Содержание статьи
- Введение в технологию роликовых конвейеров
- Конструкция и принцип работы рольгангов
- Типы рольгангов: приводные и неприводные системы
- Технические характеристики и расчет параметров
- Материалы роликов для работы при высоких температурах
- Системы приводов рольгангов
- Применение на фабриках окомкования
- Роликовые питатели на обжиговых машинах
- Обслуживание и эксплуатация
- Часто задаваемые вопросы
Введение в технологию роликовых конвейеров
Рольганги представляют собой специализированный тип конвейерного оборудования, играющий критически важную роль в производстве железорудных окатышей. Эти механизмы обеспечивают непрерывную транспортировку штучных грузов в условиях металлургических предприятий, где требуется надежная работа при высоких температурах и значительных механических нагрузках.
На фабриках окомкования роликовые конвейеры используются на нескольких ключевых этапах технологического процесса. Сырые окатыши диаметром от десяти до тридцати миллиметров транспортируются от окомкователей к обжиговым машинам, где происходит их термическое упрочнение при температурах до 1350 градусов Цельсия. После обжига готовая продукция также перемещается по системе рольгангов к складам и пунктам отгрузки.
Конструкция и принцип работы рольгангов
Конструктивно рольганг представляет собой систему роликов цилиндрической формы, которые вращаются на подшипниках качения или скольжения, закрепленных в жесткой металлической раме. Рама устанавливается на специальных стойках, обеспечивающих необходимую высоту транспортной линии.
Основные конструктивные элементы
Ролики могут быть изготовлены как цельноковаными, так и сварными из стальных труб. В некоторых конструкциях применяются ролики, вращающиеся непосредственно на неподвижных осях через подшипниковые узлы. Для промышленных рольгангов металлургических предприятий характерно использование кованых роликов и рам из конструкционной стали, что обеспечивает повышенную долговечность и износостойкость.
Принцип работы
При движении груза по поверхности рольганга ролики приходят во вращение либо за счет силы трения от перемещающегося объекта (в неприводных системах), либо от привода (в приводных системах). Вращение роликов значительно снижает сопротивление движению по сравнению со скольжением, что позволяет транспортировать тяжелые грузы с минимальными энергозатратами.
Типы рольгангов: приводные и неприводные системы
На фабриках окомкования применяются два основных типа роликовых конвейеров, каждый из которых имеет свою специфику и область применения.
Неприводные гравитационные рольганги
В неприводных системах ролики свободно вращаются под действием силы тяжести перемещаемого груза. Такие конвейеры устанавливаются под небольшим углом наклона, обычно от трех до пяти градусов к горизонту, что обеспечивает самостоятельное движение окатышей вниз по транспортной линии.
Гравитационные рольганги применяются на участках, где имеется естественный перепад высот между начальной и конечной точками транспортировки. Они характеризуются простотой конструкции, минимальными эксплуатационными расходами из-за отсутствия привода и высокой надежностью благодаря малому количеству движущихся механических узлов.
Приводные роликовые конвейеры
Приводные рольганги оснащаются системой привода, которая передает вращение на ролики через цепные, ременные или другие передачи. Эти системы способны перемещать грузы по горизонтальным участкам и даже с подъемом под небольшим углом.
На обжиговых машинах и в зонах загрузки окатышей используются преимущественно приводные роликовые конвейеры, так как они обеспечивают точное регулирование скорости подачи материала и равномерное распределение окатышей по ширине обжиговых тележек.
| Характеристика | Неприводные рольганги | Приводные рольганги |
|---|---|---|
| Источник движения | Сила тяжести | Электропривод |
| Угол установки | 3-5 градусов вниз | Горизонтально или с подъемом до 5 градусов |
| Регулирование скорости | Ограниченное | Точное регулирование |
| Энергопотребление | Отсутствует | Зависит от нагрузки |
| Сложность обслуживания | Минимальная | Требует регулярного обслуживания привода |
| Применение | Буферные зоны, спуски | Основные транспортные линии |
Технические характеристики и расчет параметров
Правильный выбор параметров роликовых конвейеров критически важен для обеспечения эффективной работы всей производственной линии. Основные технические характеристики определяются в зависимости от свойств транспортируемого груза.
Шаг роликов
Расстояние между осями соседних роликов является одним из ключевых параметров конструкции. Для обеспечения устойчивого движения груза шаг роликов должен быть несколько меньше половины длины самого малогабаритного транспортируемого изделия.
