автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Совершенствование и защита элементов литейного крана от температурных воздействий

1

На правах рукописи

Габтыкаев Дмитрий Фуатович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И ЗАЩИТА ЭЛЕМЕНТОВ ЛИТЕЙНОГО КРАНА ОТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Специальность: 05.02.13 - машины, агрегаты и процессы (металлур1 ическое

производство)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Череповец 2009

1 О ДЕК 2009

003487908

Работа выполнена в ГОУ ВПО Череповецкий государственный университет.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент, 1 Попов Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты -• доктор технических наук, профессор, заслуженный

деятель науки РФ Чиченев Николай Алексеевич

Ведущая организация -- ОАО НПО «БНИИПТМАШ»

Защита состоится «1'5» декабря 2009 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д.21^.7.97.01 в Череповецком государственном» . ... университете.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Череповецкий государственный университет.

Автореферат разослан «23» ноября 2009 г.

- кандидат технических наук Ковряков Александр Валентинович

Ученый секретарь диссертационного совета

Никонова В.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Литейными кранами конвертерного производства транспортируют и заливают жидкий чугун в конвертер. Во время заливки жидкого чугуна в конвертер происходят выбросы (раскаленные газы с пылью, пламя, брызги металла и т.п.). Их температура может доходить до 1500 °С. В результате элементы литейного крана (стальные канаты главного механизма подъема, траверса, металлоконструкции моста крана и тележки главного подъема), подвергаются статическим, динамическим нагрузкам и циклическим температурным воздействиям.

Обследования литейных кранов показывают, что деформации и трещины появляются в металлоконструкции вспомогательного моста и в зонах соединения вспомогательных пролетных балок с концевой балкой (т.е. в элементах, которые наиболее подвержены циклическим температурным воздействиям). В металлоконструкции литейного крана дефекты размещаются по основному металлу и по сварным швам. Для их устранения и восстановления несущей способности металлоконструкции кран выводится на продолжительный капитально-восстановительный ремонт.

Практика эксплуатации стальных канатов показывает, что стальные'канаты | главного подъема литейных кранов служат не более двух месяцев. Постоянно подвергаясь циклическим температурным воздействиям, они обрываются, что приводит к авариям. 7 апреля 1998 г. в ОАО «Северсталь» оборвался канат главного подъема литейного крана конвертерного производства во^время \ заливки жидкого чугуна в конвертер, ковш упал на рабочую плдщадку | конвертера. Вторая крупная авария произошла 23 марта 2004 г. в отделении 1 перелива чугуна во время подъема ковша с жидким обезшлаченным чугуном. В результате второй аварии погибли четыре человека. Данный стальной канат на момент аварии проработал всего 62 сут.

Результаты исследований показали, что только 10-20% канатов главного механизма подъема литейных кранов отрабатывают срок, установленный регламентом их осмотра и выбраковки.

Настоящая работа посвящена защите элементов литейного крана от температурных воздействий, совершенствованию стальных канатов и теплового экрана металлоконструкции моста крана с целью увеличения сроков их службы и безопасной эксплуатации.

Цель работы.

Разработать конструкции тепловых экранов металлоконструкции литейного крана и стального каната главного подъема, обеспечивающих безопасную эксплуатацию литейного крана при высоких температурных воздействиях на его элементы.

Научная новизна работы.

1. Впервые разработана математическая модель нагрева поверхности металлоконструкции литейного крана с учетом вариантов ее тепловой защиты.

2. Получены зависимости температуры поверхности металлоконструкции литейного крана от внешних факторов при различных вариантах ее защиты.

3. Определены напряжения и деформации в металлоконструкции моста литейного крана с учетом влияния на нее силовых и температурных воздействий.

Практическое значение.

1. Математическая модель нагрева поверхности металлоконструкции литейного крана позволяет провести оценку эффективности вариантов ее защиты.

2. Определены напряжения и перемещения в металлоконструкции моста литейного крана, что позволило объяснить появление дефектов.

3. Разработана конструкция эффективной тепловой защиты от температурных воздействий моста литейного крана, обеспечивающая температуру ее нагрева во время заливки жидкого чугуна в конвертер не выше чем на 10 °С. Данная конструкция запатентована и не противоречит требованиям промышленной безопасности.

4. Разработана, обоснована и запатентована конструкция стального каната с пружинным сердечником, которая позволяет устранить дефекты, возникающие по конструктивным и технологическим причинам, при его эксплуатации.

5. Предложенная конструкция удлиненного крюка позволит уменьшить температурные воздействия на стальные канаты главного подъема литейного крана.

Достоверность полученных результатов.

Результаты, полученные по математической модели, согласуются с экспериментальными исследованиями, в том числе с исследованиями других авторов.

Апробация работы.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы доложены и получили одобрение:

на V Международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» (Череповец, октябрь, 2005 г.);

на техническом совещании по проблемам эксплуатации литейных кранов с участием УПБ ЧерМК ОАО «Северсталь», Ростехнадзора, РосЭК, ЧГУ, (Череповец, июнь, 2006 г.);

на конференции «Ежегодные сессии аспирантов и молодых ученых» (Вологда, ноябрь, 2007 г.);

на «Политехническом симпозиуме: Молодые ученые промышленности Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург, декабрь, 2008 г.); на «Политехническом симпозиуме: Молодые ученые промышленности Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург, май, 2009 г.).

Публикации.

По результатам диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК по специальности 05.02.13, и 2 патента РФ на изобретение и полезную модель.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 124 наименований. Объем диссертации составляет 223 страницы, включающий 72 рисунка, 32 таблицы, 11 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение. Обоснована актуальность поставленных задач и необходимость совершенствования элементов литейного крана.

Первая глава посвящена особенностям эксплуатации литейных кранов, обзору и анализу исследований и патентных решений в области связей и закономерностей влияния температурных воздействий на элементы литейного крана.

В области исследований металлоконструкций, стальных канатов, приборов и методик диагностики литейных кранов в разное время заметное участие принимали такие ученые, как: И.И. Абрамович, A.B. Вершинский, М.Ф. Глушко, В.М. Горицкий, А.И. Гостяев, Д.И. Дувидович, В.Г. Жуков, A.A. Зарецкий, A.A. Короткий, B.C. Котельников, A.JI. Кузьминов, Е.А. Левин, A.C. Липатов, Н.Е. Маркман, Л.А. Невзоров, А.Н. Орлов, H.H. Панасенко, П.З. Петухов, Б.Е. Попов, С.Т. Сергеев, С.А. Соколов, В.В. Сухорукое, М.Н. Хальфин и др.

В результате анализа исследований и патентного поиска в данной области установлено, что:

1. Отсутствуют эффективные методы защиты элементов литейного крана от действия выбросов горячих газов, пламени, брызг расплавленного металла из конвертера во время заливки в него жидкого чугуна. Существующие тепловые экраны не способны защитить металлоконструкции моста от температурных воздействий.

2. Фактический режим работы литейных кранов - А8, при этом он превышает паспортный (А7).

3. На новых литейных кранах, введенных в эксплуатацию в мае 2009 г., для снижения температурных воздействий на металлоконструкцию моста устанавливаются устройства в виде металлических экранов. Они не могут эффективно защитить места своего крепления к металлоконструкции крана и

его элементы от температурных воздействий. Также возникает трудоемкость при монтаже и демонтаже металлических экранов для контроля состояния металлоконструкции. Тепловая защита стальных канатов на новых литейных кранах отсутствует.

4. В конструкции моста литейного крана отсутствует возможность компенсации температурных напряжений во вспомогательных пролетных балках.

5. Конструкция эксплуатируемых стальных канатов не позволяет отработать им срок службы, указанный в регламенте осмотра эксплуатирующей организации.

6. В нормативных документах (ПБ и РД) на грузоподъемные краны, которые работают в условиях повышенных температур, отсутствуют требования по их проектированию, эксплуатации, ремонту, защите элементов (канатов, металлоконструкций, механизмов) и экспертизе.

7. Известные патентные решения в области защиты металлоконструкций литейных кранов от температурных воздействий имеют недостатки: для осмотра металлоконструкций крана, находящихся под тепловым экраном, необходим демонтаж и монтаж защиты, при этом возникают сложность доступа к местам крепления, дополнительные затраты времени на монтажные работы. К тому же экраны сами не защищены от температурных воздействий, что снижает их эффективность.

Поставлены следующие задачи работы:

1. Проанализировать дефекты элементов литейных кранов, испытывающих циклические температурные воздействия, и выявить причины их возникновения.

2. Разработать математическую модель процесса нагрева металлоконструкции литейного крана.

3. Определить напряжения и деформации в металлоконструкции моста литейного крана.

4. Разработать эффективные тепловые экраны и устройства для защиты металлоконструкции и стальных канатов главного подъема литейного крана от температурных воздействий.

5. Разработать и обосновать новую конструкцию стального каната.

Во второй главе рассматривается структура проведения исследований влияния температурных воздействий на элементы литейного крана (рис. 1). Выполнен сбор и анализ данных по действующим температурам на элементы литейных кранов, по дефектам металлоконструкций и по браковочным дефектам стальных канатов главного подъема.

При заливке чугуна в конвертер из его горловины происходит тепловой выброс. При этом элементы литейного крана подвергаются температурным воздействиям и большим статическим, динамическим нагрузкам. Циклические воздействия и нагрузки приводят к сокращению срока службы, образованию дефектов и выходу их из строя. Паспортный температурный режим эксплуатации крана от +45 °С до -20 °С.

Рис. 1. Структура работы по исследованию влияния температурных воздействий на элементы литейного крана

Определение температуры нагрева стальных экранов металлоконструкции и стальных канатов литейного крана было проведено с помощью тепловизора ТЬегтаСАМ РМ695.

Дефекты, выявляемые при обследованиях металлоконструкций литейных кранов:

- прогорание нижних поясов балок, испытывающих наибольшие воздействия выбросов пламени, газов, брызг металла и т.п. из конвертера;

- трещины по нижним поясам главных пролетных, вспомогательных пролетных и концевых балок;

- трещины по вертикальным стенкам пролетных балок в местах установки диафрагм;

- трещины в местах крепления главных пролетных, вспомогательных пролетных балок к концевым балкам;

- трещины в верхней части вертикальной стенки концевой балки;

- деформации вертикальных стенок балок.

