автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.04, диссертация на тему:Разработка и внедрение специальных дробилок для подготовки шихты

Государственная металлургическая Академия Украины

На правах рукописи

Аспирант ГРИГОРЬЕВА ВИНТОМ! ГЕОРГИЕВНА

Уда 669.16^.И4:б<;1.928.2. (087.23)

РАЗРАБОТКА И ВНВДРЕШ ШЦИЛЛЫШХ ДРОБИЛОК ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ

Специальность Оо.04.04.-Машины и агрегаты металлургического

производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск, 1993 г.

Работа выполнена в Государственной металлургической Академии окраины

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент УСАЧЕВ В.П.

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники Украины, академик яИ11 Украины, доктор технических наук, профессор БЫКОВ В.И.

кандидат технических наук СОКУР Н.И.

Ведущее предприятие - комбинат "Криворожсталь", г.Кривой Рог

Защита диссертации состоится " ¥ "^еубд¿5/Л£Л993 г. часов 3& _мин_ на заседании специализированного Совета Д.068.02.02 при Государственной металлургической Академии Украины

Адрес: 320630, г.Днепропетровск, ГСП, пр.Гагарина, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной металлургической Академии Украины.

Автореферат разослан 'К? 1?г.

Ученый секретарь специализированного Совета академик АИН Украины, про- //

фессор, доктор технических

наук УНС / В.К.ЦА11К0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На агломерационных фабриках, структурно входящих в состав металлургических заводов, в аглошихте широко используются отходы металлургического производства: шламы гидросмыва, взятые непосредственно из шламоотстойников или после обезвоживания, колошниковая пыль, прокатная окалина и другие. Все эти отходы, массовая доля использования которых в аглошихте достигает 50 %, переизмельчены, переувлажнены, обмаслены и поэтому плохо окомковываются. Их использование приводит к снижению качества агломерата, резкому росту выхода некондиционных классов -5 мм в готовый продукт, интенсивному вьщелению пьши в процессе спекания. Несмотря на это в перспективе не следует ожидать снижения объемов использования отходов в агломерационной шихте, так как аглофабрики металлургических предприятий все больше становятся утилизационными и решают не только задачу производства сырья, но и важнейшие экологические задачи. Поэтому поиск методов и средств повышения качества агломерата в реально существующих шихтовых условиях является актуальным и важным. Задача повышения качества агломерата может успешно решаться путем качественной подготовки традиционной части аглошихты: топлива, аглор.уды и изпести (известняка), осуществляемой дроблением исходного продукта до заданных узких классов.

Полученные в представляемой работе результаты легли в основу разработки отраслевой программы министерства машиностроения, оборонной промышленности и конверсии Украины "Создание и освоение производства специальных типов дробилок".

Цель работы. Выбср и обоснование конструктивных схем, разработка научно обоснованных методов расчета основных технологических, кинематических и энергосиловых параметров дробилок для подготовки агломерационной шихты, изучение характера взаимодействия дробимого материала с рабочим органом дробилки, создание на этой основе рациональной конструкции дробилки и ее внедрение в производство.

Научная новизна работы. Впервые разработана математическая модель разрушения единичного куска в валковой дробилке, позволяющая определить гранулометрический состав продуктов

дробления с учетом исходной крупности материал;!, геометрических и кинематических параметром дробилки. Впервые разработана методика расчета энергосиловых параметров валковой дробилки с переполненной камерой дробления. Впервые разработаны методы анализа условий формирования камеры дробления, позволяющие установить взаимосвязь между кратностью захвата исходного куска и кратностью его дробления.

На защиту выносятся: феноменологическая модель разрушения единичного груза в ЦД, построенная на основе представлени о разрушении в результате потери устойчивости элементов разру шаемого куска; математическая модель разрушения единичного груза в ВД; математическая модель разрушения массового груза в камере дробления ВД; методика расчета технологических, кинематических и энергосиловых параметров ВД для подготовки шихтовых материалов при их загрузке единичными кусками и массовым грузом; методика расчета гранулометрического состава продукта дробления при заданных параметрах дробилки и исходного матери; ла; перспективные конструкции ВД для подготовки агломерационных шихтовых материалов.

