СПОСОБ ФУТЕРОВКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО АГРЕГАТА КРУГЛОЙ ФОРМЫ Российский патент 2022 года по МПК B22D41/02 B33Y10/00 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к технологиям футеровки металлургических и других тепловых агрегатов

Известен способ футеровки металлургических и других тепловых агрегатов торкретированием поверхностей и устройства для его осуществления, приведенные в справочной литературе [Краткий политехнический словарь. - М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы. (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 металлургических 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.

Недостатками способа торкретирования являются неудовлетворительные характеристики нанесенного футеровочного покрытия, а именно: его низкая механическая прочность, пористость, низкая плотность набивки, наличие высокого процента отскочившего от стенок футеровочного материала, неровность полученной поверхности футеровочного покрытия, возникающие вследствие удара материала, выходящего из сопла перпендикулярно к поверхности нанесения футеровки, что в конечном итоге негативно отражается на эксплуатационной надежности такой футеровки и производительности процесса футеровки металлургических агрегатов.

Известен способ футеровки металлургических агрегатов шоткретированием (RU 2735014 C1), согласно которому для футеровки металлургических агрегатов последовательно осуществляют следующие шаги:

- очищают поверхность, предназначенную для футеровки шоткрет-бетоном от загрязняющих элементов;

- смешивают шоткрет-бетон с водой посредством оборудования для приготовления бетонной смеси;

- направляют полученную на предыдущем шаге бетонную смесь в бетононасос, а далее по магистрали к месту проведения работ и нанесения смеси на футеровку, причем на конце магистрали расположено сопло для нанесения бетонной смеси;

- наносят бетонную смесь на подготовленную поверхность для футеровки шоткрет-бетоном посредством смешивания бетонной смеси с отвердителем на сопле. Продольную ось сопла в горизонтальной плоскости при этом всегда держат перпендикулярно поверхности нанесения футеровки.

Недостатками способа шоткретирования также являются неудовлетворительные характеристики нанесенного футеровочного покрытия, а именно: его низкая механическая прочность и плотность, наличие определенного процента отскочившего от стенок футеровочного материала, неровность полученной поверхности футеровочного покрытия, возникающие вследствие удара материала, выходящего из сопла, установленного перпендикулярно к поверхности нанесения футеровки, что в конечном итоге негативно отражается на эксплуатационной надежности такой футеровки и производительности процесса футеровки металлургических агрегатов.

Наиболее близким решением по технической сущности к заявляемому изобретению является способ футеровки металлургических агрегатов (RU 2744635 С1), принятый в качестве прототипа, способ изготовления футеровки для металлургического оборудования в виде плавильного или разливочного устройства с использованием аддитивных технологий, содержащий формирование теплоизоляционного, арматурного и рабочего слоев футеровки, отличающийся тем, что формирование слоев футеровки выполняют последовательно послойной экструзией смесей, соответствующих укладываемому слою, из печатающей головки 3Д принтера при автоматической смене смесей в соответствии с компьютерной 3Д моделью с обеспечением формирования монолитной конструкции футеровки заданной геометрии.

При этом 3Д принтер может устанавливаться как на само футеруемое устройство (на корпус индукционной сталеплавильной печи, кислородного конвертера, сталеразливочного ковша) (Фиг. 1 и Фиг. 2), а также 3Д принтер может стационарно размещаться в цехе, где производится футеровка, а само футеруемое устройство во время футеровки неподвижно размещается в рабочем поле принтера (Фиг. 3).

Недостатком данного способа (в схеме, когда 3Д принтер устанавливается на само футеруемое устройство) будет невысокая надежность конструкции 3Д принтера, связанная с обязательным наличием специального узла (вертлюга), соединяющего неподвижные подводящие трубопроводы футеровочного материала с вращающимся соплом. В таком узле возможны утечки текучего футеровочного материала, находящегося под давлением, через уплотнения данного узла.

В схеме, когда 3Д принтер размещается в цехе, где производится футеровка, а само устройство, (например, сталеразливочный ковш) во время футеровки неподвижно размещается в рабочем поле принтера, недостатком является невысокая производительность процесса футеровки, связанная со сложностью быстрого синхронного управления множеством механизмов позиционирования сопла печатающей головки, необходимого для формирования точной поверхности футеровки, например ровной окружности, при футеровке агрегатов круглой формы (металлургических ковшей, печей, миксеров и т.д.).

Основной задачей изобретения является повышение производительности процесса футеровки металлургических агрегатов круглой формы.

