WO2020040665A1 - Способ футеровки металлургических агрегатов и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ футеровки металлургических агрегатов и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020040665A1 WO2020040665A1 PCT/RU2019/000580 RU2019000580W WO2020040665A1 WO 2020040665 A1 WO2020040665 A1 WO 2020040665A1 RU 2019000580 W RU2019000580 W RU 2019000580W WO 2020040665 A1 WO2020040665 A1 WO 2020040665A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- nozzle
- compressed air
- lining
- mixture
- composition
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 147
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 5
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 description 86
- 239000003570 air Substances 0.000 description 64
- 239000000463 material Substances 0.000 description 38
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 29
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 13
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 7
- 238000009408 flooring Methods 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 2
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 241001417490 Sillaginidae Species 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 235000012206 bottled water Nutrition 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000008207 working material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
- B05B7/1404—Arrangements for supplying particulate material
- B05B7/1431—Arrangements for supplying particulate material comprising means for supplying an additional liquid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
- B05B7/10—Spray pistols; Apparatus for discharge producing a swirling discharge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
- B05B7/1481—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material
- B05B7/149—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material with separate inlets for a particulate material and a liquid to be sprayed
-
- 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
- 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
- B22D41/023—Apparatus used for making or repairing linings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/44—Refractory linings
- C21C5/441—Equipment used for making or repairing linings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
- F27D1/16—Making or repairing linings increasing the durability of linings or breaking away linings
- F27D1/1636—Repairing linings by projecting or spraying refractory materials on the lining
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
- F27D1/16—Making or repairing linings increasing the durability of linings or breaking away linings
- F27D1/1636—Repairing linings by projecting or spraying refractory materials on the lining
- F27D1/1642—Repairing linings by projecting or spraying refractory materials on the lining using a gunning apparatus
Definitions
- the group of inventions relates to the field of metallurgy, and in particular to the technologies for lining metallurgical and other thermal units using the shotcrete method and its hardware design.
- the method includes applying a special cement mortar (for metallurgical units — a refractory mixture) under the action of compressed air carried out by means of a cement gun (lining device).
- the dry mixture is loaded into a cement gun, from which it enters a hose under air pressure, ending with a nozzle tip. Before entering the nozzle, the mixture is automatically wetted.
- the resulting shotcrete (pneumatic concrete) has great strength, density, water and air tightness.
- shotcrete methods do not require the creation of formwork for casting refractory linings and, when applied, provides- easy lining even on irregular shapes or in cases where formwork is difficult to construct. Accordingly, gunning methods have become widely used in the creation and repair of refractory linings, especially in furnaces, for example, blast furnaces, blast furnaces, electric furnaces, casting ladles, casting troughs, oxygen converters, reheating furnaces, etc. .
- dry shotcrete method dry powder material to be “shotcrete” is pneumatically fed through a conveying hose to the nozzle assembly where water is added to form a wet, very viscous shotcrete with good adhesive properties.
- the shotcrete mass is thrown out of the nozzle so that it adheres and hardens on a portion of the furnace wall, thereby creating or restoring the refractory lining of the furnace.
- the method of gunning with a nozzle does not require preliminary mixing of the material with water, and thus, when it is used, it is possible to carry out work quickly and within a short period of time after notification, with minimal cleaning of the equipment. Also, its use does not require the mandatory use of a mold for casting a lining, which ensures a reduction in the cost of work and an increase in labor efficiency, as well as the possibility of manufacturing, for example, repairing both hot and cold lining of furnaces.
- the problem associated with the great dryness or poor wettability of the shotcrete material that is applied to the desired location is that part of the material does not adhere to the substrate, and this leads to the loss of deflected particles (known as “rebound”), which leads to a decrease in the proportion of applied material adhered to the wall of the aggregate, thereby deteriorating the quality and durability of its refractory lining.
- the density of such a lining in practice does not exceed 1, 8-2, 3 kg / cm 3 .
- the listed drawbacks are deprived of pump spraying methods (“wet” spraying methods), which create refractory linings that have greater uniformity of properties and better physical properties than those obtained by spraying with a nozzle; they are usually used to create high-density monolithic structures.
- spraying methods When using the method of spraying with a pump, the shotcrete mass is obtained by mixing the dry material with water in a separate mixer before being fed to the shotcrete device.
- the dry powder material is pre-mixed with water in a mixer and then pumped through a feed hose to a shotcrete device (pump), which is used to throw the shotcrete mass onto the formation surface.
- a reagent is added to the shotcrete to improve adhesion at the nozzle before the shotcrete material is applied to the surface of the furnace wall.
- This method is used for applying dense refractory mixtures with high strength. This type of mixture cannot be applied using dry shotcrete equipment.
- the disadvantages of this method are that it is necessary to mix the dry material with water in a separate container until an appropriate consistency is achieved.
- the material for the shotcrete method is mixed before it is fed by the injection pump into the shotcrete device, which requires additional equipment, such as a mixer, and expensive means for feeding and considerable labor expenses, compared with the method of shotcrete nozzle.
- An additional disadvantage of the method of shotcrete pumping is the complexity of the interaction of the mixer and the pump. A certain amount of shotcrete material remains in the supply hose and nozzle, which leads to the appearance of material waste and an increase in the cost of labor for the operation and cleaning of the equipment. Also, the equipment for such a shotcrete method is cumbersome and requires more staff.
- One embodiment of a device for gunning a refractory material comprises a nozzle with an internal channel having an inlet end into which wetted material is introduced, and an outlet end from which the material is sprayed.
- the inner tubular element contains one a through hole and a plurality of through grooves arranged in a circle.
- the outer channel is located around the inner channel and communicated with it, and has an inlet end for introducing gas into it, which is passed through the outer channel and pushes the wetted material passing through the inner channel.
- the device according to the second embodiment contains a hose for supplying material, where water is supplied through a special inlet to wet the material.
- An inlet pipe connects the hollow flange to the inlet end of the outer tubular member. The wetted material is led out through the nozzle, the mixing chamber being located in the intermediate position and in communication with the material supply hose and containing an inlet for introducing the mixing gas.
- the method includes feeding the shotcrete components flowing out of the nozzle of the shotcrete tuyere in the form of a swirling single vortex stream into the lining through the channels of the shotcrete lining installed along the axis of the lining of the gun; the adhesion of the supplied particles of the shotcrete mixture is simultaneous variably over the entire cylindrical surface of the shotcrete section of the lining and the formation of a shotcrete coating layer on it, while the shotcrete components are fed to the lining from the end nozzle of the shotcrete lance having an outer circular edge and twist into a single vortex flow in the form of a hollow cone with an external opening angle - titium equal to at least 45 °, and the adhesion of the particles of the shotcrete mixture simultaneously over the entire cylindrical surface of the shotcrete lining section is ensured by creating the necessary radial and tangential values Flax components of particle velocity shotcrete mixture by adjusting the degree of twisting of the single vortex flow or components thereof in one direction or another.
- a device for implementing this method comprises a container connected to each other with a shotcrete mixture, a pneumatic transport unit, pipelines for supplying shotcrete components, connected to the corresponding channels of the shotcrete lance with a nozzle, a swirl of at least one shotcrete supplied through the channels - lances of the shotcrete component, wherein the shotcrete lance is made with an end nozzle having an outer round edge, with the possibility of feeding from it to the lining of the shotcrete components in the form of a twisted single empvogo stream, it is provided with a mechanism of vertical movement, mounted on a mobile chassis and provided protective screen, and the swirler docked at least one channel gunning lance.
- the disadvantages of the method include the large dimensions of the device for its implementation.
- the creation of a single swirling vortex flow is relevant and possible only when mixing the shotcrete components and ends at the stage when the mixture leaves the nozzle, where rectilinearly directed inertia forces act.
- Large external angles of the flow of the shotcrete mixture make it possible to apply it on a cylindrical (horizontal) surface of small diameter of the repaired aggregates, however, in the vertical plane, large angles lead to the traditional Losses of the shotcrete mixture due to its rebound.
- the known method and device do not have universality of application for lining a variety of metallurgical aggregates and their elements, with the exception of spherical and cylindrical surfaces.