Металлоконструкция литейного крана - наиболее ответственная и дорогостоящая часть крана. Ее разрушение может вызвать аварию, приводящую:

- к человеческим жертвам;

к значительному материальному ущербу. Аварии и инциденты также могут возникнуть из-за дефектов стальных канатов литейных кранов. Своевременное их обнаружение и исключение причин их появления способствует повышению надежности работы крана и всего конвертерного производства. По результатам исследований РосЭК, 000«НПЦ Инжиниринг», ООО «Интрон плюс», совместно со специалистами конвертерного производства ЧерМК ОАО «Северсталь» в 2006 г. разработан регламент, согласно которому установлены нормы выбраковки грузовых канатов главного подъема литейных кранов.

В результате сбора и анализа данных по причинам браковки стальных канатов главного подъема литейных кранов выявлены основные критерии, по которым производилась их замена. Рассмотрены два этапа замены канатов: первый - 2004-2005 гг. и второй - 2006-2007 гг. (рис. 2).

технологическис и конструктивные причини

Обрыв проволок, 1.6% \

Выдавливание... ч

пряди " -3.3%

Волнистость^/ }}.0%

эксплуатационные причины

Температурное ^лзо »действие 6.6?«

Поверхностный износ 23.0%

„Шкивленне 1.6%

-..КаотгтальныЛ ремонт 3.3%

4 .Регламент 19.-?%

технологически« и ковструктивные причины

эксплуатационные причины

а) б)

Рис. 2. Браковочные критерии стальных канатов главного подъема литейных кранов: а) 1 этап (2004-2005 гг.); б) 2 этап (2006-2007 гг.)

Причины возникновения браковочных критериев стальных канатов условно разделены на 2 группы:

1) технологические и конструкционные (возникают из-за недостатков конструкции каната и технологии его изготовления): волнистость; выдавливание пряди; обрыв проволок;

2) эксплуатационные (возникают из-за условий эксплуатации): температурное воздействие; поверхностный износ; шкивление; капитальный ремонт крана; регламент.

На рис. 2а видно, что за 2004-2005 гг. основными критериями браковки канатов являются: «волнистость» - 41 %; «поверхностный износ»-23%; «регламент» - 19,7 %.

Причина возникновения волнистости заложена в конструкции и технологии изготовления каната. Одной из причин, влияющей на критерий «поверхностный

\Рс1.ча.чсн1 9,4%

Обрыв провопок.

пряди 26.6%

Капитальный уемонт

Температурное .воздействие 25.0%

Поверхностный

износ», является намагниченность каната после проведения неразрушающего контроля магнитным дефектоскопом ИНТРОС и магнитным структуроскопом КРМ-ЦК-2М. Стандартом предприятия по промышленной безопасности принято эксплуатировать стальные канаты диаметром 42 мм не более 40 дней.

По рис. 26 видно, что за второй рассмотренный этап основные критерии браковки канатов изменились: «выдавливание пряди» - 26,6 %; «температурное воздействие» - 25 %; «капитальный ремонт» — 15,6 %.

Возникновение дефектов «выдавливание пряди» связано с геометрией и технологией изготовления каната. Канат бракуется при фиксировании температурного воздействия на него. На 2 этапе краны часто выводили на капремонт для восстановления несущей способности металлоконструкций.

По технологическим и конструкционным причинам бракуется -45 % стальных канатов главного подъема, по эксплуатационным -55 % (см. рис. 2). При разработке решений для увеличения срока службы канатов необходимо учитывать влияние обеих групп вышеуказанных причин.

Сравнивая критерии браковки канатов за 2 этапа, видно:

- уменьшилось количество выбраковок канатов по критерию «волнистость». В переработанном в 2006 г. регламенте канат с браковочным признаком «волнистость» может эксплуатироваться, если он отработал на механизме подъема менее 10... 12 сут., если кран выполнил менее 200 заливок чугуна в конвертер с момента навески каната и если отсутствуют оборванные проволоки на дефектном участке. При этом стало больше браковок по критерию «выдавливание пряди» (проявление технологических и конструкционных причин);

- количество выбраковок канатов по критерию «температурное воздействие» стало больше. Связано с введением регламента 2006 г.: при магнитной дефектоскопии канатов считается, что канат подвергнут температурному воздействию и потерял несущую способность, если по результатам магнитной дефектоскопии будет зафиксировано 6 % потери сечений и более хотя бы на одном из участков обследуемого каната. В 2003 г. была введена в эксплуатацию установка десульфурации чугуна. В связи с этим уменьшен угол наклона теплового экрана, установленного на траверсе для защиты канатов (с 30° до 10°). При этом увеличилась зона вероятного температурного воздействия на канаты как во время транспортировки ковша с жидким чугуном, так и во время заливки жидкого чугуна в конвертер;

- по критерию «регламент» количество выбраковок канатов уменьшилось. Согласно новому регламенту срок службы каната измеряется количеством заливок, произведенных краном, вместо количества дней эксплуатации каната;

- количество браковок канатов по причине «поверхностный износ» уменьшилось. Это связано с введением нового регламента (2006 г.), в котором ужесточились требования к другим критериям браковки.

В 2005-2006 гг. конвертерное производство ЧерМК ОАО «Северсталь», с целью повышения сроков службы канатов на литейных кранах, проработало

вопрос использования канатов других производителей. Для этого закупили пробные партии стальных канатов фирм Р!ера (Германия) и ОАО «Силур» (г. Харцыск, Украина). Канаты были навешены на литейный кран и отработали срок службы, указанный в регламенте (1000 циклов заливки жидкого чугуна в конвертер). Стальные канаты ОАО «Северсталь-Метиз» навешивали без смазки, с обычной смазкой и с термостойкой смазкой. Результаты лабораторных испытаний образцов канатов, снятых с механизма главного подъема литейного крана приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты лабораторных испытаний образцов канатов, снятых с механизма

главного подъема литейного крана отработавших 1000 циклов заливки

Стальной канат 0 42 мм. Суммарное разрывное усилие проволок в состоянии поставки,Н Разрывное усилие каната в целом, Н Суммарное разрывное усилие проволок после эксплуатации каната, Н Потеря прочности, %

Канат Силур 1602490 1330066,7 1168166,4 27,2

Канат О ¡ера 7М 831 1983000 1645890 1513500 23,7

Канат ОАО «Северсталь-Метиз» (с термостойкой 1591549,4 1320986 1535510 3,52

Канат ОАО «Северсталь-Метиз» (без смазки) 1625575 1349227,25 1328599,6 18,27

В третьей главе разработаны: математическая модель нагрева поверхности металлоконструкции литейного крана с учетом вариантов тепловой защиты; определены эквивалентные напряжения и перемещения в металлоконструкции моста литейного крана с учетом влияния на нее силовых и температурных воздействий.

При создании математического описания процесса нагрева металлоконструкции приняты следующие допущения:

- процесс нагрева одномерный и теплопередача осуществляется только по толщине металлоконструкции, экрана и защиты;

- нагрев теплозащиты происходит путем излучения и конвекции от нагретой движущейся среды;

- теплопередача внутри теплозащиты и экрана осуществляется теплопроводностью;

- между экраном и теплозащитой имеет место идеальный контакт;

- теплопередача в зазоре между экраном и металлоконструкцией происходит излучением и путем эффективной теплопроводности;

- коэффициент эффективной теплопроводности определяется так же, как и при теплообмене свободной конвекции в ограниченном объеме;

- стенка металлоконструкции принимается термически тонким телом.

На рис. 3 изображена схема выброса раскаленных газов с пылью из конвертера во время заливки в него жидкого чугуна литейным краном.

Рис.3. Схема воздействия выброса из конвертера на элементы литейного крана: 1 - конвертер, 2 - выброс, 3 - балки моста крана, 4 - грузовые канаты главного подъема, 5 - ковш с чугуном, 6 - заливаемый чугун, 7 - кессон, А - зона воздействия выбросов на балки моста, Ь - пролет крана

На рис. 4 показаны различные варианты защиты балок металлоконструкции литейного крана: «а» - без защиты элемента металлоконструкции; «б» - элемент металлоконструкции защищен экраном в виде металлического листа; «в» - элемент металлоконструкции защищен экраном в виде металлического листа с теплоизоляционным слоем. В качестве материала теплоизоляционного слоя выбран теплозвукоизоляционный кремнезёмный материал суперсил.

Тепловой поток Тепловой поток Тепловой поток

а б в

Рис. 4. Варианты защиты металлоконструкции литейного крана от температурных воздействий: а - без защиты, б - металлический экран, в - металлический экран с теплоизоляционным слоем; 1 - балка металлоконструкции литейного крана; 2 - воздушный зазор; 3 - металлический экран; 4 - теплоизоляционный слой (суперсил); 5 - расчетная область

В настоящее время литейные краны эксплуатируются без защиты металлоконструкции моста (рис. 4.а) и с металлическими экранами (рис. 4.6). Циклические температурные воздействия со стороны конвертера способствуют деформации и обрыву металлических экранов, при этом металлоконструкция остается без тепловой защиты.

На рис. 5 показана расчетная область для самого общего случая (рис. 4в).

Рис. 5. Расчетная область тел: 1 - металлоконструкция; 2 - экран; 3 - защита; Тк, Те, Т, - распределение температуры в телах системы; Ь, 5, Ь - толщины тел; П - Г5 - границы тел; 7*ср и У- температура и скорость подъема газов в

выбросе

С учетом допущений о термической тонкости металлоконструкции ее температура будет зависеть только от времени, т.е. Гк = Гк(т).

В результате поступления теплового потока от экрана на границу Г! энтальпия металлоконструкции изменяется. Математическое описание этого процесса включает уравнение баланса тепла в момент времени т:

(1)

которое решается при начальном условии:

Гк(0) = Гк°=соп^,

(2)

(3)

где b - толщина пояса металлоконструкции; ск и рк - теплоемкость и плотность материала металлоконструкции; - коэффициент эффективной

теплопроводности зазора между металлоконструкцией и экраном; ¿/-толщина воздушного зазора; Тк - температура металлоконструкции; Тс - температура поверхности экрана на границе Г2; ст0 - коэффициент излучения абсолютно

1

черного тела; enpi = -j-j--приведенная степень черноты границ Г! и Г2;

—+ —-1 ее ек

ве, ек - степень черноты поверхности экрана и металлоконструкции. Математическое описание процесса нагрева экрана включает:

- уравнение теплопроводности:

Э71 д(я дТ,л се ■ ре —1 = — дгдх

- область определения уравнения теплопроводности (3) (см. рис. 5):

О < х < 0 < т < тк,

- начальное условие

7"е(х;0)= Т° = const, (4)

- условия на границах: Г2 при х = 0:

^f^fc-rj + a.-^.fa1-?), (5)

Г3 при x = s (условие контакта):

ох ох

где се = с(7), ре = р(7), = Х(Т), - теплоемкость, плотность и теплопроводность материала экрана; тк - продолжительность воздействия выброса.

