RU2744635C1 - Method of manufacturing lining for metallurgical equipment in the form of a melting or filling device using additive technologies - Google Patents
Method of manufacturing lining for metallurgical equipment in the form of a melting or filling device using additive technologies Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744635C1 RU2744635C1 RU2020115177A RU2020115177A RU2744635C1 RU 2744635 C1 RU2744635 C1 RU 2744635C1 RU 2020115177 A RU2020115177 A RU 2020115177A RU 2020115177 A RU2020115177 A RU 2020115177A RU 2744635 C1 RU2744635 C1 RU 2744635C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lining
- layer
- metal
- manufacturing
- formation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/02—Linings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к области литейного, металлургического производства и теплоэнергетики, а именно к способам изготовления футеровки тепловых агрегатов, металлоплавильных и металлоразливочных устройств, электролизеров в алюминиевом производстве и других устройств, в том числе футеровки шлаковых чаш, сталеразливочных ковшей, индукционных печей, кислородных конвертеров и прочего оборудования металлургического производства (далее устройства) по аддитивной технологии с использованием 3D принтеров.The invention relates to the field of foundry, metallurgical production and heat power engineering, namely to methods of manufacturing lining of thermal units, metal-smelting and metal-casting devices, electrolyzers in aluminum production and other devices, including lining of slag bowls, steel-pouring ladles, induction furnaces, oxygen converters and others equipment for metallurgical production (hereinafter referred to as devices) using additive technology using 3D printers.
Уровень техникиState of the art
Футеровка - это внутренний или внешний защитный слой оборудования, который наносится на него в целях создания надежной защиты от влияния негативных факторов эксплуатационной среды.Lining is an internal or external protective layer of equipment, which is applied to it in order to create reliable protection against the influence of negative factors of the operating environment.
В зависимости от целей назначения, футеровка может быть кислотоупорной, огнеупорной, теплоизоляционной, ударопрочной и иной.Depending on the purpose of the purpose, the lining can be acid-resistant, refractory, heat-insulating, shock-resistant and others.
В настоящее время наиболее распространенными способами футеровок металлоплавильных и металлоразливочных устройств являются: наборная (кирпичная шамотная) футеровка; набивная/заливная футеровка; футеровка в виде единого тигель/сегментная футеровка, футеровка, выполненная методом торкретированием бетона.At present, the most common methods of lining metal-smelting and metal-pouring devices are: type-setting (brick fireclay) lining; rammed / pouring lining; single crucible / segmented lining, shotcrete lining.
Кирпичная футеровка является широко применяемой традиционной футеровкой, но обладает целым рядом недостатков: необходимость частой смены футеровки, трудоемкость процесса футеровки, долгий процесс сушки и монтажа.Brick lining is a widely used traditional lining, but it has a number of disadvantages: the need for frequent replacement of the lining, laboriousness of the lining process, long drying and installation process.
Сегментная футеровка позволяет сэкономить время ее монтажа, применяется при общем весе футеровки свыше тонны, но наличие швов, как и в случае традиционной кирпичной футеровки уменьшает ресурс.Segmental lining saves time for its installation, it is used with a total weight of the lining over a ton, but the presence of seams, as in the case of traditional brick lining, reduces the resource.
Футеровки в виде готового тигеля - это полностью готовая к применению футеровка, которая вставляется непосредственно в устройство. Преимущества данного вида футеровки по сравнению с другими технологиями: использование формованных футеровок дает значительное сокращение времени футеровки; отпадает необходимость в долговременной сушке футеровок по сложному графику, нет необходимости использовать шаблоны, смесители и т.д., снижается зависимость качества футеровки от человеческого фактора, так как качество формованной футеровки гарантирует производитель.Crucible Liners are ready-to-use liners that are inserted directly into the device. The advantages of this type of lining in comparison with other technologies: the use of molded linings gives a significant reduction in lining time; there is no need for long-term drying of the lining according to a complex schedule, there is no need to use templates, mixers, etc., the dependence of the quality of the lining on the human factor is reduced, since the quality of the molded lining is guaranteed by the manufacturer.
Однако футеровка в виде единого тигеля, устанавливаемого в устройство, не всегда применима в связи с постепенной эксплуатационной деформацией самих устройств. Кроме того, изготовление и монтажтигелей больших размеров (свыше тонны) не удобны.However, the lining in the form of a single crucible installed in the device is not always applicable due to the gradual operational deformation of the devices themselves. In addition, the manufacture and installation of large size gels (over a ton) is not convenient.