- the torch application of the shotcrete mixture is mainly used for hot repair of metallurgical units and is rarely used in the manufacture of linings for newly constructed aggregates, as well as for large-volume linings.
- the problem solved by the group of claimed inventions and the achieved technical result consists in creating a new method of lining metallurgical and other thermal units and its structural implementation, which allows to improve the quality of preparation, uniformity and stability of the composition of the lining mixture, such properties of which swarms, as density, porosity and strength are close to bulk refractory concrete with a density above 2.4 kg / cm 3 while simplifying the design of the lining device and reducing its dimensions.
- the lining installation time is significantly reduced to 1, 5-2, 0 times.
- a method of lining metallurgical units including applying to their internal surfaces using a nozzle a stream of prepared composition saturated with compressed air based on a refractory mixture moistened with water, the composition is prepared by wetting dry refractory mixture with water in a turbulent stream of compressed air, after which the stream of the composition is discharged and saturated with a hardener in an additional stream of compressed air, and By applying the prepared composition to the internal surfaces of the aggregates, its flow is compacted.
- the stream of the prepared composition is applied to the inner surfaces of metallurgical aggregates at a distance of 0, 2-4, 0 m and at an angle to the normal not exceeding 60 °;
- the prepared composition is applied to the inner surfaces of metallurgical units in series in several layers, while the composition of the composition has the same or different chemical composition for each layer.
- a device for lining metallurgical units including a nozzle with a housing, the inlet end of which is equipped with a supply pipe for a dry refractory mixture in a compressed air stream and a water supply pipe, the nozzle body contains a vacuum chamber equipped with a nozzle for supplying a mixture of hardener with compressed air, and the outlet end of the nozzle is made narrowing.
- the water supply pipe to the nozzle body includes a perpendicularly placed collector with a number of holes evenly distributed along the perimeter of the body;
- a nozzle for supplying a mixture of hardener with compressed air to the discharge chamber of the nozzle body includes a perpendicularly placed collector with a number of holes evenly distributed along the perimeter of the body;
- the pipe for supplying the mixture of hardener with compressed air includes a channel for supplying compressed air perpendicular to which the channel for supplying the hardener is located.
- FIG. 1 shows a general view of the most significant fragment of the design of a device for lining metallurgical and other thermal units — nozzles with a body — in axonometric projection;
- FIG. 2 shows a longitudinal section of the lining device of FIG. 1 ;
- FIG. 3 shows a section AA of FIG. 2 - collector design for supplying and evenly distributing water into a stream of a dry mixture saturated with compressed air based on a refractory composition
- FIG. 4 is a section BB of FIG. 2 - design of a manifold for supplying a mixture of hardener with compressed air to a stream of moistened refractory composition.
- the device for lining metallurgical units includes a traditional, fairly common (commercially available) set of equipment, which includes, for example, most of the equipment of a typical dry shotcrete installation (not shown conditionally), the function of which is to feed into the transport pipeline (highway ) 1 under the action of compressed air of the dry refractory mixture, and further on, the nozzle 2 with the housing 3, to the inlet end 4 of which the nozzle 5 for supplying the dry refractory compressed air in the compressed air stream is suitable for it B b and the water supply pipe, wherein the nozzle body 3 is contained vacuum chamber 7, 8 is equipped with a nozzle for supplying a mixture of a hardener with compressed air, wherein the outlet end 9 of the nozzle 2 is tapered. Since the outlet end 9 is made as a separate part from special wear-resistant materials, such as polyamide, it is called “nozzles”.
- the pipe 6 for supplying water to the body 3 of the nozzle 2 includes a perpendicularly placed collector 10 with a number of holes 1 1 evenly distributed along the perimeter of the body 3.
- the pipe 8 for supplying the mixture of hardener with compressed air to the chamber 7 of the discharge housing 3 of the nozzle 2 includes a perpendicularly distributed manifold 12 with a number of holes 13 evenly distributed around the perimeter of the body of the pipe. with compressed air is made in the form of a channel 14 for supplying compressed air, perpendicular to which there is a channel 15 for supplying a hardener.
- the method implemented by the present device for lining metallurgical units includes applying to their internal surfaces through the outlet 9 of the nozzle 2 a stream of a prepared composition saturated with compressed air based on a refractory mixture moistened with water, the composition being prepared by wetting the dry refractory mixture with water in a turbulent stream of compressed air, after which the stream of the composition is discharged and saturated with a hardener in an additional stream of compressed air, and before applying the prepared composition and the inner surface of compacted aggregates its flow by narrowing the cross section of the outlet end 9 of the nozzle 2.
- Saturation of the air flow of the refractory mixture with water and its subsequent saturation with the hardener is carried out uniformly over the cross section of the flow, while the flow of the prepared composition is applied to the inner surfaces of metallurgical aggregates at a distance of 0.2-4.0 m and at an angle to the normal not exceeding 60 °, successively in several layers, while the composition of the composition has the same or different chemical composition for each layer, which is determined by the technological requirements for the quality of the composition of the lining.
- a hardener is introduced into it in the form of an independent stream of a mixture saturated with air bubbles.
- the turbulent flow of the dry refractory mixture moistened with water does not require additional preparation, it naturally saturates with the hardener.
- a composition of the required chemical composition and physical properties is obtained, ready for application on the surface of metallurgical aggregates. Further, the flow of the prepared composition is forcibly compressed by moving it towards the tapering outlet end 9 of the nozzle 2.
- the flow of the prepared composition is recommended to be applied to the inner surfaces of metallurgical units at a distance of 0.2-4.0 m and at an angle to the normal not exceeding 60 °. Distances shorter than 0.2 meters do not fully ensure the removal of air bubbles; the lining is more porous, which reduces its performance. A distance of more than 4.0 meters promotes the formation of unreasonably large conglomerates during the flight of particles of the composition, which create irregularities on the surface of the aggregate - unnecessary protrusions (ripples) and, as a result, sagging and sagging, which require blowing and / or calibration after blowing. This is also facilitated by applying to the inner surfaces of metallurgical aggregates a stream of the prepared composition at an angle to the normal exceeding 60 °. Significantly large 60 ° angles of attack contribute to the rebound of part of the composition and its transition to waste.
- the prepared composition is applied to the inner surfaces of metallurgical aggregates in one layer or sequentially in several layers, while the composition of the composition has the same or different chemical composition for each layer. It is obvious that, depending on the type of metallurgical equipment — blast furnaces, blast furnaces, electric furnaces, casting ladles, casting troughs, oxygen converters, reheating furnaces, etc. — lay the lining thickness, the number of layers for its formation and the project - they structure the composition, including for each layer. For example, in a blast furnace, the outer layer of the lining should have greater wear resistance than the inner layers, which is ensured by the corresponding composition of the applied refractory mixture.
- the claimed lining method provides the ability to work with a wide range of geometrical dimensions of metallurgical units, similar to the method of “dry” shotcrete, but with the quality of the lining obtained, which is inherent in the “wet” method and, as can be seen from the above information, with significantly lower implementation costs and simpler design.
- a typical device for lining metallurgical units includes a nozzle 2 with a housing 3, to the inlet end 4 of which there is a nozzle 5 for supplying a dry refractory mixture in a stream of compressed air and a nozzle 6 for supplying water.
- the housing 3 of the nozzle 2 contains a discharge chamber 7 (i.e., a guaranteed cavity, the length of which conditionally reaches the outlet 13 of the collector 12 inside the housing 3), which contributes to additional turbulence in the flow of the moistened refractory mixture and creates favorable conditions for its additional mixing and saturation with hardener.
- the flows are summed up, and the turbulence mode is weakened and maintained due to forced mixing of the mixtures through a plurality of openings 13 evenly distributed around the circumference, similar to water supply through openings 1 1 of the collector 10.
- the hardener is introduced into the stream of wetted mixture in the form of a pre-prepared air mixture.
- This is served by the corresponding pipe 8 on the housing 3, which includes a channel 14 for supplying compressed air, perpendicular to which there is a channel 15 for supplying a hardener.
- Preliminary preparation of the air mixture with a predominantly liquid hardener is ensured by the fact that the hardener stream is brought perpendicularly or close to the air stream and, due to, inter alia, the ejection mode, they are pre-mixed.
