Спосіб захисту шлакової чаші

Реферат: UA 86837 U UA 86837 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії і може бути використана при експлуатації і обслуговуванні окремих шлакових чаш і чаш шлаковозів, призначених для збору і транспортування рідкого шлаку. Відомий спосіб захисту шлакової чаші від приварювання шлаку і металу, що включає введення в чашу захисного елементу у вигляді покриття з суміші граншлаку (75-80 %), вогнетривкої глини (10-15 %) і рідкого скла (10-15 %). Суміш даного складу напилюють на внутрішню поверхню чаші перед заливкою в неї рідкого шлаку, що надалі перешкоджає приварюванню шлаку до чаші і полегшує її очищення (А.с. СРСР № 1211293, С 21 В 3/10). Недоліком відомого способу є ненадійність захисного покриття, внаслідок його малої товщини і крихкості. Струмінь рідкого шлаку легко розмиває і руйнує покриття, після чого твердіючий шлак може приваритися до перегрітого днища або стінок чаші. Зруйноване покриття також не здатне захистити чашу від приварювання металевих мас (з отриманням, так званих, "козлів"), що іноді трапляється при переливах, коли після шлаку в чашу починає поступати рідкий метал. Видалення металевих і шлакових коржів, які приварилися до чаші, вимагає застосування ударних методів очищення, що призводить до передчасного руйнування чаші. Відомий спосіб захисту шлакової чаші від приварювання шлаку і металу за рахунок введення в чашу захисних елементів в гранульованому вигляді, а саме - шляхом завантаження на дно чаші підсипки з обпалених карбонатів (А.с. СРСР № 1219648, С 21 В 3/10). Згідно з винаходом, підсипка служить захистом днища чаші від прямого контакту зі шлаком, що заливається, і цим сприяє усуненню приварювання шлаку і металу до днища. Недоліком вказаного способу є його низька ефективність, пов'язана з малою питомою вагою підсипки і, як наслідок, розмиванням її в місці падіння струменя. У разі попадання рідкого металу в чашу він кристалізується на незахищеному днищі, що призводить до їх міцного з'єднання. Вибивання металевих "козлів" з чаші призводить до деформації її корпусу і, часто, до її руйнування. Відомий спосіб захисту шлакової чаші від приварювання шлаку і металу (А.с. СРСР № 709683, С 21 В 3/10), прийнятий за найближчий аналог, в якому перед заливкою рідкого шлаку на внутрішніх стінках чаші закріплюють захисний елемент у вигляді мідної плівки завтовшки 1,52,5 мм на 1/3 висоти від днища і 0,7-1,2 мм на частині, що залишилася, до верхньої кромки чаші. При цьому міцність зчеплення мідного покриття з матеріалом чаші забезпечується за рахунок його напилення. У вказаному способі шар покриття з міді служить для швидкого охолоджування граничних шарів шлаку і утворення твердої шлакової корочки, що захищає корпус чаші від розмивання струменем шлаку, що заливається в чашу, і металу. Недоліком вказаного способу є складність виготовлення захисного покриття, його дорожнеча, низька довговічність і надійність. Так, при високих температурах (вище 300 °C) мідне покриття втрачає свої властивості міцності і переходить в пластичний стан, що може призвести до часткового або повного його руйнування при експлуатації чаші. Приведені недоліки роблять вказаний спосіб вельми витратним і неефективним. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб захисту шлакових чаш, при якому за рахунок зміни умов здійснення дій при підготовці шлакових чаш, усувається можливість приварювання шлаку і металу до днища чаші, що значно спрощує процедуру її очищення, зменшує час розвантаження чаш, а також збільшує термін служби, підвищує експлуатаційну стійкість і довговічність чаш. Поставлена задача вирішується тим, що в способі захисту шлакової чаші, що включає введення в чашу захисного елементу перед заливкою рідкого шлаку, відповідно до корисної моделі, у вигляді захисного елементу застосовують металевий холодильник, який опускають на дно чаші. При цьому, масу холодильника вибирають за умови Мx=(0,002…0,15)Мш, де Μx і Мш маси холодильника і шлаку, що заливається, відповідно. Відомо, що при експлуатації чаш шлаковозів часто спостерігаються випадки приварювання коржів шлаку і затверділого металу до днища чаші. Отримане міцне з'єднання коржів і чаші створює труднощі при очищенні чаш на шлакових дворах, коли забезпечити вивантаження чаші простим кантуванням її виявляється неможливо. В цьому випадку застосовують ударні технології розвантаження, тобто забезпечують спорожнення чаш за рахунок ударів по торцевій або донній їх частині. Зазвичай удари завдають масивним кулеподібним тілом ("куля-бабою") за