Область техники.

Изобретение касается восстановления поврежденной огнеупорной кладки промышленных печей керамической наплавкой и может быть использовано в коксохимической, металлургической, стекловаренной и других отраслях промышленности .

Уровень техники.

Для восстановления поврежденной огнеупорной кладки промышленных печей служит известный способ керамической наплавки, который заключается в сжигании топливных компонентов смеси для керамической наплавки (торкрет- смеси) в струе кислорода с образованием факела, расплавлении огнеупорных порошков смеси с помощью этого факела с одновременным оплавлением поверхностного слоя восстанавливаемого участка кладки и заплавлении ее повреждений расплавом огнеупорных порошков . Установка для осуществления этого способа содержит питатель торкрет-смеси, оснащенный инжектором, источники сжатых

кислорода и инертного газа, торкрет-фурму (копье) , соединительные трубопроводы с регулировочной арматурой и систему безопасности, которая имеет функцию отключения источника кислорода и продувки инертным газом трубопровода транспортировки торкрет-смеси (см. пат. Великобритании 1P2180047, кл. F27D1/16, 1987г.).

К недостаткам этого способа следует отнести значительные потери смеси при осуществлении наплавки, обусловленные недостаточной адгезией расплава огнеупорных порошков к материалу кладки, повышенную пористость наплавленного слоя и, как следствие, егосниженную прочность . Установка для осуществления этого способа характеризуется сложностью конструкции.

Известен способ восстановления огнеупорной кладки металлургических агрегатов цилиндрической формы, характеризующийся подачей огнеупорного порошка закрученной струей в факеле топливно-кислородной торкрет-фурмы с помощью установки циклонно-факельного торкретирования (см. авт. св. СССР P381687, кл. C21C5/44, 1973г.).

К недостаткам этого способа относятся суженная область применения, низкое качество наплавленного слоя, увеличенные потери топлива, кислорода и огнеупорного порошка . Также известен способ восстановления огнеупорной кладки путем подачи в торкрет-фурму огнеупорной смеси (массы) и транспортирования ее в факеле к восстанавливаемой кладке, при этом между соплом торкрет-фурмы и восстанавливаемой кладкой создают постоянное электрическое поле; в установке для

осуществления этого способа сопло торкрет-фурмы и каркас печи подключены к разноименным полюсам источника постоянного напряжения (см. авт. св. СССР Nβ34464, кл. F27BЗ/14, 1972г.). Этот способ должен был повысить стойкость наплавленного слоя, но значительная пористость этого слоя не позволяет достичь желаемого результата, кроме того, данный способ отличает низкий КПД.

Известен аналогичный способ восстановления огнеупорной кладки металлургических агрегатов керамической наплавкой, при котором на торкрет-факел воздействуют волновым энергетическим полем; в установке для осуществления этого способа торкрет-фурма оснащена волновыми излучателями направленного действия (см. авт. св. СССР Ы5768819, кл. F27D1/16, 1980г.).

Прочность наплавленного слоя при этом способе несколько выше, чем при вышеупомянутых, но данный способ характеризуется низким КПД в связи с рассеиванием энергии поля по всему агрегату. В качестве прототипа принят способ восстановления огнеупорной кладки промышленных печей керамической наплавкой, заключающийся в сжигании топливных компонентов смеси для керамической наплавки в струе кислорода с образованием факела, расплавлении огнеупорных порошков смеси с помощью этого факела с одновременным оплавлением поверхностного слоя восстанавливаемого участка кладки и заплавлении ее повреждений расплавом огнеупорных порошков, при этом на факел воздействуют волновым энергетическим полем, образованным концентрированными акустическими

колебаниями; установка для осуществления этого способа содержит питатель смеси для керамической наплавки, источник сжатого кислорода, систему соединительных трубопроводов и торкрет-фурму с соплами выхода торкрет- смеси и кислорода, при этом возле указанных сопел расположены генераторы акустических колебаний, энергия которых направлена в сторону торкрет-факела (см. авт. св. СССР P1208887, кл. F27D1/16, 1984г.).

При этом способе несколько интенсифицировано сгорание топливных компонентов смеси, что служит некоторому уменьшению пористости наплавленного слоя и повышению его прочности, но такой способ сопровождается сильным шумообразованием, кроме того, при этом способе, как и при вышеупомянутых, остаются без качественного изменения физические свойства и пониженные технологические характеристики торкрет-смеси, а осуществление керамической наплавки сопровождается значительными потерями смеси и кислорода. Таким образом, известный способ характеризуется пониженной эффективностью.

Раскрытие изобретения.