Технология выполнения набивной футеровки включает в себя установку в ковш специального шаблона с последующей набивкой огнеупорной массой.The technology of making the rammed lining includes the installation of a special template in the ladle, followed by filling with a refractory mass.
Технология выполнения заливной футеровки включает в себя установку в ковш специального шаблона с дальнейшей закладкой жидкой массы в шаблон, которая под действием силы тяжести и вибрации заполняет форму. После затвердевания материала шаблон удаляется и происходит сушка по заданному температурному режиму.The technology of filling the lining includes the installation of a special template into the ladle with further filling of the liquid mass into the template, which fills the mold under the action of gravity and vibration. After the material has hardened, the template is removed and drying takes place at a predetermined temperature regime.
Преимущества набивной и заливной футеровок по сравнению с кирпичной шамотной футеровкой: снижение времени подготовки ковша, увеличение стойкости футеровки в 2 и более раза, повышение технологичности подготовки устройства к эксплуатации.Advantages of rammed and flooded linings in comparison with brick fireclay lining: reduction of ladle preparation time, increase in lining durability by 2 or more times, increase in manufacturability of preparation of the device for operation.
Нанесение футеровки с помощью торкрет-установок технологично и позволяет формировать футеровки больших линейных размеров, в т.ч. по толщине за счет нанесения нескольких слоев торкретбетона, однако тоже имеет ряд недостатков, таких как: сложность получения равномерного по толщине слоя футеровки, необходимость подготовительного армирования при формировании значительного по толщине рабочего слоя.The application of the lining with the help of shotcrete installations is technologically advanced and allows the formation of linings of large linear dimensions, incl. in thickness due to the application of several layers of shotcrete, however, it also has a number of disadvantages, such as: the difficulty of obtaining a lining layer uniform in thickness, the need for preparatory reinforcement when forming a working layer that is significant in thickness.
Для обеспечения минимальных тепловых потерь и высокой стойкости при относительно небольшой массе применяются многослойные тонкостенные футеровки. Трехслойная футеровка состоит из теплоизоляционного (выравнивающего), арматурного и рабочего слоев, выполняемых из различных материалов, определяющих конструкцию футеровки днища и стен в соответствии с условиями эксплуатации металлоплавильных и металлоразливочных устройств.To ensure minimum heat losses and high resistance with a relatively low weight, multilayer thin-walled linings are used. The three-layer lining consists of heat-insulating (leveling), reinforcing and working layers made of various materials that determine the design of the bottom and wall lining in accordance with the operating conditions of metal-melting and metal-pouring devices.
Известные традиционные способы не позволяют технологично формировать эти слои, изготавливать монолитную футеровку с точно заданной геометрией и толщиной покрытий.Known traditional methods do not allow technologically to form these layers, to produce a monolithic lining with a precisely specified geometry and thickness of the coatings.
Основой технологии 3D печати являются принцип послойного создания (выращивания) твердого объекта, в результате которой объект формируется путем послойной укладки строительного материала на высоту сформированного слоя, до создания заданной геометрии изделия полностью, соответствующей компьютерной 3Д модели.The basis of 3D printing technology is the principle of layer-by-layer creation (growth) of a solid object, as a result of which the object is formed by layer-by-layer laying of the building material to the height of the formed layer, until the given geometry of the product is created completely corresponding to the computer 3D model.
В технологии трехмерной печати изделий могут использоваться различные материалы: металлические и керамические порошки, жидкие смолы, воск, пластик, различные листовые материалы, композитные материалы (из соединений целлюлозы, специальных волокон и других добавок, смесь литейного песка и добавок), строительные смеси на основе цемента, гипса, шамотной глины.In the technology of three-dimensional printing of products, various materials can be used: metal and ceramic powders, liquid resins, wax, plastic, various sheet materials, composite materials (from cellulose compounds, special fibers and other additives, a mixture of foundry sand and additives), building mixtures based on cement, gypsum, chamotte clay.
