Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR LINING METALLURGICAL UNITS, AND APPARATUS FOR CARRYING OUT SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/040665
Kind Code:
A1
Abstract:
The group of inventions relates to the field of metallurgy and can be used in a technique for lining metallurgical units and other thermal units using a gunning method. In the present method for lining metallurgical units, a composition is prepared by moistening a dry refractory mixture with water in a turbulent stream of compressed air. The composition stream is then rarefied and impregnated with a hardener in an additional stream of compressed air. Before the prepared composition is applied to the internal surfaces of the units, the composition is condensed. In the present apparatus for lining metallurgical units, a nozzle housing comprises a rarefaction chamber fitted with a branch pipe for a mixture of a hardener and compressed air. The outlet end of the nozzle is tapered. The inventions are directed at improving the quality of the preparation of a lining mixture, and at simplifying structural design.

Inventors:
CHEGLOV ROMAN ALEKSANDROVICH (RU)
Application Number:
PCT/RU2019/000580
Publication Date:
February 27, 2020
Filing Date:
August 16, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
OBSHCHESTVO S OGRANICHENNOY OTVETSTVENNOSTYU SEVEN REFRAKTORIZ (RU)
International Classes:
B05B13/00; B05B7/14; C21C5/44
Foreign References:
RU2363543C22009-08-10
RU2108397C11998-04-10
SU670705A21979-06-30
US5976632A1999-11-02
RU2363543C22009-08-10
RU2108397C11998-04-10
Other References:
"Concise Polytechnical Dictionary", 1956, GOSUDARSTVENNOYE IZDATELSTVO TEKHNIKO-TEORETICHESKOY LITERA-TURY, pages: 954
Attorney, Agent or Firm:
KURCHAKOV, Vladimir Ivanovich (RU)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ футеровки металлургических агрегатов, включающий нанесение на их внутренние поверхности с использованием сопла насы- щенного сжатым воздухом потока подготовленной композиции на основе смоченной водой огнеупорной смеси, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО ком- позицию готовят путём смачивания сухой огнеупорной смеси водой в турбулентном потоке сжатого воздуха, после чего поток композиции раз- ряжают и насыщают отвердителем в дополнительном потоке сжатого воздуха, а перед нанесением подготовленной композиции на внутренние поверхности агрегатов её поток уплотняют.

2. Способ по п. 1 , ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО насыщение воз- душного потока огнеупорной смеси водой и её последующее насыщение отвердителем осуществляют равномерно по сечению потока.

3. Способ по п. 1 , ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО поток подготовлен- ной композиции наносят на внутренние поверхности металлургических агрегатов на расстоянии 0, 2-4, 0 м и иод углом к нормали, не превыша- ющим 60°.

4. Способ по п. 1 , ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО подготовленную композицию наносят на внутренние поверхности металлургических агре- гатов последовательно в несколько слоёв, при этом состав композиции имеет одинаковый или разный химический состав для каждого слоя.

5. Устройство для футеровки металлургических агрегатов, включа- ющее сопло с корпусом, к впускному концу которого подходит патрубок подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси и патрубок подвода воды, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО корпус сопла содержит ка- меру разряжения, оснащённую патрубком подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом, при этом выпускной конец сопла выполнен сужаю- щимся.

6. Устройство по п. 5, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО патрубок под- вода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси установлен со- осно корпусу сопла.

7. Устройство по п. 5, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО патрубок под- вода воды к корпусу сопла включает перпендикулярно размещённый коллектор с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий.

8. Устройство по п. 5, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО патрубок под- вода смеси отвердителя со сжатым воздухом к камере разряжения кор- пуса сопла включает перпендикулярно размещённый коллектор с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий.

9. Устройство по п. 5, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО патрубок под- вода смеси отвердителя со сжатым воздухом выполнен в виде канала по- дачи сжатого воздуха, перпендикулярно которому расположен канал подвода отвердителя.

Description:
СПОСОБ ФУТЕРОВКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Группа изобретений относится к области металлургии, а именно к технологиям футеровки металлургических и других тепловых агрегатов методом торкретирования и его аппаратному оформлению.

В общем случае способ футеровки торкретированием поверхностей разнообразных агрегатов и конструкция устройства для его осуществле- ния приведены в справочной литературе [Краткий политехнический сло- варь. - М. : Государственное издательство технико-теоретической литера- туры. (Редакционный совет: Ю. А. Степанов, Ф.С.Демьянюк, А.А. Знаменский и др.) 1956, с. 954, термин - «торкретирование»]. Способ включает нанесение специального цементного раствора (для металлурги- ческих агрегатов - огнеупорной смеси) под действием сжатого воздуха, осуществляемого посредством цемент-пушки (устройства для футеровки). Сухая смесь загружается в цемент-пушку, из которой под давлением воздуха поступает в шланг, заканчивающийся наконечником - соплом. Перед входом в сопло смесь автоматически смачивается. Получающийся торкретбетон (пневмобетон) обладает большой прочностью, плотностью, водо- и воздухонепроницаемостью.

Наиболее полно уровень техники в области бес факельного торкре- тирования огнеупорных материалов и его анализ подробно описаны в патенте РФ на изобретение «Устройство для торкретирования огнеупор- ного материала и сопло для торкретирования» [Описание изобретения к патенту РФ Na 2363543 от 22.01.2004, МПК В05В 7/ 14, В05В 13/00, опубл. 10.08.2009 Бюл. NW 22]: Известны два широко используемых спо- соба торкретирования для создания и ремонта футеровок из огнеупорно- го материала: торкретирование соплом и торкретирование плотных бето- нов (плотность выше 2,4 кг/см 3 ) насосом. В отличие от других литьевых способов, эти способы торкретирования не требуют создания опалубки для отливки огнеупорных футеровок и при их применении обеспечивает- ся легкое нанесение футеровок даже на нерегулярные формы или в тех случаях, где опалубки сложно сконструировать. Соответственно способы торкретирования стали широко использовать при создании и ремонте футеровок из огнеупорного материала, особенно в печах, например до- менных печах, доменных воздухонагревателях, электропечах, разливоч- ных ковшах, разливочных желобах, кислородных конверторах, печах по- вторного нагрева и т.д.