- a thoroughly mixed air mixture of the refractory mixture, water and hardener continues along the body 3 to the nozzle 2, the outlet end 9 of which is made tapering.
- the narrowing of the nozzle 2 smoothly seals the flow of the prepared composition and increases its speed, which is formed into a compact working stream at the outlet.
- the implementation of the claimed method is ensured by fairly simple structural means.
- Additional design solutions for the lining of metallurgical units reinforce the effect.
- These solutions include a coaxial technological arrangement of the nozzle 5 for supplying a dry refractory mixture to the body 3 of the nozzle 2 in the compressed air stream and the presence of a discharge on the body 3 and in its chamber 7, preferably two collectors 10 and 12 perpendicularly arranged , one of which is an element of the branch pipe b of the water supply, and the other is an element of the pipe 8 of the supply of the mixture of hardener with compressed air.
- Both collectors 10 and 12 are provided with rows of holes 1 1 and 13 evenly distributed around the perimeter of the casing.
- the result of the implementation of the group of inventions is the creation of a new class of special equipment - shotgun installations for shotgun-cretting.
- the etymology of the new term comes from English. "Gunning” - "dry” shotcrete and English. “Shot” - shotcrete (“wet” shotcrete).
- the result is “Shotgun (shotgan)”, a technology and installation, consisting mainly of items of equipment for dry shotcrete with the properties and the resulting effect of equipment for wet shotcrete.
- Example 1 Creating an original device for lining metallurgical units.
- the shotgun installation includes, for example, part of the equipment of a typical shotcrete machine (not shown conventionally) with a receiving hopper for a dry refractory mixture, a revolving rotor equipped with many portion chambers, a unit for their sequential unloading with air supply for unloading, exhaust chamber, equipped with air supply for transportation and main pipeline. Additionally mounted a pressor (in case there is no transport pneumatic supply) and a container for a hardening additive is hung.
- the transport pipeline (line) 1 ends with a pipe 5 for supplying a dry refractory mixture in the compressed air stream.
- This pipe 5 is connected to the housing 3 of the nozzle 2 through its inlet end 4.
- the shotgun installation is equipped with a set of supply pipes and hoses for the refractory mixture, curing additive, air and water.
- a working body according to the invention is connected to the main pipeline and includes, in particular, a nozzle 2 with a housing 3, to the inlet end 4 of which there is a nozzle 5 for supplying a dry refractory mixture in a compressed air stream and a nozzle 6 for supplying water, while the case 3 nozzle 2 comprises a vacuum chamber 7 equipped with a nozzle 8 for supplying a mixture of hardener with compressed air, and the outlet end 9 of nozzle 2 is made tapering.
- the nozzle 2 with the casing 3 are equipped with all or part of the essential design features:
- a supply pipe 5 for supplying a dry refractory mixture in the compressed air stream is installed coaxially with the nozzle body 3;
- the pipe 6 for supplying water to the casing 3 of the nozzle 2 includes a perpendicularly placed collector 10 with a number of holes 1 1 evenly distributed along the perimeter (perpendicular to the longitudinal axis) of the casing 3, the axes of which, for example, are inclined to the axis of the housing 3 nozzle 2 and away from it (although this is not necessary);
- the pipe 8 for supplying the mixture of hardener with compressed air to the chamber 7 of the discharge chamber 3 of the nozzle 2 includes a perpendicularly distributed manifold 12 with a number of holes 13 evenly distributed along the perimeter of the housing 3, the axes of which are also, for example, inclined to the axis of the nozzle body 3 2 and away from it (although this is also not necessary);
- - pipe 8 for supplying a mixture of hardener with compressed air you- it is filled in the form of a channel 14 for supplying compressed air perpendicular to which there is a channel 15 for supplying a hardener, which makes it possible to realize the mode of its ejection, and, therefore, to obtain a better finely dispersed mixture of hardener with air.
- the assembled shotgun installation is additionally equipped with a control system, it is tested, marked accordingly and delivered to the consumer in this form.
- the shotcrete mixture enters the chambers of the revolving rotor. Due to the rotation of the rotor, the chamber with the material enters the discharge point. Using compressed air, the chamber with the material is unloaded. Through the exhaust chamber, the mixture enters the initial section of the line and then using compressed air, i.e. in the air stream (the so-called pneumatic supply), the mixture is transported at high speed to its final section - to the pipe 5 for supplying the dry refractory mixture to the body 3 of the nozzle 2.
- compressed air i.e. in the air stream
- the refractory mixture is wetted with water and in this form enters the vacuum chamber 7 on the housing 3, where the moistened mixture is mixed with the hardener through the manifold 12 of the nozzle 8. Further, the prepared composition is compacted by narrowing the nozzle 2 and escapes outward - towards the lined surface of the metallurgical unit.
- composition is applied to the lined surface in one or several layers.
- a certain enterprise or its specialized service professionally engaged in the lining of metallurgical units has a working shotcrete machine, for example, the AC 1-AC6 series, the SSB series (SSB 02, 05, 14 and 24), MPCS 4 or other installations.
- Modernization is reduced to the dismantling of its own working body (nozzle) and equipping the machine with a working body, made in accordance with Example 1. If necessary, appropriate changes are made to the control system of the installation.
- a furnace casing was constructed at the working site, on the inner surface of which tubular heat exchangers were mounted, a forge and shoulders were erected. The latter are covered with technological flooring. There is a connection of energy resources - an electric network of 380 V; 0.64 MPa compressed air network and water supply system.
- the working pressure in the shotcrete installation depending on the design of the machine, the distance from the shotcrete installation to the shotcrete surface and the length of material hoses, should be in the range from 0.2 to 0.6 MPa.
- the pressure in the water tank should be 0.05-0, 1 MPa more than the working pressure in the gunite installation.
- the air pressure in the gun installation and the water pressure in the water tank must be constant.
- Materials for shotgun-capping are available - a dry refractory mixture, for example, based on silicon carbide (for lining the first layer) and aluminosilicate composition (for lining subsequent layers); potable water and a curing agent, for example, based on liquid glass.
- a shotgun installation is delivered inside the furnace casing, which is placed on the technological flooring, connected to the power system and filled with appropriate materials for lining the first layer.
- the installation is started and, using a special stand, it is brought to the specified operating mode.
- the installation operator begins the process of applying the first layer of the prepared lining composition using the nozzle 2 on the inner surface of the furnace casing.
- the so-called lining step the first layer of the lining is applied along the perimeter of the inner surface of the casing, with which tubular heat exchangers are also walled. After raising the flooring to the next step, the lining process is repeated and so on to the entire height of the casing.
- the flooring is lowered to the level of the shoulders.
- the equipment is washed and filled with materials for lining the next layer.
- the installation is started again and, using a special stand, it is brought to the specified operating mode.
- the installation operator begins the process of applying with the same nozzle 2 to the first, naturally or force-dried, lining layer of the next layer of the prepared lining composition.
- another layer of lining is applied to the height of the operator along the perimeter of the inner surface of the casing lined with the first layer, having, for example, other performance properties compared to the properties of the first layer, for example, more durable, dense, heat-resistant, etc. , and corresponding thickness.
- the lining process continues.
- the refractory mixture is changed to a mixture with other operational properties - special, for example, for steamer, shaft and top.
- the formed surface is cleaned (calibrated) and, if necessary, ground.
- This technology allows 1, 5-2, 0 times to reduce the time for installation of the lining in comparison with the "wet" method of shotcrete. As a result, construction costs were significantly reduced. After completion of work, the device is washed, purged with air and, as such, left for later use.
- Example 4 Reconstruction installation of the refractory lining of the main gutter and the blast furnace transport chutes system (intermediate repair).
- the installation of the lining begins with the preparation of the surface on which the concrete will be applied.
- the surface must be cleaned of residues of smelting products (slag, cast iron), oxidized concrete must also be removed. All “unbound”, poorly-held concrete must also be dismantled.
- the required amount of refractory material has been prepared at the work site.
- Equipment is connected to energy carriers (air, water, electricity) and its testing in idle mode (without load).
- refractory materials of various densities and for various purposes can be used (from the installation of insulating materials to dense working materials with a density higher than 2.4 kg / cm 3 containing the main material ABO3, SiC).