Математическое описание нагрева защиты включает (величины с индексом «ср» относятся к газу в выбросе, «з» - к поверхности защиты):

- уравнение теплопроводности:

дТ д дТЛ

С1 'Рз

дх дх

к-

дх

(7)

- область определения уравнения (7) (рис. 3):

0 < х < /г, 0<т<тк,

- начальное условие:

Т3 (х;0) = = сопэ^ (8)

- условия на границах:

Г4 при х = 0 описывается выражением (6); Г5 прих = /г:

^" а°' £пр>' ^"(9)

где с, = с(Г), р3 = р(7), А,3 = ЦТ) - теплоемкость, плотность и теплопроводность

материала тепловой защиты; ак2 — ^ - коэффициент теплоотдачи при

принудительной конвекции; Лср = Х(Т) - теплопроводность газов в выбросе; о - ширина металлоконструкции, экрана и защиты (характерный размер);

Nu = 0,25-Re°p6xPrc°p38

/Рг л»-"

ср

Рг

V Г13

- средний коэффициент теплоотдачи;

V-ffl

Кеср =--критерий Рейнольдса; V-скорость газов в выбросе;

Ucp

иСр - коэффициент кинематической вязкости; РгСр,Ргз - критерий Прандтля; 1

8пР, -j--приведенная степень черноты границы Г5 и газов в

—+ —-1 £ср

выбросе; scp, £, - степень черноты.

Модель протестирована - проверена на правильность работы алгоритма, исследована сходимость решения, исследована погрешность решения и определено оптимальное количество узлов - 10, обеспечивающее погрешность модели менее 1%.

Система уравнений (1)-(9) решена с использованием метода конечных разностей.

Разработанная математическая модель позволяет имитировать нагрев металлоконструкции при вариантах ее защиты, представленных на рис. 4, с учетом зависимости теплофизических свойств от температуры.

С помощью модели исследовали нагрев поверхности металлоконструкции для 3-х вариантов защиты (рис. 4) в зависимости от времени воздействия, температуры и скорости газов в выбросе, толщины воздушного зазора, толщины металлического экрана и толщины теплоизоляционного слоя. При этом приняты исходные данные, соответствующие реальному объекту. Результаты моделирования приведены на рис. 6-8.

На рис. 6 приведены результаты исследования нагрева балок литейного крана без защиты (вариант «а»).

Время, с

Рис. 6. Температура поверхности балок металлоконструкции литейного крана для варианта «а» при температуре дымовых газов 1200 "С, скорости дымовых газов 15 м/с: 1 - главная балка; 2 - вспомогательная балка; 3 - концевая балка

Из рис. 6 видно, что за время заливки чугуна в конвертер (3-5 мин), в результате выбросов, температура на поверхности металлоконструкции может достигать 500-700 °С. Металл теряет прочностные свойства, возникают внутренние напряжения, деформации и происходит развитие трещин в элементах металлоконструкций.

На рис. 7 приведены результаты исследования нагрева балок литейного крана, защищенных металлическими экранами (вариант «б»).

Время, с

Рис. 7. Температура поверхности балок металлоконструкции литейного крана и металлического экрана для варианта «б» при толщине воздушного зазора 60 мм, толщине металлического экрана 8 мм, температуре дымовых газов 1200 °С, скорости дымовых газов 15 м/с: 1 - главная балка; 2 - вспомогательная балка; 3 - концевая балка; 4 - металлический экран

Как видно на рис. 7, применение металлического экрана позволяет снизить температуры нагрева поверхности металлоконструкции балок литейного крана до 100-150 ° С. Металлический экран при этом нагревается до температуры 940 °С. Экран деформируется, а элементы его крепления обрываются.

На рис. 8 приведены результаты исследования нагрева балок литейного крана, защищенных металлическими экранами с теплоизоляционным слоем (вариант «в»).

Время, с

Рис. 8. Температура поверхности балок металлоконструкции литейного крана (вариант «в») при толщине воздушного зазора 60 мм, толщине металлического экрана 8 мм, толщине теплоизоляционного слоя 6 мм, температуре дымовых газов 1200 °С, скорости дымовых газов 15 м/с: 1 - главная балка;

2 - вспомогательная балка; 3 - концевая балка; 4 - металлический экран;

5 - тепловая защита

Из рис. 8 видно, что температура металлоконструкции балок литейного крана, защищенных металлическими экранами с теплоизоляционным слоем, за время воздействия выброса не превышает 30 °С. Температура поверхности теплоизоляционного слоя практически сразу достигает значения 1150 °С и затем асимптотически увеличивается к Тср, и не превышает его рабочую температуру. Металлический экран нагревается всего до температуры 250 °С, что значительно ниже, по сравнению с существующим вариантом защиты балок (рис. 7).

Температура на поверхности металлоконструкции литейного крана зависит от многих факторов. Для упрощения определения температуры, для исследования и обобщения полученных результатов было проведено многовариантное моделирование с применением ротатабельного планирования эксперимента. Получены уравнения регрессии при времени воздействия выброса на металлоконструкцию литейного крана-300с:

(10)

для случая «а» (см. рис. 4) температура на поверхности, °С:

- главной пролетной балки:

ГрБ = 2,0636 - 0,3685Тер + 14,7476-Кг - 1,8232-10""3Тср Кг +

+ 5,6879-Ю^-Гср2 - 0,3859- КД где Гср - температура газов выброса, °С; К - скорость движения газов выброса, м/с;

- вспомогательной пролетной балки:

Гв.б = 2,0219 - 0,3885- Гср + 14,4233- У( - 2,2172-10'3-7;р- Кг +

+ 7,4536-10"4-Гср2-0,3406-Кг2; 1

- концевой балки:

ГКБ = 2,1059 - 0,3903Тер + 15,2755-Уг-2,0084- 10"3-Гср-Кг+ . „

+ 6,2611 • Ю^-Гср2 - 0,3926- У2; (

для случая «б» (см. рис. 4) температура на поверхности, °С:

- главной пролетной балки:

7Ь = - 9,5499-10-2-ГСр + 2,5419-Уг + 5,6716-5 - 1,0608- Ю-4 ^- Уг -

- 1,7412-10"3-7,ср-^- 9,1967-10"3-7"ср\$ + 0,2041 • Уг-з + (13) + 1,5333-10~4-7,ср2 - 0,1319- V2 - 0,1687-52;

где й - толщина воздушного зазора между металлоконструкцией и стальным экраном, м;

5 - толщина стального экрана, мм;

- вспомогательной пролетной балки:

Гв.Б = 1,7011 - 0,1921 Тср + 7,4859- Уг + 5,5924-5 - 9,2344- 10"4 Тср- Уг -

- 5,9645•10~2Тср-£/- 2,5394- 10~2-7*ср-5 + 1,3176- Уг с1- 0,1889- Кг-5 + (14) + 1,2634-^-5 + 3,3508-Ю^-Гср2- 0,1614-У2 + 0,843-52;

- концевой балки:

ГК.Б = 0,9957 - 2,3908-10~2Тср + 0,9301 • К + 0,9638-5 - 2,1082-10~3-7ср- Уг -

- 4,3194-10-2-Гср-с/- 2,2858-10~2-Гср-5 + 0,9796- Уг(/ + 0,308- Кг-5 + (15) + 0,9892-^-5 + 2,0488-10"4-Гср2 - 4,3142-10~2- У2 + 0,6689-52.

Для случая «в» (см. рис. 4) температура на поверхности металлоконструкции от температурных воздействий повышается не более чем на 10 °С, поэтому составление уравнений теряет смысл.

Зависимости (10)-(15) действительны в следующих диапазонах факторов, влияющих на температуру поверхности металлоконструкции литейного крана: Гср = (600 ... 1200) °С; КГ = (Ю ... 20) м/с; с1 = (0,02 ... 0,1)м;5 = (6 ... 10) мм.

На рис. 9 представлен график зависимости температуры нагрева поверхности металлического экрана 3 (рис. 4) от температуры выброса. При данном расчете приняты исходные данные: время заливки 4мин; толщина воздушного зазора 50 мм, толщина металлического экрана 8 мм, скорость дымовых газов 15 м/с.

200 [-----------,---------------г-..........г- ..........Г—---!---,----------

500 600 700 800 900 1000 1100 1200

Температура выброса, °С

Рис. 9. Зависимость температуры нагрева поверхности металлического экрана от температуры выброса

Максимальная зафиксированная температура поверхности металлического экрана-516 °С (определена на кране с помощью тепловизора ТЬеппаСАМ РМ695). При средней температуре выброса 860 °С, которая используется в математической модели, экран нагреется до 516°С (рис.9). Результаты, полученные по математической модели, согласуются с экспериментальными исследованиями, в том числе с исследованиями других авторов. Модель может использоваться для исследования процесса нагрева при различных вариантах защиты металлоконструкции моста литейного крана.

Увеличение температуры ведет к тепловому расширению металла, в результате чего возникают температурные напряжения в статически неопределимых системах. Металлоконструкция моста литейного крана является такой системой, т.к. все соединения пролетных и концевых балок жесткие. Определение напряжений в металлоконструкции моста литейного крана при силовых и температурных воздействиях не нее решено с помощью метода конечных элементов на ЭВМ. При расчете принято, что по ширине и высоте балок температурное воздействие одинаково. По длине пролетных балок температура на 1/3 длины балки со стороны конвертера постоянная -360 °С (использованы результаты исследовании кафедры ПТМ, ЧГУ), на остальной длине балок температура изменяется плавно до 20 °С. Температура на концевых балках принята постоянной (со стороны конвертера 360 °С., со стороны противоположной конвертеру 20 °С)

Результаты расчета напряжений и перемещений в металлоконструкции моста литейного крана для варианта «а» (см. рис. 4) (без применения теплозащиты металлоконструкции) представлены на рис. 10 - 12.

10,5 21,1 41,1 61,1 81,2 101 121 141 161 181

Напряжения, МПа

Рис. 10. Эпюра эквивалентных напряжений с учетом силовых и температурных воздействий на металлоконструкцию моста литейного

крана

-6.2 -1,5 3,1 7,8 12,4 17,1 21,7 26,4 31 35,7

Перемещения, мм

Рис. 11. Перемещения в балках металлоконструкции моста литейного крана поперечном сечении пролетных балок моста (в направлении оси х) без применения теплозащиты металлоконструкции, с учетом силовых и температурных воздействий

Перемещения, мм

Рис. 12. Перемещения в балках металлоконструкции моста литейного крана вдоль моста (в направлении оси г) без применения теплозащиты металлоконструкции, с учетом силовых и температурных воздействий

По рис. 10-12 видно, что максимальные напряжения (181 МПа) возникают в концевой балке. Предел текучести для стали 09Г2С12 не бывшей в эксплуатации - 305 МПа. Предел текучести материала снижается с увеличением количества циклических силовых и температурных нагрузок.