Практическая ценность. Создана методика определения условий формирования камеры дробления ВД с различными конфигурациями и взаиморасположением рабочих органов, позволяющая выбирать схему ВД в зависимости от крупности исходного материала 1 необходимой кратности дробления. Создана методика инженерного расчета технологических, кинематических и энергосиловых параметров ВД. Разработаны ряд новых технических решений по конструкциям ВД для дробления шихтовых материалов, их камер загрузки, конфигураций рабочих органов.

Полученные на основе теоретических я экспериментальных исследований результаты, приведенные в диссертационной работе положены в основу разработки и внедрения на НКГОКе вибрационн( валковой дробилки для подготовки извести. Ожидаемая экономиче( кая эффективность внедрения одной дробилки составляет 900 тыс рублей в год.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и получили одобрение на Всесоюзной конференции по вибротехнике, Тбилиси, 1986 г., на Всесоюзной конференции по строительным маши-

нам, Новосибирск, 1986 г., на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы теории и подготовки железорудного сырья для доменного процесса и бескоксовой металлургии", Днепропетровск, 1990 г., на научных семинарах КВФ ДМетИ и кафедры МАМП ДМетИ, 1993 г.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 7 научных статьях и докладах, защищено 8 авторскими свидетельствами на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка из 102 наименований, приложения и содержит 123 страницы машинописного текста, 62 рисунка, 10 таблиц.

I. Состояние вопроса и постановка задачи исследований.

Подготовка металлургической шихты к спеканию и сплавке включает операции дробления ее ингредиентов. При подготовке шихты для спекания агломерата железную руду подземной добычи рационально дробить до класса 0,5-8 мм, известняк (известь) дс класса -3 мм, топливо (кокс, штыб) до класса 0,5-3 мм. Дробление спека производится в одн.у-две стадии с целью интенсификации охлаждения и ограничения размеров кусков агломерата снизу и сверху. В первой главе на основе изучения тенденции использования дробилок для подготовки шихты произведено обобщение опыта эксплуатация дробилок и методами прогнозного анализа изучена динамика интереса к дробилкам как к техническому обг,-екту. Установлено, что используемое для подготовки шихты дробильное оборудование недостаточно эффективно, отличается высокой энергоемкостью, низкой износостойкостью и экологически нечисто. Ото связано, главным образом, с тем, что дробильное оборудование выбирается без учета физико-механических свойств дробимого материала, а существующие методы расчета технологических параметров дробилок недостаточно совершенны. Анализ динамики интереса к дробилкам как техническим объектам, показал, что 1992-94 годы являются периодом повышенного интереса к валковым дробилкам для подготовки шихты, что связано с появлением технических решений, обеспечивающих их работу на повышенных давлениях на дробимый материал и наложением на камеру дробления дополнительных силовых полей, например, вибраций,

принудительной под давлением или скоростным напором подачей . нагрузки, использованием рациональной формы дробящих волков.

Работами, выполненными ведущими специалистами в области создания валковых дробилок, методов юс анализа и расчета проф., д.т.н. В.А.Олевским, Л.Б.Левинсоном, З.Б.Контаровичем, М.Я.Сапожниковым, А.А.Светлановым, В.А.Кубачеком, В.И.Саито-вым, Дюпра, Аргалем, а также крупными исследованиями, проведенными в институтах "Механобр", "Механобрчермет", УГИ, создан фундамент для дальнейшего совершенствования и создания новых валковых дробилок для подготовки шихты. Анализ работ упомянутых авторов, а также конструкций ВД и их элементов, позволил выявить направление их модернизации и пути создания новых ВД для указанных целей. Такими направлениями являются, прежде всего, оптимизация загрузки, формирование рациональных камер дробления, в зависимости от требований кратностей захвата и дробления, оптимизация формы рабочих органов и их кинематических параметров. Реализация этих направлений станет возможной в случае разработки достоверных методов расчета энер!< ¡силовых и технологических параметров ЦЦ. В соответствии с этим сформулированы цели и задачи настоящих исследований: разработка аналитических методов определения геометрии камеры дробления ВД с различными схемными решениями и взаиморасположением рабочих органов: определение зависимости технологических и технических показателей ВД от способа загрузки; разработка математических моделей разрушения материала в камерах дробления при различных способах загрузки ВД; разработка инженерной методики расчета технологических параметров ВД (производительность, гранулометрический состав дробленного продукта, потребляемая мощность); на основе полученных результатов разработка высокоэффективной ВД и внедрение ее в производство.