В способе торкретирования соплом («сухой» способ торкретирова- ния) сухой порошкообразный материал, который надлежит «торкретиро- вать», пневматически подают через транспортирующий шланг к сопло- вому узлу, где добавляют воду для образования мокрой, очень вязкой торкрет-массы с хорошими адгезионными свойствами. Торкрет-массу выбрасывают из сопла так, что она сцепляется и затвердевает на участке стенки печи, благодаря чему создают или восстанавливают огнеупорную футеровку печи.

Способ торкретирования соплом не требует предварительного сме- шивания материала с водой и, таким образом, при его применении мож- но быстро и в течение непродолжительного срока после уведомления произвести работу, при этом требуется минимальная чистка оборудова- ния. Также при его применении не требуется обязательное использование формы для отливки футеровки, благодаря чему обеспечивается снижение стоимости работ и повышение эффективности труда, а также возмож- ность производства, например, ремонта как горячих, так и холодных фу- теровок печей.

Однако в способе торкретирования соплом сложно полностью сма- чивать и тщательно перемешивать материал и струю воды при их транс- портировке в трубе или сопле. Это особенно справедливо при использо- вании коротких, длиной менее 1,5 м торкретирующих труб. В этих слу- чаях недостаток, относящийся к тщательности перемешивания, приво- дит к меньшей, чем оптимальная и желаемая, гомогенности нанесенной массы, меньшей ее плотности и увеличенной открытой пористости, а также к увеличению отходов материала из-за отскока сагрегировавших- ся частиц и плохой сцепляемости масс ы, и к чрезмерной капели матери- ала из трубы. Проблема, связанная с большой сухостью или плохой сма- чиваемостью торкретируемого материала, который наносят на требуемое место, заключается в том, что часть материала не сцепляется с основой, и это ведет к потере отклонившихся частиц (известно как «отскок»), что ведет к уменьшению доли сцепившегося со стенкой агрегата наносимого материала, ухудшая, таким образом, качество и долговечность его огне- упорной футеровки. Плотность такой футеровки на практике не превы- шает 1 ,8-2, 3 кг/см 3 .

Перечисленных недостатков лишены способы торкретирования насосом («мокрые» способы торкретирования), которые создают огне- упорные футеровки, обладающие большей равномерностью свойств и лучшими физическими свойствами, чем полученные способом торкрети- рования соплом, их обычно используют для создания монолитных струк- тур высокой плотности. При применении способа торкретирования насо- сом торкретируемую массу получают путем смешивания сухого материа- ла с водой в отдельном смесителе до подачи в торкретное устройство. Су- хой порошкообразный материал предварительно смешивают с водой в миксере и затем нагнетают насосом через подающий шланг к торкрет- ному устройству (насосу), которым выбрасывают торкретируемую массу на поверхность формирования. Обычно в торкретируемую массу добав- ляют реагент для улучшения схватывания у сопла до того, как торкрети- руемый материал будет нанесен на поверхность стенки печи. Данный способ применяется для нанесения плотных огнеупорных смесей с высо- кой прочностью. Данный вид смесей невозможно наносить с помощью оборудования сухого торкретирования.

Недостатки этого способа заключаются в том, что необходимо сме- шивать сухой материал с водой в отдельной емкости до достижения со- ответствующей консистенции. Таким образом, материал для способа торкрет смешивают до его подачи нагнетающим насосом в торкретное устройство, для чего требуется дополнительное оборудование, например миксер, и дорогостоящие средства для подачи и значительные трудоза- траты, по сравнению со способом торкретирования соплом. Кроме того, важно точно контролировать количество воды, подаваемое в торкрети- руемый материал при применении способа торкретирования насосом для поддержания правильной консистенции. Для этого требуется квалифи- цированный оператор по части нанесения футеровки способом торкре- тирования насосом для поддержания правильного количества воды для получения желаемой композиции. Если используют слишком мало воды, то может происходить схватывание или преждевременное затвердевание торкретируемого материала в насосе или подающем шланге. И наоборот, если используют избыточное количество воды, то может произойти раз- деление скоплений твердых частиц и тонкого порошка, содержащихся в торкретируемом материале, который надлежит распылить, с образовани- ем неравномерных и плохих по качеству слоев огнеупорного материала.

Дополнительным недостатком способа торкретирования насосом является сложность взаимодействия смесителя и насоса. В подающем шланге и сопле остается определенное количество торкретируемого мате- риала, что ведет к появлению отходов материала и повышению стоимо- сти трудозатрат на эксплуатацию и чистку оборудования. Также обору - дование для такого способа торкретирования является громоздким и требует большее количество обслуживающего персонала.

Кроме того, в отличие от способа торкретирования соплом, который можно применять при ремонте стенок печи при температуре свыше 1000°С, попытки использования способа торкретирования насосом для ремонта огнеупорных футеровок при высоких температурах не были признаны удачными.

Для устранения перечисленных недостатков были созданы соответ- ствующие устройства - см. описание изобретения к патенту РФ Ne 2363543.