Расчет шага роликов
Формула: Lшаг < 0,45 × Lмин
где Lшаг - расстояние между осями роликов, Lмин - минимальный размер груза
Пример расчета: Для транспортировки окатышей диаметром десять миллиметров максимальный шаг роликов составит: 0,45 × 10 = 4,5 мм. На практике обычно используют шаг от пятидесяти до ста миллиметров в зависимости от конструкции питателя.
Диаметр и длина роликов
Диаметр роликов для роликовых конвейеров на фабриках окомкования варьируется от тридцати до двухсот пятнадцати миллиметров в зависимости от массы транспортируемого груза и условий эксплуатации. Длина ролика должна быть несколько больше ширины транспортируемого потока материала.
| Параметр | Диапазон значений | Область применения |
|---|---|---|
| Ширина грузонесущей поверхности | 300-2000 мм | Зависит от ширины потока окатышей |
| Диаметр роликов | 30-215 мм | Определяется нагрузкой и скоростью |
| Шаг роликов | 50-630 мм | Зависит от размера окатышей |
| Скорость движения | 0,5-5,6 м/с | Регулируется в зависимости от производительности |
| Рабочий температурный диапазон | -30 до +300°C | Стандартные рольганги |
| Максимальная грузоподъемность | До 20 тонн на секцию | Тяжелые промышленные рольганги |
Производительность роликовых конвейеров
Производительность рольганга определяется скоростью движения, шириной грузонесущей поверхности и высотой слоя транспортируемого материала. На роликовых питателях обжиговых машин окатыши укладываются слоем высотой от ста восьмидесяти до трехсот пятидесяти миллиметров.
Расчет производительности
Формула: Q = 3600 × B × H × v × ρ × k
где:
- Q - производительность, т/ч
- B - ширина потока, м
- H - высота слоя, м
- v - скорость движения, м/с
- ρ - насыпная плотность окатышей (около 2,18 т/м³)
- k - коэффициент заполнения (0,85-0,95)
Пример: При ширине четыре метра, высоте слоя 0,25 м, скорости 2 м/с: Q = 3600 × 4 × 0,25 × 2 × 2,18 × 0,9 ≈ 3528 т/ч
Материалы роликов для работы при высоких температурах
Условия эксплуатации рольгангов на фабриках окомкования предъявляют особые требования к материалам изготовления роликов. В различных зонах технологической линии температура может варьироваться от комнатной до трехсот градусов Цельсия и выше.
Жаропрочные стали
Для изготовления роликов, работающих в контакте с горячими окатышами, применяются специальные жаропрочные легированные стали. Наиболее распространенным материалом является сталь с хромовым покрытием и стабилизирующей обработкой, способная сохранять свои механические свойства при температурах до трехсот градусов Цельсия.
Конструкционная сталь с содержанием углерода от двух до трех процентов используется для изготовления колосников обжиговых тележек. Для особо нагруженных узлов применяются высоколегированные хромоникелевые стали с содержанием хрома от двадцати пяти до тридцати процентов и никеля от трех до пятнадцати процентов.
Нержавеющие стали
В зонах с повышенной коррозионной агрессивностью и влажностью применяются ролики из нержавеющей стали. Эти материалы обладают высокой коррозионной стойкостью и способны работать в широком температурном диапазоне без потери прочностных характеристик.
Специальные термостойкие материалы
Для колес и роликов, работающих при особо высоких температурах, используются следующие материалы:
| Материал | Максимальная температура | Особенности применения |
|---|---|---|
| Фенольная смола (фенопласт) | До 280-300°C | Устойчивость к маслам, жирам, растворителям; высокая статическая нагрузка |
| Жаропрочный полиамид | До 250°C | Низкое сопротивление качению; устойчивость к абразивному износу |
| Чугун | До 400-800°C | Максимальная износостойкость; высокая грузоподъемность |
| Керамика (оксид алюминия) | Свыше 300°C | Минимальное тепловое расширение; применение в туннельных печах |
| Силиконовая резина | До 250°C | Низкий уровень шума; бережное отношение к поверхности |
Системы приводов рольгангов
Приводные роликовые конвейеры на фабриках окомкования оснащаются различными типами приводов в зависимости от требований к производительности, точности регулирования скорости и условий эксплуатации.
Групповой привод
При групповом приводе вращение от одного электродвигателя через редуктор передается на несколько роликов одновременно. Наиболее распространены следующие варианты передачи вращения:
Цепная передача: Вращение передается последовательно от ролика к ролику через втулочно-роликовые цепи. Этот способ характеризуется надежностью и способностью передавать значительные крутящие моменты, что важно при транспортировке тяжелых грузов.