Исходным в изобретательском замысле была задача совершенствования способа восстановления огнеупорной кладки промышленных печей керамической наплавкой путем устранения недостатков прототипа, которое обеспечивает повышение эффективности способа. Поставленная задача решена таким образом, что в способе, который заключается в сжигании топливных компонентов смеси для керамической наплавки в струе кислорода с образованием факела, расплавлении огнеупорных порошков смеси с

помощью этого факела с одновременным оплавлением поверхностного слоя восстанавливаемого участка кладки и заплавлении ее повреждений расплавом огнеупорных порошков, предусмотрено следующее технологическое преобразование (отличие) : на смесь для керамической наплавки воздействуют импульсным слабым магнитным полем (ИСМП) .

Предложенное техническое решение основано на явлении качественных изменений под действием ИСМП физических свойств материалов, способных отзываться на такое воздействие.

Для осуществления этого способа в установке, содержащей питатель смеси для керамической наплавки, торкрет - фурму, один из входов которой подключен к источнику сжатого кислорода, а второй - к выходу питателя, и систему трубопроводов с регулировочной арматурой и контрольно-измерительными приборами, проведено такое конструктивное преобразование

(отличие) : в линии передвижения смеси для керамической наплавки установлен генератор ИСМП. Дополнительное отличие заключается в том, что местом расположения указанного генератора может быть устройство загрузки питателя смесью для керамической наплавки или выход питателя, или трубопровод, соединяющий питатель с торкрет-фурмой, или вход смеси в торкрет-фурму, или выход смеси из нее.

Способ приготовления смеси для керамической наплавки, заключающийся в измельчении ее компонентов, просеивании, дозировании и смешивании их и фасовке

смеси, включает дополнительную операцию - на смесь и (после) операции фасовки воздействуют ИСМП.

Вышеуказанными отличиями в совокупности с общими для прототипа и предложенных способа восстановления огнеупорной кладки промышленных печей керамической наплавкой, установки для осуществления этого способа и способа приготовления смеси для керамической наплавки обеспечивается техническая результативность - повышение эффективности керамической наплавки путем воздействия на смесь ИСМП.

Вышеуказанное свидетельствует о наличии причинно - следственной связи между совокупностью существенных признаков предложенного технического решения и обеспеченной при этом результативностью. В предыдущем уровне техники не выявлены способ восстановления огнеупорной кладки промышленных печей керамической наплавкой, установка для осуществления этого способа и способ приготовления смеси для керамической наплавки, которые по совокупности существенных признаков совпадали бы с предложенными, что служит основанием для вывода о соответствии их критерию патентоспособности "новизна".

Суть предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг.l схематически изображена установка для восстановления огнеупорной кладки промышленных печей керамической наплавкой с размещением генератора ИСМП в устройстве загрузки питателя торкрет- смесью; на фиг.2 - фрагмент этой установки с размещением указанного генератора на выходе питателя; на фиг.З - фрагмент установки с размещением генератора

на трубопроводе, который соединяет питатель с торкрет- фурмой; на фиг.4 - фрагмент установки с размещением генератора на входе смеси в торкрет-фурму; на фиг.5 - фрагмент установки с размещением генератора на выходе смеси из торкрет-фурмы.

Установка для восстановления огнеупорной кладки промышленных печей керамической наплавкой содержит питатель 1 торкрет-смеси, торкрет-фурму 2, источник 3 сжатого кислорода. При использовании камерного насоса в качестве питателя 1 он подключен к источнику 4 сжатого воздуха (компрессора или пневмомагистрали) с помощью трубопровода 5. Питатель 1 оборудован устройством 6 загрузки его торкрет-смесью, в этом устройстве установлен генератор 7 ИСМП. Выход 8 питателя 1 подключен к входу 9 торкрет-фурмы 2 с помощью трубопровода 10. Источник 3 сжатого кислорода

(баллон или кислородная магистраль) подключен к входу 11 торкрет-фурмы 2 с помощью трубопровода 12.

Торкрет-фурма 2 имеет выход 13 торкрет-смеси, обогащенной кислородом. Источник 4, питатель 1, источник 3 и трубопровод 12 оснащены контрольно- измерительными приборами - манометрами 14 - 17, на трубопроводах 5, 12 установлена соответствующая регулировочная арматура - переключатели 18, 19. Трубопроводы 5, 10, 12 целесообразно изготовить в виде гибких шлангов .

В качестве генератора 7 ИСМП может быть использован, например, соленоид блока OИMП-101 ГМ 579.10.000 конструкции Нижегородского государственного университета, РФ, имеющий техническую характеристику:

напряжение питания - 220 В; частота - 50 Гц размеры рабочей камеры соленоида: диаметр - 60 мм; длина - 200 мм.

На торкрет-смесь воздействуют ИСМП при таком режиме : частота прохождения импульсов - 0,5 Гц; рабочая емкость - 100 мкФ; - амплитуда импульса - 2,7. 10 ^"5 А/м; длительность действия - 2 и 4 минуты; крутизна переднего фронта импульса - 180 мкс.

Генератор 7 ИСМП может быть размещен на другом месте в линии перемещения торкрет-смеси, а именно: на выходе питателя 1 (фиг. 2) , на трубопроводе 10, которым питатель 1 соединен с торкрет-фурмой 2 (фиг. 3), в торкрет-фурме 2 на входе (фиг. 4), на выходе (фиг. 5) .