допомогою крана. Кількість ударів по чаші (залежно від тяжкості дефекту) коливається від одного до декількох десятків. Дана технологія очищення чаш є украй небажаною, оскільки призводить до деформацій чаш, утворення тріщин і виходу чаш з ладу. Найбільша сила зчеплення метало-шлакових мас з корпусом чаші спостерігається в донній частині чаш. В цій зоні чаша має найбільшу температуру, а шлак і метал знаходяться під дією значного феростатичного тиску, що притискує їх до корпусу чаші. Це забезпечує щільний 1 UA 86837 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 контакт твердіючих мас з корпусом і сприятливі умови для їх термічного зварювання. Таким чином адгезія шлаку і матеріалу корпусу чаші має вищі значення саме в донній частини чаш. Викладене вище дозволяє стверджувати, що недопущення приварювання шлаку і металу до стінок і, особливо, до донної частини чаші забезпечить більш надійне і швидке очищення чаш без застосування руйнівних методів, а значить, збільшить термін служби чаш і підвищить їх експлуатаційну стійкість. В основу корисної моделі покладений принцип екранування донної частини чаші багатофункціональним захисним буфером - металевим холодильником. Для цього перед заливкою рідкого шлаку холодильник опускають на дно чаші і встановлюють там, не закріплюючи додатково. У початковий період наповнення чаші холодильник, закриваючи собою дно чаші, захищає дно від прямого попадання струменя рідкого шлаку і можливого пропалення днища. Це перша захисна функція холодильника. Після закінчення зливу шлаку і початку течії чистого металу цей же холодильник виконує другу захисну функцію - захищає донну частину від контакту з рідким металом і їх взаємного зварювання. При певній формі холодильник може бути встановлений впритул до дна чаші. Тоді захист її донної частини від приварювання рідкого металу і шлаку забезпечується за рахунок власної товщини холодильника. В той же час, дана умова для реалізації способу не є обов'язковою. Холодильник відносно днища чаші може бути встановлений із зазором і мати різноманітну форму. Наявність невеликого зазору іноді є навіть бажаною. З його допомогою (у початковий період наповнення чаші) можна забезпечити утворення твердого захисного шлакового шару між чашею і холодильником. Це тільки підсилює захисну дію способу, що заявляється. Зазор не має бути дуже великим, оскільки швидка кристалізація захисного шлакового шару в ньому стане неможливою. Тоді при виливанні рідкого металу в чашу відбудеться витіснення ним рідкого шлаку і заповнення зазорів більш важким металом. В результаті стає можливим приварювання металевих мас до днища зі створенням "козлів". Таким чином, необхідна товщина зазору повинна забезпечувати гарантовану крізну кристалізацію шлакового прошарку до моменту надходження в чашу рідкого металу. При швидкій кристалізації шлакових прошарків сила їх зчеплення з корпусом чаші і холодильником буде незначною за рахунок низької початкової температури корпусу і холодильника. В цьому випадку, спорожнення чаші відбудеться без ударів по чаші (в результаті її кантування) або з мінімальною ударною дією. В результаті падіння з висоти шлакові коржі руйнуються, холодильник легко відділяється від шлаку і може використовуватися повторно. Така технологія не наносить чаші значних пошкоджень, що різко підвищує довговічність чаш і їх експлуатаційну стійкість. Спосіб, що заявляється, теоретично може бути здійснений при будь-якій масі захисного елементу - холодильника. Проте за оптимальний діапазон значень цієї маси слід вважати Мх=(0,002…0,15)Μш, де Мx і Мш - маси холодильника і шлаку, що заливається, відповідно. За умови Μx0,15Мш виникають значні перевантаження в роботі приводу кантування чаші (нахилу чаші шлаковоза), що небажано із-за поломок приводу. Окрім цього, в даному випадку значний об'єм чаші використовується не за призначенням. Тому заявлений діапазон Мх=(0,002…0,15)Мш забезпечує найбільш ефективну і надійну роботу способу. Холодильник в способі, що заявляється, може бути одноразовим (тобто замінюватися кожного разу на новий) або тривалого багаторазового використання. В останньому випадку його доцільно виконувати масивнішим для запобігання втраті форми від термічного викривлення і механічних дій. Форма холодильника також може бути різною, як по периметру (круг, шестикутник, з пазами або без них, і так далі), так і по висоті (з однаковим або змінним по висоті поперечним перетином, наприклад, шайба заданої товщини або усічена сфера). Визначення фактичних параметрів холодильника є інженерним завданням, оскільки в розрахунку мають бути враховані характеристики виробництва (об'єм чаші, температура і щільність шлаку і т.