Badanie urządzenia do zahaczania i mocowania retorty AOD, Francja

80-tonowa stalowa konstrukcja, narażona na wysokie naprężenia termiczne i mechaniczne, posiadała przestarzały system mocowania, który nie spełniał już współczesnych wymagań w zakresie ergonomii. Analiza nowego systemu mocowania opiera się na specyfikacjach, które wymagają znacznej poprawy ergonomii, potwierdzonej odporności na naprężenia, ograniczenia zajmowanej przestrzeni i kosztów, oraz prostoty wdrożenia i użytkowania.

674x

Model 3D retorty w RFEM

W hucie stali proces AOD (Argon Oxygen Decarburization) umożliwia rafinację stali nierdzewnych i stopowych w określonej retorcie: konwerterze.

Konstrukcja

Retorta składa się z obudowy ze stali ogniotrwałej, odpornej na duże zmiany temperatury, oraz z licznych warstw materiałów ogniotrwałych zapewniających izolację termiczną pomiędzy ciekłym materiałem a obudową.

Retorta jest utrzymywana na taśmie za pomocą 6 specjalnych śrub, które zapewniają trwałą galwanizację we wszystkich kierunkach wymaganych na poszczególnych etapach procesu.

Śruby te, bardzo masywne (M64), należy wprowadzić do pasa przez małe otwory, a następnie unieść na wysokość ramienia, aby zakończyć montaż. Regularna wymiana retort w celu wymiany materiałów ogniotrwałych utrudnia to zadanie.

W związku z tym projekt polega na zbadaniu alternatywnego mocowania, które nie wymaga już ręcznego wkładania i konserwacji ciężkich osi w pasie. Po przeanalizowaniu propozycji zgłoszonych przez klienta przyjęto rozwiązanie polegające na tym, aby a następnie przyjęte rozwiązanie wykorzystujące kołki przechylne na zewnątrz taśmy. Podczas gdy korzyści pod kątem ergonomii są znaczne (istotnie zwiększona dostępność elementu przy mniejszym wysiłku), naprężenia mechaniczne zwiększają się wraz z odległością między łącznikami.

Cała istniejąca retorta została zatem zamodelowana w pierwotnej wersji, którą zmodyfikowano: dodano płyty, wzmocnienia, blachy węzłowe, osie, docięto kolidujące elementy oraz wypozycjonowano urządzenia peryferyjne.

Po ukończeniu modelu 3D, w zespole przeprojektowano powierzchnie środkowe dla blach oraz powierzchnie zewnętrzne dla brył, w celu wyeksportowania ich w postaci pliku *sat do integracji w programie RFEM 5.

Integracja z RFEM 5

Pierwszy import zakończył się niepowodzeniem z powodu dokładnego odwzorowania warstw ogniotrwałych, które wygenerowały dużą liczbę powierzchni i linii, nałożonych na siebie, przesuniętych lub nieobecnych. Po kilku nieudanych próbach uproszczenia modelu podjęto decyzję o przeprowadzeniu nowego eksportu ze szkicu 3D zawierającego tylko krawędzie modelu CAD. Następnie przeprowadzono manualnie delikatną i żmudną rekonstrukcję wszystkich powierzchni w programie RFEM za pomocą modeli czworokątnych oraz innych wielokątów i powierzchni zdefiniowanych przez kontur. Złożoność modelowania polega na tym, że retorta ma powierzchnie stożkowe lub cylindryczne z podcięciami, a niektóre elementy mają otwory o złożonej geometrii na powierzchniach niepłaskich.

Ten etap był niezbędny w celu jak najdokładniejszego zamodelowania rozkładu mas stali ogniotrwałej i roztopionej w retorcie dla wszystkich kluczowych kierunków. W rzeczywistości, ponieważ ciężar własny jest jedynym naprężeniem zastosowanym w modelu, konieczne było, aby geometrie odzwierciedlały jak najwierniej rzeczywistą sytuację.

Drugą kwestią było zamodelowanie interakcji retorty z pasem poprzez symulację kontaktu ślizgowego z ciasnym połączeniem i ogranicznikami. Znalezienie stabilnego modelu działającego w trybie nieliniowym wymagało większej ilości i dłuższych obliczeń niż w podejściu liniowym.

Uzyskane wyniki umożliwiły z jednej strony weryfikację istniejącego zespołu, a z drugiej stony zastosowanie zaproponowanego rozwiązania.

Miejsce

Place Martenot

03600 Commentry

Francja