Перемещения появляются не только в направлении действия нагрузок, но и в горизонтальной плоскости: в поперечном сечении пролетных балок моста (вдоль оси х) - 36 мм; вдоль моста (вдоль оси 2)-26 мм. Т.к. вспомогательная пролетная балка имеет меньшие размеры и более тонкие пояса, чем главная пролетная, то при воздействии температур ее пояса прогреваются быстрее на большую температуру, и получают большее удлинение. Следовательно, вспомогательные пролетные балки увеличиваются в длине больше, чем главные. При этом концевая балка деформируется, и в местах соединения ее с главными и вспомогательными пролетными балками возникают трещины. Области появления дефектов на металлоконструкции моста литейного крана совпадают с зонами максимальных напряжений (рис. 10), что объясняет причину их возникновения

В четвертой главе предложены технические решения по совершенствованию элементов литейного крана.

Для эффективной защиты металлоконструкции моста от температурных воздействий из конвертера при заливке жидкого чугуна разработан тепловой экран, удовлетворяющий правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов (ПБ 10-382-00).

Тепловой экран моста литейного крана состоит из подвижных металлических листов, которые охватывают с зазором балки моста и с наружной стороны

снабженных теплоизоляционным материалом. Все устройства крепления и перемещения металлических листов с теплоизоляционным материалом защищены от температурных воздействий. На конструкцию данного теплового экрана получен патент на полезную модель.

Основными браковочными критериями стальных канатов по конструктивным и технологическим причинам являются выдавливание или проваливание пряди и волнистость. На устранение дефектов, возникающих по конструктивным и технологическим причинам, направлена конструкция стального каната с пружинным сердечником (рис. 13).

Задачей данной конструкции стального каната с пружинным сердечником является увеличение срока его службы. Для решения поставленной задачи канат (рис. 13) снабжен сердечником, центральная прядь которого выполнена в виде цилиндрической пружины. На центральную прядь сердечника (цилиндрическую пружину) навиты пряди сердечника и заполнения. Снаружи сердечник снабжен оболочкой из длинномерного материала переменной кривизны с радиусами кривизны поверхности, совпадающими с радиусами прядей каната и радиусами прядей сердечника. Отношение числа прядей каната к числу прядей сердечника равно 0,5 или 1. Шаг свивки прядей сердечника равен шагу свивки прядей каната, и совпадает с шагом радиуса кривизны оболочки. Направление свивки оболочки сердечника каната из длинномерного материала совпадает с направлением свивки прядей каната и прядей сердечника.

I

Рис. 13. Вариант конструкции каната с пружинным сердечником

Оболочка сердечника из длинномерного материала в поперечном сечении каната имеет вогнутые участки с радиусом кривизны, равным сумме радиуса пряди каната и половины диаметра длинномерного материала, и выпуклые участки с радиусом кривизны, равным сумме радиуса одной из прядей сердечника и половины диаметра длинномерного материала.

Совокупность центральной пряди сердечника в виде пружины растяжения и оболочки сердечника в виде длинномерного материала способствует увеличению гибкости сердечника и сохранению величины его диаметра при эксплуатации, а также обеспечению смазкой сердечника и в целом каната.

Расчет напряженного состояния стального каната со стальным сердечником с использованием метода конечных элементов показал, что максимальные напряжения возникают в местах контакта прядей между собой и в местах контакта прядей с сердечником.

Цилиндрическая пружина растяжения одновременно служит хорошей опорой для прядей сердечника. Оболочка из длинномерного материала способствует сохранению формы сердечника и каната в целом во время работы и является опорой (образует надежную постель) для прядей каната.

Предложены варианты конструкций стального каната с пружинным сердечником (рис. 14).

а б в

Рис. 14. Поперечные сечения вариантов канатов с пружинным сердечником: а - 8х25(1+6;6+12)+(8х19(1+6+6/6)+8х7(1+6)+1цп); б - 8х25(1+6;6+12)+(8х7(1+6)+8х 19(1 +6+6/6)+ 1цп); в - 8х25( 1 +6;6+12)+(4х7( 1 +6)+4х 19( 1 +6+6/6)+1 цп); 1 -- прядь сердечника; 2 - пряди заполнения сердечника; 3 - центральная прядь сердечника

(выполнена в виде пружины сжатия); 4 - основные пряди каната; 5 - наружный слой сердечника в виде стальной упругой проволоки, обвивающей его с натягом

Для обеспечения гарантированных контактов между проволоками соседних слоев и зазоров между проволоками в пределах, каждого слоя проведен геометрический расчет каната новой конструкции диаметром 42,0 мм с

пружинным сердечником с помощью компьютерной программы «Акация». Программа включает в себя две подпрограммы: «Синтез» и «Анализ», в которые заложены основные формулы расчета диаметров проволок или прядей. •Для синтеза исходными данными являются, наружный диаметр пряди или каната, конструкция пряди или каната, кратность свивки элементов. Для анализа - конструкция пряди или каната, диаметры элементов, кратность свивки элементов.

С самого начала развития сталепроволочно-канатного производства многие отечественные, и зарубежные исследователи уделяют внимание геометрическому построению прядей и каната, с целью определения диаметров проволок и прядей, а также радиусов, углов и шагов свивки, исходя из заданного диаметра и конструкции. Геометрия элементов каната имеет большое значение для его работоспособности. Для увеличения технических ресурсов канатов, работающих на изгиб, их необходимо свивать с учетом тангенциальных зазоров между проволоками в прядях и между прядями в канате. Физический смысл тангенциальных зазоров следующий: при изгибе каната винтовые элементы на выпуклой стороне расходятся, а на вогнутой, наоборот, сближаются и при отсутствии достаточных зазоров вступают в тангенциальный контакт. Возникающие при этом контактные напряжения отрицательно влияют на работоспособность каната.

В настоящее время все литейные краны конвертерного производства ЧерМК ОАО «Северсталь» для уменьшения температурных воздействий на канаты главного подъема оборудованы сплошными теплоизоляционными экранами, симметрично установленными на траверсе. Данные теплоизоляционные экраны закрывают канаты не по всей высоте. После введения в эксплуатацию установки десульфурации чугуна, для того чтобы вписаться в габариты нового оборудования, экраны реконструировали - уменьшили угол их наклона к канатам с 45 до 10 градусов. Это привело к увеличению области температурных воздействий на канаты.

Как вариант, предложено изменить конструкции крепления крюка к траверсе, оборудовав ее специальной шарнирной вставкой (рис. 15). За счет этого траверса поднимется, и канаты удалятся от источника тепловых выбросов на расстояние, зависящее от длины вставки, которая будет ограничена максимальной высотой подъема траверсы. Необходимость применения шарнирной вставки обоснована тем, что при заезде литейного крана на ремонтную площадку крюк будет задевать оборудование цеха. При использовании шарнирной вставки крюк можно приподнять, вращая на шарнире вставки с помощью вспомогательного подъема.

Рис. 15. Расположение оборудования при заливке жидкого чугуна в конвертер с использованием крюков со вставкой, длиной 1м-. 1 - металлоконструкция литейного крана; 2 - стальные канаты главного подъема; 3 - траверса; 4 - крюк; 5 - вставка крюка; 6 - ковш с чугуном; 7 - конвертер; 8 - тепловой окран; 9 - линия, показывающая область защиты стальных канатов тепловым

экраном; 10-кессон.

При заливке жидкого чугуна в конвертер траверса будет находиться на более дальнем расстоянии от источника температурного воздействия. При этом большая часть канатов, на которых подвешена траверса, окажется вне зоны температурных воздействий. При использовании крюка со вставкой длиной 1 м произойдет снижение температуры нагрева каната по сечению на 80 °С.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В данной работе с помощью теоретических и экспериментальных методов выполнены исследования влияния температурных воздействий на элементы литейного крана с целью увеличения сроков их службы и безопасной эксплуатации.

В ходе исследований получены следующие результаты: 1. Разработана математическая модель нагрева металлоконструкции литейного крана, которая позволила подобрать эффективные варианты тепловой защиты металлоконструкции. Получены зависимости для определения температуры на поверхности металлоконструкции крана при различных вариантах ее защиты. При варианте защиты металлоконструкции крана

теплоизоляционным материалом пояса балок прогреваются на 10 -20 °С за время заливки чугуна.

2. Определены напряжения и перемещения в металлоконструкции моста литейного крана с учетом силовых и температурных воздействий. Установлено, что максимальные напряжения возникают в местах соединения пролетных балок с концевыми. Перемещения в элементах балок возникают не только в направлении действия основных расчетных нагрузок, но и в поперечной (горизонтальной) плоскости балок. Это является причиной возникновения трещин и деформаций в местах соединения вспомогательных пролетных и концевых балок.

3. На основе исследований теплового состояния системы «металлоконструкция-экран-защита» разработана конструкция передвижной тепловой защиты металлоконструкции моста литейного крана от температурных воздействий выбросов из конвертера. Данная конструкция дает возможность осмотра поясов балок без демонтажа и монтажа тепловой защиты.

4. По напряженному состоянию стального каната существующей конструкции определено распределение напряжений в его элементах. При отсутствии зазоров между прядями каната в месте их контакта между собой и сердечником возникают максимальные контактные напряжения. Это приводит к повышенному износу в месте контакта и к браковке каната при его эксплуатации.

5. Разработана и обоснована новая конструкция стального каната диаметром 42 мм с пружинным сердечником. Применение каната новой конструкции позволит избежать браковки каната по технологическим и конструктивным причинам при его эксплуатации. Определены диаметры элементов и технологические зазоры каната с пружинным сердечником.

6. Предложена конструкция удлиненного крюка с помощью шарнирной вставки. При использовании траверсы с крюками со вставками длиной 1 м произойдет снижение температуры нагрева каната на 80 °С.

На конструкцию тепловой защиты моста литейного крана получен патент на полезную модель. Конструкция защитного экрана, рекомендации по изготовлению и креплению на кране, образцы теплоизоляционного материала переданы специалистам конвертерного производства для практического применения.

На конструкцию каната с пружинным сердечником получен патент на изобретение. Результаты исследований, обоснованного выбора диаметров проволочек каната, варианты конструкций переданы в ОАО «Северсталь-Метиз» для практического применения.

