Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 76 ОБОРУДОВАНИЕ УДК 539.3, 539.4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ДСП-40-Н1* А.О. ГОЛУБЕВ 1 , инженер Д.А. КРАСНОРУЦКИЙ 1 , канд. техн. наук В.Е. ЛЕВИН 1 , доктор техн. наук, доцент С.Н. САПОВ 2 , главный конструктор проекта ( 1 НГТУ, г. Новосибирск 2 ОАО «Сибирский завод электротермического оборудования», г. Новосибирск ) Получена 15 октября 2013 Рецензирование 23 января 2014 Принята к печати 28 января 2014 Левин В. Е. – 630073, г. Новосибирск, пр.К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: Levin@craft.nstu.ru Рассматривается расчет на прочность основных элементов конструкции дуговой сталеплавильной печи ДСП-40-Н1. Статическое деформирование пространственной конструкции печи моделируется с помощью ме- тода конечных элементов в пакте ANSYS. Для снижения вычислительных затрат модель массивной конструк- ции набирается из пластин (используются оболочечные конечные элементы типа SHELL). Проведен расчет на прочность самых нагруженных элементов печи. Выявлено, что в исходном варианте конструкции имеются места, в которых напряжения в несколько раз превышают предел текучести материала, регламентируемого в ГОСТе для листового металла, из которого состоит конструкция. На основе распределения напряжений, возникающих в конечноэлементной модели, было проработано несколько вариантов усиления конструкции и выбран наиболее приемлемый вариант, обеспечивающий необходимый запас прочности и простоту кон- структивного исполнения. Конструкция с предложенными усилениями успешно прошла внутризаводские испытания на предельные нагрузки. Это обеспечит в дальнейшем безопасную эксплуатацию печи. Ключевые слова: расчет на прочность, конечноэлементная модель, дуговая сталеплавильная печь, уси- ление конструкции, коэффициент запаса прочности, допускаемые напряжения _______________ * Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ, по государствен- ному заданию №2014/138, проект № 435. Введение Для выплавки сталей широко используются дуговые сталеплавильные печи (ДСП) [1]. За по- следние 25–30 лет прошлого века резко возросла производительность основных металлургиче- ских агрегатов: • производительность доменных печей увели- чилась на 25 %, в среднем с 2 до 2,5 т/м 3 за сутки; •  конвертеров – в среднем с 11 тыс. плавок в 1970 г. до 12 тыс. плавок в 1995 г.; • производительность дуговых сталеплавиль- ных печей увеличилась с 2500 плавок в 1970 г., почти до 5000 плавок в 1995 г. Наряду с другими технико-экономическими показателями это способствовало резкому ро- сту объема выплавки стали в дуговых печах и ее доли в общем объеме производства стали. ДСП является опасным и ответственным производ- ственным объектом. Основа надежной работы любой конструк- ции – ее прочность и устойчивость [2, 3] при