Один вариант устройства для торкретирования огнеупорного мате- риала содержит сопло с внутренним каналом, имеющим впускной конец, в который вводится смоченный материал, и выпускной конец, из которо- го материал распыляется. Внутренний трубчатый элемент содержит одно сквозное отверстие и множество сквозных пазов, расположенных по окружности. Наружный канал расположен вокруг внутреннего канала и сообщён с ним, и имеет впускной конец для введения в него газа, кото- рый пропускается по наружному каналу и выталкивает смоченный мате- риал, проходящий по внутреннему каналу.

Устройство по второму варианту содержит шланг для подачи мате- риала, куда через специальный впуск подают воду для смачивания мате- риала. Впускной патрубок соединяет полый фланец с впускным концом наружного трубчатого элемента. Смоченный материал посредством сопла выводят наружу, при этом смесительная камера расположена в проме- жуточном положении и сообщена со шлангом для подачи материала и содержит впуск для введения смешивающего газа.

Среди недостатков перечисленных вариантов устройств следует отметить работу исключительно с окончательно подготовленной для тор- кретирования «мокрой» композицией - формируется лишь рабочая струя для нанесения качественных слоёв футеровки на поверхности различных агрегатов. В результате конструкция сопла усложняется и увеличиваются его габариты, что делает затруднительной работу в ограниченных объё- мах и стеснённых условиях. Кроме этого, при работе с нагнетательным насосным оборудованием сохраняются все, правда, в меньшей степени, характерные недостатки этого способа торкретирования - в подающем шланге и сопле всё равно остается определенное количество торкретиру- емого материала, что ведет к появлению отходов материала и повыше- нию стоимости трудозатрат на эксплуатацию и чистку оборудования.

Кроме этого, в ряду иных технологий торкретирования известны способ вихревого (факельного) торкретирования цилиндрических футе- ровок и устройство для его осуществления [Описание изобретения к па- тенту РФ N 2108397 от 28.08. 1995, МПК С21С 5/44, F27D 1 / 16, опубл. 10.04. 1998]. Способ включает подачу на футеровку по каналам установ- ленной вдоль оси футеровки торкрет-фурмы компонентов торкретирова- ния, истекающих из сопла торкрет-фурмы в виде закрученного единого вихревого потока, адгезию подаваемых частиц торкрет-смеси одновре- менно по всей цилиндрической поверхности торкретируемого участка футеровки и формирование на нем слоя торкрет-покрытия, при этом компоненты торкретирования на футеровку подают из торцевого сопла торкрет-фурмы, имеющего наружную круглую кромку, и закручивают в единый вихревой поток в виде полого конуса с внешним углом раскры- тия, равным не менее 45°, а адгезию частиц торкрет-смеси одновремен- но по всей цилиндрической поверхности торкретируемого участка футе- ровки обеспечивают за счет создания необходимых величин радиальной и тангенциальной составляющих скорости частиц торкрет-смеси путем регулирования степени закручивания единого вихревого потока или его компонентов в ту или другую сторону.

Устройство для осуществления данного способа содержит состыко- ванные друг с другом емкость с торкрет-смесью, пневмотранспортный узел, трубопроводы для подачи компонентов торкретирования, связан- ные с соответствующими каналами торкрет-фурмы с соплом, завихри- тель по крайней мере одного подаваемого по каналам торкрет-фурмы компонента торкретирования, при этом торкрет-фурма выполнена с торцевым соплом, имеющим наружную круглую кромку, с возможностью подачи из него на футеровку компонентов торкретирования в виде за- крученного единого вихревого потока, снабжена механизмом ее верти- кального перемещения, установленным на передвижном шасси, и за- щитным экраном, а завихритель состыкован по крайней мере с одним каналом торкрет-фурмы.

К недостаткам способа можно отнести большие габариты устрой - ства для его реализации. Кроме этого, создание единого закрученного вихревого потока актуально и возможно для реализации лишь при пере- мешивании компонентов торкретирования и заканчивается на стадии выхода смеси из сопла, где действуют прямолинейно направленные силы инерции. Большие внешние углы раскрытия потока торкрет-смеси дела- ют возможным её качественное нанесение на цилиндрические (горизон- тальные) поверхности небольшого диаметра ремонтируемых агрегатов, однако в вертикальной плоскости большие углы приводят к традицион- ным потерям торкрет-смеси за счёт её отскока. В итоге известные способ и устройство не обладают универсальностью применения для футеровки множества металлургических агрегатов и их элементов за исключением включающих сферические и цилиндрические поверхности. Также следу- ет иметь в виду, что факельное нанесение торкрет-смеси используется преимущественно для горячего ремонта металлургических агрегатов и редко используется при изготовлении футеровок вновь строящихся агре- гатов, а также футеровок большого объёма.

Полная автоматизация процесса нанесения торкрет-смеси на неостывшую, неподготовленную поверхность агрегата (т.н. «горячий» ре- монт) зачастую приводит к непрогнозируемому результату.

Задача, решаемая группой заявленных изобретений и достигаемый технический результат, заключаются в создании нового способа футе- ровки металлургических и других тепловых агрегатов и его конструктив- ной реализации, что позволяет улучшить качество подготовки, однород- ность и стабильность состава футеровочной смеси, такие свойства кото- рой, как плотность, пористость и прочность приближаются к наливному огнеупорному бетону с плотностью выше 2,4 кг/см 3 при упрощении кон- струкции устройства для футеровки и снижении его габаритов. Кроме этого, существенно, до 1 ,5-2, 0 раз сокращается время на монтаж футе- ровки.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного тех- нического результата в способе футеровки металлургических агрегатов, включающем нанесение на их внутренние поверхности с использованием сопла насыщенного сжатым воздухом потока подготовленной компози- ции на основе смоченной водой огнеупорной смеси, при этом компози- цию готовят путём смачивания сухой огнеупорной смеси водой в турбу- лентном потоке сжатого воздуха, после чего поток композиции разряжа- ют и насыщают отвердителем в дополнительном потоке сжатого воздуха, а перед нанесением подготовленной композиции на внутренние поверх - ности агрегатов её поток уплотняют.