2. Теоретические исследования рабочего процесса валковых дробилок. Процесс дробления в ВД в общем случае включает подачу материала в камеру дробления, его захват рабочим органом разрушения отдельных кусков и эвакуацию дробленного продукта из камер дробления. Интенсивность протекания этих процессов определяет технологические показатели ЦЦ и ее технический уровень.

Выполнено аналитическое описание процессов подачи материала в межвалковое пространство. Подача материала осуществляется тремя основными способами. При реализации первого способа подача материала осуществляется питателем, производительность которого ниже производительности дробилки; при этом каждый кусок исходного материала при дроблении взаимодействует с поверхностями валков, взаимодействие между дробимыми кусками отсутствует. Такой способ загрузки обеспечивает дробление каждого куска как единичного.

Сущность скоростной загрузки ВД заключается в том, что подачу исходного материала осуществляют на оси камеры дробления со скоростью, равной линейной вертикальной скорости рабочей поверхности валка. Реализация этого режима загрузки наиболее простым способом осуществляется путем выполнения условия Н =0,25со2В|/^(-/-К1с) , где Кве - коэффи-

циент востановления скорости при соударении куска с поверхностью валков; со, - угловая частота вращения и диаметр валка, соответственно; Н - высота сбрасывания материала нa^ плоскостью, проходящей через точки контакта материала с повер? ностями валков при встрече.

При третьем способе загрузки материал подается в межп/ш-ковое пространство с "избытком" так, что камера дробления псог да переполнена. Дробление при этом происходит на контактах кус ков с валками и между собой.

После подачи материала в ВД формируется камера дробления, то есть часть межвалкового пространства, в которой происходит захват и разрушение материала. Для различных взаиморасположений и видов рабочих поверхностей ВД аналитическими методами определены коэффициенты захвата, в зависимости от размеров валков , зазора & , максимального размера захватываемого

куска сСта1( и коэффициента трения куска о поверхность вэлкое ^Р . Эти зависимости имеют следующий вид: - для вн.утривалковых дробилок 2

с1тах 2 К'ь (со5 2 ^ - О

-С0521?- 0] -(К'ь-])(со52*+ ' + )

О-ггихх

и

- для одно пайковых дрооилок с граненными BajiKai.ni *

Ры \ _ и ' 2 п/ 1Г / п J а.та у___.

сиохК '

где П. - число граней; р = 0,25п - с округлением до большего целого.

Согласно приведенных зависимостей увеличение кратности захвата может быть достигнуто увеличением зазора 5 , однако, при этом упадет кратность дробления Кд= с1пгах •' $ Рационально сконструированная БД должна обеспечивать максимальное значение Кд при минимальном К3 .

Для всех рассмотренных случаев построены зависимости кратности захвата К3 = Солгал от кратности дробления с1щах' : & . Анализом полученных зависимостей установлено, что наилучшие потребительские свойства, то есть высокие значения Кд при низких К3 обеспечиваются вн.утривалковыми дробилками = 14-20 при К3 = 8)и одновалковыми дробилками с граненными валками ( Кд = 14-20 при К3 = 6-9,5).

Рассмотрено разрушение единичного куска в камере дробления на основе гипотетического механизма хрупкого разрушения упруго-хрупко-пластичного материала в узкой поверхностной зоне куска, обусловленной его размерами, а также геометрическими параметрами ВД.

Такой механизм позволяет прогнозировать выход в продукте дробления частиц с анизотропией формы, что неудавалось при использовании других методов описания процесса. Математическая модель процесса разрушения единичного куска разработана на основе гипотезы разрушений в результате потери устойчивости балки-полоски на упругом основании, соединяющем упомянутую балку со стержнем, разрушение которого или не происходит, или происходит в последующих актах. В этой модели разрушаемый образец условно призматической формы втягивается валками и в некотором положении, характеризуемом углом поворота У валка, от положения начала захвата У0 , происходит отслоение балки-полоски с толщиной Бх или ву от основного тела разрушаемого куска. Уравнение изогнутой оси балки в этом случае при постоянст-

ве ее момента инерции «7 = const и упругости основания

К = coast запишется в виде: + Кл> = 0

с граничивши условиями }fo) = o; We) = 0 - прогиб Д3"(0) =0; =0 - изгибающий момент, а систем

собственных функций имеет вид: = SLIT. (пУСх ;

При подстановке собственных функций и граничных условий упомянутое уравнение позволяет получить вгфажнне для критической силы, при которой наступает потеря устойчивости балки

р _ + * н-

[ Is )LJ (nx-.ta)2 ' '

где J - момент инерции балки-полоски; Е - модуль упруго ти материала Салки; К - коэффициент жесткости основания; п. - число полуволн; £ff- длина балки-полоски.

