Устройство для определения прочности кучковых материалов Советский патент 1977 года по МПК F27B17/02 

Изобретение относится к металлургии, в частности к технике контроля качества металлургического сырья.

Известно устройство для определения

прочности железорудных материалов при нагреве и восстановлении, где испытуемый материал восстанавливается под периодическим воздействием вибрационных динамических нагрузок в емкости, представляющей собой корзинку, изготовленную из стальных прутьев диаметром 4 мм с зазором между ними 5 мм и имеющую в днище отверстия диаметром 5 мм. Емкость помещается в вертикальной реакционной трубе, закрываемой с обоих концов крышками со штуцерами для подвода и отвода га-, за и установленной в нагревательной печи. Емкость укреплена на вертикальном стержне, соединенном своим верхним концом с механизмом возвратно-поступательного двиг жения, в качестве которого использован электромагнит, обеспечивающий ускорение поступательного движения, превыщающее ускорение свободного падения.

Однако известное устройство не учитывает статических .нагрузок, периодическое двухстороннее перемещение восстанавливаемых материалов (вверх-вниз) в емкости при ее возвратном (вниз) и поступательном (вверх) движении, недостаточно моделирует процесс опускания шихты в доменной печи, в частности не обеспечивает одностороннего перемешивания материалов вниз, как это происходит в печи. Кроме того, образующаяся при разрушении материала мелочь 5-0мм просыпается из емкоста и оседает на дне реакционной трубы, не подвергаясь дальнейшему восстановлению и воздействию вибрационных динамических нагрузок. Это не позволяет получить сравнительные данные восстановимости различных типов железорудных материалов.

Цель изобретения - разработка устройства, которое позволило бы в достаточной степени моделировать воздействующие на рудные материалы разнообразные нагрузки (статические и динамические силы), связанные с особенностями опускания шихты и цоменной печи, з ключающимися в дискретном характере ее авнже1шя, обусловленном образова1тем динамических неустойштых сводов, характеризующихся перескоками с опной сводчатой саморассыпаюшейся структуры на другую,

Это достигается тем, что в известном устройстве для определения прочности кусковых материалов, содержащем печь с расположенной в ней емкостью, снабженной штуцерами для поовоаа и отвода газа и соединенной с механизмом возвратно-поступательного движения, над днищем емкости размещен приводной шteмпeль, снабженный грузом, а механизм возвратно-поступательного движения, состоящий из электро магнита и пружины, связан с нижней часть емкости.

Электромагнит, соединенный с нижней частью емкости, периодическим включением осуществляет :П осту потальное движение емкости вниз с ускоре1шем 1,3-2,0 раза больше ускорения свободного падения, что обеспечвовает в ней oanocTOpoimee перемешение испытуемого матернала и ште1ипеля с грузом вниз, имитируя процесс опускания шихты в доменной печи и действующие при этом (вес столба материалов,вертикальная составляющая сила трения, возникающая при относительном перемещении отдельных частей столба материалов; сила, противодействующая опуска шю Ц1ИХ1Ъ1 и возникающая Б результате взаимодействия последней t газовым потоком). Это происходит следующим образом. При поступательном движении емкости аннз (с ускорением в 1,3-2,0 раза больше свободного падения),последний опускается быстрее, чем находящийся в ней испытуемый материал и штемпель с грузом, приводя их в ювесомое состояние. После опускания емкости куски испытуемого материала, перемещаясь с соударением друг о друга, обр ушиваются на ее дно, имитируя процесс разрушения единич1юго свода шихты в домен. вой печи, а затем на обрушивигайсз материал падает штемпель с грузом, нмитвруюшей удар н давление расположеввыхвыше слоев доменной шихты.

Возвратное движение емкости вверх осущес-геляемое пружиной после выключени электромагнита с ускорением, не превышающим ускорение свободного падения, приводит материал,штемпель с грузом в исходное положение без | жх перемещения в емкости, имитируя процесс образования единичного свода шихты в доменной печи.

Изменение частоты возвратно-поступательного движения емкости имитирует изменение частоты образования и разрущения I единичного свода щихты по высоте доменной печи. Колеба1ше давления газа в емкости, вызываемое изменением частоты перемещения в ней испытуемого материала и щтемпеля с грузом вниз, имитирует колебание давления газа в доменной печи, обу- словле1шое опусканием в ней шихты.

На чертеже схематически изображейа предлагаемая установка. Она имеет нагревательную печь 1 с опорным кольцом 2, емкость 3 и механизм возвратно-поступательного движения, включающий электромагнит 4 и пружину 5. Емкость с внутренним диаметром 5О-7О мм и высотой 25О-ЗОО мм, изготовленная из жароупорной трубы, снабжена щтуцерами для подвода 6 и отвода 7 газа. В емкость по мешается проба испытуемого материала 8 и герметично закрывается водоохлаждаемой крышкой 9 с помощью болтов 10, Над материалом расположен штемпель 11с грузом 12. Диск 13 штемпеля перфорирован для прохода газа-продукта восстановления. Возможность вертикального перемещения штемпеля с грузом и одновременная герметизация емкости обеспечиваются гофрированной резиновой трубкой 14. Днище емкости выполнено в виде камеры 15 с отверстиями 16 диаметром 3 мм по окружности для подачи гаоа-восстановителя че рез испытуемый материал. Газ подводится с помощью металлической трубки 17, соединенной со штуцером 6. Камера и газоподво дящая трубка заполне11Ы муллитовыми шариками 18 для подогрева газа. Через диишс емкости в слой восстанавливаемого введен герметично (например CBajxной) закрытый конец полого штока 19, снажегшого опорой 2О. Открытый конец его с помощью муфты 21 подведен к электромагниту 4, который осуществляет посгупательное движение вниз. Ход поступательного движения емкости составляет 2О-ЗОмм На шток надета пружина 5, предназначенная для возвращения (вверх) емкости в исходное положение. Нижний конец прикреплен к неподвижной направляющей шток-опоре. В полый шток 19 вст 1влена термопара 22 для регистрации температуры нагрева испытуемого материала в стакане.

Для проведения опыта емкость с испытуемым ма1«рцалом устанавливается в печь 1 через опсфное кольцо 2. РНИ емкость опей рается на верхний конец прухены 5 с помощью опоры 2 О штока 19, который соединяется с агеектромагнитом.4 через муфту 2 i,3 тем ставится печь на нагрев, подается в емкость газ-восстановитель и включается электромагнит. За время опыта статическая нагрузка от груза 12 и частота возвратнопоступательного движения емкости и темпер