СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 1995 года по МПК F27D3/15 C22B1/248 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разделке взрывной технологией крупногабаритных отходов металлургических производств: крупногабаритных ковшевых остатков, ковшей с застывшим металлом, валков мощных прокатных станов и т.д. переработка и транспортировка которых вызывает затруднения или практически невозможна.

Известен способ удаления шлака из шлаковиков мартеновских печей, при котором шпуры для закладки взрывчатых веществ прожигают факелом горелки ракетного типа. При этом шпуры для взрывчатых веществ прожигают с помощью кислорода и термитных патронов, состоящих из смеси чугунной стружки с алюминиевым порошком: в камере сгорания горелки горючее сгорает под давлением и продукты сгорания с температурой 3500^оК выбрасываются из сопла со сверхзвуковой скоростью и ударная сила факела создает условия для грануляции и выноса расплава из шпура [2]
Таким образом формирование шпура идет продуктами сгорания горелки ракетного типа и к недостаткам можно отнести относительную продолжительность процесса. К тому же при работе реактивного двигателя в стационарных условиях на стапель действует сила, равная тяге двигателя и противоположная по знаку, поэтому для размещения двигателя на прожигаемом объекте необходима громоздкая и сложная система. При этом для эффективной работы струи реактивного двигателя на прожиг необходим непосредственный контакт с прожигаемым телом, т. е. для формирования шнура необходимо внедрение реактивного двигателя в прожигаемое тело, что трудно осуществить технологически и конструктивно. При этом велика относительная продолжительность процесса формирования шнура и обслуживающий персонал находится во вредных условиях.

Техническая задача повышение производительности процесса формирования шпура во взрывной технологии разрушения крупногабаритных отходов при одновременном снижении себестоимости.

Это достигается тем, что кумулятивный заряд направляют в зону центра масс разрушаемого объекта и шпур формируют кумулятивной струей, при этом отношение диаметра шпура и его длины к диаметру кумулятивного заряда соответственно равно 0,2 0,4 и 2 6. Срез кумулятивного заряда устанавливают на расстоянии (1-5) диаметров кумулятивного заряда от объекта разрушения.

На чертеже показан кумулятивный заряд, где 1 корпус, 2 кумулятивная металлическая воронка (облицовка); 3 заряд взрывчатого вещества; 4 узел инициирования. Назначение кумулятивного заряда направленное разрушение прочных материалов.

Кумулятивный эффект создается зарядом взрывчатого вещества, имеющим углубление кумулятивную выемку, обращенную к объекту разрушения. Кумулятивная выемка обычно конической формы покрыта металлической оболочкой (облицовкой), ее толщина в зависимости от диаметра заряда варьируется от долей мм до 2 мм. Механизм действия кумулятивного заряда состоит в следующем. После взрыва капсюля-детонатора, находящегося на противоположной по отношении выемки стороне заряда, возникает детонационная волна, которая перемещается вдоль оси заряда. Волна разрушает коническую оболочку, начиная от ее вершины, и сообщает материалу оболочки большую скорость. Давление продуктов взрыва, достигающее ≈ 10¹⁰ Н/м² (10⁵ кгс/см²), значительно превосходит предел прочности материала. Движущийся металл образует сходящийся под определенным углом к оси конуса поток, который переходит в тонкую (порядка толщины оболочки) металлическую струю, перемещающуюся вдоль оси с очень большой скоростью (≈ 10 км/с). Действие этой струи и обусловливает высокую пробивную способность кумулятивного заряда. Увеличение промежутка между зарядом и объектом разрушения увеличивает глубину пробивания из-за удлинения (растяжения) струи. Значительное влияние на величину пробития (глубину шпура) оказывает фокусное расстояние заряда от объекта, так как величина пробития прямо пропорциональна длине кумулятивной струи, которая растягивается в процессе полета. Поэтому при фокусном расстоянии менее 1 калибра (диаметра кумулятивного заряда) струя еще не усевает вытянуться, что сильно снижает величину пробития (глубину шпура). При величине фокусного расстояния более 5 калибров кумулятивного заряда струя начинает рваться на составные элементы, что тоже сильно снижает ее пробитие.