Во всех известных случаях, независимо от конструкции принтера (портальная, с угловыми координатами на базе роботов - манипуляторов), принтеры оснащены экструдерами, позволяющими одновременно подавать смеси, накапливать смесь, дозировать ее с применением исполнительных устройств на базе ЧПУ, при необходимости вводить различные добавки непосредственно в экструдер, исключать самопроизвольное вытекание строительной смеси запорным клапаном, подмешивать строительную смесь в емкости экструдера во избежание расслаивания и комкования смеси, использовать различные по своим характеристикам и назначению смеси.In all known cases, regardless of the design of the printer (gantry, with angular coordinates based on robots - manipulators), the printers are equipped with extruders that allow you to simultaneously feed the mixture, accumulate the mixture, dose it using CNC-based actuators, if necessary, introduce various additives directly into the extruder, exclude spontaneous outflow of the building mixture with a shut-off valve, mix the building mixture in the extruder container in order to avoid delamination and clumping of the mixture, use mixtures that are different in their characteristics and purpose.
Из уровня техники известно изготовление футеровок традиционными способами, например, изготовление футеровки сталеплавильного конвертера из кирпича (см. [1] патент РФ №2291902, МПК С21С 5/44, опубл. 20.03.2013). В опубликованном патенте представлено описание последовательности и устройства футеровки путем выкладки теплоизоляционного слоя, арматурного слоя и рабочего слоя кирпичами из различных огнеупорных материалов.It is known from the prior art to manufacture linings by traditional methods, for example, to manufacture a lining of a steelmaking converter from bricks (see [1] RF patent No. 2291902, IPC
Недостатками данного аналога являются:The disadvantages of this analog are:
- трудоемкость процесса футеровки и влияние «человеческого фактора» в результате применения ручного труда;- labor intensity of the lining process and the influence of the "human factor" as a result of the use of manual labor;
- долгое время проведения кирпичной кладки футеровки, что влияет на длительность простоя устройства на ремонте;- a long time spent on the brickwork of the lining, which affects the duration of the downtime of the device for repair;
- неоднородность футеровки, вызванной наличием стыков между кирпичами, заполненных огнеупорными составами, что влияет на количество циклов и ресурс;- heterogeneity of the lining caused by the presence of joints between bricks filled with refractory compositions, which affects the number of cycles and resource;
- низкая износостойкость футеровки;- low wear resistance of the lining;
- низкая адгезия между корпусом устройства, теплоизоляционным, арматурным и рабочим слоями;- low adhesion between the device body, heat-insulating, reinforcing and working layers;
- сложность контроля геометрии футеровки;- the complexity of controlling the geometry of the lining;
- сложность изготовления и интеграции коммуникаций металлоплавильных и металлоразливочных устройств.- the complexity of manufacturing and integration of communications for metal-smelting and metal-casting devices.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по совокупности признаков, принятым за прототип, является способ изготовления футеровки сталеразливочного ковша (см. [2] патент РФ №2558703, МПК B22D 41/02, опубл. 08.10.2013). В патенте представлено описание способа изготовления монолитной футеровки методом торкретирования с последующим уплотнением нанесенного слоя. В данном решении предложено нанесение только рабочего слоя футеровки.The closest analogue to the claimed invention in terms of a set of features taken as a prototype is a method for manufacturing a lining of a steel-pouring ladle (see [2] RF patent No. 2558703, IPC B22D 41/02, publ. 08.10.2013). The patent describes a method for manufacturing a monolithic lining by gunning with subsequent compaction of the applied layer. In this solution, it is proposed to apply only the working layer of the lining.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
• не предусмотрено изготовление монолитных теплоизоляционного и арматурного слоев;• production of monolithic heat-insulating and reinforcing layers is not provided;
• изготавливается только футеровка цилиндрических поверхностей устройств (стенок) и невозможно изготовить монолитное дно устройства;• only the lining of the cylindrical surfaces of devices (walls) is made and it is impossible to make a monolithic bottom of the device;
• невозможно изготовить сложные по конфигурации выступы и каналы;• it is impossible to make projections and channels of complex configuration;
• можно регулировать толщину футеровки, но невозможно изготовить футеровку с разной толщиной в разных местах устройства;• it is possible to adjust the thickness of the lining, but it is impossible to make the lining with different thickness in different places of the device;
• невозможно использовать различные материалы для изготовления различных слоев футеровки: теплоизоляционного, арматурного и рабочего.• it is impossible to use different materials for the manufacture of different layers of lining: heat-insulating, reinforcing and working.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Технической задачей, стоящей перед изобретением, является устранение недостатков аналогов и расширение функциональных возможностей.The technical problem facing the invention is to eliminate the disadvantages of analogs and expand the functionality.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности геометрии и размеров футеровки, значительное увеличение скорости футеровки металлоплавильных и металлоразливочных устройств, автоматизация процесса футеровки, возможность быстрой переналадки оборудования (3д принтера) для футеровки металлоплавильных и металлоразливочных устройств разной геометрии, возможность непрерывного последовательного проведения футеровки теплоизоляционного, арматурного и рабочего слоев различными материалами, возможность устройства футеровки разной толщины в разных местах устройства.The technical result of the claimed invention is an increase in the accuracy of the geometry and dimensions of the lining, a significant increase in the rate of lining of metal-melting and metal-pouring devices, automation of the lining process, the possibility of quick changeover of equipment (3D printer) for lining metal-melting and metal-pouring devices of different geometries, the possibility of continuous sequential lining of heat-insulating and reinforcement and working layers with different materials, the possibility of arranging lining of different thickness in different places of the device.