Предложенный вариант удлиненных крюков передан в конвертерное производство ЧерМК ОАО «Северсталь»

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Публикации в журналах рекомендованных ВАК:

1. Попов, В.Г. Дефекты канатов со стальным сердечником при изготовлении /

B.Г. Попов, Д.Ф. Габтыкаев // Металлург. - 2008 - № 10. - С. 76-77.

2. Попов, В.Г. Влияние температурных воздействий на нагрев металлоконструкции литейного крана / В.Г. Попов, З.К. Кабаков, Д.Ф. Габтыкаев // Сталь. - 2009. -№ 2. - С. 53-54.

Прочие публикации:

3. Попов, В.Г. Влияние выбросов газа при конвертерной плавке на надежность стальных канатов литейных кранов / В.Г. Попов, Д.Ф. Габтыкаев,

A.C. Липатов, В.В. Малов // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2007. - № 2. - С. 45-47.

4. Попов, В.Г. Дефектоскопия канатов грузоподъемных машин / В.Г. Попов,

C.М. Шатохин, Д.Ф. Габтыкаев, П.Н. Кравник // Строительные и дорожные машины. - 2007. - № 12. - С. 15-17.

5. Попов, В.Г. Дефекты металлоконструкций литейных кранов и пути их устранения / В.Г. Попов, Д.Ф. Габтыкаев // Безопасность труда в промышленности. - 2009 - №4 - С. 18-20.

6. Попов, В.Г. Влияние термических воздействий на металлоконструкции литейных кранов / В.Г.Попов, П.Н. Кравник, С.М. Шатохин, Д.Ф. Габтыкаев // Вестник Череповецкого государственного университета. Сер. Экономические, естественные и технические науки. - 2007. - № 4. -С.86-89.

7. Попов, В.Г. Определение напряжений в пружинном сердечнике /

B.Г. Попов, С.М. Шатохин, Д.Ф. Габтыкаев, П.Н. Кравник // Вестник Череповецкого государственного университета. Сер. Экономические, естественные и технические науки. 2007. - № 4. - С. 89-92.

8. Попов, В.Г. Повышение надежности стального каната литейного крана при проектировании и изготовлении / В.Г. Попов, Д.Ф. Габтыкаев, П.Н. Кравник, С.М. Шатохин, A.C. Смирнова, И.А. Якушева // Вестник Череповецкого государственного университета; Сер. Экономические, естественные и технические науки. - 2007.-№ 4. - С. 92-96.

9. Попов, В.Г. Математическая модель нагрева элементов системы «конвертер-кран» / В.Г. Попов, З.К. Кабаков, Д.Ф. Габтыкаев; ВИНИТИ. -М„ 2008 - 28 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.12.2008, № 993-В2008.

10. Попов, В.Г. Повышение надежности литейных кранов / В.Г. Попов, П.Н. Хабарин, Д.Ф. Габтыкаев, П.Н. Кравник, С.М. Шатохин // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: Материалы междунар. науч.-техн. конф., поев. 50-летию ОАО «Северсталь». Ч. 1. - Череповец, 2005. - С. 63.

11. Габтыкаев, Д.Ф. Анализ дефектов стальных канатов литейных кранов / Д.Ф. Габтыкаев, В.Г. Попов, H.H. Кравник, С.М. Шагохин // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: Материалы междунар. науч.-оехн. конф., поев. 50-летию ОАО «Северсталь». Ч. 1. -Череповец, 2005. - С. 64-67.

12. Шатохин, С.М. Определение температуры нагрева стальною каната методом конечных элементов / С.М. Шатохин, В.Г. Попов, Д.Ф. Габтыкаев, П.Н. Кравник // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: Материалы междунар. науч.-техн. конф., поев. 50-легию ОАО «Северсталь». Ч. 2. - Череповец, 2005. - С. 223-226.

13. Попов, В.Г. Анализ дефектов и .повышение надежности стальных канатов литейных кранов конвертерного производства ЧерМК ОАО «Северсталь» /

B.Г. Попов, Д.Ф. Габтыкаев, С.М. Шатохин, A.B. Гофман // Сборник материалов ежегодных сессий аспирантов и молодых ученых. Направление - технические науки. - Вологда, 2007. - С. 11-15.

14. Габтыкаев, Д.Ф. Условия эксплуатации и техническое состояние лилейных кранов конвертерного производства ЧерМК ОАО «Северсталь» / Д.Ф. Габтыкаев, В.Г. Попов // Материалы конф. Политехнического симпозиума: Молодые ученые - промышленности Северо-Западного : региона. С.-Петерб. гос. политехи, ун-т. - Санкт-I Ierepöypr, 2008. -

C. 66-67.

15. Габтыкаев, Д.Ф. Влияние температурных воздействий на канаты литейного

крана при различной длине крюков / Д.Ф. Габтыкаев, В.Г. Попов h >

Материалы конф. Политехнического симпозиума: Молодые ученые -промышленности Северо-Западного региона. С.-Петерб гсс. политехи. ¡

ун-т. - Санкт-Петербург, 2009. - С. 87-90.

Патенты:

16. Патент на изобретение №2358053, MKHD07B 1/16. Канат / В.Г.Попов, В.В. Петрович, В.А. Королев, H.H. Силуянова, H.A. Якушева, Д.Ф. Габтыкаев. Заявка: 2007112575/12,04.04.2007; опубл. 10.06.2009, Бюл. № 16.

17. Пагенг на полезную модель, №87156, МПК В66 С 17/08. Тепловой экран моста литейного крана / В.Г. Попов, Д.Ф. Габтыкаев, В.В. Комаров, В.А.Шибанов, З.К.Кабаков, Н.В. Модин. Заявка: 2009118877/22, 19.05.2009; опубл. 27.09.2009, Бюл. № 27.

Подписано в печать. 17.11.2009г. Формат 60x84/16. Гарнитура «Times». Ксерокопия. Уч.- изд. д. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ № 649

Отпечатано в РИО ГОУ ВПО ЧГУ 162600, г. Череповец, пр. Луначарского, 5

Введение

1. Особенности эксплуатации литейных кранов

1.1. Условия работы литейных кранов конвертерного производства

1.2. Влияние различных факторов на работоспособность металлоконструкций литейных кранов

1.3. Работа стальных канатов главного подъема литейных кранов

1.4. Выводы по главе

2. Экспериментальные исследования влияний температурных воздействий на элементы литейного крана

2.1. Результаты определения температур выбросов из конвертера и элементов литейных кранов

2.2. Дефекты металлоконструкций литейных кранов

2.3. Причины выхода из эксплуатации стальных канатов главного подъема литейных кранов

2.4. Выводы по главе

3. Математическое моделирование нагрева и напряженного состояния элементов литейного крана

3.1. Математическое описание процесса нагрева в системе тел «металлоконструкция-экран-защита»

3.2. Исходные данные моделирования процесса нагрева

3.3. Анализ результатов моделирования нагрева тепловых экранов и металлоконструкции литейного крана

3.4. Определение напряжений в металлоконструкции моста и стальном канате главного подъема литейного крана

3.5. Выводы по главе

4. Защита и совершенствование элементов литейного крана.

4.1. Технические решения по защите металлоконструкции литейного крана от температурных воздействий

4.2. Стальной канат с пружинным сердечником. Геометрический расчет

4.3. Удлинение крюков траверсы главного подъема 147 4.3. Выводы по главе

Литейными кранами конвертерного производства транспортируют и заливают жидкий чугун в конвертер. Во время заливки жидкого чугуна в конвертер происходят выбросы (раскаленные газы с пылью, пламя, брызги металла и т.п.). Их температура может доходить до 1500 °С. В результате элементы литейного крана (стальные канаты главного механизма подъема, траверса, металлоконструкции моста крана и тележки главного подъема), подвергаются статическим, динамическим нагрузкам и циклическим температурным воздействиям. В них дополнительно возникают температурные напряжения, деформации и структурные изменения в металле.

В области исследований металлоконструкций, стальных канатов, приборов и методик диагностики литейных кранов в разное время заметное участие принимали такие ученые, как: И.И. Абрамович,

A.B. Вершинский, М.Ф. Глушко, В.М. Горицкий, А.И. Гостяев, Д.И. Дувидович, В.Г. Жуков, A.A. Зарецкий, A.A. Короткий,

B.C. Котельников, A.JI. Кузьминов, Е.А. Левин, A.C. Липатов, Н.Е. Маркман, Л.А. Невзоров, А.Н. Орлов, H.H. Панасенко, П.З. Петухов, Б.Е. Попов, С.Т. Сергеев, С.А. Соколов, В.В. Сухоруков, М.Н. Хальфин и др.

Для устранения дефектов металлоконструкции моста кран выводится на продолжительные капитально-восстановительные ремонты, которые лишь на время позволяют избавиться от возникших повреждений.

Несмотря на большие значения коэффициента запаса прочности, стальные канаты главного подъема литейных кранов служат не более двух месяцев. Они, постоянно подвергаются циклическим температурным воздействиям и обрываются, что приводит к авариям. 7 апреля 1998 г. в ОАО «Северсталь» оборвался канат главного подъема литейного крана конвертерного производства во время заливки жидкого чугуна в конвертер и ковш упал на рабочую площадку конвертера. Вторая крупная авария произошла 23 марта 2004 г. в отделении перелива чугуна во время подъема ковша с жидким обезшлаченным чугуном. В результате второй аварии погибли четыре человека. Данный стальной канат на момент аварии проработал всего 62 сут.

В работе проведены теоретические и экспериментальные исследования. Путем математического моделирования исследовали процесс нагрева металлоконструкции моста и напряженно-деформированное состояние элементов литейного крана. Цель работы.

Разработать конструкции тепловых экранов металлоконструкции литейного крана и стального каната главного подъема, обеспечивающих безопасную эксплуатацию литейного крана при высоких температурных воздействиях на его элементы. Научная новизна работы.

1. Впервые разработана математическая модель нагрева поверхности металлоконструкции литейного крана с учетом вариантов ее тепловой защиты.

2. Получены зависимости температуры поверхности металлоконструкции литейного крана от внешних факторов при различных вариантах ее защиты.

3. Определены напряжения и деформации в металлоконструкции моста литейного крана с учетом влияния на нее силовых и температурных воздействий.

Практическое значение.

1. Математическая модель нагрева поверхности металлоконструкции литейного крана позволяет провести оценку эффективности вариантов ее защиты.

2. Определены напряжения и перемещения в металлоконструкции моста литейного крана, что позволило объяснить появление дефектов.

