыпных аппаратов доменных печей/ Н.С.Немцов, И.В.Распопов. Е.П.Сидоров и др.// Автоматическая сварка. - 1972. - № 7. - С. 66-68.
4. Зареченский A.B., Колечко A.A.. Некоторые вопросы технологии наплавки засыпных аппаратов.// Сварочное производство. - 1970. - № 10. - С. 49-50.
Псарева Ирина Сергеевна. Аспирант кафедры "Оборудование и технология сварочного производства", окончила Приазовский государственный технический университет в 1994 г. Основные направления научных исследований - исследование процессов формирования сварочной ванны и швов при дуговой наплавке.
Иванов Виталий Петрович. Канд. техн. наук, доцент кафедры "Оборудование и технология сварочного производства", старший научный сотрудник ОНИЛ наплавки, окончил Ждановский металлургический институт в 1986 г. Основные направления научных исследований - разработка материалов и технологии для наплавки деталей прокатного и металлургического оборудования, создание программного обеспечения в области сварки и наплавки.