Кроме этого: - насыщение воздушного потока огнеупорной смеси водой и её по- следующее насыщения отвердителем осуществляют равномерно по сече- нию потока;

- поток подготовленной композиции наносят на внутренние по- верхности металлургических агрегатов на расстоянии 0, 2-4, 0 м и под уг- лом к нормали, не превышающим 60°;

- подготовленную композицию наносят на внутренние поверхности металлургических агрегатов последовательно в несколько слоёв, при этом состав композиции имеет одинаковый или разный химический состав для каждого слоя.

Также, для решения поставленной задачи и достижения заявленно- го технического результата в устройстве для футеровки металлургиче- ских агрегатов, включающем сопло с корпусом, к впускному концу кото- рого подходит патрубок подвода в потоке сжатого воздуха сухой огне- упорной смеси и патрубок подвода воды, при этом корпус сопла содер- жит камеру разряжения, оснащённую патрубком подвода смеси отвер- дителя со сжатым воздухом, а выпускной конец сопла выполнен сужаю- щимся.

Кроме этого:

- патрубок подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси установлен соосно корпусу сопла;

- патрубок подвода воды к корпусу сопла включает перпендику- лярно размещённый коллектор с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий;

- патрубок подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом к каме- ре разряжения корпуса сопла включает перпендикулярно размещённый коллектор с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий;

- патрубок подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом вклю- чает канал подачи сжатого воздуха, перпендикулярно которому распо- ложен канал подвода отвердителя.

Группа изобретений иллюстрируется чертежами, где: - на фиг. 1 показан общий вид наиболее значимого фрагмента кон- струкции устройства для футеровки металлургических и других тепловых агрегатов - сопла с корпусом, - в аксонометрической проекции;

- на фиг. 2 показано продольное сечение устройства для футеровки фиг. 1 ;

- на фиг. 3 показано сечение А-А фиг. 2 - конструкция коллектора для подвода и равномерного распределения воды в поток насыщенной сжатым воздухом сухой смеси на основе огнеупорной композиции;

- на фиг. 4 - сечение Б-Б фиг. 2 - конструкция коллектора для под- вода в поток смоченной огнеупорной композиции смеси отвердителя со сжатым воздухом.

Устройство для футеровки металлургических агрегатов включает традиционный, достаточно распространённый (серийно выпускаемый) набор оборудования, куда входит, например, большая часть оборудова- ния типовой установки для сухого торкретирования (условно не показа- на), функция которой сводится к подаче в транспортный трубопровод (магистраль) 1 под действием сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси, и далее - сопло 2 с корпусом 3, к впускному концу 4 которого и соосно ему подходит патрубок 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огне- упорной смеси и патрубок б подвода воды, при этом корпус 3 сопла со- держит камеру 7 разряжения, оснащённую патрубком 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом, при этом выпускной конец 9 сопла 2 выполнен сужающимся. Поскольку выпускной конец 9 делают в виде от- дельной детали из специальных износостойких материалов, типа поли- амида, он носит название «насадок».

Патрубок 6 подвода воды к корпусу 3 сопла 2 включает перпенди- кулярно размещённый коллектор 10 с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса 3 отверстий 1 1.

Патрубок 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом к ка- мере 7 разряжения корпуса 3 сопла 2 включает перпендикулярно разме- щённый коллектор 12 с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий 13. при этом патрубок 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом выполнен в виде канала 14 подачи сжатого воздуха, перпендикулярно которому расположен канал 15 подвода отвердителя.

Способ, реализуемый настоящим устройством для футеровки ме- таллургических агрегатов включает нанесение на их внутренние поверх- ности через выпускной конец 9 сопла 2 насыщенного сжатым воздухом потока подготовленной композиции на основе смоченной водой огне- упорной смеси, при этом композицию готовят путём смачивания сухой огнеупорной смеси водой в турбулентном потоке сжатого воздуха, после чего поток композиции разряжают и насыщают отвердителем в дополни- тельном потоке сжатого воздуха, а перед нанесением подготовленной композиции на внутренние поверхности агрегатов её поток уплотняют путём сужения сечения выпускного конца 9 сопла 2.

Насыщение воздушного потока огнеупорной смеси водой и её по- следующее насыщения отвердителем осуществляют равномерно по сече- нию потока, при этом поток подготовленной композиции наносят на внутренние поверхности металлургических агрегатов на расстоянии 0,2- 4,0 м и под углом к нормали, не превышающим 60°, последовательно в несколько слоёв, при этом состав композиции имеет одинаковый или разный химический состав для каждого слоя, что определяется техноло- гическими требованиями к качественному составу футеровки.

Проанализируем существенные признаки группы изобретений.