Отношение диаметра шпура к диаметру кумулятивного заряда в пределах 0,2-0,4 выбраны исходя из нижеследующего и полученных результатов при испытаниях. Отношение менее 0,2 не удовлетворяет требованиям по диаметру получаемого шпура, так как зарядка идет стандартными патронами взрывчатых веществ диаметром 32 мм. Отношение более 0,6 экономически не целесообразно, так как при увеличении диаметра шпура происходит перерасход взрывчатых веществ для его заряжания.

Отношение диаметра шпура к диаметру кумулятивного заряда в пределах 0,2-0,4 обеспечивает получение необходимых размеров шпура в зависимости от диаметра кумулятивного заряда и соответственно кумулятивной выемки.

Отношение длины шпура к диаметру кумулятивного заряда 2-6 обеспечивает требуемую длину шпура в имеющихся в отвале крупногабаритных отходов доменного производства. Указанные выше отношения выбраны экспериментально, к тому же при отношении длины шпура к диаметру кумулятивного заряда менее 2 не обеспечено получение необходимых геометрических размеров шпуры.

При отношениях длины шпура к диаметру кумулятивного заряда больше 6 приведет к перерасходу взрывчатого вещества, ухудшает условия безопасности и повышает расходы при эксплуатации.

П р и м е р. На територии шлакового отвала компании "Металл" в 1993 году были проведены испытания заявляемого способа. В процессе переработки шлакового отвала доменного производства различной техникой выявляют крупногабаритные отходы массой 70-100 т (как правило, в виде эллиптических параболоидов различной формы). На месте разработки отвала ориентировочно (визуально) определяют зону центра масс объекта разрушения "коржа". Устанавливают кумулятивный заряд диаметром 250 мм как самый оптимальный по тактико-техническим и габаритно-массовым параметрам, который направляют в зону центра масс объекта (высота до 3,5 м при максимальном диаметре 2,0 м). При этом фокусное расстояние (расстояние от срезы кумулятивного заряда до разрушаемого тела) составляет 550 мм. При соблюдении правил техники безопасности и безопасном расстоянии осуществляется инициирование кумулятивного заряда и получается шпур диаметром 60-100 мм, а его длина 700-1400 мм. Затем производится зарядка в шпуре взрывчатого вещества и его инициирование по стандартной технологии.

Результаты испытаний приведены в таблице.

В прототипе заряд может быть заложен в шпур только после остывания объекта до температуры окружающей среды (5-6 ч), что резко снижает производительность данного метода. В заявляемом способе заряд можно закладывать сразу же после формирования шпура.

Использование: в области черной металлургии, в частности при разделке взрывным способом крупногабаритных отходов металлургического производства. Сущность изобретения: для разрушения крупногабаритных отходов металлургического производства формируют шпур в объекте разрушения образующейся при взрыве кумулятивного заряда кумулятивной струей. Кумулятивный заряд направляют в зону центра масс разрушаемого объекта. Отношение диаметра шпура и его длины к диаметру кумулятивного заряда соответственно равно 0,2-0,4 и 2-6. Срез кумулятивного заряда устанавливают на расстоянии (1-5) диаметров кумулятивного заряда от объекта разрушения. Предлагаемый способ сокращает время подготовки шпура, что повышает производительность процесса переработки крупногабаритных отходов. 1 ил. 1 табл.

СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА, включающий формирование шпура в объекте разрушения, закладку в него взрывчатого вещества и его инициирование, отличающийся тем, что шпур формируют кумулятивной струей, образующейся при взрыве кумулятивного заряда, срез которого устанавливают от объекта разрушения на расстоянии 1 5 диаметров кумулятивного заряда, при этом кумулятивный заряд направляют в зону центра масс разрушаемого объекта, а отношение диаметра шпура и его длины к диаметру кумулятивного заряда равно 0,2 0,4 и 2 6 соответственно.