Для п = \ и единичной ширины балки Ра = О, 52Ку SE П/м, где S - толщина отслаиваемой балки-полосгси.

Определение неличины толщины балки-полоски S , отслаиваемой от образца, либо в вертикальной плоскости ( Sy ), ли в горизонтальной ( Sx ), производится при рассмотрении дефор мации куска в запоре ме.хду валками из допущения о его плоска напряженном состоянии. Проведенные исследования с использова ином ЭВМ позволили принять предложение об одноосном напряжен нем состоянии материала в лоне сжатия, при котором единствен ным отличным от нуля является главное нормальное напряжение

(Ч>) = Escn/Vf + cos 40-1].

Сжимающая сила, действующая на горизонтальную балк.у-по-лсск.у при^ этом равна:

ру(sP)- J fffyi^lRd^^ ER[a.y+i)yi+cysCri24'+dySLn34' J;

гл'! '• ax = M(j ^o + -J- SLR 2 <fD) + N (sin.% - -i- stn.3 %);

CLy sin.2% i

С y = — M J

Приравнивая значения сжимающих сил выражению для критической силы, получаем два транцендентных уравнения, решение которых относительно угла поворота ^f дает значение '/«р при которых происходит потеря устойчивости вертикальной или горизонтальной балки-полоски:

CLX + fey sp +• Сх sirt 2^+<±х ёСгЛр +Cf.x s£r «í- kx ísúv<£ - sCn. У); ay + ^ + cy süri +dy sCa3vP = Ky (eos чР - co¿ ).

При численном значении этих уравнений, если наименьший ненулевой корень принадлежит первому уравнению, то разрушится горизонтальная балка-полоска, еели второму, то разрушится вертикальная балка-полоска.

С использованием изложенной методики проведены расчеты на ПЭВМ "Электроника" - MC05II. Расчеты показали, что разрушение исходных кусков происходит с отслоением от исходного куска горизонтальной полоски толщиной Sx ; величина Sy при этом,как минимум, на порядок меньше Sx . Таким образом, при разрушении исходного куска (форма которого была принята нами близкой к призматической) согласно схеме разрушения образуются куски дробленного продукта размером cL^ = Sx* 11 cL2 = Sx x —ц^ * d-n. » причем количество кусков размером d.^2 в два раза больше, чем d^j , кроме того, образуется пылевидная мелочь с размером частиц О,i Sx . Построены номограммы, для определения размеров частиц дробленного продукта при заданных значениях исходного продукта, диаметра валков и зазора.

При работе ДЦ с переполненной камерой напряженное состояние дробленного материала можно идентифицировать напряженным состоянием сплошной вязко-пластичной среды, воспользовавшись для его описания известными закономерностями, полученными для случая взаимодействия полосы и валков при прокатке. Однако, в отличие от случая прокатки при формировании потока материала

в камере дробления нарушается условно сплошности и расход через нейтральное сечение (определяемое по формуле Эхелунда-Павлова) ( С?н с ^ , кг/с), так как плотность матери-

ала в нейтральном сечении меньше насыпной плотности исходного материала.

Средние по высоте камеры дробления механические напряжения в слое материала определяются по преобразованной формуле А.А.Королева:

8 I эЩ{1-соф2&

где Кэ^ и Кэ2 - экспериментальные коэффициенты, учитывающие предельные напряжения сжатия , при которых массив частиц под действием внешних усилий достигает предельного равновесия ( = 3-4 МПа),и несплошность материала в камере дробления.

Мощность, затрачиваемая на дробление в переполненной камере, определяется по формуле:

ыдр = \Р- б"сж , Вт;

где {_ - длина дробящей поверхности вгика.