Ременная передача: Используются зубчатые ремни или круглые ремни (пассики), которые обеспечивают плавную передачу вращения с минимальным уровнем шума. Ременные передачи эффективны на участках с меньшими нагрузками.
Тангенциальный привод: Один тяговый элемент (цепь или ремень) последовательно взаимодействует с каждым роликом, передавая вращение по касательной к его поверхности. Такая схема упрощает конструкцию и снижает количество передаточных узлов.
Индивидуальный привод
При индивидуальном приводе каждый ролик или пара роликов оснащается собственным электродвигателем. Такие системы применяются в специальных случаях:
- На быстроходных транспортных рольгангах для передвижения длинномерных изделий после прокатки
- В качестве первых роликов рабочих рольгангов у обжимных станов, где требуется высокая точность позиционирования
- На роликовых питателях обжиговых машин для точного дозирования подачи окатышей
Пример применения индивидуального привода
На обжиговых машинах конвейерного типа роликовые питатели с индивидуальным приводом обеспечивают равномерную загрузку сырых окатышей на колосниковые решетки обжиговых тележек. Каждый ролик вращается с регулируемой скоростью, что позволяет формировать слой окатышей заданной высоты и равномерной плотности по всей ширине машины.
Характеристики приводов обжиговых машин
| Модель машины | Мощность привода, кВт | Скорость движения, м/с | Производительность, млн т/год |
|---|---|---|---|
| ОК-6-108 | 20 | 0,5-3,0 | 0,7-0,8 |
| ОК-1-306 | 32×2 | 0,63-3,78 | 2,15-2,22 |
| ОК-520 | Не менее 64 | 1,8-5,6 | 3,1-3,5 |
| МОК-1-592 | По проекту | Регулируемая | До 5,0 |
Применение на фабриках окомкования
Фабрики окомкования представляют собой сложные технологические комплексы, где роликовые конвейеры выполняют множество функций на различных этапах производства железорудных окатышей.
Транспортировка сырых окатышей
После формирования в барабанных или чашевых окомкователях сырые окатыши диаметром от десяти до двадцати миллиметров подвергаются грохочению на роликовых грохотах. Кондиционные окатыши транспортируются системой ленточных и роликовых конвейеров к укладчикам обжиговых машин. Мелочь размером менее девяти с половиной миллиметров возвращается на доокомкование.
Роликовые конвейеры на этом этапе обеспечивают бережную транспортировку хрупких сырых окатышей, предотвращая их разрушение. Конструкция роликов и правильно подобранный шаг минимизируют механическое воздействие на материал.
Обжиговое отделение
В обжиговом отделении роликовые конвейеры и питатели играют ключевую роль в загрузке окатышей на обжиговые машины. Современные обжиговые машины конвейерного типа оснащаются несколькими видами роликового оборудования:
Промежуточные конвейеры транспортируют окатыши от грохотов к укладчикам. Эти конвейеры работают в относительно благоприятных температурных условиях и обычно выполняются из конструкционной стали.
Роликовые питатели осуществляют непосредственную загрузку окатышей на колосниковые решетки обжиговых тележек. Эти устройства должны обеспечивать равномерное распределение материала по ширине машины и формирование слоя заданной высоты.
Зона охлаждения и разгрузки
После прохождения зон сушки, подогрева, обжига и рекуперации окатыши поступают в зону охлаждения. Обожженные окатыши имеют температуру от ста до трехсот градусов Цельсия и требуют особого подхода к транспортировке.
В некоторых конструкциях охлаждение происходит непосредственно на обжиговой машине, в других используются выносные охладители. В любом случае, роликовые системы на этом участке должны быть изготовлены из жаропрочных материалов.
Складское хозяйство
На складах готовой продукции роликовые конвейеры используются для транспортировки охлажденных окатышей от обжиговых машин к местам хранения и отгрузки. Современные фабрики окомкования оснащаются автоматизированными системами складирования, включающими роторные укладчики-заборщики производительностью до тысячи шестисот тонн в час.
Практический пример
На Лебединском ГОКе в 2025 году был введен в эксплуатацию новый роторный укладчик-заборщик массой более трехсот тонн и высотой около четырнадцати метров. Этот агрегат оснащен восемью ковшами емкостью по триста двадцать литров каждый и способен перегружать до тысячи шестисот тонн окатышей в час, что обеспечивает бесперебойную работу всей фабрики окомкования.
