ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ СВАРКИ

Весовая дозировка компонентов шихты

Под дозировкой (дозированием) понимают отмеривание или отвешивание определенного количества (дозы) материала и пере­мещение этой дозы к рабочим органам машины или аппарата, вы­полняющим технологические операции. В зависимости от объема производства и номенклатуры изготавливаемых электродов приме­няют ручную, частично механизированную или полностью механи­зированную (автоматизированную) дозировку.

Принципиально современным уровнем технологии считают применение конвейерных дозирующих весов непрерывного дейст­вия в сочетании с вычислительными системами. Однако с учетом современных реалий по технико-экономическим показателям для конкретного электродного производства правомочен выбор любой из вышеуказанных схем. При ручной дозировке ведущим момен­том является человеческий фактор, при механизированных и авто­матизированных способах — факторы, связанные с вопросами ис­течения материалов, работы транспортных систем и др.

При выборе дозаторов сыпучих материалов необходимо, в пер­вую очередь, учитывать комплексные показатели, отражающие влияние физико-механических характеристик сыпучих материалов [62, 63]. В электродном производстве, использующем широкую но­менклатуру материалов с самыми разными свойствами, такой вы­бор должен быть индивидуален для каждого материала. Необходи­мо также учитывать технологические требования к процессу дози­ровки, условия эксплуатации оборудования. Для материалов взры­воопасных и способных к накоплению статического электричества должно быть предусмотрено взрывозащитное исполнение.

Особенности истечении сыпучих материалов во многом опреде­ляют производительность и точность процесса дозировки. Кроме индивидуальных показателей (текучести, слеживаемости и др.), объемный расход сыпучего материала при свободном истечении во многом зависит от формы верхней части выпускного отверстия. Меньше всего он для отверстия с прямым углом на входе. Изменяя форму верхней части выпускного отверстия (закругления, конус­ные переходы и пр.), можно в несколько раз уменьшить время ис­течения несвязного сыпучего материала. На рис. 81 приведены дан­ные о времени истечения одинакового количества материала через отверстия различной формы. Заметно зависит скорость свободного истечения от отношения диаметра емкости (бункера) к диаметру выходного отверст ия, а также от угла наклона стенки (рис. 82).

Возможно пулъсационное изменение во времени расхода сыпу­чего материала на выходе из отверстия. Это является следствием агрегатно-сдвигового механизма деформации зернистого слоя в зоне выпускного отверстия. При образовании сводовых структур равномерность истечения будет резко ухудшаться [641.

Все вышеизложенное необходимо учитывать при оснащении дозировочного отделения.

Ручная дозировка. В настоящее время ручную дозировку ком­понентов сухой шихты применяют на производствах с небольшим объемом и широкой номенклатурой электродов по маркам и диаме­трам. При этих условиях полная механизация процесса вряд ли це­лесообразна. Однако даже при малом объеме производства элект­родов (3000 т в год) следует создавать определенные условия, обес­печивающие необходимую точность взвешивания и облегчение груда дозировщика.

Элементарные расчеты показывают, что при указанном объеме производства и нерациональном обустройстве рабочего места дози­ровщика он в течение смены должен пройти расстояние в 12-14 км и перенести более 4 т груза (учитывая массу тары и необходимость возврата в расходные бункеры избыточно взятых компонентов). Непродуманная организация рабочего места приводит к повышен­ной утомляемости рабочего, а как следствие — к снижению точно­сти дозировки.

Для дозировки сухой шихты важен выбор весов, удобных в обращении и обеспечивающих достаточную точность.

В настоящее время промышленность выпускает большое коли­чество моделей электронных одноплатформенных весов с необхо­димым диапазоном и требуемой точностью взвешивания, удобных в работе. Для фиксации результатов взвешивания весы могут быть связаны с компьютером и принтером.