3. Разработана конструкция эффективной тепловой защиты от температурных воздействий моста литейного крана, обеспечивающая температуру ее нагрева во время заливки жидкого чугуна в конвертер не выше чем на 10 °С. Данная конструкция запатентована и не противоречит требованиям промышленной безопасности.

4. Разработана, обоснована и запатентована конструкция стального каната с пружинным сердечником, которая позволяет устранить дефекты, возникающие по конструктивным и технологическим причинам, при его эксплуатации.

5. Предложенная конструкция удлиненного крюка позволит уменьшить температурные воздействия на стальные канаты главного подъема литейного крана.

Достоверность полученных результатов.

Результаты, полученные по математической модели, согласуются с экспериментальными исследованиями, в том числе с исследованиями других авторов.

Апробация работы.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы доложены и получили одобрение:

-на V Международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» (Череповец, октябрь, 2005 г.);

- на техническом совещании по проблемам эксплуатации литейных кранов с участием УПБ ЧерМК ОАО «Северсталь», Ростехнадзора, РосЭК, ЧТУ, (Череповец, июнь, 2006 г.);

- на конференции «Ежегодные сессии аспирантов и молодых ученых» (Вологда, ноябрь, 2007 г.);

- на «Политехническом симпозиуме: Молодые ученые промышленности Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург, декабрь, 2008 г.);

- на «Политехническом симпозиуме: Молодые ученые промышленности Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург, май, 2009 г.).

По результатам диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК по специальности 05.02.13, и 2 патента РФ на изобретение и полезную модель.

4.3. Выводы по главе

1. Для эффективной защиты металлоконструкции моста литейного крана от температурных воздействий из конвертера при заливке жидкого чугуна разработан тепловой экран, удовлетворяющий правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов (ПБ 10-382-00). Тепловой экран моста литейного крана состоит из металлических листов. Металлические листы теплового экрана, охватывают с зазором пролетные балки и концевую балку снизу и по бокам. Металлические листы для осмотра металлоконструкции моста литейного крана имеют возможность перемещаться по направляющим на роликах вдоль моста и поворачиваются на шарнирах. С наружной стороны металлические листы снабжены теплоизоляционным материалом. Все устройства крепления и перемещения металлических листов с теплоизоляционным материалом защищены от температурных воздействий. На конструкцию данного теплового экрана моста литейного крана получен патент на полезную модель РФ.

2. Разработана новая конструкция стального каната диаметром 42 мм с пружинным сердечником. Совокупность центральной пряди сердечника в виде пружины растяжения и оболочки сердечника в виде длинномерного материала способствует увеличению гибкости сердечника и каната, а также сохранению величины его диаметра при эксплуатации и обеспечению смазкой всех проволочек каната. Применение каната новой конструкции позволит избежать браковки каната по технологическим и конструктивным причинам и продлить срок его безопасной эксплуатации. Новизна конструкции подтверждена патентом на изобретение.

3. Для обеспечения контактов между проволоками соседних слоев и зазоров между проволоками в пределах каждого слоя проведен расчет геометрии (диаметры элементов, технологические зазоры) каната новой конструкции диаметром 42,0 мм с пружинным сердечником. Правильное геометрическое построение прядей и канатов имеет большое значение для их работоспособности.

4. Предложена конструкция крепления крюка к траверсе. При этом крюк оборудуется специальной шарнирной вставкой. При использовании траверсы с крюками со вставками длиной 1 м произойдет снижение температуры нагрева каната на 80 °С.

Заключение

В данной работе с помощью теоретических и экспериментальных методов выполнены исследования влияния температурных воздействий на элементы литейного крана с целью увеличения сроков их службы и безопасной эксплуатации.

В ходе исследований получены следующие результаты:

1. Разработана математическая модель нагрева металлоконструкции литейного крана, которая позволила подобрать эффективные варианты тепловой защиты металлоконструкции. Получены зависимости для определения температуры на поверхности металлоконструкции крана при различных вариантах ее защиты. При варианте защиты металлоконструкции крана теплоизоляционным материалом пояса балок прогреваются на 10 - 20 °С за время заливки чугуна.

2. Определены напряжения и перемещения в металлоконструкции моста литейного крана с учетом силовых и температурных воздействий. Установлено, что максимальные напряжения возникают в местах соединения пролетных балок с концевыми. Перемещения в элементах балок возникают не только в направлении действия основных расчетных нагрузок, но и в поперечной (горизонтальной) плоскости балок. Это является причиной возникновения трещин и деформаций в местах соединения вспомогательных пролетных и концевых балок.

3. На основе исследований теплового состояния системы «металлоконструкция-экран-защита» разработана конструкция передвижной тепловой защиты металлоконструкции моста литейного крана от температурных воздействий выбросов из конвертера. Данная конструкция дает возможность осмотра поясов балок без демонтажа и монтажа тепловой защиты.

4. По напряженному состоянию стального каната существующей конструкции определено распределение напряжений в его элементах. При отсутствии зазоров между прядями каната в месте их контакта между собой и сердечником возникают максимальные контактные напряжения. Это приводит к повышенному износу в месте контакта и к браковке каната при его эксплуатации.

5. Разработана и обоснована новая конструкция стального каната диаметром 42 мм с пружинным сердечником. Применение каната новой конструкции позволит избежать браковки каната по технологическим и конструктивным причинам при его эксплуатации. Определены диаметры элементов и технологические зазоры каната с пружинным сердечником.

6. Предложена конструкция удлиненного крюка с помощью шарнирной вставки. При использовании траверсы с крюками со вставками длиной 1 м произойдет снижение температуры нагрева каната на 80 °С.

На конструкцию тепловой защиты моста литейного крана получен патент на полезную модель. Конструкция защитного экрана, рекомендации по изготовлению и креплению на кране, образцы теплоизоляционного материала переданы специалистам конвертерного производства для практического применения.

На конструкцию каната с пружинным сердечником получен патент на изобретение. Результаты исследований, обоснованного выбора диаметров проволочек каната, варианты конструкций переданы в ОАО «Северсталь-Метиз» для практического применения.

Предложенный вариант удлиненных крюков передан в конвертерное производство ЧерМК ОАО «Северсталь».

1. ПБ 10-382-00. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

2. Малов, В.П. Влияние термоциклических нагрузок на прочность каната литейных кранов / В.П. Малов, А.Л. Кузьминов, В.Г. Попов, С.А. Тебнев, A.C. Липатов // Безопасность труда в промышленности. -1999.-№ 11.-С. 30-32.

3. Зиньковский, М.М. Безопасность производственных процессов в черной металлургии / М.М. Зиньковский. М.: Металлургия, 1979. -168 с.

4. Зиньковский, М.М. Охрана труда в конвертерном производстве / М.М Зиньковский. М.: Металлургия, 1973. - 152с.

5. Перельман, С.Т. Безопасность труда в конвертерных цехах / С.Т. Перельман, A.C. Зипеев, И.И. Вовк. Киев: Вища школа, головное изд-во, 1983.-172с.

6. Долгополов, В.П. Локализация выбросов газа при конвертерной плавке /В.П. Долгополов, В.В. Липень, A.A. Попов и др. // Сталь. -2004.-№5.-С. 32-34.

7. Попов, Б.Е. Диагностика мостовых кранов в литейных цехах / Б.Е. Попов, Е.А. Левин, B.C. Котельников, A.C. Липатов // Безопасность труда в промышленности. 2005. - № 4. - С. 33-38.

8. Малов, В.П. Проблемы промышленной безопасности конвертерного производства и пути их преодоления / В.П. Малов, В.Г.Попов // Безопасность труда в промышленности. 2004. - № 10 - С. 23-26.

9. Пуликовский, К.Б. Комплексная оценка соответствия опасных производственных объектов требованиям безопасности / К.Б. Пуликовский, A.B. Щепкин // Безопасность труда в промышленности. 2007 - № 2. - С. 5-8.

10. Тугуз, Ш.М. О состоянии промышленной безопасности в сталеплавильном и литейном производствах / Ш.М. Тугуз, Ю.Ф. Коц // Безопасность труда в промышленности. 2007. - № 3. - С. 25-30.

11. Мартынюк, В.Ф. Роль анализа риска в обеспечении промышленной безопасности / В.Ф. Мартынюк // Безопасность труда в промышленности. 2007 - № 1. - С. 66-67.

12. ГОСТ 27584-88 Краны мостовые и козловые электрические

13. РД 24.090.120-07 Проектирование и расчет транспортно-технологических грузоподъемных кранов для обслуживания предприятий металлургической промышленности. Справочное руководство.

14. РД 10-33-93 Стропы грузовые общего назначения. Требования к устройству и безопасной эксплуатации.

15. Дувидович, Д.И. О классификации повреждений металлических конструкций грузоподъемных кранов и выборе типовых технологий их ремонта. / Д.И. Дувидович, A.C. Липатов. // Ремонт, восстановление, модернизация. 2003. - № 2. - С. 5-9.

16. Старостина, Ж.А. Повышение эффективности организации ремонта мостовых кранов, эксплуатируемых в условиях агрессивной среды / Ж.А. Старостина, А.Е. Диев // Вестник машиностроения. 2008. -№4.-С. 84-85.

17. Абрамович, И.И. Повысить требования к проектной документации на грузоподъемные краны / И.И. Абрамович, А.И. Зерцалов // Безопасность труда в промышленности. 2009. - № 3. - С. 67-69.

18. Недельский, П.О. О конкурентоспособности отечественных производителей кранов / П.О. Недельский, К.Ф. Волыхин // Подъемно-транспортное оборудование. 2004. -№ 12. - С. 25-27.

19. Котельников, B.C. Оценка соответствия норм расчета грузоподъемных кранов для обеспечения их безопасной эксплуатации / B.C. Котельников, A.A. Зарецкий // Безопасность труда в промышленности. 2007. - № 8. - С. 31-35.

20. Скелтон, Р.П. Усталость материалов при высокой температуре / Под ред. Р.П. Скелтона-М.: Металлургия, 1988-343с.

21. Малов, В.П. Тепловое состояние металлоконструкции заливочного крана / В.П. Малов, A.JI. Кузьминов // Безопасность труда в промышленности. 1999. - № 8. - С. 46-48.

22. Попов, В.Г. Повышение надежности и безопасности при эксплуатации литейных кранов / В.Г. Попов, В.В. Малов, Р.В. Лопатенко, Т.Н. Жигулина // Материалы конференции «Северсталь» пути к совершенствованию. - Череповец. - 2001. - С. 56-57.