Смачивания сухой огнеупорной смеси водой в турбулентном потоке сжатого воздуха известно из «сухого» способа торкретирования. Однако в заявленном способе поток полученной смеси не наносят на поверхности металлургических агрегатов, а разряжают в условно замкнутом объёме (камере 7) корпуса 3, следствием чего является более полное и равномер- ное смачивание сухой огнеупорной смеси. Некое подобное, но более вы- раженное разряжение смоченной смеси можно наблюдать при «сухом» способе торкретирования на выходе из сопла, только этот процесс со- пряжён с ненормируемым перераспределением количества воды по сече- нию смоченного потока, следствием чего является, в частности, не предусмотренная технологией футеровки текучесть её локальных фраг- И ментов. После разряжения в замкнутом объёме корпуса 3 смоченного во- дой насыщенного воздухом потока огнеупорной смеси в него вводят отвердитель в виде самостоятельного потока насыщенной пузырьками воздуха смеси. В отличие от заключительного этапа «мокрого» способа торкретирования - насыщение плотного безвоздушного потока влажной огнеупорной смеси пузырьками воздуха, - турбулентный поток смочен- ной водой сухой огнеупорной смеси не требует дополнительной подготов- ки, происходит его естественное насыщение отвердителем. После этого получается композиция требуемого химического состава и физических свойств, готовая для нанесения на поверхности металлургических агре- гатов. Далее поток подготовленной композиции принудительно сжимают путём его продвижения в сторону сужающегося выпускного конца 9 соп- ла 2. В результате скорость потока увеличивается и на выходе из сопла 2 формируется компактная струя из насыщенной мелкими пузырьками воздуха равномерно перемешанная композиция из огнеупорной смеси, воды и отвердителя. Происходящее на выходе разряжение потока уплот- няет рабочую композицию, освобождая её от теперь уже не нужных пу- зырьков воздуха. На поверхность агрегата ложится слой композиции близкий по свойствам наливному бетону.

Получение подобного результата становится возможным в резуль- тате последовательного насыщения воздушного потока огнеупорной сме- си водой и её последующее насыщения отвердителем равномерно по се- чению потока, чему способствует его принудительно заданная турбу- лентность.

Поток подготовленной композиции рекомендуется наносить на внутренние поверхности металлургических агрегатов на расстоянии 0,2- 4,0 м и под углом к нормали, не превышающим 60°. Расстояния меньшие 0,2 метра не обеспечивают в полной мере отвод пузырьков воздуха, фу- теровка получается более пористая, что снижает её эксплуатационные показатели. Расстояние более 4,0 метров способствует формированию в процессе полёта частиц композиции необоснованно крупных конгломе- ратов, которые создают на поверхности агрегата неровности - ненужные выступы (рябь) и, как следствие, наплывы и потёки, требующие после ду- ющей зачистки и /или калибровки. Этому также способствует нанесение на внутренние поверхности металлургических агрегатов потока подго- товленной композиции под углом к нормали, превышающим 60°. Значи- тельно большие 60° углы атаки способствуют отскоку части композиции и переходу её в отходы.

Подготовленную композицию наносят на внутренние поверхности металлургических агрегатов в один слой или последовательно в несколько слоёв, при этом состав композиции имеет одинаковый или разный хими- ческий состав для каждого слоя. Очевидно, что в зависимости от вида металлургического оборудования - доменные печи, доменные воздухона- греватели, электропечи, разливочные ковши, разливочные желоба, кис- лородные конверторы, печи повторного нагрева и т.д., - закладывают толщину футеровки, количество слоёв для её формирования и проекта - руют состав композиции, в том числе, для каждого слоя. Например, в доменной печи наружный слой футеровки должен обладать большей из- носостойкостью по сравнению с внутренними слоями, что обеспечивает- ся соответствующим составом наносимой огнеупорной смеси.

В результате заявленный способ футеровки обеспечивает возмож- ность работы с широким спектром геометрических размеров металлурги- ческих агрегатов, подобно способу «сухого» торкретирования, но с каче- ством получаемой футеровки, присущим «мокрому» способу и, как это видно из приведённых сведений, с существенно меньшими затратами на реализацию и более простым конструктивным исполнением.

Типовое устройство для футеровки металлургических агрегатов включает сопло 2 с корпусом 3, к впускному концу 4 которого подходит патрубок 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси и патрубок 6 подвода воды. Однако в заявленном устройстве корпус 3 соп- ла 2 содержит камеру 7 разряжения (т.е. гарантированную полость, дли- на которой условно доходит до выхода отверстий 13 коллектора 12 внутрь корпуса 3), которая способствует дополнительной турбулизации потока смоченной огнеупорной смеси и создаёт благоприятные условия для её дополнительного перемешивания и насыщения отвердителем. По- сле отверстий 13 потоки суммируются, а режим турбулентности ослабе- вает и поддерживается за счёт принудительного перемешивания смесей через множество равномерно распределённых по окружности отверстий 13, подобно подаче воды через отверстия 1 1 коллектора 10.

Следует отметить, что отвердитель вводится в поток смоченной смеси в виде предварительно подготовленной воздушной смеси. Этому служит соответствующий патрубок 8 на корпусе 3, который включает канал 14 подачи сжатого воздуха, перпендикулярно которому располо- жен канал 15 подвода отвердителя. Предварительная подготовка смеси воздуха с, преимущественно, жидким отвердителем обеспечивается тем, что к потоку воздуха перпендикулярно или близко к этому подводится поток отвердителя и за счёт, в том числе, режима эжекции происходит их предварительное смешивание. Тщательно перемешанная воздушная смесь огнеупорной смеси, воды и отвердителя продолжает свой путь вдоль корпуса 3 к соплу 2, выпускной конец 9 которого выполнен сужа- ющимся. Сужение сопла 2 плавно уплотняет поток подготовленной ком- позиции и увеличивает его скорость, что на выходе оформляется в ком- пактную рабочую струю. Таким образом, достаточно простыми кон- структивными средствами обеспечивается реализация заявленного спо- соба.