Основным условием для оснащения участка ручной дозировки является такое расположение бункеров с отдельными компонента­ми электродных покрытий, весов и контейнеров (кюбелей) для су­хой шихты, при котором дозировщик переносит компоненты на возможно меньшее расстояние. Простейшей является схема с рас­положением бункеров с готовыми компонентами полукругом во­круг рабочего места дозировщика с весами, причем сначала разме­щают наиболее употребимые материалы. Рациональна и реализа­ция схемы, при которой бункеры с необходимыми компонентами сухой шихты и пустые контейнеры помещают на двух параллель­ных транспортерах с реверсивным перемещением. По команде до­зировщика бункер с первым компонентом, подлежащим взвешива­нию, устанавливают рядом с весами. По второму транспортеру, с другой стороны весов, устанавливают контейнер для сухой шихты. После взвешивания требуемой порции компонента транспортером подгоняют второй контейнер. Это продолжается до полного запол­нения всех контейнеров первым компонентом. После этого к весам подгоняют бункер со вторым компонентом, который аналогичным образом дозируют в контейнеры, и т. д. При такой системе дозиров­ки рабочий-дозировщик затрачивает минимум сил на переноску компонентов, производительность его труда и точность взвешива­ния возрастают. Преимущество приведенной схемы дозировки за­ключается также в том, что вытяжную вентиляцию располагают на ограниченной площади (бункер с компонентом, весы, контейнер с сухой шихтой).

Можно использовать и другую схему ручной дозировки, кото­рая заключается в следующем: на стеллаж кран-балкой устанавли­вают бункеры с компонентами, необходимыми для изготовления заданной марки электродов. Параллельно линии бункеров по рель­совому пути двигают тележку с установленными на ней весами. На весы помещают пустой контейнер для отвешивания в него нараста­ющей массой каждого из компонентов (с учетом массы контейне­ра). Управление движением тележки целесообразно производить с пульта, расположенного на этой же тележке; в крайнем случае мож­но перемещать ее вручную.

При такой схеме дозировки местную вентиляцию осуществля­ют в зависимости от протяженности рабочей зоны с помощью теле­скопического, консольно-поворотного или консольного подъемно­поворотного вытяжного устройств. Готовые порошки обычно пере­дают на дозировку кран-балкой в небольших бункерах, вмещаю­

щих 250-500 кг материала. В некоторых случаях бункеры подво­зятся на ручных тележках. Все бункеры должны быть снабжены бирками с названием компонента и номером его партии.

Учитывая важность операции дозировки перед началом работы дозировщик обязан убедиться в наличии всех компонентов покры­тия и соответствии их марок и номеров, указанным в карточке с ре­цептурой, переданной ему технологом. Затем с помощью кран-бал­ки бункеры устанавливают на линию дозировки в том порядке, в котором они приведены в карточке.

Точность весов следует контролировать ежедневно перед нача­лом работы каждой смены, используя для этой цели контрольные гири. Дозировку целесообразно производить в специализирован­ные контейнера, например с выдвижным дном (см. рис. 71). Такой тип контейнера дает возможность высыпать приготовленную ших­ту на последующих переделах, используя кран-балку.

Приведенные схемы, облегчающие труд дозировщика, не явля­ются исчерпывающими. В зависимости от местных условий могут быть предложены и другие схемы. Однако во всех случаях они должны обеспечивать выполнение следующих требований: облег­чение труда, обеспечение точности дозировки и строгое соблюде­ние норм техники безопасности.

Частично механизированные линии дозировки. Такие линии применяют обычно в электродных цехах средней производительно­сти при изготовлении сравнительно небольшого числа марок элек­тродов. Однако успешно их используют и для других условий.

В состав линии входят стационарные подвешенные бункеры с порошками компонентов электродных покрытий, готовых к приме­нению. Число бункеров определяет номенклатура материалов, при­меняемых электродным производством. Каждый бункер с материа­лом снабжен течкой с затвором, который должен обеспечивать воз­можность плавной регулировки подачи материала в пределах от минимальных до максимальных его значений, плавность подачи, мгновенную остановку подачи и герметичность при достижении за­данной массы.