Задача решается тем, что в способе футеровки металлургических агрегатов круглой формы, включающем формирование слоев футеровки, при котором формирование слоев футеровки выполняют последовательно послойной экструзией футеровочных смесей, соответствующих укладываемому слою, из сопла печатающей головки, формирование футеровки осуществляют при одновременном вращении металлургического агрегата круглой формы вокруг его центральной вертикальной оси.

То, что в предлагаемом способе футеруемый металлургический агрегат круглой формы в процессе футеровки приводят во вращение вокруг его центральной вертикальной оси, это обеспечивает возможность произвести точную, равномерную и плотную круговую укладку смежных слоев наносимого футеровочного покрытия с более высокой скоростью и точностью, по сравнению с прототипом, так как при таком формировании ровной окружности из футеровочного материала, необходимой при футеровке боковых стенок агрегатов круглой формы (например, металлургических ковшей, печей, миксеров и т.д.) для позиционирования сопла печатающей головки в основном используется только один механизм -механизм подъема штанги, только периодически перемещающий ее прямолинейно вдоль стенки футеруемого агрегата, чем исключается требуемый в способе-прототипе сложный и медленный процесс синхронного управления множеством механизмов позиционирования сопла печатающей головки и устраняются возможные дефекты футеровки, связанные с рассогласованием синхронности работы данного множества управляющих механизмов позиционирования сопла. При этом также сохраняется высокая надежность и герметичность всего трубопроводного тракта, подводящего футеровочный материал к печатающему соплу.

Способ поясняется графически на Фиг. 1 и Фиг. 2. На Фиг. 1 показан пример осуществления способа футеровки металлургического агрегата круглой формы.

Где: боковые стенки 1 футеруемого агрегата, поворотная платформа 2, центрирующие кулаки 3, сопло 4, печатающая головка 5 с механизмом ее передвижения, штанга 6, механизм подъема штанги 7, механизм наклона штанги 8, гибкий шланг 9, слои футеровочного материала 10 уложенные на дно агрегата, слои футеровочного материала 11 уложенные на стенки агрегата, подводящий трубопровод 12 для подачи футеровочной смеси.

На Фиг. 2 показан пример выполнения способа футеровки металлургического агрегата круглой формы с образованием внутренних полостей в футеровке. На Фиг. 2 обозначены следующие позиции: соединительные слои 13 футеровочного материала, внутренние полости 14 футеровки.

Способ осуществляют следующим образом. Для футеровки металлургического агрегата круглой формы, поверхность, предназначенную для футеровки, очищают от пыли, остатков шлака и огнеупора.

Печатающую головку 5 разворачивают в сторону от поворотной платформы 2 в горизонтальной плоскости. Футеруемый агрегат круглой формы (например металлургический ковш) при помощи грузоподъемного крана, наводят ориентировочно в центр поворотной платформы 2, после чего центрирующие кулаки 3 (приводимые механически) одновременно сближаясь, сдвигают подвешенный футеруемый агрегат точно в центр поворотной платформы 2, после чего футеруемый агрегат окончательно опускают на поворотную платформу 2 и фиксируют на ней. Печатающую головку 5 поворачивают обратно в сторону поворотной платформы 2.

Для футеровки дна металлургического агрегата круглой формы, сопло 4, механизмом передвижения печатающей головки 5 и механизмом подъема штанги 7, смещают к боковой стенке 1 футеруемого агрегата до уровня его дна, оставляя зазор, равный высоте одного слоя футеровки. Одновременно включают механизм привода поворотной платформы 2 и подачу консистентного футеровочного материала (через подводящий трубопровод 12, гибкий шланг 9 и штангу 6) к соплу 4. Механизмом передвижения печатающей головки 5 сопло 4 при этом непрерывно смещают к центральной оси агрегата, со скоростью, обеспечивающей образование на дне сплошной спирали из слоев футеровочного материала 10, плотно прилегающих друг к другу и полностью покрывающих всю поверхность дна футеруемого агрегата. После покрытия футеровкой всей поверхности дна агрегата процесс останавливают. При необходимости многослойной футеровки дна эти операции повторяют. Возможно создание донной футеровки из нескольких слоев с засыпкой между слоями футеровочного материала слоев из сыпучих огнеупорных материалов, или укладкой листов дополнительной теплоизоляции.

