Чаша шлаковоза

1. Чаша шлаковоза, що містить металевий корпус з багатошаровими по товщині стінками, яка відрізняється тим, що стінки корпусу виконані 3 хні якої додатково нанесений другий шар міді (А.с. СРСР 709683, С21В 3/10, «Шлакова чаша»). Мідь наносять диференційовано по висоті: від днища чаші до 1/3 висоти - товщиною шару 1,5-2,5мм; на верхній 2/3 висоти чаші - товщиною шару 0,71,2мм. В даній чаші, малий тепловий опір захисного покриття обумовлює нагрів корпусу чаші до високих температур, унаслідок чого на корпусі утворюються тріщини і місцеві пластичні деформації, що приводять до виходу з ладу чаші. Відома чаша шлаковозу, прийнята за прототип, (А.с. СРСР 1406175, С21В 3/10, «Чаша шлаковозу»), в якій корпус чаші виконано багатошаровим. При цьому після відливання корпусу на його внутрішню поверхню накладають сталеву арматурну сітку, яку заливають шаром вогнетривкого бетону, після чого на бетон наносять ще два шари керамічного покриття з листового волоконного матеріалу. Дана чаша має велику трудомісткість виготовлення і високу вартість. Окрім цього, мала міцність зчеплення шарів волоконного матеріалу між собою приводить до руйнування захисного покриття. Руйнування починається на найуразливіших ділянках (днище чаші) і переходить на сусідні. Це приводить до нагріву корпусу чаші, утворення тріщин, пластичних деформацій і ранньому виходу чаші з ладу. В основу корисної моделі поставлена задача, розробити чашу шлаковозу, в якій за рахунок зміни конструкції корпусу досягається зменшення середньої температури нагріву стінок у верхній частині корпусу, що дозволить збільшити міцність верхньої частини корпусу, зменшити утворення тріщин і пластичних деформацій і, зрештою, підвищити термін служби чаші. Для вирішення поставленої задачі, в чаші шлаковозу, що містить металевий корпус з багатошаровими по товщині стінками, відповідно до корисної моделі, стінки корпусу виконані багатошаровими, починаючи від верху чаші і на глибину не більше половини висоти корпусу, при цьому хоча б один з шарів має теплопровідність менше, ніж теплопровідність основного матеріалу корпусу. Окрім цього, стінки корпусу виконані багатошаровими по всьому периметру чаші або на окремих ділянках, а саме, в зоні розташування цапф шлаковозу, що використовуються для повороту чаші. Заявлена ознака багатошаровості корпусу тільки у верхній частині чаші і обумовлені теплові властивості шарів забезпечують захист міцного корпусу чаші (зовнішній шар) від надмірного нагріву тільки в тих місцях, де існує потенційна небезпека утворення тріщин і локальних пластичних деформацій (верхня частина корпусу). Це запобігає утворенню тріщин і пластичних деформацій на тілі корпусу. Не схильна до дефектів нижня частина чаші не потребує такого ускладнення і тому виконується монолітною. Виконання стінок багатошаровими по периметру чаші гарантує підвищену міцність корпусу чаші на всіх небезпечних, щодо утворення тріщин, ділянках (верхня половина чаші). 44485 4 Виконання стінок багатошаровими в місці розташування цапф для повороту чаші, дозволяє збільшити міцність корпусу в цих місцях, що знижує вірогідність пластичних деформацій корпусу унаслідок його перегріву. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг.1 представлено шлаковоз з чашею, наповненою рідким шлаком, а на Фіг.2, 3 показана картина розподілу температури в монолітній і багатошаровій стінці чаші. Шлаковоз (Фіг.1) містить шлакову чашу 1, наповнену рідким шлаком 2. Корпус чаші, починаючи від половини висоти і вище, виконаний тришаровим. Зовнішній шар 3 утворений основним матеріалам корпусу. Середній шар 4 корпусу виконаний з матеріалу з теплопровідністю менше, ніж теплопровідність основного матеріалу корпусу. Чаша встановлена в опорному кільці 5, забезпеченому крізними вентиляційними отворами 6. Кільце 5 жорстко