Усилия, передаваемые на рабочие органы дробилки, определяются перемножением на вертикальною поверхность боковой контактной поверхности камеры дробления.

Отдельно рассмотрена задача синтеза вибрационно-валковой дробилки. Эта задача сводится к синтезу рационального вибрационного поля вибрирующей щеки и определению ее энергосиловых параметров. Использование предложенной упрощенной методики синтеза вибровалковой дробилки позволило выбрать взаиморасположение опор валка и вибрирующей щеки, обеспечивающих создание рационального силового поля, воздействую,цего на кусок как в вибрационном, так и в виброударном режиме.

3. Экспериментальные исследования валковых дробилок для подготовки шихты» Целью экспериментальных исследований являлись проверка и уточнение результатов, полученных в процессе теоретических исследований, уточнение расчетных формул и внесение в

них корректирующих экспериментальных коэффициентов, а та! исследование процессов дробления и параметров вибрационнс валковых дробилок и дробилок с граненными валками.

Разработаны модели и методики экспериментальных исо) ваний, в основу которых положены методы тензометрии, виб] рии, электрометрии и съемки в стробоскопическом освещенш Экспериментальными исследованиями процесса дробления едш кусков установлено, что разрушение кусков в камере дробл( гладковалковой БД происходит преимущественно путем отела! пластинок на их торце, обращенном к зазору. Одновременно этим видом разрушения происходит отслаивание тонких чеш.ус поверхности кусков, обращенных к поверхности валков. Раз; ванне материала происходит только на последней стадии ра; ния куска, когда вся боковая поверхность последнего контг с поверхностью валка. Такая картина разрушения единичногс ка, полученная съемкой в стробоскопическом освещении, под гкдаот принятую в процессе теоретических исследований гигк чоскую физическую модель.

Анализ формы и размеров продукта дробления указал нг полное соответствие экспериментальных и теоретических дш однако, распределение частиц по форме и размерам, пол.уче? теоретическими и экспериментальными путями имеют общую зг мерность: дифференциальные распределения имеют два экстрс Анализ дифференциальных распределений позволил уточнит! литические выражения для гранулометрического состава про; дробления введением в него корректирующих коэффициентов.

В процессе экспериментальных исследований технологи* и энергосиловых параметров установлены взаимосвязи между изводительностью, кратностью захвата, степенью дробления угловой скоростью валков. Получены выражения для времени бываиия материала в камере дробления, являющегося oripeдeJ щим при расчете производительности,и для определения про! тельпости дробилки по каждой фракции исходного материала '!арт>>: производительности дробилки, т/ч:

: к

D&

тз со

dni £

Dg Dg,

s \2'

Ф,

(+в)

Проведенными исследованиями процесса дробления в ЬД с переполненной камерой установлено, что закономерности движения материала в камере дробления соответствуют принятым при теоретическом анализе. Замеренные значения мощности, затрачиваемой на дробление, имеют средние значения на 11,5 выше, чем расчетные и находятся б пределах суммарной погрешности измерительной аппаратуры и доверительного интервала измеряемой величины, что позволяет использовать нглученное во второй глаЕе аналитическое выражение для расчета мощности. При анализе напряжении, действующих в слое дробимого материала, установлено, что величина этих напряжений может быть определена по ранее полученному выражению с относительной ошибкой не более 7 %, если ввести в это выражение постоянные корректирующие коэффициенты. Получена зависимость среднего размера куска продукта дробления от действующих в слое механических напряжений. Установлено, что наращивание напряжений бс>к > 150 Ш1а, даже для весьма прочных материалов, не приводит к росту кратности дробления и ведет к неоправданному росту энергозатрат. Установлены взаимосвязи между , характером движения материала в ка-

мере дробления и конфигурацией загрузочной камеры. При уменьшении угла наклона загрузочной камеры с 90 до 4е° подача материала осуществляется, в основном, через центр камеры дробления, угол захвата уменьшается, давление в слое возрастает на 12-15 %, а средний размер дробленного продукта уменьшается на 3,6 %.