- the operator using the device for lining, namely, the nozzle 2 with the housing 3, starts work on applying (restoring) the refractory lining to the geometric dimensions described in the statement of work.
- This technology makes it possible to apply concrete with a thickness of more than 100 mm in one go, as this technology uses binder material. With dry shotcrete, concrete of such a thickness must be applied in layers, which creates a certain, undesirable lamination of the lining.
- the main gutter is exclusively a dry shotcrete method.
- the furnace is stopped and its inner surface is blown out to lower the temperature to the level of providing conditions for repair work, including the removal of toxic gases.
- the shoulders and forge with the remnants of liquid metal and slag are covered with insulating flooring.
- the inner surface of the blast furnace is prepared for repair - remove potentially dangerous areas of masonry and clean.
- the composition of the materials for the lining is selected.
- a technological map of upcoming repair work is drawn up.
- the installation operator begins the process of applying, with the aid of nozzle 2, to the internal surface of the furnace or to its separate sections of the refractory composition, which is firmly fixed to the brickwork or to its previous layer. This continues until the desired lining thickness is restored. Thanks to the heated walls, the drying process of the composition is accelerated.
- the lining device After completion of work, the lining device is washed, blown with air and left as such for later use.
- Example 6 The lining of a small metallurgical unit - a typical 50-ton steel pouring ladle.
- a feature of the lining of the inner surface of such a bucket is the extremely cramped conditions for work - this is a conditional cone with a height of 2800 mm and diameters of 2620 mm and 2340 mm.
- fireclay bricks as well as printed or bulk refractory masses are widely used for lining newly constructed or repaired steel-pouring ladles. Their installation is a rather laborious and lengthy process. The durability of the lining of steel casting ladles is usually 7-15 smelts.
- the problem of high-quality and sufficiently fast lining of the mentioned steel-pouring ladle is solved by using the corresponding lining device made according to the invention.
- the dimensions of the working body of this device nozzle 2 with housing 3 and nozzle 5 — supplying a dry refractory mixture, is approximately 1 m. Adjusted for the length of the sprayed prepared refractory composition and the bending radius of the supply hoses about 1.5 m of free space is required.
- the main working equipment is located outside the bucket.
- Example 5 In order to restore the lining of the steel pouring ladle during scheduled repairs, the actions are carried out according to Example 5, adjusted for significantly smaller dimensions of the ladle and the absence of a bath with molten metal and slag - also by one operator.
- the lining device After completion of work, the lining device is washed, blown with air and left as such for later use.
- the newly lined or repaired steel pouring ladle is dried, heated to 700-800 ° C and transferred to work.
- the durability of the mounted lining of the steel pouring ladle made using the shotgun-cracking technology before intermediate repair is comparable with the lining service life, including its restoration, carried out according to the traditional technology - at least 20 melts.
- Intermediate repairs using the technology of shotgun-cracking can increase the durability of the bucket to 30 heats or more.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области металлургии и может быть использована в технологии футеровки металлургических и других тепловых агрегатов методом торкретирования. В способе футеровки металлургических агрегатов композицию готовят путем смачивания сухой огнеупорной смеси водой в турбулентном потоке сжатого воздуха. Затем поток композиции разрежают и насыщают отвердителем в дополнительном потоке сжатого воздуха. Перед нанесением подготовленной композиции на внутренние поверхности агрегатов ее уплотняют. В устройстве для футеровки корпус сопла содержит камеру разрежения, оснащенную патрубком смеси отвердителя со сжатым воздухом. Выпускной конец сопла выполнен сужающимся. Изобретения направлены на улучшение качества подготовки футеровочной смеси и упрощение конструкции.
Description
СПОСОБ ФУТЕРОВКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Группа изобретений относится к области металлургии, а именно к технологиям футеровки металлургических и других тепловых агрегатов методом торкретирования и его аппаратному оформлению.
В общем случае способ футеровки торкретированием поверхностей разнообразных агрегатов и конструкция устройства для его осуществле- ния приведены в справочной литературе [Краткий политехнический сло- варь. - М. : Государственное издательство технико-теоретической литера- туры. (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 металлурги- ческих 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. Получающийся торкретбетон (пневмобетон) обладает большой прочностью, плотностью, водо- и воздухонепроницаемостью.
Наиболее полно уровень техники в области бес факельного торкре- тирования огнеупорных материалов и его анализ подробно описаны в патенте РФ на изобретение «Устройство для торкретирования огнеупор- ного материала и сопло для торкретирования» [Описание изобретения к патенту РФ Na 2363543 от 22.01.2004, МПК В05В 7/ 14, В05В 13/00, опубл. 10.08.2009 Бюл. NW 22]: Известны два широко используемых спо- соба торкретирования для создания и ремонта футеровок из огнеупорно- го материала: торкретирование соплом и торкретирование плотных бето- нов (плотность выше 2,4 кг/см3) насосом. В отличие от других литьевых способов, эти способы торкретирования не требуют создания опалубки для отливки огнеупорных футеровок и при их применении обеспечивает-
ся легкое нанесение футеровок даже на нерегулярные формы или в тех случаях, где опалубки сложно сконструировать. Соответственно способы торкретирования стали широко использовать при создании и ремонте футеровок из огнеупорного материала, особенно в печах, например до- менных печах, доменных воздухонагревателях, электропечах, разливоч- ных ковшах, разливочных желобах, кислородных конверторах, печах по- вторного нагрева и т.д.
В способе торкретирования соплом («сухой» способ торкретирова- ния) сухой порошкообразный материал, который надлежит «торкретиро- вать», пневматически подают через транспортирующий шланг к сопло- вому узлу, где добавляют воду для образования мокрой, очень вязкой торкрет-массы с хорошими адгезионными свойствами. Торкрет-массу выбрасывают из сопла так, что она сцепляется и затвердевает на участке стенки печи, благодаря чему создают или восстанавливают огнеупорную футеровку печи.
Способ торкретирования соплом не требует предварительного сме- шивания материала с водой и, таким образом, при его применении мож- но быстро и в течение непродолжительного срока после уведомления произвести работу, при этом требуется минимальная чистка оборудова- ния. Также при его применении не требуется обязательное использование формы для отливки футеровки, благодаря чему обеспечивается снижение стоимости работ и повышение эффективности труда, а также возмож- ность производства, например, ремонта как горячих, так и холодных фу- теровок печей.
Однако в способе торкретирования соплом сложно полностью сма- чивать и тщательно перемешивать материал и струю воды при их транс- портировке в трубе или сопле. Это особенно справедливо при использо- вании коротких, длиной менее 1,5 м торкретирующих труб. В этих слу- чаях недостаток, относящийся к тщательности перемешивания, приво- дит к меньшей, чем оптимальная и желаемая, гомогенности нанесенной массы, меньшей ее плотности и увеличенной открытой пористости, а также к увеличению отходов материала из-за отскока сагрегировавших-
ся частиц и плохой сцепляемости масс ы, и к чрезмерной капели матери- ала из трубы. Проблема, связанная с большой сухостью или плохой сма- чиваемостью торкретируемого материала, который наносят на требуемое место, заключается в том, что часть материала не сцепляется с основой, и это ведет к потере отклонившихся частиц (известно как «отскок»), что ведет к уменьшению доли сцепившегося со стенкой агрегата наносимого материала, ухудшая, таким образом, качество и долговечность его огне- упорной футеровки. Плотность такой футеровки на практике не превы- шает 1 ,8-2, 3 кг/см3.
Перечисленных недостатков лишены способы торкретирования насосом («мокрые» способы торкретирования), которые создают огне- упорные футеровки, обладающие большей равномерностью свойств и лучшими физическими свойствами, чем полученные способом торкрети- рования соплом, их обычно используют для создания монолитных струк- тур высокой плотности. При применении способа торкретирования насо- сом торкретируемую массу получают путем смешивания сухого материа- ла с водой в отдельном смесителе до подачи в торкретное устройство. Су- хой порошкообразный материал предварительно смешивают с водой в миксере и затем нагнетают насосом через подающий шланг к торкрет- ному устройству (насосу), которым выбрасывают торкретируемую массу на поверхность формирования. Обычно в торкретируемую массу добав- ляют реагент для улучшения схватывания у сопла до того, как торкрети- руемый материал будет нанесен на поверхность стенки печи. Данный способ применяется для нанесения плотных огнеупорных смесей с высо- кой прочностью. Данный вид смесей невозможно наносить с помощью оборудования сухого торкретирования.