Роликовые питатели на обжиговых машинах
Роликовые питатели представляют собой специализированный тип роликовых конвейеров, предназначенных для загрузки сырых окатышей на обжиговые машины конвейерного типа. Эти устройства являются критически важным звеном технологической цепи, обеспечивающим качество конечной продукции.
Конструкция и принцип работы
Роликовый питатель представляет собой конвейер с гладкими роликами, вращающимися в одном направлении с регулируемой скоростью. Ролики устанавливаются с определенным шагом, обеспечивающим плавное движение окатышей без их застревания или просыпания.
Перед роликовым питателем обычно устанавливается качающийся укладчик - конвейер с резино-тканевой лентой, который совершает колебательные движения в горизонтальной плоскости. Это устройство равномерно распределяет поток окатышей по ширине роликового питателя.
Функции роликового питателя
Роликовый питатель выполняет несколько важных функций в процессе загрузки обжиговой машины:
Дозирование подачи: Изменяя скорость вращения роликов, можно точно регулировать количество окатышей, подаваемых на обжиговую машину в единицу времени. Это позволяет формировать слой заданной высоты и плотности.
Отделение мелочи: В процессе загрузки частицы размером менее пяти миллиметров просыпаются между роликами и удаляются из потока. Эта мелочь собирается системой конвейеров и направляется обратно на окомкование, что снижает потери материала.
Равномерное распределение: Конструкция питателя обеспечивает равномерную укладку окатышей по всей ширине обжиговой тележки, что критически важно для качественного обжига.
Требования к роликовым питателям
Прочность конструкции: Питатели должны выдерживать массу слоя окатышей, которая может достигать нескольких тонн на погонный метр.
Точность регулирования: Современные питатели оснащаются частотно-регулируемыми приводами, позволяющими плавно изменять скорость подачи в широком диапазоне.
Надежность: От стабильной работы роликовых питателей зависит производительность всей обжиговой машины, поэтому эти устройства должны обеспечивать высокую наработку на отказ.
Обслуживание и эксплуатация
Правильное техническое обслуживание роликовых конвейеров является залогом их долговременной и безотказной работы в условиях металлургического производства.
Регламентное обслуживание
Ролики тяжелых рольгангов работают в сложных условиях воздействия ударно-динамических нагрузок, высоких температур, запыленности, абразивного износа. Регулярное техническое обслуживание включает следующие операции:
Осмотр и диагностика: Ежесменный визуальный контроль состояния роликов, подшипниковых узлов, рамы конвейера. Обнаружение посторонних шумов, вибрации, перегрева подшипников на ранней стадии позволяет предотвратить серьезные поломки.
Смазка подшипников: Подшипниковые узлы роликов требуют регулярной смазки специальными высокотемпературными смазочными материалами. Периодичность смазки зависит от интенсивности работы и условий эксплуатации.
Замена изношенных элементов: При обнаружении критического износа роликов, подшипников или других элементов необходима их своевременная замена. Конструкция современных рольгангов обычно предусматривает возможность быстрой замены отдельных роликов без остановки всей линии.
Контроль натяжения цепей и ремней
В приводных рольгангах с групповым приводом регулярно проверяется натяжение цепных и ременных передач. Ослабление натяжения приводит к проскальзыванию и неравномерной работе роликов, чрезмерное натяжение ускоряет износ подшипников.
Очистка от налипшего материала
В процессе работы на роликах может накапливаться налипший материал, особенно при транспортировке влажных окатышей. Регулярная очистка роликов предотвращает их заклинивание и обеспечивает равномерное вращение.
Оценка остаточного ресурса
Для планирования замены роликов используется оценка износа их поверхности. При достижении износа, составляющего от двадцати до тридцати процентов первоначального диаметра, ролик подлежит замене. Критический износ определяется появлением биения, увеличением шума и вибрации.
Требования безопасности
При обслуживании роликовых конвейеров необходимо строго соблюдать требования безопасности:
- Все работы по обслуживанию и ремонту проводятся только при полностью остановленном и обесточенном оборудовании
- В зонах высоких температур используется специальная защитная одежда и средства индивидуальной защиты
- Доступ к движущимся частям рольгангов должен быть ограничен защитными ограждениями
- Персонал должен быть обучен правилам безопасной эксплуатации конвейерного оборудования
Модернизация и оптимизация
Современные тенденции в обслуживании роликовых конвейеров включают внедрение систем диагностики технического состояния. Датчики вибрации, температуры подшипников, контроля скорости вращения роликов позволяют перейти от планово-предупредительного ремонта к ремонту по фактическому состоянию оборудования.