Переход от гладких валков к граненным приводит к снижению кратности дробления, улучшению захвата кусков дробимого материала более, чем в 1,5 раза, уменьшению выхода мелких классов, что очень важно при дроблении агломерационного топлива, но и к появлению в. готовом продукте частиц, размер которых превышает величину зазора. Анализ рабочего процесса БД с граненными вал-

ками позволил предположить, что он подобен рабочему проще короткощековых дробилок, в которых разрушение материала г исходит порционно и в один акт. При этом производительное таких ВД на 25-40 % и энергозатраты на 15-30 % более высс чем у гладковалковых. Экспериментальными исследованиями в ционно-валковых дробилок установлено, что при расположен!! вибрирующей плиты вдоль центральной оси ВД и ускорениях е колебаний С£к >2,6 обеспечивается равномерная пода материала в камеру дробления, резко улучшается захват кус исходного продукта ( /с1па)( уменьшается с 18 до У) лее чем в 2 раза возрастает производительность ВД и в 1,7 за кратность дробления. Установлено рациональное взаимора лолсенио виброплиты и валков.

Проведены экспериментальные исследования износа попе ности рабочих органов ВД. В качестве удельных показателей носа использовались три величины: абсолютное значение мак мольного увеличения зазора между рабочими поверхностями, шение потери массы рабочего органа к массе переработанног териала Кц =(дгпб):01 • предложенный нами индекс 1-1-и =(&гп&Кзу.0§2.± , учитывающий влияние на изно эффициента. захвата К3 и приращения поверхности дробленн продукта. В результате анализа износа поверхностей рабочи: ганов ЦЦ (но максимальным абсолютным показателям при дроб, известняка) установлено, что удельный износ поверхностей, несенный к I м*" поверхности продукта дробления минимален ; вибрационной дробилки, несмотря на то, что абсолютные пок/ тели износа у такой дробилки выле, чем у других. Таким др> кам свойственен также более равномерный износ по длине ва что открывает возможности регулирования зазора в процессе носа поверхностей рабочих органов и, таким образом, повьт межремонтного периода. Установлено, что при некоторых заз! больших "критических", реализуется режим самоизмельченин 1 тиц в зазоре, при котором износ резко падает; для малотре! вотых шихт (известняк) 5Кр (-1/30 ~ -1/90) ,

сильнотрещиноватых (кокс, агломерат, спек) 8кр> - /Д Износ поверхности валков неравномерен по их длине. При вс ридах загрузки износ центральной части палка и 1,8-2,6 ра

больший, чем у периферийной. Снижение неравномерности износа достигается снижением отношения I.: П , которое желательно принимать не большим I. : О £ V, 2

4. Использование полученных результатом в промышленности и перспективных разработках. На основе полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований разработана методика инженерных расчетов технологических и энергосиловых параметров ВД с различными конфигурациями камеры дробления и способами загрузки. Приведена инженерная методика определения крупности продуктов дробления, в которой расчет производится в следующей последовательности: определяется число частиц в каждой фракции исходного материала, для каждой фракции исходного материала определяется размер и число частиц готового материала и формируется множество, в котором фиксировано количество частиц каждой фракции продукта дробления; содержание каждой фракции готового продукта определяется по обращенным (формулам.

Расчет энергосиловых параметров произведен как для ВД загрузкой единичными кусками, так и для их работы с переполненной камерой.

С использованием разработанной методики инженерных расчетов сконструирована вибрационно-валковая дробилка с электромагнитным приводом виброщеки. Дробилка изготовлена н испытана на АФ НКГОКа для дробления известняка (извести) перед его подачей в агломерационную шихту. В процессе испытания получены следующие показатели дробилки: производительность Ви т/ч, установленная мощность 63 кВт, степень дробления Кд = 13, кратность захвата |< = 11,7, индекс износа ии = 0,31И г/м*\ Дробилка признана пригодной для дробления флюсов и передан!» в промышленную эксплуатацию.

Предложены технические решения, изготовлены модели, проведены предварительные лабораторные исследования новых типов лабораторных дробилок для подготовки агломерационной шихты к спеканию. Установлено, что для подготовки извести и получения продуктов дробления с хорошо развитой поверхностью частиц наиболее рационально применение вибрационно-валковых лопастных дробилок, в которых дробление производится за счет объемного сжатия; при этом поверхность дробленной извести достигает

1250 см^/г, что обеспечивает ее интенсивную диссоциацию ; спекании агломерата. Для дробления аглоруды предложены д: валковые дробилки с симметричной относительно зазора виб; ционной плитой, обеспечивающие высокую удельную производ] тельность,кратность захвата не выле 10, кратность дробле!