Недостатки этого способа заключаются в том, что необходимо сме- шивать сухой материал с водой в отдельной емкости до достижения со- ответствующей консистенции. Таким образом, материал для способа торкрет смешивают до его подачи нагнетающим насосом в торкретное устройство, для чего требуется дополнительное оборудование, например миксер, и дорогостоящие средства для подачи и значительные трудоза-
траты, по сравнению со способом торкретирования соплом. Кроме того, важно точно контролировать количество воды, подаваемое в торкрети- руемый материал при применении способа торкретирования насосом для поддержания правильной консистенции. Для этого требуется квалифи- цированный оператор по части нанесения футеровки способом торкре- тирования насосом для поддержания правильного количества воды для получения желаемой композиции. Если используют слишком мало воды, то может происходить схватывание или преждевременное затвердевание торкретируемого материала в насосе или подающем шланге. И наоборот, если используют избыточное количество воды, то может произойти раз- деление скоплений твердых частиц и тонкого порошка, содержащихся в торкретируемом материале, который надлежит распылить, с образовани- ем неравномерных и плохих по качеству слоев огнеупорного материала.
Дополнительным недостатком способа торкретирования насосом является сложность взаимодействия смесителя и насоса. В подающем шланге и сопле остается определенное количество торкретируемого мате- риала, что ведет к появлению отходов материала и повышению стоимо- сти трудозатрат на эксплуатацию и чистку оборудования. Также обору - дование для такого способа торкретирования является громоздким и требует большее количество обслуживающего персонала.
Кроме того, в отличие от способа торкретирования соплом, который можно применять при ремонте стенок печи при температуре свыше 1000°С, попытки использования способа торкретирования насосом для ремонта огнеупорных футеровок при высоких температурах не были признаны удачными.
Для устранения перечисленных недостатков были созданы соответ- ствующие устройства - см. описание изобретения к патенту РФ Ne 2363543.
Один вариант устройства для торкретирования огнеупорного мате- риала содержит сопло с внутренним каналом, имеющим впускной конец, в который вводится смоченный материал, и выпускной конец, из которо- го материал распыляется. Внутренний трубчатый элемент содержит одно
сквозное отверстие и множество сквозных пазов, расположенных по окружности. Наружный канал расположен вокруг внутреннего канала и сообщён с ним, и имеет впускной конец для введения в него газа, кото- рый пропускается по наружному каналу и выталкивает смоченный мате- риал, проходящий по внутреннему каналу.
Устройство по второму варианту содержит шланг для подачи мате- риала, куда через специальный впуск подают воду для смачивания мате- риала. Впускной патрубок соединяет полый фланец с впускным концом наружного трубчатого элемента. Смоченный материал посредством сопла выводят наружу, при этом смесительная камера расположена в проме- жуточном положении и сообщена со шлангом для подачи материала и содержит впуск для введения смешивающего газа.
Среди недостатков перечисленных вариантов устройств следует отметить работу исключительно с окончательно подготовленной для тор- кретирования «мокрой» композицией - формируется лишь рабочая струя для нанесения качественных слоёв футеровки на поверхности различных агрегатов. В результате конструкция сопла усложняется и увеличиваются его габариты, что делает затруднительной работу в ограниченных объё- мах и стеснённых условиях. Кроме этого, при работе с нагнетательным насосным оборудованием сохраняются все, правда, в меньшей степени, характерные недостатки этого способа торкретирования - в подающем шланге и сопле всё равно остается определенное количество торкретиру- емого материала, что ведет к появлению отходов материала и повыше- нию стоимости трудозатрат на эксплуатацию и чистку оборудования.
Кроме этого, в ряду иных технологий торкретирования известны способ вихревого (факельного) торкретирования цилиндрических футе- ровок и устройство для его осуществления [Описание изобретения к па- тенту РФ N 2108397 от 28.08. 1995, МПК С21С 5/44, F27D 1 / 16, опубл. 10.04. 1998]. Способ включает подачу на футеровку по каналам установ- ленной вдоль оси футеровки торкрет-фурмы компонентов торкретирова- ния, истекающих из сопла торкрет-фурмы в виде закрученного единого вихревого потока, адгезию подаваемых частиц торкрет-смеси одновре-
менно по всей цилиндрической поверхности торкретируемого участка футеровки и формирование на нем слоя торкрет-покрытия, при этом компоненты торкретирования на футеровку подают из торцевого сопла торкрет-фурмы, имеющего наружную круглую кромку, и закручивают в единый вихревой поток в виде полого конуса с внешним углом раскры- тия, равным не менее 45°, а адгезию частиц торкрет-смеси одновремен- но по всей цилиндрической поверхности торкретируемого участка футе- ровки обеспечивают за счет создания необходимых величин радиальной и тангенциальной составляющих скорости частиц торкрет-смеси путем регулирования степени закручивания единого вихревого потока или его компонентов в ту или другую сторону.
Устройство для осуществления данного способа содержит состыко- ванные друг с другом емкость с торкрет-смесью, пневмотранспортный узел, трубопроводы для подачи компонентов торкретирования, связан- ные с соответствующими каналами торкрет-фурмы с соплом, завихри- тель по крайней мере одного подаваемого по каналам торкрет-фурмы компонента торкретирования, при этом торкрет-фурма выполнена с торцевым соплом, имеющим наружную круглую кромку, с возможностью подачи из него на футеровку компонентов торкретирования в виде за- крученного единого вихревого потока, снабжена механизмом ее верти- кального перемещения, установленным на передвижном шасси, и за- щитным экраном, а завихритель состыкован по крайней мере с одним каналом торкрет-фурмы.
К недостаткам способа можно отнести большие габариты устрой - ства для его реализации. Кроме этого, создание единого закрученного вихревого потока актуально и возможно для реализации лишь при пере- мешивании компонентов торкретирования и заканчивается на стадии выхода смеси из сопла, где действуют прямолинейно направленные силы инерции. Большие внешние углы раскрытия потока торкрет-смеси дела- ют возможным её качественное нанесение на цилиндрические (горизон- тальные) поверхности небольшого диаметра ремонтируемых агрегатов, однако в вертикальной плоскости большие углы приводят к традицион-
ным потерям торкрет-смеси за счёт её отскока. В итоге известные способ и устройство не обладают универсальностью применения для футеровки множества металлургических агрегатов и их элементов за исключением включающих сферические и цилиндрические поверхности. Также следу- ет иметь в виду, что факельное нанесение торкрет-смеси используется преимущественно для горячего ремонта металлургических агрегатов и редко используется при изготовлении футеровок вновь строящихся агре- гатов, а также футеровок большого объёма.
Полная автоматизация процесса нанесения торкрет-смеси на неостывшую, неподготовленную поверхность агрегата (т.н. «горячий» ре- монт) зачастую приводит к непрогнозируемому результату.
Задача, решаемая группой заявленных изобретений и достигаемый технический результат, заключаются в создании нового способа футе- ровки металлургических и других тепловых агрегатов и его конструктив- ной реализации, что позволяет улучшить качество подготовки, однород- ность и стабильность состава футеровочной смеси, такие свойства кото- рой, как плотность, пористость и прочность приближаются к наливному огнеупорному бетону с плотностью выше 2,4 кг/см3 при упрощении кон- струкции устройства для футеровки и снижении его габаритов. Кроме этого, существенно, до 1 ,5-2, 0 раз сокращается время на монтаж футе- ровки.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного тех- нического результата в способе футеровки металлургических агрегатов, включающем нанесение на их внутренние поверхности с использованием сопла насыщенного сжатым воздухом потока подготовленной компози- ции на основе смоченной водой огнеупорной смеси, при этом компози- цию готовят путём смачивания сухой огнеупорной смеси водой в турбу- лентном потоке сжатого воздуха, после чего поток композиции разряжа- ют и насыщают отвердителем в дополнительном потоке сжатого воздуха, а перед нанесением подготовленной композиции на внутренние поверх - ности агрегатов её поток уплотняют.