23. Попов, В.Г. Повышение надежности литейных кранов / В.Г. Попов,

24. B.В. Малов, Р.В. Лопатенко, Т.Н. Жигулина // Сталь. 2002. - № 41. C. 76-78.

25. Малов, В.П. Проблемы промышленной безопасности конвертерного производства и пути их преодоления / В.П. Малов, В.Г. Попов,

26. A.Л. Кузьминов, Н.Е. Хисамутдинов, В.В. Малов // Безопасность труда в промышленности. 2001. -№ 12. - С. 15-18.

27. Попов, В.Г. Бортовая система контроля термоциклических воздействий и нагруженности элементов литейного крана /

28. B.Г. Попов, А.Л. Кузьминов, В.В. Малов // Сборник статей и тезисов докладов. Всероссийский семинар. 21-24.11.2000. Екатеринбург -2000.-С. 158-163.

29. Котельников, B.C. Опыт применения встроенного регистратора параметров ограничителя ОГШ-2 на мостовых и козловых кранах / B.C. Котельников, В.А. Сушинский, Ю.Ф. Тимин, С.А.Царев // Безопасность труда в промышленности. 2005 - № 12. - С. 26-30.

30. Попов, В.Г. Целесообразно ли оснащать все грузоподъемные краны регистраторами параметров их работы? / В.Г. Попов, В.В. Малов // Подъемно-транспортное оборудование. 2005. - № 4 - С. 38—39.

31. Сероштан, В.И. Неразрушающий контроль сварных соединений металлоконструкций грузоподъемных машин / В.И. Сероштан, Н.Э. Испирян // Известия ТулГУ вып 6 сер ПТМиО. 2005. -С. 167173.

32. Устинов Ю.Ф. Анализ методов контроля металлоконструкций землеройно-транспортных и грузоподъемных машин /Ю.Ф. Устинов, Ю.И. Калинин, В.Н. Семыкин, A.B. Ульянов // Механизация строительства. 2008. - № 12. - С. 13-16.

33. Сероштан, В.И. Система оперативной диагностики грузоподъемных машин / В.И. Серошан // Безопасность труда в промышленности. -1999.-№6.-С. 16-18.

34. Троцено, Д.А. Экспериментально-расчетный метод прогнозирования остаточного ресурса металлоконструкций мостовых кранов с использованием металлических пленок / Д.А. Троцено, А.К. Давыдов,

35. A.Н. Зайцев, В.Н. Сызранцев и др. // Безопасность труда в промышленности. 2006. - № 1. - С. 25-28.

36. Попов, Б.Е., Теория и практика магнитной диагностики стальных металлоконструкций / Б.Е. Попов, М.Ф. Мужицкий, Г.Я. Безлюдько,

37. B.М. Долинский, Е.А. Левин // Контроль. Диагностика. 2002. -№ 3.1. C. 15-19.

38. Баурова, Н.И. Использование интеллектуальных материалов для безопасности и безотказности металлоконструкций / Н.И. Баурова // Механизация строительства. 2008. - № 12. - С. 16-18.

39. Котельников, В.В. Математическое моделирование процесса образования температурного поля на дефекте в виде трещины вобласти концентратора напряжения / В.В. Котельников, О.Н. Буданин // Безопасность труда в промышленности. 2008. - № 5. - С. 51-56.

40. РД 24-112-5Р. Руководящий документ по оценке остаточного ресурса кранов мостового типа. М.: ВНИИПТМАШ, 2002. - 24с.

41. Гохберг, М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин / М.М. Гохберг. 3-е изд., перераб. и доп. - JL: Машиностроение, 1976.-455с.

42. Белевич, A.B. Моделирование термонапряженного состояния потенциально опасных промышленных объектов / A.B. Белевич, А.Б. Аборкин, Д.М. Бабин и др. // Безопасность труда в промышленности. 2008. - № 9. - С. 37-39.

43. Модин, Н.В. Экспериментально-теоретическое исследование работы крановой балки в условиях неравномерного нагрева / Н.В. Модин, К.В. Иванов // Сборник трудов II международной конференции «Инфотех-99», Череповец: ЧГУ. 1999. - С. 191-192.

44. Москвичева, Л.Ф. Исследования несущей способности металлоконструкции мостовых кранов повышенной грузоподъемности / Л.Ф. Москвичева // Труды Международной конференции RDAMM. 2001. -Т6. ч2 Спец выпуск. - С. 310-317.

45. РТМ 24.190.07-85 «Нормы расчета стальных конструкций мостовых кранов грузоподъемностью свыше 50т»

46. Кузьминов, А.Л. Определение фактических нагрузок на подкрановые конструкции от работы литейных кранов / А.Л. Кузьминов, H.A. Калинин, В.Г. Попов, Н.В. Модин // Сборник трудов IIмеждународной конференции «Инфотех-99», Череповец: ЧТУ. 1999. -С. 192-193.

47. Нищета, С.А. Температурные воздействия на стальные конструкции промышленных зданий / С.А. Нищета, J1.H. Редреева // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. Магнитогорск: МГТУ, 2003. - № 2. - С. 3336.

48. Белобородова, JI.H. Работа подкрановой балки коробчатого сечения кислородно-конвертерного цеха в условиях повышенных технологических температур / JI.H. Белобородова // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. Магнитогорск: МГТУ, 2003. - № 2. - С. 22-24.

49. Редреева JI.H. Температурные режимы работы промышленных зданий. Деп. в ВИНИТИ 11.06.02 № Ю81. В2002.-20с.

50. Редреева, JI.H. Влияние различных факторов на процесс охрупчивания металлических конструкций / JI.H. Редреева // Предотвращение аварий зданий и сооружений: Межвуз. науч. тр. Вып 2. -Магнитогорск: МГТУ, 2002. С. 177-181.

51. Сердюк В.В., Бабанов A.B. Прогнозирование долговечности верхней зоны стенки сварных подкрановых балок. Деп. в ВИНИТИ РАН. -2003. №2274-В2003.-5с.

52. Скляднев, А.И. Усталостная долговечность и мера повреждаемости верхней зоны стенки сварных подкрановых балок / А.И. Скляднев, В.В. Сердюк // Безопасность труда в промышленности. 2004. - № 11. -С. 34-36.

53. Короткий, A.A. Оценка безопасной эксплуатации системы «кран -рельсовый путь» параметрами риска / A.A. Короткий, Д.Н. Симонов, В.В. Котельников, A.C. Липатов // Безопасность труда в промышленности. 1997. - № 3. - С. 25-27.

54. Короткий, A.A. Количественная оценка безопасности системы «кран -подкрановый путь». / A.A. Короткий, Д.Н. Симонов, A.C. Липатов, В.В, Котельников // Безопасность труда в промышленности. 1996. -№ 10.-С. 27-31.

55. Зверев, В.Г. Радиационно кондуктивный теплоперенос в волокнистой термостойкой изоляции при тепловом воздействии /

56. В.Г. Зверев, В.Д. Гольдин, В.А. Назаренко // Теплофизика высоких температур. 2008, том 46. - № 1. - С. 119 - 125.

57. A.c. 694448, МКПВ66С17/08. Крепление корытообразного желоба тепловой защиты на балках крана мостового типа / В.М. Лихошерстов, Р.Н. Яхнин, A.M. Шкейров. 2605860/27-11; заявл. 17.04.78; опубл. 30.10.79, Бюл. № 40.

58. A.c. 1232633, МКПВ66С 17/08. Тепловой экран моста литейного крана / А.К. Бугрнн, H.H. Голиков, В.К. Кузнецов, Л.И. Соколов. -3820431/29-11; заявл. 06.12.84; опубл. 23.05.86, Бюл. № 19.

59. Попов, Б.Е. Ресурс мостовых кранов, используемых в конвертерном производстве / Б.Е. Попов, B.C. Котельников // Безопасность труда в промышленности. 2006. - № 1. - С. 48-51.

60. РД 03-348-00 «Методические указания по магнитной дефектоскопии стальных канатов».

61. Розовский, Н.Я. О возможности использования магнитной дефектоскопии стальных канатов на различных типах грузоподъемных кранов / Н.Я. Розовский // Сборник статей и тезисов докладов. Всероссийский семинар. 21-24.11.2000. Екатеринбург. -2000.-С. 133-136.

62. Попов, В.Г. Дефектоскопия стальных канатов литейных кранов /В.Г.Попов, А. Л. Кузьминов, В.В. Малов, Г.Н.Субботин, А.И. Волков // Сборник статей и тезисов докладов. Всероссийский семинар. 21-24.11.2000. Екатеринбург. 2000. - С. 164-167.

63. Антонычев, C.B. Опыт применения измерителя износа стальных канатов /C.B. Антонычев, Е.Д. Поважный, Д.Л. Поважный // Безопасность труда в промышленности. 2006. - № 1. - С. 9-11.

64. Котельников, B.C. Дефектоскопия канатов грузоподъемных машин / B.C. Котельников, В.В. Сухоруков // Безопасность труда в промышленности. 1998. - №5. - С.34-38.

65. Короткий, A.A. О методике магнитной дефектоскопии стальных канатов / A.A. Короткий, A.B. Павленко, A.B. Шипулин // Известия ТулГУ. Подъемно-транспортные машины и оборудование, Вып. 2. -1999.-С.192-199.

66. Короткий, A.A. Проблемы эксплуатации стальных канатов в условиях повышенных температуры / A.A. Короткий, A.C. Липатов, O.A. Коваленко // Известия ТулГУ. Подъемно-транспортные машины и оборудование, Вып. 6. -2000. С. 108-109.

67. Пат. 2299939, МПК D07B 1/14. Стальной канат и способ его браковки / A.A. Короткий, М.Н. Хальфин, A.C. Липатов и др. 2005110780/12; заявл. 13.04.2005; опубл. 27.05.2007, Бюл № 12.

68. Сергеев, С.Т. Стальные канаты /С.Т. Сергеев. Киев: Техшка, 1974. -328 с.

69. Тебнев, С.А. Влияние термоциклических нагрузок на прочность каната литейных кранов / С.А. Тебнев, А.Л. Кузьминов, В.Г. Попов,

70. A.П. Щеголев // Сборник трудов II международной конференции «Инфотех-99», Череповец: ЧТУ. -1999. С. 49-51.

71. Попов, В.Г. Влияние смазки на прочностные свойства проволок стальных канатов металлургических кранов / В.Г. Попов, В.В. Малов // «Северсталь» пути к совершенствованию. Материалы конференции, Череповец - 28 июня 2001 года. - 2001. - С. 55 - 56.