Кд не ниже 18. Для совместного дробления извести (изв« няка) и возврата предложена одновалковая вибрационная др( с решетчаты.! распределением нагрузки и магнитной систем^ обеспечивающей самофутеровку валка, что позволяет снизит] износ в 4,0-6 раз. Для совместного дробления пере.увлажне! и горячих компонентов агломерационной шихты (например, к< трата с горячей известью или концентрата с горячим возвр; предложена вибровалковая дробилка с двухкамерной загр,узк< позволяющая добиться рациональной влажности шихты за счег лизации бросового тепла. Для дробления топлива предложен; билка с граненными валкагли и рычажным антипараллелограмм! синхронизатором, в которой наряду с упрощением констр.укц1 обеспечивается высокая удельная производительность с миш цией содержания мелочи в дробленном продукте. Таким обра: предложенные на основе полученных в настоящей работе рез; той технические решения, защищенные авторскими свидетель! ми, могут лечь в основу перспективных разработок в облас. создания дробильного оборудования для подготовки шихтовыз териалов.

Выводы

На основе анализа тенденций использования дробилок } подготовки агломерационной шихты установлено, что исполь: ние валковых дробилок для дробления аглоруды, возврата, г сов и топлива перспективно и обеспечивает формирование р; нального гранулометрического состава шихтовых материалов жение энергозатрат на подготовку.

Анализ, проведенный с использованием методов прогно; вания, показал, что в настоящее время наблюдается пик ин^ к вилковым дробилкам, связанный с появлением технических шеннй, обеспечивающих повышение их технических, технолог] ких и потребительских показателей за счет освоения рацио! них приемов загрузки, наложения на камеру дробления нибр;

использования рациональной формы ьалков. Однако, внедрение новых технических решений сдерживается несовершенством методов расчета технологических и технических параметров дробилок, включающих расчеты производительности и потребляемой мощности, гранулометрического состава дробленного продукта, удельного износа поверхностей рабочих органов.

Применяемые в инженерной практике эмпирические методы расчета позволяют определять технологические параметры ординарных двухвалковых дробилок; расчеты других модификаций валковых дробилок не производятся.

Для разработки достоверных методов расчета валковых дробилок и обоснования принимаемых при разработке технических решений рассмотрен процесс дробления шихтовых материалов как ряд последовательных операций, включающих подачу материала в камеру дробления, захват кусков материала рабочими органами дробилки, разрушение кусков и эвакуация дробленного продукта из камеры дробления; интенсивность протекания этих процессов определяет технологические показатели дробилки и ее технический уровень.

Выполнено аналитическое описание процессов подачи, захвата и разрушения кусков шихтовых материалов в камере дробления валковой дробилки при различных способах ее загрузки.

С использованием аналитических методов проведено исследование формирования камеры дробления валковых дробилок; получены выражения для определения кратности захвата кусков рабочими органами для различных схем валковых дробилок.

Проведен анализ разрушения единичного куска в камере дробления на основе предложенного механизма хрупкого разрушения в узкой поверхностной зоне; при этем принята гипотеза о разрушении в результате потери устойчивости балки-полоски на .упругом основании. Разработана метидика прогнозирования крупности и формы частиц продукта дробления при задании! крупности исходного материала.

Проведен анализ разрушения массового груза и дроС—

ления валковой дробилки на основе гипотезы о вязко-пластичном механизме деформирования слон материала в камере дробления.

Получены выражения для расчета технологических и онерго-

силовых параметров валковых дробилок и описана методика синтеза вибрационной валковой дробилки.

Разработаны методика и модели для экспериментальных исследований технологических и энергосиловых параметров валковых дробилок. При проведении таких исследований использовались методы тензометрии, виброметрии, электрометрии, съемка в стробоскопическом освещении. Проведены экспериментальные исследования крупности и формы частиц продукта дробления, что позволило скорректировать и уточнить выражения для определения крупности частиц готового продукта, полученные аналитическими методами. Проведен анализ процессов дробления и получены выражения для определения производительности валковых дробилок при различных способах загрузки с учетом крупности исходного материала, геометрических и кинематических параметров дробилки. Проведены исследования и получены корректирующие коэффициенты для расчета технологических параметров дробилок с граненными валками и вибровалковых дробилок.