Согласно изобретению, техническая задача решается, а технический результат достигается за счет способа изготовления футеровки для металлургического оборудования в виде плавильного или разливочного устройства с использованием аддитивных технологий, содержащий формирование теплоизоляционного, арматурного и рабочего слоев футеровки, причем 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 арматурный слой днища устройства формируют одновременно с арматурным слоем стенок, а в области шлакового пояса и в нижнем поясе стенок устройства рабочий слой выполняют утолщенным..According to the invention, the technical problem is solved, and the technical result is achieved due to a method for manufacturing a lining for metallurgical equipment in the form of a melting or pouring device using additive technologies, containing the formation of heat-insulating, reinforcing and working layers of the lining, and the formation of lining layers is performed sequentially by layer-by-layer extrusion of mixtures, corresponding to the layer to be laid, from the print head of a 3D printer when automatically changing mixtures in accordance with a computer 3D model, ensuring the formation of a monolithic lining structure of a given geometry, while the reinforcing layer of the bottom of the device is formed simultaneously with the reinforcing layer of the walls, and in the area of the slag belt and in the lower belt of the walls of the device, the working layer is thickened.
Также техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что теплоизоляционный слой формируют с использованием шимотноглинистых или кварцеглинистых материалов, арматурный слой формируют с использованием шамотноглинистых материалов, а рабочий слой формируют с использованием огнеупоров.Also, the technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the heat-insulating layer is formed using shimot clay or quartz clay materials, the reinforcing layer is formed using fire clay materials, and the working layer is formed using refractories.
Также техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что изготавливают футеровку с высокой геометрической точностью.Also, the technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the lining is made with high geometric accuracy.
Также техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что изготавливают футеровку со сложной по своей геометрии выступами и каналами.Also, the technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that a lining is made with protrusions and channels of complex geometry.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
На фиг.1 - последовательность футеровки индукционной сталеплавильной печи.Figure 1 is a sequence of lining an induction steel furnace.
На фиг.2 - последовательность футеровки кислородного конвертера.Figure 2 is a sequence of the lining of the oxygen converter.
На фиг.3 - последовательность футеровки сталеразливочного ковша.Figure 3 is a sequence of lining a steel-pouring ladle.
На фигурах обозначены следующие позиции:The following positions are indicated in the figures:
1 - 3д принтер для печати футеровки;1 - 3D printer for printing lining;
2 - индукционная сталеплавильная печь;2 - induction steel-making furnace;
3 - кислородный конвертер;3 - oxygen converter;
4 - сталеразливочный ковш;4 - steel ladle;
5 - теплоизоляционный слой футеровки;5 - heat-insulating layer of the lining;
6 - арматурный слой футеровки;6 - reinforcing layer of the lining;
7 - рабочий слой футеровки.7 - working layer of the lining.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Аддитивная технология изготовления футеровки включает формирование теплоизоляционного (5), арматурного (6) и рабочего слоев (7) футеровки для металлоплавильного или металлоразливочного устройства с помощью 3Д принтера.The additive manufacturing technology of the lining includes the formation of heat-insulating (5), reinforcing (6) and working layers (7) of a lining for a metal-melting or metal-pouring device using a 3D printer.