Под линией бункеров на полу расположены рельсы, по которым вручную передвигают весовую тележку с установленным на ней контейнером необходимой вместимости с откидным дном. Компо­ненты дозируют в контейнер по нарастающей массе. Для этой цели тележка снабжена необходимым набором гирь, расположенных на специальной рейке тележки в строго определенном порядке. Это позволяет исключить возможность перепутывания компонентов шихты покрытия.

В простейшем варианте, подвозя тележку к первому бункеру, дозировщик навешивает соответствующую гирю на коромысло ве­сов, заправляет брезентовый рукав, идущий от течки в контейнер, и открывает затвор. После отвеса первого компонента покрытия те­лежку передвигают ко второму бункеру и т. д. Если какой-либо компонент сухой шихты насыпан в большем количестве, излишек компонента отбирают совком из контейнера и пересыпают в ем­кость, стоящую рядом с бункером. Современные весовые тележки снабжены компьютерами, контролируемая выдача материалов из бункеров осуществляется после соответствующей команды.

При необходимости введения в сухую шихту небольших доба­вок каких-либо компонентов покрытия рядом с линией дозировки устанавливают торговые весы до 10 кг и емкости с необходимыми материалами. Дозировщик совком набирает нужный компонент, взвешивает и высыпает его в контейнер.

Вся линия снабжена вытяжкой в местах возможного пыления. Производительность такой линии достаточно высока и может обес­печить выпуск 15-20 тыс. т электродов в год.

Загрузка бункеров линии дозировки должна быть механизиро­вана. Как правило, готовые сухие порошковые материалы загружа­ют со второго этажа. Например, мрамор можно загружать непо­средственно из циклона-осадителя после воздушной сепарации. Плавиковошпатовый концентрат, поступающий в бумажных меш­ках, может быть подан пневмотранспортом всасывающего типа (под разряжением) после его контрольного просева.

Для транспортировки ферромарганца и ферротитана также мо­жет быть использован пневмотранспорт. Однако в связи с возмож­ностью их воспламенения и даже взрыва следует транспортировать эти порошки только в атмосфере газа, не поддерживающего горе­ния. Для создания такой атмосферы, как правило, используют азот.

Для заполнения бункеров первого этажа порошками компонен­тов рационально использование вертикальной схемы переработки компонентов: измельчение в мельницах на третьем этаже, просев на ситах — на втором, после этого компоненты поступают в расход­ные бункеры на первом этаже.

Автоматизированные линии дозировки. При использовании та­ких линий дозировочное отделение становится наиболее автомати­зированным участком технологической цепочки изготовления эле­ктродов. Конструкция бункеров и дозаторов должна быть приспо­соблена к физико-механическим свойствам самых различных мате­риалов, входящих в состав покрытий. С точки зрения автоматизации процесс составления смесей порошков электродных покрытий дол­жен учитывать его специфику: многокомпонентность; широту диа­пазона физико-механических свойств и масс дозируемых в одну и ту же порцию материалов: частоту смены задаваемых в производство составов смеси по видам, качеству, соотношениям ее составляющих, задаваемых рецептурой марок и партий электродов; цикличность технологической) процесса; достаточную малотоннажность порций. Автоматизированная линия должна обеспечить проведение опера­ции дозировки в контролируемых, воспроизводимых условиях, на­дежно исключающих влияние на результаты процесса человеческо­го фактора. При этом сам человек должен быть выведен из неблаго­приятной по санитарно-гигиеническим показателям рабочей зоны.

Автоматизированное составление шихты включает основную операцию дозирования и вспомогательные операции транспорти­рования порошковых материалов к весоизмерительным устройст­вам, а затем — к промежуточной накопительной емкости или в сме­ситель сухой шихты.