Проведены экспериментальные исследования износа поверхности рабочих органов валковых дробилок, предложен индекс износа, обладающий повышенной информативностью за счет учета крупности исходного материала и удельной поверхности продукта дробления. Выявлены взаимосвязи между величиной и равномерностью износа и величиной зазора, отношением длины валка к его диаметру для гладковалковых, с граненными валками и вибровалковых дробилок; предложены рекомендации для снижения износа поверхностей рабочих органов валковых дробилок.

Разработана методика инженерных расчетов технологических, кинематических и энергосиловых параметров валковых дробилок с различными конфигурациями камер дробления и способами загрузки.

Предложены технические решения новых типов валковых дробилок для подготовки агломерационной шихты к спеканию и защиты окружающей среды от пыли, образовавшейся при дроблении.

Испытана в условиях АФ Н1£Г0Ка вибрационно-валковая дробилка для подготовки извести; в процессе испытаний доказана ее эффективность и установлены пути усовершенствования.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих работах:

1. Усачев В.II., Григорьева В.Г., Лисянский Л.Н. Валково-вибрационные дробилки - новый класс машин для рудоподготовки. Сб.трудов "Новые технологии и техника для переработки руд чернкх металлов". - Кривой Рог, 1992.

2. Григорьева В.Г., Малиновская С.И. Теория разрушения шихтовых материалов в валковых дробилках. - Деп. в УкрНЖГИ), 1993.

3. Григорьева В.Г., Усачев В.П. Методика расчета технологических и энергосиловых параметров валковых дробилок для подготовки металлургических шихт. - Деп. в УкрНЖГИ, 1993.

4. Усачев В.П., Григорьева В.Г. Износ рабочих поверхностей валков валковых дробилок. - Деп. в УкрНЖГИ, 1993.

5. Григорьева В.Г. Диагностика напряженного состояния массивных изделий (станин) радиоволновым методом / В кн."Тезисы докладов научно-технической конференции "Измерение силы, современные методы и средства". - Новосибирск, 1986. - С.57.

6. Учитель А.Д., Лялюк В.Г1., Григорьева В.Г. Стабилизация гранулометрического состава и механической прочности агломерата и кокса/ В'кн."Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы теории.и технологии подготовки железорудного сырья для доменного процесса и бескоксовой металлургии". - Днепропетровск, ДМетИ. - 1990. - С.40.

7. Автррское свидетельство № 1701366. Валковая дробилка. Учитель А.Д., Лялюк В.П., Григорьева В.Г. и др. - Бюл. № 48.1991.

8. Авторское свидетельство № 1552438. Измельчитель. Учитель А.Д., Лялюк В.П., Григорьева В.Г. и др. - ДСП.

9. Авторское свидетельство № 1761263. Валковая дробилка. Лялюк В.П., Григорьева В.Г., Усачев В.П. - Бюл. № 34. - 1992.

10. Авторское свидетельство I." 1456249. Вибрационный грохот-транспортер. - Учитель А.Д., Лялюк В.П., Григорьева В.Г. и др. - Бюл. № 5. - 1989.

11. Авторское свидетельство по заявке № 4687943/31/33. Валковая дробилка / Учитель А.Д., Лялюк В.П., Рябченко Н.Н., Григорьева В.Г. - ДСП.

12. Григорьева В.Г., Лялюк В.П., Лисянский Л.Н. Новые вибрационные мельницы для супертонкого измельчения сырья / Сб.

трудов "Новые технологии и техника для переработки руд че] металлов. - Кривой Рог, 1992.

13. Авторское свидетельство № 1567289. Устройство дл; центробежного разделения. Григорьева В.Г., Лялюк В.П., Лу( вая Л.II. - Бюл. Р 20. - 1990.

14. Авторское свидетельство № 1648538. Способ очистю газов от пыли. Учитель А.Д., Лялюк В.П., Засельский В.И., Григорьева В.Г. - Бюл. 1Г 18. - 1991.

15. Авторское свидетельство № 1682398. Способ перера( сталеплавильного шлака и шлама. Учитель А.Д., Боклан Б.В., Лялюк В.П., Григорьева В.Г. - Бюл. № 37. - 1991.