Дополнительные конструктивные решения устройства для футе- ровки металлургических агрегатов усиливают полученный эффект. К этим решениям относятся технологичное в исполнении соосное располо- жение патрубка 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси корпусу 3 сопла 2 и наличие на корпусе 3 и в его камере 7 разря- жения, предпочтительно, двух перпендикулярно размещённых коллекто- ров 10 и 12, один из которых является элементом патрубка б подвода воды, а другой - элементом патрубка 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом. Оба коллектора 10 и 12 снабжены рядами равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий 1 1 и 13. Эти конструк- тивные особенности способствуют получению рабочей композиции на значительно меньшей длине корпуса 3 сопла 2, в отличие от бесколлек- торной конструкции. Этому также способствует выполнение патрубка 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом в виде канала 14 подачи сжатого воздуха, перпендикулярно которому расположен канал 15 под- вода отвердителя, хотя это и не обязательно. Однако наилучший эффект и максимальная универсальность оборудования может быть получена в результате использования всех конструктивных особенностей устрой- ства.

Безусловно, настройка такого устройства требует специальных знаний и практического опыта, характерных для настройки известного серийно выпускаемого оборудования для торкретирования.

Следует отметить, что результатом реализации группы изобретений является создание нового класса специального оборудования - шотган- установок для шотган-кретирования. Этимология нового термина проис- ходит от англ. «Gunning» - «сухое» торкретирование и англ. «Shot» - шот- кретирование («мокрое» торкретирование). В итоге получается - «Shotgun (шотган)», - технология и установка, состоящие преимущественно из эле- ментов оборудования для «сухого» торкретирования со свойствами и по- лучаемым эффектом оборудования для «мокрого» торкретирования.

Реализацию группы изобретений можно проиллюстрировать на следующих примерах:

Пример 1. Создание оригинального устройства для футеровки ме- таллургических агрегатов.

Следует учесть, что для изготовления устройства можно использо- вать элементы типового футеровочного оборудования, преимущественно для «сухого» торкретирования. Таким образом, шотган-установка вклю- чает, например, часть оборудования типовой торкрет машины (условно не показана) с приёмным бункером для сухой огнеупорной смеси, ре- вольверным ротором, оснащённым множеством порционных камер, бло- ком их последовательной разгрузки с подводом воздуха для разгрузки, выпускной камерой, оборудованной подводом воздуха для транспорта - ровки и магистральный трубопровод. Дополнительно монтируется ком- прессор (на случай отсутствия транспортного пневмоподвода) и навеши- вается ёмкость для отверждающей добавки.

Транспортный трубопровод (магистраль) 1 заканчивается патруб- ком 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси. Этот патрубок 5 соединяется с корпусом 3 сопла 2 через его впускной конец 4.

Кроме этого, шотган-установка оснащается комплектом подающих труб и шлангов для огнеупорной смеси, отверждающей добавки, воздуха и воды.

К магистральному трубопроводу подсоединяют рабочий орган, вы- полненный согласно изобретению и включающий, в частности, сопло 2 с корпусом 3, к впускному концу 4 которого подходит патрубок 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси и патрубок 6 подвода воды, при этом корпус 3 сопла 2 содержит камеру 7 разряжения, осна- щённую патрубком 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом, а выпускной конец 9 сопла 2 выполнен сужающимся.

Для достижения максимального технического результата сопло 2 с корпусом 3 оснащаются всеми или частью существенных конструктив- ных признаков:

- патрубок 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси установлен соосно корпусу 3 сопла 2;

- патрубок 6 подвода воды к корпусу 3 сопла 2 включает перпен- дикулярно размещённый коллектор 10 с рядом равномерно распределён- ных по периметру (перпендикулярное продольной оси сечение) корпуса 3 отверстий 1 1 , оси которых, например, расположены наклонно к оси кор- пуса 3 сопла 2 и в сторону от него (хотя это и не обязательно);

- патрубок 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом к ка- мере 7 разряжения корпуса 3 сопла 2 включает перпендикулярно разме- щённый коллектор 12 с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса 3 отверстий 13, оси которых также, например, расположены наклонно к оси корпуса 3 сопла 2 и в сторону от него (хотя это также не обязательно);

- патрубок 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом вы- полнен в виде канала 14 подачи сжатого воздуха, перпендикулярно ко- торому расположен канал 15 подвода отвердителя, что позволяет реали- зовать режим его эжекции, а, следовательно, получить более качествен- ную мелкодисперсную смесь отвердителя с воздухом.

Собранная шотган-установка дополнительно оснащается системой управления, тестируется, маркируется соответствующим образом и в та- ком виде поставляется потребителю.

Установка работает следующим образом.

Через приёмный бункер (здесь и далее работа типовых технологи- ческих переделов условно не иллюстрируется) торкрет-смесь поступает в камеры револьверного ротора. Благодаря вращению ротора камера с ма- териалом поступает в точку разгрузки. С помощью сжатого воздуха осу- ществляется разгрузка камеры с материалом. Через выпускную камеру смесь поступает в начальный участок магистрали и далее с помощью сжатого воздуха, т.е. в воздушном потоке (т.н. пневматическая подача) смесь с большой скоростью транспортируется к его конечному участку - к патрубку 5 подвода сухой огнеупорной смеси к корпусу 3 сопла 2.

Через коллектор 10 патрубка 6 огнеупорная смесь смачивается во- дой и в таком виде поступает в камеру 7 разряжения на корпусе 3, где через коллектор 12 патрубка 8 смоченная смесь смешивается с отверди - телем. Далее подготовленная композиция уплотняется за счёт сужения сопла 2 и вырывается наружу - в сторону футеруемой поверхности ме- таллургического агрегата.

Композиция наносится на футеруемую поверхность в один или не - сколько слоёв.

Пример 2. Доработка серийно выпускаемой установки для «сухого» торкретирования .