72. Кузьминов, А.Л. Влияние высокотемпературной смазки на прочность каната литейных кранов / А.Л. Кузьминов, В.Г. Попов, С.А. Тебнев,

73. B.В. Малов // Сборник трудов II международной конференции «Инфотех-99», Череповец: ЧТУ. 1999. - С. 51-52.

74. Боков, И.И., Увеличение стойкости крановых канатов из стали с повышенным содержанием углерода и марганца. // И.И. Боков, В.Д. Королев, А.И. Боков. Сталь. - 1997. - № 9. - С. 61-62.

75. Попов, В.Г. Определение срока службы стальных канатов литейных кранов / В.Г.Попов, В.В. Малов, П.Н. Хабарин //Подъемно-транспортное оборудование. 2004. - № 11. - С. 37 - 39.

76. Емельянов, И.Г. Конечно-элементная модель напряженного состояния стального каната / И.Г. Емельянов, Б.Р. Картак, В.Ю. Кузнецов //Сталь. 2001 .-№ 10. - С. 50-52.

77. Тебнев, С.А. Исследование теплового взаимодействия в системе конвертер-кран и совершенствование металлургического оборудования: Дис. канд. техн. наук: 05.14.04, 05.04.04 / Череповецкий государственный университет. Череповец, 2000. -126 с.

78. Малов, В.В. Расчет температурных полей стальных канатов заливочного крана / В.В. Малов, В.Г. Попов, Э.А. Вельская; ВИНИТИ. М., 2002 - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 03.10.2002, № 1673-В2002.

79. Попов, В.Г. Защита стальных канатов литейных кранов от термических воздействий / В.Г. Попов, В.В. Малов, П.Н. Хабарин, С.М. Шатохин // ПТО. 2005. - № 6. - С. 38 - 40.

80. Пат. 46248, МКП В66С 17/08. Теплоизоляционный экран литейного крана / В.Г. Попов, В.В Малов, Т.Н. Жигулина, М.В. Филатов. -2004135208/22; заявл. 01.12.2004; опубл. 27.06.2005, Бюл. № 18.

81. A.c. 918253, МКП В66С17/08. Тепловой экран литейного крана / В.М. Лихошерстов, Р.Н. Яхнин, A.B. Голявинский. 2920217/29-11; заявл. 30.04.80; опубл. 07.04.82, Бюл. № 13.

82. Великанов, Н.Л. О прочности грузонесущих стальных канатов / Н.Л. Великанов, Л.В. Примак, Ю.М. Сапрыкин // Строительные и дорожные машины. 2008. - № 10. - С. 40 - 43.

83. Корягин, С.И. Прочностной расчет винтовых пружин / С.И. Корягин, Н.Л. Великанов, Е.М. Морозов // Вестник машиностроения. 2004. -№12.-С. 15-16.

84. Боков, И.И. Выносливость канатной проволоки после деформационного старения / И.И. Боков, В.Д. Королев, А.И. Боков // Сталь. 1997. - № 5. - С. 50-52.

85. Гольдберг, Б. Жизнь дольше века / Б. Гольдберг // Изобретатель и рационализатор. 1992. - № 11, 12. - С. 10.

86. Козлов, В.Т. Некоторые вопросы обтяжки стальных канатов /

87. B.Т. Козлов, А.Т. Киршанков // Стальные канаты. Киев, "Техника". -1968.-Вып. 5-С. 184-187.

88. Андрейчев, Н.И. Причины разрушения крановых стальных канатов при обычных и повышенных температурах / Н.И. Андрейчев, А.Н. Корышев, В.И. Безукладов, В.А. Яблонских // Ремонт, восстановление, модернизация. 2003. - № 4. - С. 38-42.

89. Глушко, М.Ф. Явления возникающие при набегании на блок, и структурные дефекты в канатах / М.Ф. Глушко // Стальные канаты. -Киев, "Техника". 1966. - Вып. 3. - С. 108-115.

90. Чукмасов, С.Ф. Пластмассовая футеровка блоков / С.Ф. Чукмасов, И.П. Земляков // Стальные канаты. Киев, "Техника". - 1966. - Вып. 31. C. 270-273.

91. Гостенин, В.А. Эволюция и перспективы развития канатного производства / В.А. Гостенин, В.Д. Егоров // Сталь. 2001. - № 5. -С. 43-46.

92. Пат. 2299170, МКП В66С 7/12, F16G 9/00. Способ определения качества каната с металлическим сердечником / A.A. Короткий, М.Н. Хальфин, Д.А. Короткий и др. заявл. 19.10.2005; -опубл. 20.05.2007, Бюл № 14.

93. Хальфин, М.Н. Расчёт и эксплуатация крановых канатов: Учеб. пособ. / М.Н. Хальфин, Б.Ф. Иванов, A.A. Короткий. Новочеркасск. -Новочеркасский государственный технический университет. - 1993. -95с.

94. Коваленко, O.A. Определение радиуса волнистости многослойного несущего каната / O.A. Коваленко // Известия ТулГУ выпб сер ПТМиО. 2005. - С.77-80.

95. Королев, В.Д. Канатное производство / В.Д. Королев. М. -Металлургия, 1980 - 256с.

96. Маркман, Н.Е. Опыт эксплуатации канатов с пружинными сердечниками на открытых горных работах / Н.Е. Маркман и др. В сб.: «Стальные канаты». Вып.2. Киев, «Техника», 1965. - С. 323 - 324.

97. Маркман, Н.Е. Применение канатов с пружинным сердечником / Н.Е. Маркман, O.A. Рябчикова, А.И. Бурдов и др. // Стальные канаты. Киев, «Техника». - 1967. - Вып. 4. - С. 285 - 287.

98. Ревзина, Ф.С. Исследование влияния параметров пружинного сердечника на его долговечность / Ф.С. Ревзина // Стальные канаты. Киев, "Техника". - 1969. - Вып. 7 - С. 220-224.

99. Попов, В.Г. Повышение надежности стального каната литейного крана при проектировании и изготовлении / В.Г. Попов, Д.Ф. Габтыкаев, П.Н. Кравник, С.М. Шатохин, A.C. Смирнова, И.А. Якушева // Сборник ЧТУ- 2007. С. 92-96.

100. Хальфин, М.Н. Развитие теории стальных канатов и ее практическое применение / М.Н. Хальфин, A.A. Короткий // Безопасность труда в промышленности. 2006. - № 1. - С. 18-22.

101. Weiskopf, Urlich. Lebensdauer von Kranhubseilen / Weiskopf Urlich, Wehking Karl-Hainz // Hebezeuge und Förderm. 2008. - № 9 - C. 576579.

102. A.c. 297734, МКПБ07В 1/10, Fl 6G 9/00. Трос. / И.Д. Эскин, Ю.К. Пономарев. 1386896/25-27; заявл. 08.12.69; опубл. 11.03.71, Бюл № 10.

103. Шилин, И.А. Исследование пустотелых прядей / И.А. Шилин, А.И. Закржевский, А.Д. Захрямин // Стальные канаты. Киев, "Техника". -1972.-Вып. 9-С. 183-187.

104. Заключение экспертизы промышленной безопасности № 010-045-01 по результатам технического диагностирования мостового крана рег.№ 65649 эксплуатируемого в конвертерном цехе ОАО «Северсталь». Москва-Череповец: ИКЦ «Кран», 2005.

105. Заключительный отчет по результатам исследований канатов заливочных кранов конвертерного производства ОАО «Северсталь». -Череповец: ТОО «ПТМ Северо-Запад», 1999.

106. Заключительный отчет по результатам обследования эксплуатационных режимов работы стальных канатов литейных кранов в КП ОАО «Северсталь». Череповец: ООО «ПТМ Северо-Запад», 2000.

107. Заключение экспертизы промышленной безопасности №010-898-01 по результатам технического диагностирования мостового крана рег.№ 65649 эксплуатируемого в конвертерном цехе ОАО «Северсталь». М.: ИКЦ «Кран», 2004.

108. Лабунский, A.B. Новый тепло- и звукоизоляционный материал / A.B. Лабунский // Грузовик и строительно-дорожные машины, автобус, троллейбус, трамвай. 2006. - № 10. - С. 36-37.

109. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, A.C. Сукомел. М.: Энергия, 1975. - 488 с.

110. Металлургическая теплотехника. В 2-х томах. Т1. Теоретические основы./ Кривандин В.А., Арутюнов В.А., Мастрюков Б.С. и др. -М.: Металлургия, 1986. 424 с.

111. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Граковский Ю.В. -М.: Наука, 1976. -279 с.

112. Попов, В.Г. Математическая модель нагрева элементов системы «конвертер-кран» / В.Г. Попов, З.К. Кабаков, Д.Ф. Габтыкаев; ВИНИТИ. М, 2008 - 28 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.12.2008, № 993-В2008.

113. Попов, В.Г. Влияние температурных воздействий на нагрев металлоконструкции литейного крана / В.Г. Попов, З.К. Кабаков, Д.Ф. Габтыкаев // Сталь. 2009. - № 2. - С. 53-54.

114. ГОСТ 19282-73 Сталь низколегированная толстолистовая и широкополосная универсальная. Технические условия.

115. Патент на полезную модель, № 87156, МПКВ66С 17/08. Тепловой экран моста литейного крана / В.Г. Попов, Д.Ф. Габтыкаев, В.В. Комаров, В.А. Шибанов, З.К. Кабаков, Н.В. Модин. Заявка: 2009118877/22, 19.05.2009; опубл. 27.09.2009, Бюл. № 27.

116. Патент на изобретение №2358053, MKnD07B 1/16. Канат / В.Г. Попов, В.В. Петрович, В.А. Королев, H.H. Силуянова, И.А.Якушева, Д.Ф. Габтыкаев. Заявка: 2007112575/12,04.04.2007; опубл. 10.06.2009, Бюл. № 16.

117. Попов, В.Г. Дефекты канатов со стальным сердечником при изготовлении / В.Г. Попов, Д.Ф. Габтыкаев // Металлург. 2008 -№ 10. - С. 76-77.

118. Габтыкаев, Д.Ф. Влияние температурных воздействий на канаты литейного крана при различной длине крюков / Д.Ф. Габтыкаев,

119. B.Г. Попов // Материалы конф. Политехнического симпозиума: Молодые ученые промышленности Северо-Западного региона.

120. C.-Петерб. гос. политехи, ун-т. Санкт-Петербург, 2009. - С. 87-90.

121. Съемка фрагмента заливки жидкого чугуна в конвертер (начало отсчета времени начало интенсивного выброса)14с.20с.22с.29с.35с.шшшшяяшяшшяш ^шшшшвяят^^ш^вяшшшшввк57с. 61с.