Часто задаваемые вопросы
Рольганг использует систему вращающихся роликов для транспортировки груза, в то время как ленточный конвейер применяет непрерывную движущуюся ленту. Основные преимущества рольгангов перед ленточными конвейерами включают способность выдерживать высокие температуры до трехсот градусов Цельсия, устойчивость к ударным нагрузкам, возможность транспортировки тяжелых штучных грузов и простоту замены отдельных роликов без остановки всей линии. Ленточные конвейеры более эффективны для сыпучих материалов, но непригодны для работы с горячими обожженными окатышами.
Шаг роликов должен быть меньше половины диаметра окатышей, чтобы обеспечить их устойчивое движение. Для окатышей диаметром от десяти до двадцати миллиметров оптимальный шаг составляет от пятидесяти до ста миллиметров. При меньшем шаге увеличивается количество роликов и стоимость конструкции, при большем шаге возрастает риск застревания мелких окатышей между роликами. На практике конкретный шаг определяется расчетом с учетом диаметра роликов, скорости движения и характера груза.
Для работы при высоких температурах применяются специальные жаропрочные материалы. При температурах до двухсот восьмидесяти градусов используются ролики из фенольной смолы. Для температур до трехсот градусов подходят жаропрочные стали с хромовым покрытием. Чугунные ролики выдерживают температуры до четырехсот градусов и обладают максимальной износостойкостью. Для экстремальных условий применяются керамические ролики из оксида алюминия или нитрида кремния, способные работать при температурах свыше трехсот градусов. Выбор материала зависит не только от температуры, но и от характера нагрузок и требуемого срока службы.
Производительность роликового конвейера рассчитывается по формуле: Q = 3600 × B × H × v × ρ × k, где Q - производительность в тоннах в час, B - ширина потока в метрах, H - высота слоя в метрах, v - скорость движения в метрах в секунду, ρ - насыпная плотность материала (для окатышей около 2,18 т/м³), k - коэффициент заполнения (обычно 0,85-0,95). Например, при ширине четыре метра, высоте слоя двести пятьдесят миллиметров и скорости два метра в секунду производительность составит около трех с половиной тысяч тонн в час.
Индивидуальный привод, когда каждый ролик имеет собственный электродвигатель, обеспечивает максимальную точность управления скоростью каждого элемента конвейера. Это особенно важно на роликовых питателях обжиговых машин, где требуется равномерное распределение окатышей по ширине. Индивидуальный привод позволяет компенсировать неравномерность загрузки, обеспечивает высокую надежность (выход из строя одного привода не останавливает всю линию) и упрощает обслуживание. Недостатками являются более высокая стоимость оборудования и сложность системы управления по сравнению с групповым приводом.
Производительность современных обжиговых машин конвейерного типа зависит от их размеров и скорости движения тележек. Машины типа ОК-6-108 с площадью сто восемь квадратных метров обеспечивают производительность от семисот до восьмисот тысяч тонн окатышей в год. Более крупные машины типа ОК-520 с площадью пятьсот двадцать квадратных метров производят от трех с одной десятой до трех с половиной миллионов тонн в год. Новейшие машины типа МОК-1-592 способны выпускать до пяти миллионов тонн готовых окатышей ежегодно. Роликовые питатели этих машин должны обеспечивать соответствующую производительность загрузки сырых окатышей.
Периодичность обслуживания зависит от условий эксплуатации. Ежесменный визуальный осмотр включает проверку внешнего состояния роликов, отсутствия посторонних шумов и вибрации. Смазка подшипников проводится еженедельно или ежемесячно в зависимости от интенсивности работы. Проверка натяжения цепных и ременных передач осуществляется ежемесячно. Замена изношенных роликов производится по мере необходимости при обнаружении критического износа. В современных системах используется диагностическое оборудование для мониторинга технического состояния, что позволяет перейти к обслуживанию по фактическому состоянию и снизить количество внеплановых простоев.
Модернизация существующих роликовых конвейеров является распространенной практикой на металлургических предприятиях. Основные направления модернизации включают замену стальных роликов на жаропрочные для повышения надежности в условиях высоких температур, установку частотно-регулируемых приводов для точного управления скоростью, внедрение систем диагностики технического состояния с датчиками вибрации и температуры, увеличение ширины конвейера для повышения производительности. Также возможна замена группового привода на индивидуальный для улучшения качества распределения окатышей. При планировании модернизации необходимо учитывать совместимость новых элементов с существующей конструкцией рамы.
