DOI: 10.52150/2522-9117-2024-38-672-685

Поворотній Віктор Володимирович, к.т.н.,Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна. ORCID: 0009-0000-9128-902X. Email: vicktorpovar@gmail.com

Толстіков Георгій Іванович, к.т.н., доцент, кафедра галузевого машинобудування, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна.

Толстіков Іван Георгійович, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна

Яйчук Олександр Олексійович, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, 49010, Україна, ORCID 0009-0009-4034-4266

ДЕЯКІ ОСОБЛИВОСТІ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕРМОНАПРУЖЕНОГО СТАНУ ЧАШ ДЛЯ ПЕРЕВЕЗЕННЯ РІДКОГО ШЛАКУ

Анотація. Як відомо, в металургійних цехах доменного і сталеплавильного переділів, для зливу шлаку і його транспортування застосовуються шлаковози. Основною і найдорожчою частиною шлаковоза є чаша, що являє собою сталевий виливок у вигляді товстостінної оболонки різної конфігурації. Нині в доменних цехах найбільшого поширення набули чаші об’ємом 16 м³, що базуються на рамах з лафетами і переміщуються за допомогою двовісних ходових візків залізничного типу. Разом з тим, на металургійних підприємствах почали впроваджувати шлаковози автомобільного типу, що перевозять одну чашу. Середній термін служби чаш незначний і в середньому він становить 500-1000 наливів залежно від хімічного складу шлаку, його температури і низки інших чинників. Основними причинами виходу з ладу шлакових чаш є зміни в процесі роботи їхньої форми, що виражаються в утворенні кільцевого або місцевого звуження в районі опорного кільця, а також поява поздовжніх і поперечних тріщин у стінках. Чаші автомобільного типу служать набагато менше через частий вихід з ладу цапф, за допомогою яких цапфа монтується на кузов шлаковоза. Вищевказані дефекти з’являються внаслідок циклічних теплових впливів, зумовлених природними технологічними процесами експлуатації шлаковозів. У суцільному тілі нерівномірне теплове розширення не може відбуватися вільно і спричиняє температурні напруження, які в поєднанні з механічними від зовнішніх сил можуть спричиняти суттєві пластичні деформації, які спричиняють повне або прогресуюче руйнування конструкції. Знання величини і характеру розподілу термічних напружень необхідне для всебічного аналізу міцності конструкції, а глибокі дослідження термонапруженого стану чаш у процесі їхньої експлуатації дадуть змогу розробити й ухвалити інженерні рішення для збільшення їхнього ресурсу.

Ключові слова: шлакова чаша, температурне напруження, деформація, температура, термічний опір.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-672-685

Посилання для цитування: Поворотній В. В., Толстіков Г. І., Толстіков І. Г., Яйчук О. О. Деякі особливості моделювання процесу дослідження термонапруженого стану чаш для перевезення рідкого шлаку. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2024. Вип. 38. С. 672-685. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-672-685.

Перелік посилань

1. F.R.N. Nabarro, The calculation of thermal stresses in cylinders. International Journal of Engineering Science. 1981. Vol. 19, Iss. 12. P. 1651-1656. https://doi.org/10.1016/0020-7225(81)90157-9.
   
2. Иванченко И. Ф. Исследование опытного образца шлаковоза с чашей емкостью 24 м³. Отчет по НИР (заключительный). Днепропетровск: ДМетИ и ДЗМО, 1977. 148 с.
   
3. Емелин М. В., Рахманов С. Р. К вопросу оценки термонапряженного состояния и термопрочности чаш шлаковозов. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2009. № 2. С. 105-107. URL: https://www.metaljournal.com.ua/mgp-02-2009/
   
4. Исследование напряжений в стенке чаши шлаковоза / Д. А. Рассохин, В. В. Чигарев, А. В. Лоза, В. В. Шишкин // Вісник приазовського державного технічного університету. 2013. Вип. 27. С. 172-176. URL: https://journals.uran.ua/vestnikpgtu_tech/article/view/31526
   
5. Transient thermal-stress analysis of steel slag pots: impact of the solidifying-slag layer on heat transfer and wear / I. A. Neacşu, B. Scheichl, H. Rojacz et al. // Steel Research International. 2016. Vol. 87. Iss. 6. P 720-732. https://doi.org/10.1002/srin.201500203
   
6. Thermal effects on wear and material degradation of slag pots operating in steel production / H. Rojacz, I. A. Neacşu, L. Widder et al. // Wear. 2016. Vol. 350–351. P. 35-45. https://doi.org/10.1016/j.wear.2015.12.009.
   
7. Development of long-life slag pot by optimizing stiffness structurally for temperature distribution/ K. Kozai, M. Naito, Y. Sato, K. Oyama // AISTech – Iron and Steel Technology Conference Proceedings. 2020. Vol. 3. P. 2233 – 2240. https://doi.org/10.33313/380/241
   
8. Analysis of Thermal Interactions in the Slag Pots for Transporting Copper Slags / A. Szklarz, A. W. Bydałek, P. Migas et al. // International Journal of Heat and Technology. 2022, Vol. 40, Iss. 2. P. 646 – 652. https://doi.org/10.18280/ijht.400236
   
9. Timoshenko S. Strength of Materials, 3rd edition. Part 2. Advanced Theory and Problems. Melbourne (Florida): Krieger Publishing Company, 1976. 588 p.
   
10. Determining the thermally-stressed state of motor-driven bowls for transporting liquid slag / V. Povorotnii, I. Shcherbyna, S. Zdanevych et al. // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2024. Vol. 1. No. 7(127). P. 99 – 106. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.299180.
    
11. Тайц Н. Ю. Технология нагрева стали. М. : Металургиздат, 1962.  567 с.