Принципиальная схема автоматизированных линий дозировки, длительно эксплуатирующихся на нескольких крупных отечест­венных заводах, следующая: порошки готовых материалов после их приготовления на первом этаже передают пневмотранспортом с ис­пользованием вакуумного насоса типа РМК-4, создающим разря­жение до 4 кПа, в бункеры-разгрузители, расположенные на треть­ем этаже. Транспортировка материалов иод разряжением обеспечи­вает отсутствие запыленности в атмосфере цеха. Транспортировку ферромарганца и ферротитана также осуществляют пневмотранс­портом в атмосфере азота, которым заполнены и бункеры-разгру­зители для этих компонентов. После открытия шибера компонент пересыпают в соответствующий расходный бункер, подвешенный на втором этаже. Каждый из этих бункеров снабжен питателем, по­дающим материал на весы ДПЭ-20. Команда на это передается с центрального пульта управления.

Стандартные весовые дозаторы типа ДПЭ-20 имеют электро­магнитное автоматическое или кнопочное управление. Они рассчи­таны на взвешивание любых подвижных материалов с насыпной массой от 0,5 т/м3. Дозаторы снабжены лотковым или шнековым (диаметр шнека 100 мм) питателем.

Техническая характеристика автоматических весовых

дозаторов типа ДПЭ-20:

Вместимость ковша, м3................................................................... 0,032

Наибольшая производительность, т/ч........................................... 1,2

Пределы взвешивания, кг................................................................... 3-20

Допустимая погрешность, %:

на один отвес 3-10 кг...................................................................... 0,1

10-20 кг.................................................................................................. 1

на 10 порций..................................................................................... 0,5

Мощность электродвигателя, кВт.................................................. 0,6

Габаритные размеры, мм:

длина.................................................................................................. 905

ширина.............................................................................................. 785

высота............................................................................................ 1185

Масса, кг.................................................................................................. 200

Для автоматического отвеса компонентов, входящих в рецепту­ру покрытия в малых количествах, применяют весы типа ДВСТ-5 (отвес до 5 кг).

Отвешенный материал поступает на транспортер, расположен­ный под всей линией весов. Схема позволяет одновременно взве­шивать несколько материалов. В качестве транспортера применены вибрационные трубчатые конвейеры с низкой частотой вибрации, позволяющие обеспечить высокую степень защиты от пылевыде­ления.

Низкочастотные трубчатые конвейеры существенно эффектив­ней ранее рекомендованных высокочастотных конвейеров.

При перемещении отвешенных порций материалов на вибро­транспортер следует обеспечить условия полного выхода материа­ла из трубы. Для этого материалы с малой плотностью помещают в бункеры, расположенные ближе к концу конвейера. Тогда материа­лы с более высокой плотностью увлекают материалы с меньшей плотностью.

Из вибротранспортера материалы поступают на первый этаж в смеситель сухой шихты. Однако практика показала недостаточную надежность работы линий.

Российскими и украинскими специалистами разработан вось­микомпонентный дозировочный комплекс с радиальным располо­жением расходных бункеров относительно весоизмерительного устройства (рис. 83) [65].

Производительность, м3/ч.................................................................. 1,5

Вместимость весового бункера, м3................................................ 0,02

Погрешность дозирования, кг, не более........................................ 0,05

Потребляемая мощность, кВт, не более......................................... 3,0

Габаритные размеры, мм.......................................... 6600x6600x5000

Разработанное весоизмерительное устройство состоит из весо­вого бункера, оснащенного затвором, рычажно-циферблатными ве­сами или тензометрическими преобразователями. В качестве транспортных средств используют питатели (тарельчатые, вибро - лотковые, шнековые и др.), а также тележки или конвейеры.

Дозировочные линии и комплексы механизированы и автомати­зированы, что значительно повышает их технико-экономическую эффективность.