Некое предприятие или его специализированная служба, професси- онально занимающееся футеровкой металлургических агрегатов, имеет рабочую торкрет-машину, например, серии АС 1-АС6, серии SSB (SSB 02, 05, 14 и 24), MPCS 4 или другие установки.

Для расширения технологических возможностей машины принято решение о её модернизации и доведения до уровня специализированных шотган -установок.

Модернизация сводится к демонтажу собственного рабочего органа (сопла) и оснащению машины рабочим органом, выполненным согласно Примеру 1. При необходимости вносятся соответствующие изменения в систему управления установки.

Пример 3. Футеровка строящейся доменной печи.

На рабочей площадке сооружён кожух печи, на внутренней по- верхности которого смонтированы трубчатые теплообменники, возведе- ны горн и заплечики. Последние накрыты технологическим настилом. Существует подводка энерго ресурсов - электрическая сеть 380 В; сеть сжатого воздуха 0,64 МПа и система подвода воды. Рабочее давление в торкрет-установке в зависимости от конструкции машины, расстояния от торкрет-установки до торкретируемой поверхности и длины матери- альных шлангов, должно быть в пределах от 0,2 до 0,6 МПа. Давление в водяном баке должно быть на 0,05-0, 1 МПа больше рабочего давления в торкрет-установке. Во время торкретирования давление воздуха в тор- крет-установке и давление воды в водяном баке должно быть постоян- ным.

Необходимо произвести футеровку распара, шахты и колошника доменной печи. Для этого разрабатывают и составляют технологический регламент выполняемых работ.

В наличии материалы для шотган-кретирования - огнеупорная су- хая смесь, например, на основе карбида кремния (для футеровки первого слоя) и алюмосиликатный состав (для футеровки последующих слоёв); во- да питьевого качества и отверждающая добавка, например, на основе жидкого стекла.

Внутрь кожуха печи доставляют установку для шотган- кретирования, которую размещают на технологическом настиле, под- ключают к энергосистеме и заправляют соответствующими материалами для футеровки первого слоя. Установку запускают и с использованием специального стенда выводят на заданный режим работы. В соответствии с регламентом оператор установки начинает про- цесс нанесения с помощью сопла 2 на внутреннюю поверхность кожуха печи первого слоя подготовленной футеровочной композиции. За один или несколько проходов на высоту роста оператора (т.н. шаг футеровки) по периметру внутренней поверхности кожуха наносится первый слой футеровки, которым также замуровывают трубчатые теплообменники. После подъёма настила на очередной шаг процесс футеровки повторяют и так на всю высоту кожуха.

По окончании нанесения первого слоя футеровки настил опускают до уровня заплечиков. Оборудование промывают и заправляют материа- лами для футеровки следующего слоя. Установку снова запускают и с ис- пользованием специального стенда выводят на заданный режим работы.

Также, в соответствии с технологическим регламентом оператор установки начинает процесс нанесения с помощью того же самого сопла 2 на первый, подсушенный естественным образом или принудительно, слой футеровки очередного слоя подготовленной футеровочной компози- ции. За один или несколько проходов также на высоту роста оператора по периметру внутренней поверхности отфутерованного первым слоем кожуха наносится очередной слой футеровки, обладающий, например, другими эксплуатационными свойствами по сравнению со свойствами первого слоя, например, более прочного, плотного, жаропрочного и т.д., и соответствующей толщиной. После подъёма настила на очередной шаг процесс футеровки продолжают. При необходимости, в соответствии с регламентом огнеупорную смесь меняют на смесь с другими эксплуата- ционными свойствами - специальными, например, для распара, шахты и колошника.

После нанесения футеровки на стенки металлургического агрегата её выдерживают до полного высыхания, сформированную поверхность зачищают (калибруют) и, при необходимости, шлифуют.

Настоящая технология позволяет в 1 ,5-2, 0 раза сократить время на монтаж футеровки по сравнению с «мокрым» способом торкретирования. В результате существенно сократились издержки строительства. После окончания работ устройство промывают, продувают возду- хом и в таком виде оставляют для последующего использования.

Пример 4. Восстановительный монтаж огнеупорной футеровки главного жёлоба и системы транспортных желобов доменной печи (про- межуточный ремонт).

Составляют технологическую карту предстоящих ремонтных работ.

Работы по монтажу футеровки начинаются с подготовки поверхно- сти, на которую будет наносится бетон. Поверхность должна быть очи- щена от остатков продуктов плавки (шлака, чугуна), окисленный бетон так же необходимо удалить. Весь «не связанный», плохо держащийся бе- тон так же необходимо демонтировать.

На рабочей площадке подготовлено необходимое количество огне- упорного материала.

Проводится подключение оборудования к энергоносителям (воздух, вода, электричество) и его тестирование в холостом режиме (без нагруз- ки).

С помощью сжатого воздуха проводят обдув рабочей поверхности от пыли и мелкого стороннего мусора.

В зависимости от зоны проведения работы, могут применятся ог- неупорные материалы различной плотности и различного назначения (от монтажа изоляционных материалов до плотных рабочих материалов с плотностью выше 2,4 кг/см 3 , содержащих основной материал АЬОз, SiC).

Согласно техническому заданию оператор, используя устройство для футеровки, а именно сопло 2 с корпусом 3, приступает к работе по нанесению (восстановлению) огнеупорной футеровки до геометрических размеров, описанных в техническом задании.

Данная технология позволяет за один приём наносить бетон тол- щиной более 100 мм, так как в данной технологии применяется связую- щий материал. При сухом торкретировании бетон такой толщины необ- ходимо наносить послойно, что создаёт определённую, нежелательную слоистость футеровки.

На сегодня основным методом восстановления рабочей футеровки главного жёлоба является исключительно метод сухого торкретирования.