При осуществлении предложенного способа употребляется известная смесь для керамической наплавки, в состав которой входят топливные компоненты

(порошки алюминия, кремния, титана и т.п.) и огнеупорные порошки (кварцевый песок, молотый шамот, динас и т.п.).

Восстановление огнеупорной кладки промышленных печей керамической наплавкой с помощью предложенной установки осуществляется следующим образом.

В исходном положении питатель 1 отключен от источника 4 сжатого воздуха переключателем 18, торкрет- фурма 2 отключена от источника 3 сжатого кислорода переключателем 19. Сначала через устройство б питатель 1 загружается торкрет-смесью, после чего он герметизируется. С помощью переключателя 19 из источника 3 по трубопроводу 12 к торкрет-фурме 2 подается сжатый кислород, а с помощью переключателя 18 из источника 4 по трубопроводу 5 к питателю 1 - сжатый воздух, под действием которого смесь из питателя 1 по трубопроводу 10 перемещается к торкрет-фурме 2. В торкрет-фурме смесь обогащается кислородом и вытекает из выхода 13. При этом перемещении на торкрет-смесь воздействуют ИСМП. Поток торкрет-смеси направляется на поврежденный участок кладки, от теплового воздействия которой топливные компоненты смеси вспыхивают с образованием факела. Протекая через этот факел, огнеупорные порошки смеси расплавляются, одновременно размягчается участок кладки, с которой этот факел контактирует. Расплавом огнеупорных порошков смеси заплавляются трещины, сколы, раковины и т.п. повреждения кладки.

Смесь для керамической наплавки приготовляют в такой последовательности: измельчение ее компонентов, просеивание их по крупности, дозирование этих компонентов, смешивание их, фасовка и упаковка смеси; перед фасовкой торкрет-смеси или после нее на смесь воздействуют ИСМП.

Для оснащения участка приготовления смеси пригодно технологическое оборудование любой конструкции:

дробилка, грохот, дозатор, смеситель, фасовочно- упаковочный автомат и вышеупомянутый генератор ИСМП.

Благодаря воздействию ИСМП смесь для керамической наплавки приобретает такие качественно лучшие свойства: 1) повышенная текучесть;

2) ускоренные расплавление огнеупорных порошков смеси и размягчение соответствующего участка кладки благодаря более полному сгоранию топливных компонентов смеси; 3) уменьшенные до 30 % потери смеси при осуществлении керамической наплавки благодаря повышению адгезии ее расплава к материалу кладки;

4) уменьшенная пористость наплавленного слоя и повышенная его прочность . В результате воздействия ИСМП на смесь для керамической наплавки уровень ее вязкости, измеренный с помощью прямого крутильного низкочастотного маятника, задемпфированного смесью, уменьшился более чем на 40 % относительно исходного уровня (до действия ИСМП) . Соответственно повысилась ее текучесть .

После воздействия на смесь ИСМП до 16 % уменьшилась пористость наплавленного слоя, определенная по методике JIS R 2205 (1958) (см. справочник ,,Oгнeyпopы", M., Издательство ,,Meтaллypгия", 1967 г., c.19-21.) _/ а его прочность на сжатие, определенная по методике JIS R 2206 (1958) (там же, с.21-23), увеличилась на 14 %.

Качественно новые физические свойства, приобретенные сыпучим материалом благодаря действию на

него ИСМП, сохраняются не только на протяжении продолжительного времени, а и после изменения его агрегатного состояния, а именно : после перехода сыпучего материала из твердого состояния в жидкий во время наплавки, а потом - в твердый в результате затвердения расплава с образованием наплавленного пласта, который свидетельствует о наличии в материале эффекта памяти о действии на него ИСМП

Таким образом, налицо повышение эффективности представленного способа .

Промышленная применимость .

Предложенное техническое решение отвечает критерию патентоспособности ,,пpoмышлeннaя применимость" , о чем свидетельствует следующее : 1 ) оно предназначено для восстановления огнеупорной кладки промышленных печей керамической наплавкой и может быть использовано в коксохимической, металлургической, стекловаренной и других отраслях промышленности ; 2 ) установка для осуществления заявленного способа, участок приготовления смеси для керамической наплавки в том виде , как они охарактеризованы в формуле изобретения, могут быть изготовлены с использованием известных конструктивных материалов и полуфабрикатов , технологии, оборудования и технических средств ;

3 ) предложенное техническое решение в том виде , как оно охарактеризовано в формуле изобретения, способно обеспечить вышеуказанную техническую результативность .

Предложенные способ и установка для его осуществления описанной конструкции и способ приготовления смеси для керамической наплавки в 2004г. прошли успешные опытно-промышленные испытания на ОАО ,,Aвдeeвcкий коксохимический завод" и ОАО ,,Дoнeцккoкc'

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)