ФГБУН «Институт машиноведения УрО РАН», Екатеринбург, Россия:
Н. А. Бабайлов, канд. техн. наук, старший научный сотрудник Лаборатории прикладной механики, эл. почта: n.a.babailov@urfu.ru, babailov@imach.uran.ru

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»:
Ю. Н. Логинов, докт. техн. наук, профессор кафедры обработки металлов давлением, эл. почта: j.n.loginov@urfu.ru

ЗАО «Спайдермаш», Екатеринбург, Россия:
Л. И. Полянский, директор, эл. почта: info@spidermash.ru

Исследовано влияние технологических параметров валкового брикетирования на коэффициент уплотнения и распределение сил брикетирования сухих, мелкодисперсных материалов вдоль фигурной образующей ячейки, нарезанной на валке брикетировочного пресса. Изучена взаимосвязь формы ячейки на валке пресса и величины зазора между валками. Рассмотрены различные формы ячеек на валках (или бандажах валков) четырех различных типов (или форм). Цель работы — описание проявления условий появления так называемой перепрессовки задней части брикета, обусловливающей появление трещин и разрушение брикета по типу «ласточкиного хвоста». Это явление приводит к уменьшению выхода годного за один оборот валка брикетировочного пресса, образованию возврата материала, который необходимо вовлекать в повторную переработку. Построена геометрическая модель уплотнения материала в ячейках брикетировочного пресса четырех различных форм: подушкообразной и трех типов конической. При создании модели приняты допущения, которые обычно используются при постановке задач прокатки порошков. Условия задачи выполнены в плоской постановке. В модели брикет произвольной формы условно разбивается на несколько бесконечно малых объемов. Формирование брикета начинается в сечении захвата путем уплотнения выделенного элемента объема, толщина которого остается неизменной до конца процесса брикетирования. Построены эпюры распределения коэффициентов уплотнения вдоль направления валкового брикетирования для уплотнения материала в рассмотренных типах ячеек. Полученные данные показывают, что для всего диапазона зазоров между валками расчетная уплотняемость брикетируемого материала в конической ячейке выше, чем в ячейке с подушкообразной формой. Определено, что коэффициент уплотнения в передней части брикета заметно ниже. Для определения эпюры давления брикетирования вдоль образующей ячейки использован метод эталонов, в котором предварительно строят зависимость коэффициента уплотнения от давления брикетирования. Далее выполняют пересчет коэффициента уплотнения по компрессионной кривой для исследуемого материала в усилия прессования. Показано, что для снижения эффекта перепрессовки может быть применен прием увеличения технологического зазора между валками брикетировочного пресса.

Работа выполнена в рамках темы № 0391-2016-0001 (АААА-А18-118020790140-5) и при частичной финансовой поддержке постановления № 211 Правительства Российской Федерации, контракт № 02. A03.21.0006.

1. Salman A. D., Hounslow M. J., Seville J. P. K. Handbook of Powder Technology. 2007. Vol. 11. P. 3–1390.
2. Sommer K., Hauser G. Flow and compression properties of feed solids for roll-type presses and extrusion presses // Powder Technology. 2003. Vol. 130, Iss. 1–319. P. 272–276.
3. Гоник И. Л., Лемякин В. П., Новицкий Н. А. Особенности применения брикетируемых железосодержащих отходов // Металлург. 2011. № 6. С. 36–38.
4. Korchevskii A. N., Zviagintseva N. A. Experimental study of briquetting technology for iron-bearing metallurgical waste treatment // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 9. С. 122–130.
5. Diez M. A., Alvarez R., Cimadevilla J. L. G. Briquetting of carbon-containing wastes from steelmaking for metallurgical coke production // Fuel. 2013. Vol. 114. P. 216–223.
6. Muliadi A. R., Litster J. D., Wassgren C. R. Modeling the powder roll compaction process: Comparison of 2-D finite element method and the rolling theory for granular solids (Johanson’s model) // Powder Technology. 2012. Vol. 221. P. 90–100.
7. Shigehisa T., Nakagawa T., Yamamoto S. Briquetting of UBC by double roll press Part I: The application and limitations of the Johanson model // Powder Technology. 2014. Vol. 264. P. 608–613.

8. Loginov Y. N., Babailov N. A., Polyanskii L. I. Effect of the precompaction pressure on the density distribution in a metallurgical briquette during roller pressing // Metallurgist. 2018. Vol. 61. No. 9-10. P. 849–852.
9. Polyansky L. I., Babailov N. A., Loginov Y. N. The optimal content of liquid glass in the raw material mixtures in the briquettes production // Material Science Forum. 2020. Vol. 989. P. 678–683.
10. Babailov N. A., Polyanskii L. I., Loginov Y. N. Briquetting Metallurgical Lime Screenings and Parameters Making it Possible to Improve Process Efficiency // Metallurgist. 2016. Vol. 60. P. 576–580.
11. ТУ 3821-001-50316524–2004. Прессы брикетировочные валковые серии ПБВ.
12. Yehia K. A. Estimation of roll press design parameters based on the assessment of a particular nip region // Powder Technology. 2007. Vol. 177, Iss. 325. P. 148–153.
13. Аксенов Г. И. Основы порошковой металлургии. — Куйбышев : Куйбышевское книжное издательство, 1962. — 189 с.
14. Виноградов Г. А., Семенов Ю. Н., Катрус О. А., Каташинский В. П. Прокатка металлических порошков. — М. : Металлургия, 1969. — 382 с.
15. ТУ 21-05764417-276–96. Известь металлургическая.
16. Komarek R. Roll-press briquetting can help lime producers improve materials handling // Mining Engineering. 1993. Vol. 45. P. 1467–1469.
17. Бабайлов Н. А., Логинов Ю. Н., Полянский Л. И. Определение приведенного угла захвата при валковом брикетировании мелкодисперсных материалов // Черные металлы. 2020. № 2. С. 52–56.