Изготовление (печать) футеровки с помощью 3Д принтеров, например, строительных, по аддитивной технологии (технологии послойного нанесения) позволяют формировать теплоизоляционные, арматурные и рабочие слои металлоплавильных и металлоразливочных устройств из различных материалов, применяемых в этих слоях, с точно заданной геометрией футеровки, необходимыми толщинами слоев, позволяет автоматизировать процесс футеровки, значительно сократить время и влияние «человеческого фактора».Manufacturing (printing) of lining using 3D printers, for example, construction printers, using additive technology (layer-by-layer deposition technology) allows the formation of heat-insulating, reinforcing and working layers of metal-melting and metal-pouring devices from various materials used in these layers, with precisely specified geometry of the lining required thicknesses of layers, allows you to automate the lining process, significantly reduce the time and the impact of the "human factor".
Для печати теплоизоляционного (выравнивающего) слоя можно применять, но не только: шамотноглинистые или кварцеглинистые порошки, увлажненные до 7-10%. Материал для печати наносится послойно на всю внутреннюю поверхность устройства. Выравнивание поверхности (в случае неидеальной геометрии металлоплавильных и металлоразливочных устройств) при укладке теплоизоляционного слоя может производится автоматически с корректировкой геометрии на основе данных измерения устройства, например, но не только, сканированием. Для снижения потерь тепла при основной футеровке теплоизоляционный слой можно печатать, например, из, но не только, асбестосодержащих или каолиновых материалов.For printing a heat-insulating (leveling) layer, you can use, but not only: fire clay or quartz clay powders, moistened to 7-10%. The print material is applied in layers to the entire inner surface of the device. Surface leveling (in the case of imperfect geometry of metal-melting and metal-pouring devices) when laying the thermal insulation layer can be performed automatically with geometry correction based on the measurement data of the device, for example, but not only by scanning. To reduce heat loss in the main lining, the thermal insulation layer can be printed from, for example, but not limited to, asbestos-containing or kaolin materials.
Арматурный слой обеспечивает тепловую изоляцию для создания стабильных условий разливки, а также гарантирует безопасность в случае нарушения рабочего слоя. Печать арматурного слоя выполняют, например, из, но не только, шамотноглинистых материалов. Толщина этого слоя может формироваться послойно за несколько проходов печатающей головки и тем самым варьироваться при необходимости по толщине.The reinforcement layer provides thermal insulation to create stable casting conditions, and also guarantees safety in the event of a breach of the working layer. The printing of the reinforcing layer is performed, for example, from, but not only, chamotte-clay materials. The thickness of this layer can be formed in layers in several passes of the print head and thus vary, if necessary, in thickness.
Арматурный слой днища можно формировать одновременно с изготовлением арматурного слоя стенок устройства, поскольку не требуется нахождения персонала внутри самого устройства для выполнения футеровки. Соответственно исключаются стыки днища со стенками футеруемого устройства, что повышает его надежность и ресурс. Традиционно футеровка днища проводится отдельно и стык футеровки днища с футеровкой стенок является технологически слабым местом.The bottom reinforcement layer can be formed simultaneously with the fabrication of the reinforcement layer of the device walls, since no personnel is required inside the device itself to make the lining. Accordingly, the joints of the bottom with the walls of the lined device are excluded, which increases its reliability and resource. Traditionally, the bottom lining is carried out separately and the joint of the bottom lining with the wall lining is a technologically weak point.
Рабочий слой футеровки, который находится в непосредственном контакте с расплавом, изнашивается быстро, определяя общую стойкость устройства. При определении необходимой печатаемой толщины рабочего слоя учитывается топография его износа по высоте и периметру устройства. Огнеупоры изнашиваются неравномерно. Например, в металлоразливочных устройствах повышенный износ огнеупоров наблюдается в районе шлакового пояса и в нижних поясах стенок. Это связано с более продолжительным воздействием расплава на нижние участки футеровки и большим гидростатическим давлением, повышающим пропитку огнеупоров металлом. Нанесение футеровки с помощью 3Д принтеров, позволяют за счет нанесения дополнительных слоев формировать более толстый рабочий слой в этих частях металлоплавильных и металлоразливочных устройств.The working layer of the lining, which is in direct contact with the melt, wears out quickly, determining the overall durability of the device. When determining the required printable thickness of the working layer, the topography of its wear along the height and perimeter of the device is taken into account. Refractories wear unevenly. For example, in metal casting devices, increased wear of refractories is observed in the area of the slag belt and in the lower belts of the walls. This is due to the longer exposure of the lower parts of the lining to the melt and the high hydrostatic pressure, which increases the metal impregnation of the refractories. Applying a lining using 3D printers allows, due to the application of additional layers, to form a thicker working layer in these parts of metal-melting and metal-pouring devices.