д.). Практична реалізація заявленого способу захисту шлакової чаші забезпечується таким чином. Перед заливкою шлаку чаша проходить регламентну процедуру підготовки, в ході якої внутрішній простір чаші очищають від шлакових і металевих коржів. В кінці підготовчих операцій всередину чаші за допомогою крана опускають металевий холодильник, який встановлюють на днищі чаші, не закріплюючи його ніяк додатково. Чаша готова до прийому шлаку. 2 UA 86837 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 У початковий період наповнення чаші рідкий шлак проникає в зазори між холодильником і днищем чаші. Низька початкова температура корпусу чаші і холодильника створюють умови для швидкої кристалізації шлаку в зазорах. Отриманий шар шлаку є додатковим захистом днища чаші від температурних і механічних дій струменя і інтенсивно циркулюючих мас рідкого шлаку. Після зливу шлаку в чашу (можливо) потрапляє рідкий метал, який під дією власної ваги переміщається вниз чаші, збираючись на холодильнику. Далі відбувається загальна кристалізація метало-шлакової маси по всій чаші, починаючи від бічних стінок і холодильника. Розвантаження чаші відбувається на шлаковому дворі. Для цього шлаковоз встановлюють напроти шлакового відвала і чашу повертають на кут більш 90° в його сторону. При цьому, відходи металургійного виробництва, що не мають міцного зчеплення з корпусом чаші разом з холодильником під дією сили ваги вивантажуються з чаші у відвал. Якщо цього не відбувається, то для вивантаження чаші можна застосувати один-два удари слабкої інтенсивності за допомогою будь-якого ударного приладу (наприклад, підвішеною на крані "куля-бабою"). Після розвантаження чашу повертають в робоче положення, а холодильник (якщо він є багаторазовим) за допомогою крана витягують з шлакового відвала і відправляють на ділянку підготовки чаш для повторного використання. Прикладом використання заявленого способу є випробування нової технології експлуатації чаш на одному з металургійних комбінатів України. 3 В дослідну чашу об'ємом 16 м перед заливкою рідкого шлаку за допомогою крана опускали захисний елемент - холодильник із сталі Ст. 20. Холодильник виконаний у вигляді шайби діаметром 1400 мм з горизонтальною верхньою поверхнею і криволінійною нижньою. Нижня поверхня холодильника відповідала внутрішньому робочому профілю чаші в районі донної частини. До нижньої частини холодильника були приварені три підкладки розміром 30×60 мм із сталевої смуги завтовшки 12 мм. Приварені підкладки забезпечували необхідну величину зазору між холодильником і чашею. Товщина холодильника по його осі складала 140 мм. Маса холодильника - 1,9 тн. Це відповідає умові Мх=(0,002…0,15)Мш, а саме, при тн Mш  16 м3  3 3  48 тн отримуємо справедливу нерівність: 0,096 тн < 1,9 тн < 7,2 тн. м Дослідна чаша експлуатувалася паралельно із звичайними по звичайних для даного підприємства технологічних режимах. В результаті порівняльного огляду чаш, проведеного відповідно до регламенту через 6 місяців експлуатації, виявлене наступне. Звичайні чаші. Деформація звичайних чаш при ударних методах очищення склала в місці ударів 200-350 мм. Тріщини в стінці чаш, викликані ударами, розповсюджувалися на висоту 300700 мм. Дослідна чаша. Максимальна деформація корпусу (тобто відхилення від первинної геометрії) в місці додавання ударних навантажень склала 35 мм. Тріщини в корпусі чаші були відсутні. Незначна деформація корпусу і відсутність тріщин дозволяють прогнозувати більш велику довговічність і стійкість дослідних чаш в порівнянні зі звичайними. Таким чином, застосування способу, що заявляється, дозволяє, за рахунок зміни умов здійснення дій при підготовці шлакових чаш, усунути можливість приварювання шлаку і металу до днища чаші, що значно спрощує процедуру її очищення, зменшує час розвантаження чаш, а також збільшує термін служби, підвищує експлуатаційну стійкість і довговічність чаш. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб захисту шлакової чаші, що включає введення в чашу захисного елементу перед заливанням рідкого шлаку, який відрізняється тим, що захисний елемент застосовують у вигляді металевого холодильника, який опускають на дно чаші. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що масу холодильника вибирають за умови Μх=(0,002…0,15)Мш, де Мх і Мш - маси холодильника і шлаку, що заливається, відповідно. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3