Кроме этого:
- насыщение воздушного потока огнеупорной смеси водой и её по- следующее насыщения отвердителем осуществляют равномерно по сече- нию потока;
- поток подготовленной композиции наносят на внутренние по- верхности металлургических агрегатов на расстоянии 0, 2-4, 0 м и под уг- лом к нормали, не превышающим 60°;
- подготовленную композицию наносят на внутренние поверхности металлургических агрегатов последовательно в несколько слоёв, при этом состав композиции имеет одинаковый или разный химический состав для каждого слоя.
Также, для решения поставленной задачи и достижения заявленно- го технического результата в устройстве для футеровки металлургиче- ских агрегатов, включающем сопло с корпусом, к впускному концу кото- рого подходит патрубок подвода в потоке сжатого воздуха сухой огне- упорной смеси и патрубок подвода воды, при этом корпус сопла содер- жит камеру разряжения, оснащённую патрубком подвода смеси отвер- дителя со сжатым воздухом, а выпускной конец сопла выполнен сужаю- щимся.
Кроме этого:
- патрубок подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси установлен соосно корпусу сопла;
- патрубок подвода воды к корпусу сопла включает перпендику- лярно размещённый коллектор с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий;
- патрубок подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом к каме- ре разряжения корпуса сопла включает перпендикулярно размещённый коллектор с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий;
- патрубок подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом вклю- чает канал подачи сжатого воздуха, перпендикулярно которому распо- ложен канал подвода отвердителя.
Группа изобретений иллюстрируется чертежами, где:
- на фиг. 1 показан общий вид наиболее значимого фрагмента кон- струкции устройства для футеровки металлургических и других тепловых агрегатов - сопла с корпусом, - в аксонометрической проекции;
- на фиг. 2 показано продольное сечение устройства для футеровки фиг. 1 ;
- на фиг. 3 показано сечение А-А фиг. 2 - конструкция коллектора для подвода и равномерного распределения воды в поток насыщенной сжатым воздухом сухой смеси на основе огнеупорной композиции;
- на фиг. 4 - сечение Б-Б фиг. 2 - конструкция коллектора для под- вода в поток смоченной огнеупорной композиции смеси отвердителя со сжатым воздухом.
Устройство для футеровки металлургических агрегатов включает традиционный, достаточно распространённый (серийно выпускаемый) набор оборудования, куда входит, например, большая часть оборудова- ния типовой установки для сухого торкретирования (условно не показа- на), функция которой сводится к подаче в транспортный трубопровод (магистраль) 1 под действием сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси, и далее - сопло 2 с корпусом 3, к впускному концу 4 которого и соосно ему подходит патрубок 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огне- упорной смеси и патрубок б подвода воды, при этом корпус 3 сопла со- держит камеру 7 разряжения, оснащённую патрубком 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом, при этом выпускной конец 9 сопла 2 выполнен сужающимся. Поскольку выпускной конец 9 делают в виде от- дельной детали из специальных износостойких материалов, типа поли- амида, он носит название «насадок».
Патрубок 6 подвода воды к корпусу 3 сопла 2 включает перпенди- кулярно размещённый коллектор 10 с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса 3 отверстий 1 1.
Патрубок 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом к ка- мере 7 разряжения корпуса 3 сопла 2 включает перпендикулярно разме- щённый коллектор 12 с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий 13. при этом патрубок 8 подвода смеси отвердителя
со сжатым воздухом выполнен в виде канала 14 подачи сжатого воздуха, перпендикулярно которому расположен канал 15 подвода отвердителя.
Способ, реализуемый настоящим устройством для футеровки ме- таллургических агрегатов включает нанесение на их внутренние поверх- ности через выпускной конец 9 сопла 2 насыщенного сжатым воздухом потока подготовленной композиции на основе смоченной водой огне- упорной смеси, при этом композицию готовят путём смачивания сухой огнеупорной смеси водой в турбулентном потоке сжатого воздуха, после чего поток композиции разряжают и насыщают отвердителем в дополни- тельном потоке сжатого воздуха, а перед нанесением подготовленной композиции на внутренние поверхности агрегатов её поток уплотняют путём сужения сечения выпускного конца 9 сопла 2.
Насыщение воздушного потока огнеупорной смеси водой и её по- следующее насыщения отвердителем осуществляют равномерно по сече- нию потока, при этом поток подготовленной композиции наносят на внутренние поверхности металлургических агрегатов на расстоянии 0,2- 4,0 м и под углом к нормали, не превышающим 60°, последовательно в несколько слоёв, при этом состав композиции имеет одинаковый или разный химический состав для каждого слоя, что определяется техноло- гическими требованиями к качественному составу футеровки.
Проанализируем существенные признаки группы изобретений.
Смачивания сухой огнеупорной смеси водой в турбулентном потоке сжатого воздуха известно из «сухого» способа торкретирования. Однако в заявленном способе поток полученной смеси не наносят на поверхности металлургических агрегатов, а разряжают в условно замкнутом объёме (камере 7) корпуса 3, следствием чего является более полное и равномер- ное смачивание сухой огнеупорной смеси. Некое подобное, но более вы- раженное разряжение смоченной смеси можно наблюдать при «сухом» способе торкретирования на выходе из сопла, только этот процесс со- пряжён с ненормируемым перераспределением количества воды по сече- нию смоченного потока, следствием чего является, в частности, не предусмотренная технологией футеровки текучесть её локальных фраг-
И ментов. После разряжения в замкнутом объёме корпуса 3 смоченного во- дой насыщенного воздухом потока огнеупорной смеси в него вводят отвердитель в виде самостоятельного потока насыщенной пузырьками воздуха смеси. В отличие от заключительного этапа «мокрого» способа торкретирования - насыщение плотного безвоздушного потока влажной огнеупорной смеси пузырьками воздуха, - турбулентный поток смочен- ной водой сухой огнеупорной смеси не требует дополнительной подготов- ки, происходит его естественное насыщение отвердителем. После этого получается композиция требуемого химического состава и физических свойств, готовая для нанесения на поверхности металлургических агре- гатов. Далее поток подготовленной композиции принудительно сжимают путём его продвижения в сторону сужающегося выпускного конца 9 соп- ла 2. В результате скорость потока увеличивается и на выходе из сопла 2 формируется компактная струя из насыщенной мелкими пузырьками воздуха равномерно перемешанная композиция из огнеупорной смеси, воды и отвердителя. Происходящее на выходе разряжение потока уплот- няет рабочую композицию, освобождая её от теперь уже не нужных пу- зырьков воздуха. На поверхность агрегата ложится слой композиции близкий по свойствам наливному бетону.
Получение подобного результата становится возможным в резуль- тате последовательного насыщения воздушного потока огнеупорной сме- си водой и её последующее насыщения отвердителем равномерно по се- чению потока, чему способствует его принудительно заданная турбу- лентность.
Поток подготовленной композиции рекомендуется наносить на внутренние поверхности металлургических агрегатов на расстоянии 0,2- 4,0 м и под углом к нормали, не превышающим 60°. Расстояния меньшие 0,2 метра не обеспечивают в полной мере отвод пузырьков воздуха, фу- теровка получается более пористая, что снижает её эксплуатационные показатели. Расстояние более 4,0 метров способствует формированию в процессе полёта частиц композиции необоснованно крупных конгломе- ратов, которые создают на поверхности агрегата неровности - ненужные
выступы (рябь) и, как следствие, наплывы и потёки, требующие после ду- ющей зачистки и /или калибровки. Этому также способствует нанесение на внутренние поверхности металлургических агрегатов потока подго- товленной композиции под углом к нормали, превышающим 60°. Значи- тельно большие 60° углы атаки способствуют отскоку части композиции и переходу её в отходы.