Кроме вышеперечисленного, аддитивная технология позволяет формировать сложные поверхности внутри металлоплавильных и металлоразливочных устройств, например, но не только, уступы на днище металлоразливочных ковшов, которые задерживают шлак и каналы, которые направляют металл к выпускному отверстию.In addition to the above, additive technology allows the formation of complex surfaces inside metal smelters and metal casting devices, for example, but not limited to, ledges on the bottom of metal casting ladles, which trap slag and channels that direct metal to the outlet.
Аддитивная технология изготовления футеровки металлоплавильных и металлоразливочных устройств осуществляют формированием слоев футеровки экструзией и послойной укладкой смесей, соответствующих укладываемому слою, с помощью 3Д принтера. Последовательно послойно формируются теплоизоляционный (5), арматурный (6) и рабочий (7) слои устройств.The additive technology of manufacturing the lining of metal-smelting and metal-pouring devices is carried out by the formation of lining layers by extrusion and layer-by-layer stacking of mixtures corresponding to the layer to be laid using a 3D printer. The heat-insulating (5), reinforcing (6) and working (7) layers of devices are sequentially formed layer by layer.
Смеси последовательно экструдируются из печатающей головки 3Д принтера, формируя заданную геометрию футеровки металлоплавильного или металлоразливочного устройства в соответствии с управляющим кодом и в соответствии с компьютерной 3Д моделью футеровки, при этом получаем монолитную конструкцию футеровки.The mixtures are successively extruded from the print head of a 3D printer, forming a given geometry of the lining of a metal-melting or metal-casting device in accordance with the control code and in accordance with a computer 3D model of the lining, thus obtaining a monolithic lining structure.
3Д принтер (1) может устанавливаться на само устройство, в качестве примера на Фиг. 1 приведена установка 3Д принтера на корпусе индукционной сталеплавильной печи (2), на Фиг. 2 приведена установка 3Д принтера на корпус кислородного конвертера (3), на Фиг. 3 приведена установка 3Д принтера над корпусом сталеразливочного ковша (4).The 3D printer (1) can be installed on the device itself, as an example in FIG. 1 shows the installation of a 3D printer on the body of an induction steel-making furnace (2), Fig. 2 shows the installation of a 3D printer on the body of the oxygen converter (3), Fig. 3 shows the installation of a 3D printer over the body of a steel-pouring ladle (4).
3Д принтер (1) может размещаться в цехе, где производится футеровка, а само устройство, например, сталеразливочный ковш (4) во время футеровки размещается в рабочем поле принтера.The 3D printer (1) can be located in the shop where the lining is made, and the device itself, for example, the steel-pouring ladle (4), during the lining is placed in the working area of the printer.
Автоматизация процесса футеровки заключается в том, что сама футеровка создается в виде компьютерной 3Д модели, учитывающей геометрию устройства, создание управляющего кода для 3Д принтера и печати футеровки в автоматическом режиме с минимальным участием человека, позволяющим исключить «человеческий фактор» и получить высокое качество и точную геометрию футеровки.Automation of the lining process consists in the fact that the lining itself is created in the form of a 3D computer model that takes into account the geometry of the device, the creation of a control code for a 3D printer and printing of the lining in automatic mode with minimal human intervention, which allows eliminating the "human factor" and obtaining high quality and accurate lining geometry.
Использование компьютерного моделирования и применение 3д принтеров (1) позволяет изготавливать сложную футеровку различной толщины в разных частях металлоплавильных и металлоразливочных устройств. Кроме того, при печати футеровки на 3Д принтерах возможно изготовление сложных по своей геометрии выступов и каналов устройств.The use of computer modeling and the use of 3D printers (1) makes it possible to manufacture complex lining of various thicknesses in different parts of metal-melting and metal-pouring devices. In addition, when printing a lining on 3D printers, it is possible to manufacture protrusions and channels of devices that are complex in their geometry.
Применение 3Д принтера (1) позволяет применять для разных слоев футеровки (теплоизоляционного (5), арматурного (6) и рабочего (7)) различные по своему составу смеси, смена которых в экструдере 3Д принтера может осуществляться автоматически и многократно.The use of a 3D printer (1) makes it possible to use mixtures of different composition for different layers of lining (heat-insulating (5), reinforcing (6) and working (7)), which can be changed automatically and repeatedly in the 3D printer extruder.