пов'язано з двома подовжньо розташованими поворотними цапфами 7, що спираються на опорні зубчаті рейки шлаковозу. Встановлений на шлаковозі механізм забезпечує поворот опорного кільця з чашею в момент кантівки її на шлаковому дворі. Пристрій працює таким чином. В стаціонарному режимі теплопровідності тепловий потік від рідкого шлаку 2 (Фіг.2), проходячи через стінку корпусу, створює в стінці постійне в часі температурне поле. В першому наближенні, розподіл температури по товщині стінки можна представити ламаною лінією із зламами на межах шарів (Фіг.3; суцільна лінія). Кут нахилу кожної з прямих ділянок цієї ламаної пропорційний теплопровідності матеріалу у відповідному шарі. На кресленні показанийрозподіл температури для випадку, коли матеріал шару 4 має меншу, ніж у сусідніх шарах теплопровідність. Температура на внутрішній поверхні чаші складає t1. Температура на зовнішній поверхні чаші складає t3. Для порівняння, на цьому ж кресленні показано розподіл температури по товщині стінки монолітного корпусу (з одного матеріалу). Цей розподіл може бути відображений прямою з температурами на внутрішній поверхні корпусу t1 і на зовнішній поверхні корпусу t2 (Фіг.3; пунктирна лінія). Порівнюючи результати, отримаємо t2 > t3, тобто температура міцного корпусу чаші нижче при багатошаровому корпусі. При відповідному підборі матеріалів і товщини шарів можна забезпечити безпечну з погляду міцності чаші середню температуру стінки. Багатошаровий корпус чаші можна виготовити зваркою листових заготівок, або методом лиття (закріплюючи профільовані листи в ливарній формі з подальшою заливкою рідким металом). Прикладом конкретного виконання пристрою є виготовлення двох дослідних чаш в ливарному цеху металургійного комбінату «Азовсталь». У форму для дослідної чаші №1 (висота чаші 3,0м) до початку заливки рідкої сталі (матеріал корпусу чаші - сталь 30) по площі внутрішньої поверхні верхньої частини були укладені плоскі композиційні пластини з теплоізолювального матеріалу товщиною 15мм і розмірами 1,2х0,4м. Заготівки 5 44485 укладені у форму в один ряд по три штуки з кожної сторони чаші, симетрично, напроти місця розташування поворотних цапф шлаковозу. При товщині стінки чаші в місці установки пластин 80мм, композиційні пластини встановлювалися на середині цієї товщини, утворюючи разом з основним матеріалом тришаровий корпус чаші. В чашу №2 після заливки рідкої сталі традиційним способом, затвердіння її і отримання міцного корпусу, приварювали у верхній частині чаші 2 сталеві пластини. Багатошарова конструкція корпусу чаші утворювалась пластинами і шаром пові 6 тря між ними. Товщина пластин - 7,0мм, розміри пластин: 250x1200мм. Встановлено по 8 пластин (в 2 ряди по 4 пластини) симетрично напроти місця розташування поворотних цапф шлаковозу. Нижні кромки пластин оброблені із зняттям фасок для забезпечення мінімального опору висипанню з чаші шлаку і відходів виробництва. Дослідні чаші були запущені в експлуатацію, і в порівнянні із стандартними чашами із сталі 30 (з монолітним корпусом звичайної конструкції), показали наступний ресурс працездатності до виходу з ладу: Таблиця № 1 2 3 Тип чаші Звичайна Дослідна №1 Дослідна №2 Кількість днів експлуатації до 1-го ремонту до виходу з ладу 179 260 359 495 387 514 При огляді дефектів чаш дослідні чаші характеризувалися меншою величиною деформації корпусу, а також кількістю і глибиною розповсюдження тріщин в стінках корпусів чаш. Таким чином, застосування пропонованої ко рисної моделі дозволяє зменшити середню температуру стінок у верхній частині корпусу чаші, збільшити міцність корпусу, зменшити утворення тріщин і пластичних деформацій і, зрештою, підвищити термін служби чаші. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 44485 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601