Разработка комплекса технологического оборудования для компонентов шихтовых материалов при вторичной переработке в металлургическом производстве

В данной работе рассмотрены вопросы, связанные с переработкой металлической стружки. Предложен и обоснован комплекс технологического оборудования для переработки стружки. Средствами компьютерного моделирования рассчитана оптимальная форма резцовых вставок для стружкодробилки в зависимости от материала стружки. Таким образом, рассмотрен вопрос в необходимости брикетирования стружки, с её предварительным принудительным дроблением, для получения качественного шихтового материала.

Целью работы является разработка комплекса технологического оборудования для компонентов шихтовых материалов и обоснование фрезерного инструмента при вторичной переработке в металлургическом производства.
Задачи, решённые в данной работе следующие:
1. Обосновано применение комплекса технологического оборудования для брикетирования стружки;
2. Разработан комплекс технологического оборудования для брикетирования стружки;
3. Проведено моделирование процесса стружкодробления в двухвалковой дробилке;
4. Проведена оптимизация формы резцовых вставок в зависимости от перерабатываемого материала.

При утилизации отходов всегда желательно использование вторичного сырья для производств полезной продукции. В подавляющем большинстве случаев производители не утруждают себя заботой о выделении вторичного сырья, предпочитая складировать все отходы вместе на свалке либо отправлять их на сжигание. Традиционные технологии переработки стружки, применяемые на машиностроительных и металлургических предприятиях, в частности, технология холодного брикетирования, позволяют получать шихтовой материал только очень низкого качества: загрязненные маслом холодные брикеты и пакеты обладают низкой плотностью и прочностью. При переплавке угар металла доходит до 30 %. 

Использована программная среда «Autodesk inventor». Это система трехмерного твердотельного и поверхностного параметрического проектирования (САПР) компании «Autodesk», которая предназначена для создания цифровых прототипов промышленных изделий. С помощью программной среды «Autodesk inventor» проведено трехмерное моделирование напряжений на режущей части дробильной установки и обоснование оптимальной конструкции.

 

Основые результаты научного исследования:

1. Установлено, что металлическая стружка является ценным отходом процессов механической обработки чугунных изделий и может быть использована в рециклинге предприятий взамен переработанного чугуна путём добавления в шихту. Для брикетирования стружки высокопрочных металлов целесообразно использовать метод горячего брикетирования.  Нагрев позволяет существенно уменьшить усилие прессования.
2. Установлены оптимальные параметры процессов обработки стружки на всех стадиях её подготовки к утилизации: брикетирование, удаление примесей, сушка. Важным этапом является регенерация отработанных формовочных смесей. Эта регенерация включает следующие стадии технологического процесса:  дробление кусковой использованной формовочной массы, очистка от металлических включений, просев с одновременным продуванием воздухом и отсосом пыли, отделение зёрен песка от связующего, повторное обеспыливание.
3. В результате проделанной работы установлено, что внедрение устройства для дробления стружки с оптимальной геометрией режущих зубьев позволяет повысить производительность труда на 1,5 раза, стойкость инструмента в 1,75 раз и улучшить технику безопасности.

Тихонцев А. М. Определение прочностных характеристик металлической стружки методами планирования эксперимента. Известия ВУЗов. (Серия) 1984.
Лавров, Н.К. Завивание и дробление стружки в процессе резания./Н.К. Лавров.-М.: Машиностроение, 1971.-88 с.
Вейц, В.Л. Динамика и моделирование процессов резания при механической обработке /В.Л. Вейц, В.В. Максаров, П.А. Лонцих. - Иркутск: РИО ИГИУВа, 2000. - 189 с.
Вейц, В. Л. Динамика и управление процессом стружкообразования при лезвийной механической обработке / В.Л. Вейц, В.В. Максаров. - СПб.: СЗПИ, 2000. – 160 с.
Михайлов С. В. Расчетное определение условий разрушения винтовой стружки при точении пластичных материалов / С. В. Михайлов, С. Н. Данилов / СТИН № 8–2012.– С. 32–36.
Рябов, В. В. Отвод и транспортирование стружки в механических цехах / В. В. Рябов. – М. : ВНИИТЭМР, 1990. – 65 с.

This paper discusses issues related to the processing of metal chips. Developed a set of technological equipment for processing chips. Using computer modeling developed an optimal form of milling tool inserts for Swarf Crusher, depending on the chip material. Thus, considered necessity of briquetting with its mandatory preliminary crushing to obtain a high-quality charge material.