При использовании технологии монтажа огнеупорной футеровки методом шотган-кретирования - «ШОТГАН» (или «SHOTGUN»), - стойкость (пропускная способность главного жёлоба) увеличивается на 25-30%.

Пример 5. Футеровка доменной печи при её капитальном ремонте.

Существует потребность планового ремонта доменной печи, футе- ровка которой выложена огнеупорным кирпичом, частично износив- шимся от времени, и ресурс которой ещё не выработан.

Печь останавливают и выдувают её внутреннюю поверхность для снижения температуры до уровня обеспечения условий для проведения ремонтных работ, включая удаление ядовитых газов. Заплечики и горн с остатками жидкого металла и шлака накрывают теплоизолирующим настилом.

Внутреннюю поверхность доменной печи готовят для ремонта - удаляют потенциально опасные участки кирпичной кладки и зачищают. Подбирают состав материалов для футеровки. Составляют технологиче- скую карту предстоящих ремонтных работ.

Завозят установку для шотган-кретирования, подключают её к си- стемам энергоообеспечения, доставляют материалы для предстоящей фу- теровки и заправляют ими установку, которую запускают и с использо- ванием специального стенда выводят на заданный режим работы.

В соответствии с технологической картой ремонтных работ опера- тор установки начинает процесс нанесения с помощью сопла 2 на внут- реннюю поверхность печи или на её отдельные участки огнеупорной композиции, которая прочно схватывается с кирпичной кладкой или с её предыдущим слоем. Так продолжают до тех пор, пока не будет восста- новлена заданная толщина футеровки. Благодаря нагретым стенкам процесс высыхания композиции ускоряется.

После восстановления футеровки печи её внутреннюю поверхность, при необходимости, зачищают (калибруют). Далее внутреннее простран- ство печи освобождают от завезённого оборудования и материалов. Уда- ляют теплоизолирующий настил. Далее производят регламентные работы по запуску доменной печи, в частности, футеровку досушивают и разо- гревают до 700 - 800°С.

После окончания работ устройство для футеровки промывают, продувают воздухом и в таком виде оставляют для последующего исполь- зования.

Благодаря использованию технологии шотган-кретирования про- цесс ремонта доменной печи существенно ускорился, и снизились из- держки на его проведение.

Пример 6. Футеровка малого металлургического агрегата - типового 50-тонного сталеразливочного ковша.

Особенностью футеровки внутренней поверхности такого ковша являются предельно стеснённые условия для проведения работ - это условный конус высотой 2800 мм и диаметрами 2620 мм и 2340 мм.

Как известно, для футеровки вновь построенных или ремонтируе- мых сталеразливочных ковшей широко используют шамотный кирпич, а также набивные или наливные огнеупорные массы. Их монтаж пред- ставляет собой достаточно трудоёмкий и длительный процесс. Стойкость футеровки сталеразливочных ковшей составляет, как правило, 7-15 пла- вок.

Как известно, промежуточные ремонты футеровки торкретирова- нием позволяют увеличить ее стойкость на 30-50%.

Проблема качественной и достаточно быстрой футеровки упомяну- того сталеразливочного ковша решается применением соответствующего устройства для футеровки, выполненному согласно изобретению. В отли- чие от оборудования для «мокрого» торкретирования размеры рабочего органа настоящего устройства - сопла 2 с корпусом 3 и патрубком 5 под- вода сухой огнеупорной смеси, составляет примерно 1 м. С поправкой на длину струи подготовленной огнеупорной композиции и радиус изгиба подводящих шлангов требуется около 1 , 5 м свободного пространства. Основное рабочее оборудование размещается за пределами ковша.

Для футеровки внутреннего пространства нового сталеразливочно- го ковша выполняют все действия согласно Примеру 3 силами, напри- мер, одного оператора.

Для восстановления футеровки сталеразливочного ковша при пла- новом ремонте выполняют действия согласно Примеру 5, с поправкой на значительно меньшие габариты ковша и отсутствие ванны с расплавлен- ным металлом и шлаком - также, силами одного оператора.

После окончания работ устройство для футеровки промывают, продувают воздухом и в таком виде оставляют для последующего исполь- зования.

Вновь отфутерованный или отремонтированный сталеразливочный ковш сушат, разогревают до 700-800°С и передают в работу.

Стойкость смонтированной футеровки сталеразливочного ковша, выполненной по технологии шотган-кретирования до промежуточного ремонта сопоставима со сроком службы футеровки, включая её восста- новительный ремонт, осуществляемых по традиционной технологии - не менее 20 плавок. Промежуточный ремонт с использованием технологии шотган-кретирования позволяет поднять стойкость ковша до 30 плавок и более.

Вышеприведённые Примеры 1-6 не исчерпывают возможности ре- ализации заявленной группы изобретений. Возможны иные способы реа- лизации, особенностью которых будет использование существенных при- знаков изобретений в различных сочетаниях и на различных металлурги- ческих и тепловых агрегатах.

В результате решения поставленной задачи создан новый способ футеровки металлургических и иных тепловых агрегатов и устройство для его осуществления, вследствие чего улучшилось качество подготовки, однородность и стабильность состава футеровочной смеси, плотность, пористость и прочность которой приблизились по свойствам к наливному огнеупорному бетону с плотностью выше 2,4 кг/см 3 , упростилась кон- структивное исполнение устройства для футеровки и снизились его габа- риты. Кроме этого, существенно, до 1 ,5-2, 0 раз сократилось время на монтаж футеровки.




 
Previous Patent: FLATCAR UNDERFRAME

Next Patent: CAPSULE FOR AN AROMATIC SUBSTANCE