Для сплошной футеровки боковых стенок 1 футеруемого агрегата круглой формы, штангу 6, при помощи механизма наклона штанги 8, устанавливают параллельно боковой стенке 1 футеруемого агрегата. Сопло 4, механизмом передвижения печатающей головки 5, смещают к боковой стенке 1 на уровень первого слоя боковой футеровки. Одновременно включают механизм привода поворотной платформы 2 и подачу консистентного футеровочного материала (через подводящий трубопровод 12, гибкий шланг 9 и штангу 6) к соплу 4. Сопло 4 при этом периодически (после одного оборота футеруемого агрегата вокруг его центральной оси) поднимают механизмом подъема штанги 7 на высоту одного слоя футеровочного материала, чем обеспечивают образование вдоль боковой стенки 1 сплошной концентрической поверхности из слоев футеровочного материала 11, полностью покрывающих всю поверхность боковых стенок футеруемого агрегата. После покрытия футеровкой всей поверхности боковых стенок агрегата процесс останавливают. При необходимости многослойной футеровки боковых стенок эти операции повторяют, смещая сопло 4 к центру на величину ширины одного слоя футеровки.

Для футеровки боковых стенок 1 футеруемого агрегата футеровкой, содержащей внутренние полости 14 (фиг. 2), при формировании футеровки ее внутреннюю и внешнюю поверхности 11 выполняют из двух отдельно расположенных слоев футеровочного материала, а между ними создают соединительный волнообразный слой 13 из футеровочного материала, формируя таким образом единый футеровочный массив сложной формы, содержащий внутренние полости 14, впоследствии заполняемые например насыпным огнеупором с улучшенными термоизоляционными свойствами. Внутренние полости 14 образуются при вращении футеруемого металлургического агрегата вокруг его центральной вертикальной оси и одновременном поперечном возвратно-поступательном движении механизма передвижения печатающей головки 5, что обеспечивает соответствующее движения сопла 4 и получение соединительного слоя 13 из футеровочного материала с волнообразной формой в плане.

Таким образом, новым признаком изобретения является то, что в предлагаемом способе футеровки металлургических агрегатов круглой формы (например, металлургических ковшей, печей, миксеров и т.д.) в процессе футеровки агрегат приводят во вращение вокруг его центральной вертикальной оси, что обеспечивает возможность произвести точную, равномерную и плотную укладку слоев наносимого футеровочного покрытия с более высокой скоростью, по сравнению с прототипом, так как при формировании ровной окружности из футеровочного материала, необходимой при футеровке боковых стенок агрегатов круглой формы, для позиционирования сопла печатающей головки в основном используется только один механизм - механизм подъема штанги, перемещающий штангу прямолинейно вдоль стенки футеруемого агрегата, чем исключается требуемый в способе-прототипе сложный и медленный процесс синхронного управления множеством механизмов позиционирования сопла печатающей головки, а также устраняются возможные дефекты футеровки, связанные с рассогласованием синхронности работы указанного множества управляющих механизмов позиционирования сопла как в прототипе. При этом также сохраняется высокая надежность и герметичность всего тракта, подводящего футеровочный материал к печатающему соплу.

Предлагаемый способ в итоге обеспечивает повышение производительности процесса футеровки металлургических агрегатов круглой формы и повышение точности формы футеровки, по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к области металлургии. Способ футеровки металлургического агрегата круглой формы включает формирование слоев футеровки, при котором формирование слоев футеровки выполняют последовательно послойной экструзией футеровочных смесей, соответствующих укладываемому слою, из сопла печатающей головки. Формирование футеровки осуществляют при одновременном вращении металлургического агрегата круглой формы вокруг его центральной вертикальной оси. Вращение футеруемого металлургического агрегата в процессе футеровки позволяет произвести точную, равномерную и плотную круговую укладку смежных слоев наносимого покрытия с высокой скоростью, так как для позиционирования сопла печатающей головки, в основном, используется один механизм подъема штанги и исключается процесс синхронного управления множеством механизмов позиционирования сопла печатающей головки, чем устраняются дефекты футеровки, связанные с рассогласованием синхронности работы управляющих механизмов позиционирования сопла печатающей головки. Обеспечивается повышение производительности процесса футеровки металлургических агрегатов. 2 ил.

Способ футеровки металлургического агрегата круглой формы, включающий формирование слоев футеровки, при котором формирование слоев футеровки выполняют последовательно послойной экструзией футеровочных смесей, соответствующих укладываемому слою, из сопла печатающей головки, отличающийся тем, что формирование футеровки осуществляют при одновременном вращении металлургического агрегата круглой формы вокруг его центральной вертикальной оси.