Подготовленную композицию наносят на внутренние поверхности металлургических агрегатов в один слой или последовательно в несколько слоёв, при этом состав композиции имеет одинаковый или разный хими- ческий состав для каждого слоя. Очевидно, что в зависимости от вида металлургического оборудования - доменные печи, доменные воздухона- греватели, электропечи, разливочные ковши, разливочные желоба, кис- лородные конверторы, печи повторного нагрева и т.д., - закладывают толщину футеровки, количество слоёв для её формирования и проекта - руют состав композиции, в том числе, для каждого слоя. Например, в доменной печи наружный слой футеровки должен обладать большей из- носостойкостью по сравнению с внутренними слоями, что обеспечивает- ся соответствующим составом наносимой огнеупорной смеси.
В результате заявленный способ футеровки обеспечивает возмож- ность работы с широким спектром геометрических размеров металлурги- ческих агрегатов, подобно способу «сухого» торкретирования, но с каче- ством получаемой футеровки, присущим «мокрому» способу и, как это видно из приведённых сведений, с существенно меньшими затратами на реализацию и более простым конструктивным исполнением.
Типовое устройство для футеровки металлургических агрегатов включает сопло 2 с корпусом 3, к впускному концу 4 которого подходит патрубок 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси и патрубок 6 подвода воды. Однако в заявленном устройстве корпус 3 соп- ла 2 содержит камеру 7 разряжения (т.е. гарантированную полость, дли- на которой условно доходит до выхода отверстий 13 коллектора 12 внутрь корпуса 3), которая способствует дополнительной турбулизации потока смоченной огнеупорной смеси и создаёт благоприятные условия
для её дополнительного перемешивания и насыщения отвердителем. По- сле отверстий 13 потоки суммируются, а режим турбулентности ослабе- вает и поддерживается за счёт принудительного перемешивания смесей через множество равномерно распределённых по окружности отверстий 13, подобно подаче воды через отверстия 1 1 коллектора 10.
Следует отметить, что отвердитель вводится в поток смоченной смеси в виде предварительно подготовленной воздушной смеси. Этому служит соответствующий патрубок 8 на корпусе 3, который включает канал 14 подачи сжатого воздуха, перпендикулярно которому располо- жен канал 15 подвода отвердителя. Предварительная подготовка смеси воздуха с, преимущественно, жидким отвердителем обеспечивается тем, что к потоку воздуха перпендикулярно или близко к этому подводится поток отвердителя и за счёт, в том числе, режима эжекции происходит их предварительное смешивание. Тщательно перемешанная воздушная смесь огнеупорной смеси, воды и отвердителя продолжает свой путь вдоль корпуса 3 к соплу 2, выпускной конец 9 которого выполнен сужа- ющимся. Сужение сопла 2 плавно уплотняет поток подготовленной ком- позиции и увеличивает его скорость, что на выходе оформляется в ком- пактную рабочую струю. Таким образом, достаточно простыми кон- структивными средствами обеспечивается реализация заявленного спо- соба.
Дополнительные конструктивные решения устройства для футе- ровки металлургических агрегатов усиливают полученный эффект. К этим решениям относятся технологичное в исполнении соосное располо- жение патрубка 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси корпусу 3 сопла 2 и наличие на корпусе 3 и в его камере 7 разря- жения, предпочтительно, двух перпендикулярно размещённых коллекто- ров 10 и 12, один из которых является элементом патрубка б подвода воды, а другой - элементом патрубка 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом. Оба коллектора 10 и 12 снабжены рядами равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий 1 1 и 13. Эти конструк- тивные особенности способствуют получению рабочей композиции на
значительно меньшей длине корпуса 3 сопла 2, в отличие от бесколлек- торной конструкции. Этому также способствует выполнение патрубка 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом в виде канала 14 подачи сжатого воздуха, перпендикулярно которому расположен канал 15 под- вода отвердителя, хотя это и не обязательно. Однако наилучший эффект и максимальная универсальность оборудования может быть получена в результате использования всех конструктивных особенностей устрой- ства.
Безусловно, настройка такого устройства требует специальных знаний и практического опыта, характерных для настройки известного серийно выпускаемого оборудования для торкретирования.
Следует отметить, что результатом реализации группы изобретений является создание нового класса специального оборудования - шотган- установок для шотган-кретирования. Этимология нового термина проис- ходит от англ. «Gunning» - «сухое» торкретирование и англ. «Shot» - шот- кретирование («мокрое» торкретирование). В итоге получается - «Shotgun (шотган)», - технология и установка, состоящие преимущественно из эле- ментов оборудования для «сухого» торкретирования со свойствами и по- лучаемым эффектом оборудования для «мокрого» торкретирования.
Реализацию группы изобретений можно проиллюстрировать на следующих примерах:
Пример 1. Создание оригинального устройства для футеровки ме- таллургических агрегатов.
Следует учесть, что для изготовления устройства можно использо- вать элементы типового футеровочного оборудования, преимущественно для «сухого» торкретирования. Таким образом, шотган-установка вклю- чает, например, часть оборудования типовой торкрет машины (условно не показана) с приёмным бункером для сухой огнеупорной смеси, ре- вольверным ротором, оснащённым множеством порционных камер, бло- ком их последовательной разгрузки с подводом воздуха для разгрузки, выпускной камерой, оборудованной подводом воздуха для транспорта - ровки и магистральный трубопровод. Дополнительно монтируется ком-
прессор (на случай отсутствия транспортного пневмоподвода) и навеши- вается ёмкость для отверждающей добавки.
Транспортный трубопровод (магистраль) 1 заканчивается патруб- ком 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси. Этот патрубок 5 соединяется с корпусом 3 сопла 2 через его впускной конец 4.
Кроме этого, шотган-установка оснащается комплектом подающих труб и шлангов для огнеупорной смеси, отверждающей добавки, воздуха и воды.
К магистральному трубопроводу подсоединяют рабочий орган, вы- полненный согласно изобретению и включающий, в частности, сопло 2 с корпусом 3, к впускному концу 4 которого подходит патрубок 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси и патрубок 6 подвода воды, при этом корпус 3 сопла 2 содержит камеру 7 разряжения, осна- щённую патрубком 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом, а выпускной конец 9 сопла 2 выполнен сужающимся.
Для достижения максимального технического результата сопло 2 с корпусом 3 оснащаются всеми или частью существенных конструктив- ных признаков:
- патрубок 5 подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси установлен соосно корпусу 3 сопла 2;
- патрубок 6 подвода воды к корпусу 3 сопла 2 включает перпен- дикулярно размещённый коллектор 10 с рядом равномерно распределён- ных по периметру (перпендикулярное продольной оси сечение) корпуса 3 отверстий 1 1 , оси которых, например, расположены наклонно к оси кор- пуса 3 сопла 2 и в сторону от него (хотя это и не обязательно);
- патрубок 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом к ка- мере 7 разряжения корпуса 3 сопла 2 включает перпендикулярно разме- щённый коллектор 12 с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса 3 отверстий 13, оси которых также, например, расположены наклонно к оси корпуса 3 сопла 2 и в сторону от него (хотя это также не обязательно);
- патрубок 8 подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом вы-
полнен в виде канала 14 подачи сжатого воздуха, перпендикулярно ко- торому расположен канал 15 подвода отвердителя, что позволяет реали- зовать режим его эжекции, а, следовательно, получить более качествен- ную мелкодисперсную смесь отвердителя с воздухом.
Собранная шотган-установка дополнительно оснащается системой управления, тестируется, маркируется соответствующим образом и в та- ком виде поставляется потребителю.
Установка работает следующим образом.
Через приёмный бункер (здесь и далее работа типовых технологи- ческих переделов условно не иллюстрируется) торкрет-смесь поступает в камеры револьверного ротора. Благодаря вращению ротора камера с ма- териалом поступает в точку разгрузки. С помощью сжатого воздуха осу- ществляется разгрузка камеры с материалом. Через выпускную камеру смесь поступает в начальный участок магистрали и далее с помощью сжатого воздуха, т.е. в воздушном потоке (т.н. пневматическая подача) смесь с большой скоростью транспортируется к его конечному участку - к патрубку 5 подвода сухой огнеупорной смеси к корпусу 3 сопла 2.
Через коллектор 10 патрубка 6 огнеупорная смесь смачивается во- дой и в таком виде поступает в камеру 7 разряжения на корпусе 3, где через коллектор 12 патрубка 8 смоченная смесь смешивается с отверди - телем. Далее подготовленная композиция уплотняется за счёт сужения сопла 2 и вырывается наружу - в сторону футеруемой поверхности ме- таллургического агрегата.