Благодаря модульному принципу конструирования конкретные дозировочные линии и комплексы компонуют в зависимости от задач заказчика. Предусмотрено несколько вариантов компоновки и режимов функционирования дозировочных комплексов:

• отвешивание компонентов в едином режиме с одной электродо­изготовляющей линией и приготовление порций смеси впрок, в том числе для нескольких одновременно работающих линий;

• привязка комплексов к одному из вариантов доставки исходных компонентов — в сменяемых расходных бункерах, пневмотранспор­том, саморазгружающимися транспортными контейнерами и др. В состав комплекса входят восемь расходных бункеров, каждый

вместимостью 0,5 м3, с конусным затвором и пневматическим сво - дообрушивателем; восемь виброшнековых или шнековых пита­телей производительностью 0,75 м3/ч; весодозирующий бункер с шиберным затвором и тензометрическим датчиком; пневмораспре - делительный модуль и исполнительные пневмоприводы для обру­шения сводообразующих материалов; микропроцессорный управ­ляющий комплекс.

Использование сменных расходных бункеров с конусным затво­ром позволяет уменьшить потери сырья, снизить энергоемкость и трудоемкость вспомогательных операций, повысить технологичес­кую маневренность комплекса. Встроенные в бункеры тангенци­альные пневматические сопла обеспечивают обрушение сводообра­зующих материалов, благодаря чему достигается равномерная экс­тракция материала из бункера.

Виброшнековый питатель (рис. 84) обеспечивает подачу мате­риала в весодозирующий бункер с регулируемой скоростью, что повышает точность дозирования по сравнению с обычными питате­лями. Повышению точности дозирования компонентов даже при большом разбросе весовых доз компонентов способствует также малый объем расходных бункеров.

Данная разработка ориентирована на использование отечест­венных прецизионных средств измерения массы, датчиков положе­ния, шнековых питателей, шиберных и дисковых затворов и мик­ропроцессорных контроллеров [65].

Линия дозирования Кр ЛД оборудована бункерами, внутрен­няя поверхность которых покрыта специальным износостойким антиадгезионным составом, исключающим сводообразование и за­висание на стенках сыпучих материалов. Дозирующие устройства на основе шнековых питателей обеспечивают в сочетании с элек­тронными весами высокую точность дозировки, производимую или в специальные кюбели, или в мешочную тару. Компоненты в

бункеры загружают емкостью со специальным поплавковым затво­ром, исключающим пылевыделение [ 66].

Дозировочно-весовая система РУДМ в базовом варианте вклю­чает две группы но восемь бункеров, одна из которых рассчитана на малые отвесы, а другая — на крупные. Карусельная система рас­положения бункеров обеспечивает возможность подачи порошков из каждой группы шнековыми питателями на центральные весы - накопитель (мелкого или крупного отвеса) с последующей акку­муляцией общего отвеса. Система (рис. 85) компактна (6x6x8 м), управляется от центрального программируемого компьютера с полным документированием каждой смеси. Производительность такой системы 0,5-1 т/ч [67].

На многих зарубежных предприятиях такого рода линии успеш­но эксплуатируют длительное время. При этом преобладает башен­ная компоновка дозировочных линий, рассчитанных на широкую номенклатуру дозируемых материалов с использованием группо­вых дозаторов (рис. 86). Управление и контроль всеми функциями системы осуществляют в автоматическом режиме. Рецептуры вво­дят в управляющую ЭВМ. Микропроцессорные системы измере-

М®$—

Рис. £6. Схема дозировочной линии «Эрликон»: 1 — бункеры для ком­понентов; 2 — пункт загрузки; 3 — контейнеры для взвешивания; 4 — бункеры малых компонентов; 5 — контроль общего веса; 6 — пневмотранспортер; 7 — сухой смеситель

ния, управления, контроля и обработки данных обеспечивают вы­сокую скорость и точность, а также возможность идентификации электродов внутри каждой партии позамесно.

Важнейшим элементом системы дозирования является конт­роль точности. Разработанные рентгеноспектральные методы обес­печивают высокую степень надежности контроля [68]. В неболь­ших производствах обычно выборочно контролируют общую массу замеса, но особенно важен подбор ответственного дозировщика.