Для печати футеровок различного назначения могут применяться, но не только, следующие материалы: цемент (портландцемент), песок (двуокись кремния, оливин, хромит, циркон, глинозем, муллит, муллитокорунд, кварцевое стекло, шамот, шпинель, корундошпинель, корунд о кварцит), гипс, асбест, модифицирующие, антизамерзающие, гидрофобные и огнестойкие добавки, пластификаторы, фиброволокна, ускорители (замедлители) отвердевания, воду, и композитные материалы на основе лигнина и целлюлозы.For printing linings for various purposes, the following materials can be used, but not only, the following materials: cement (Portland cement), sand (silicon dioxide, olivine, chromite, zircon, alumina, mullite, mullite corundum, quartz glass, chamotte, spinel, corundum-spinel, corundum and quartzite) , gypsum, asbestos, modifying, anti-freezing, hydrophobic and fire-resistant additives, plasticizers, fiber fibers, hardening accelerators (retarders), water, and composite materials based on lignin and cellulose.
Аддитивная технология изготовления футеровки осуществляется следующим образом.The additive manufacturing technology of the lining is carried out as follows.
На оборудование литейного, металлургического или др. производства, такого как индукционно-сталеплавильная печь, кислородный конвертор, сталеразливочный ковш устанавливают 3Д принтер.A 3D printer is installed on equipment foundry, metallurgical or other production, such as an induction steel-making furnace, an oxygen converter, a steel-pouring ladle.
Необходимая смесь для футеровки подается в экструдер (печатающую головку) принтера (1), установленного на/около металлоплавильного или металлоразливочного устройства, например, но не только: на корпусе индукционной сталеплавильной печи (2), на корпусе кислородного конвертера (3), над сталеразливочным ковшом (4).The required mixture for the lining is fed into the extruder (print head) of the printer (1) installed on / near the metal-melting or metal-casting device, for example, but not only: on the body of the induction steel-making furnace (2), on the body of the oxygen converter (3), above the steel-pouring bucket (4).
В принтер загружается управляющий код, трехмерной компьютерной модели футеровки и 3Д принтер в соответствии с командами управляющего кода формирует слои футеровки, например, но не только: теплоизоляционный (5), арматурный (6) и рабочий (7).The printer is loaded with a control code, a three-dimensional computer model of the lining and a 3D printer, in accordance with the commands of the control code, forms the layers of the lining, for example, but not only: heat-insulating (5), reinforcing (6) and working (7).
Причинно-следственная связь между техническим результатом и существенными признаками формулы изобретения заключается в следующем:The causal relationship between the technical result and the essential features of the claims is as follows:
- достижение высокого качества механических характеристик футеровки за счет ее монолитного исполнения, возможности формирования любого количества слоев футеровки, благодаря возможности смены различных по своему составу смесей;- achievement of high quality mechanical characteristics of the lining due to its monolithic design, the possibility of forming any number of lining layers, due to the possibility of changing mixtures of different composition;
- достижение высокой точности геометрических размеров за счет применения для футеровки 3Д принтера с элементами ЧПУ.- achieving high accuracy of geometric dimensions due to the use of a 3D printer with CNC elements for the lining.
- возможности печати сложных по форме элементов футеровки, таких как выступов и каналов устройств.- the ability to print complex lining elements, such as protrusions and channels of devices.
Claims (4)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020115177A RU2744635C1 (en) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | Method of manufacturing lining for metallurgical equipment in the form of a melting or filling device using additive technologies |
PCT/RU2021/050117 WO2021225474A1 (en) | 2020-04-30 | 2021-04-29 | Method of manufacturing a lining using additive manufacturing techniques |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020115177A RU2744635C1 (en) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | Method of manufacturing lining for metallurgical equipment in the form of a melting or filling device using additive technologies |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2744635C1 true RU2744635C1 (en) | 2021-03-12 |
Family
ID=74874496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020115177A RU2744635C1 (en) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | Method of manufacturing lining for metallurgical equipment in the form of a melting or filling device using additive technologies |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2744635C1 (en) |
WO (1) | WO2021225474A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2778652C1 (en) * | 2022-02-09 | 2022-08-22 | Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") | Ladle lining |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58122167A (en) * | 1982-01-16 | 1983-07-20 | Riken Corp | Cylinder liner for insert casting and its production |
RU37660U1 (en) * | 2003-12-31 | 2004-05-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | METALLURGICAL CAPACITY LINING |
RU87651U1 (en) * | 2009-06-29 | 2009-10-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | LIFTING OF THE STEEL FILLING BUCKET |
RU2558703C2 (en) * | 2013-10-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" НГТУ | Method of pouring ladle lining manufacturing |
WO2015171832A1 (en) * | 2014-05-06 | 2015-11-12 | Simpson David Slade | Extrusion system for additive manufacturing and 3-d printing |
CN104640652B (en) * | 2012-07-31 | 2016-11-30 | 米其林集团总公司 | Machine and the method that material manufactures is increased for powder base |
RU2692390C1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-06-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Севен Рефракториз" | Method of metallurgical units lining and device for its implementation |
-
2020
- 2020-04-30 RU RU2020115177A patent/RU2744635C1/en active
-
2021
- 2021-04-29 WO PCT/RU2021/050117 patent/WO2021225474A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58122167A (en) * | 1982-01-16 | 1983-07-20 | Riken Corp | Cylinder liner for insert casting and its production |
RU37660U1 (en) * | 2003-12-31 | 2004-05-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | METALLURGICAL CAPACITY LINING |
RU87651U1 (en) * | 2009-06-29 | 2009-10-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | LIFTING OF THE STEEL FILLING BUCKET |
CN104640652B (en) * | 2012-07-31 | 2016-11-30 | 米其林集团总公司 | Machine and the method that material manufactures is increased for powder base |
RU2558703C2 (en) * | 2013-10-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" НГТУ | Method of pouring ladle lining manufacturing |
WO2015171832A1 (en) * | 2014-05-06 | 2015-11-12 | Simpson David Slade | Extrusion system for additive manufacturing and 3-d printing |
RU2692390C1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-06-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Севен Рефракториз" | Method of metallurgical units lining and device for its implementation |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГИБСОН Я. и др. Технологии аддитивного производства. Трехмерная печать, быстрое прототипирование и прямое цифровое производство. Москва: "Техносфера", 2016, стр. 38-42. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2783942C1 (en) * | 2021-07-19 | 2022-11-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method for lining of metallurgical unit of round shape |
RU2778652C1 (en) * | 2022-02-09 | 2022-08-22 | Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") | Ladle lining |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021225474A1 (en) | 2021-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4245761A (en) | Continuous casting | |
JPS6368260A (en) | Refractory mounting part | |
EP0675862B1 (en) | Refractory compositions | |
CN108971470B (en) | Novel steel ladle and masonry method thereof | |
FI67186C (en) | ELFAST ELEMENT OVER FOER FARAND FOR FRAMSTAELLNING AV ELEMENT | |
GB1593371A (en) | Refractory structures | |
RU2744635C1 (en) | Method of manufacturing lining for metallurgical equipment in the form of a melting or filling device using additive technologies | |
RU2755325C1 (en) | Method for manufacturing and processing additive lining | |
US4165026A (en) | Tundish with expendable lining and easily removable nozzle | |
CN209272454U (en) | A kind of new-type ladle | |
CA2064392A1 (en) | Gas permeable well nozzle | |
US4468780A (en) | Method of lining a steel-making furnace | |
US6428743B1 (en) | Trough having an erosion-resistant precast shape | |
CN114378290B (en) | Tundish water feeding port installation method | |
JPH0755351A (en) | Structure and method for lining molten metal container | |
Limin et al. | Application Prospect of 3D Printing Technology in Refractory Precast Components | |
JP4291619B2 (en) | Method for forming a refractory lining layer | |
RU2758076C1 (en) | Method for pressing oxide-carbon products and corresponding laying of products in lining of steel ladles | |
KR960000328B1 (en) | Refractory structure of tundish | |
RU200360U1 (en) | STEEL BUCKET | |
JPS59137163A (en) | Fire resistant heat insulating product and molten metal handling container | |
JP2004107742A (en) | Structure for constructing refractory in rh-degassing vessel bottom, rh-degassing vessel and method for manufacturing refractory block | |
CA1195472A (en) | Metal casting and lined ladles therefor | |
Biswas et al. | Refractory for Casting | |
US3856538A (en) | Refractory lining for hot metallurgical ladles, soaking pits and furnaces |