Композиция наносится на футеруемую поверхность в один или не - сколько слоёв.
Пример 2. Доработка серийно выпускаемой установки для «сухого» торкретирования .
Некое предприятие или его специализированная служба, професси- онально занимающееся футеровкой металлургических агрегатов, имеет рабочую торкрет-машину, например, серии АС 1-АС6, серии SSB (SSB 02, 05, 14 и 24), MPCS 4 или другие установки.
Для расширения технологических возможностей машины принято
решение о её модернизации и доведения до уровня специализированных шотган -установок.
Модернизация сводится к демонтажу собственного рабочего органа (сопла) и оснащению машины рабочим органом, выполненным согласно Примеру 1. При необходимости вносятся соответствующие изменения в систему управления установки.
Пример 3. Футеровка строящейся доменной печи.
На рабочей площадке сооружён кожух печи, на внутренней по- верхности которого смонтированы трубчатые теплообменники, возведе- ны горн и заплечики. Последние накрыты технологическим настилом. Существует подводка энерго ресурсов - электрическая сеть 380 В; сеть сжатого воздуха 0,64 МПа и система подвода воды. Рабочее давление в торкрет-установке в зависимости от конструкции машины, расстояния от торкрет-установки до торкретируемой поверхности и длины матери- альных шлангов, должно быть в пределах от 0,2 до 0,6 МПа. Давление в водяном баке должно быть на 0,05-0, 1 МПа больше рабочего давления в торкрет-установке. Во время торкретирования давление воздуха в тор- крет-установке и давление воды в водяном баке должно быть постоян- ным.
Необходимо произвести футеровку распара, шахты и колошника доменной печи. Для этого разрабатывают и составляют технологический регламент выполняемых работ.
В наличии материалы для шотган-кретирования - огнеупорная су- хая смесь, например, на основе карбида кремния (для футеровки первого слоя) и алюмосиликатный состав (для футеровки последующих слоёв); во- да питьевого качества и отверждающая добавка, например, на основе жидкого стекла.
Внутрь кожуха печи доставляют установку для шотган- кретирования, которую размещают на технологическом настиле, под- ключают к энергосистеме и заправляют соответствующими материалами для футеровки первого слоя. Установку запускают и с использованием специального стенда выводят на заданный режим работы.
В соответствии с регламентом оператор установки начинает про- цесс нанесения с помощью сопла 2 на внутреннюю поверхность кожуха печи первого слоя подготовленной футеровочной композиции. За один или несколько проходов на высоту роста оператора (т.н. шаг футеровки) по периметру внутренней поверхности кожуха наносится первый слой футеровки, которым также замуровывают трубчатые теплообменники. После подъёма настила на очередной шаг процесс футеровки повторяют и так на всю высоту кожуха.
По окончании нанесения первого слоя футеровки настил опускают до уровня заплечиков. Оборудование промывают и заправляют материа- лами для футеровки следующего слоя. Установку снова запускают и с ис- пользованием специального стенда выводят на заданный режим работы.
Также, в соответствии с технологическим регламентом оператор установки начинает процесс нанесения с помощью того же самого сопла 2 на первый, подсушенный естественным образом или принудительно, слой футеровки очередного слоя подготовленной футеровочной компози- ции. За один или несколько проходов также на высоту роста оператора по периметру внутренней поверхности отфутерованного первым слоем кожуха наносится очередной слой футеровки, обладающий, например, другими эксплуатационными свойствами по сравнению со свойствами первого слоя, например, более прочного, плотного, жаропрочного и т.д., и соответствующей толщиной. После подъёма настила на очередной шаг процесс футеровки продолжают. При необходимости, в соответствии с регламентом огнеупорную смесь меняют на смесь с другими эксплуата- ционными свойствами - специальными, например, для распара, шахты и колошника.
После нанесения футеровки на стенки металлургического агрегата её выдерживают до полного высыхания, сформированную поверхность зачищают (калибруют) и, при необходимости, шлифуют.
Настоящая технология позволяет в 1 ,5-2, 0 раза сократить время на монтаж футеровки по сравнению с «мокрым» способом торкретирования. В результате существенно сократились издержки строительства.
После окончания работ устройство промывают, продувают возду- хом и в таком виде оставляют для последующего использования.
Пример 4. Восстановительный монтаж огнеупорной футеровки главного жёлоба и системы транспортных желобов доменной печи (про- межуточный ремонт).
Составляют технологическую карту предстоящих ремонтных работ.
Работы по монтажу футеровки начинаются с подготовки поверхно- сти, на которую будет наносится бетон. Поверхность должна быть очи- щена от остатков продуктов плавки (шлака, чугуна), окисленный бетон так же необходимо удалить. Весь «не связанный», плохо держащийся бе- тон так же необходимо демонтировать.
На рабочей площадке подготовлено необходимое количество огне- упорного материала.
Проводится подключение оборудования к энергоносителям (воздух, вода, электричество) и его тестирование в холостом режиме (без нагруз- ки).
С помощью сжатого воздуха проводят обдув рабочей поверхности от пыли и мелкого стороннего мусора.
В зависимости от зоны проведения работы, могут применятся ог- неупорные материалы различной плотности и различного назначения (от монтажа изоляционных материалов до плотных рабочих материалов с плотностью выше 2,4 кг/см3, содержащих основной материал АЬОз, SiC).
Согласно техническому заданию оператор, используя устройство для футеровки, а именно сопло 2 с корпусом 3, приступает к работе по нанесению (восстановлению) огнеупорной футеровки до геометрических размеров, описанных в техническом задании.
Данная технология позволяет за один приём наносить бетон тол- щиной более 100 мм, так как в данной технологии применяется связую- щий материал. При сухом торкретировании бетон такой толщины необ- ходимо наносить послойно, что создаёт определённую, нежелательную слоистость футеровки.
На сегодня основным методом восстановления рабочей футеровки
главного жёлоба является исключительно метод сухого торкретирования.
При использовании технологии монтажа огнеупорной футеровки методом шотган-кретирования - «ШОТГАН» (или «SHOTGUN»), - стойкость (пропускная способность главного жёлоба) увеличивается на 25-30%.
Пример 5. Футеровка доменной печи при её капитальном ремонте.
Существует потребность планового ремонта доменной печи, футе- ровка которой выложена огнеупорным кирпичом, частично износив- шимся от времени, и ресурс которой ещё не выработан.
Печь останавливают и выдувают её внутреннюю поверхность для снижения температуры до уровня обеспечения условий для проведения ремонтных работ, включая удаление ядовитых газов. Заплечики и горн с остатками жидкого металла и шлака накрывают теплоизолирующим настилом.
Внутреннюю поверхность доменной печи готовят для ремонта - удаляют потенциально опасные участки кирпичной кладки и зачищают. Подбирают состав материалов для футеровки. Составляют технологиче- скую карту предстоящих ремонтных работ.
Завозят установку для шотган-кретирования, подключают её к си- стемам энергоообеспечения, доставляют материалы для предстоящей фу- теровки и заправляют ими установку, которую запускают и с использо- ванием специального стенда выводят на заданный режим работы.
В соответствии с технологической картой ремонтных работ опера- тор установки начинает процесс нанесения с помощью сопла 2 на внут- реннюю поверхность печи или на её отдельные участки огнеупорной композиции, которая прочно схватывается с кирпичной кладкой или с её предыдущим слоем. Так продолжают до тех пор, пока не будет восста- новлена заданная толщина футеровки. Благодаря нагретым стенкам процесс высыхания композиции ускоряется.
После восстановления футеровки печи её внутреннюю поверхность, при необходимости, зачищают (калибруют). Далее внутреннее простран- ство печи освобождают от завезённого оборудования и материалов. Уда- ляют теплоизолирующий настил. Далее производят регламентные работы
по запуску доменной печи, в частности, футеровку досушивают и разо- гревают до 700 - 800°С.
После окончания работ устройство для футеровки промывают, продувают воздухом и в таком виде оставляют для последующего исполь- зования.
Благодаря использованию технологии шотган-кретирования про- цесс ремонта доменной печи существенно ускорился, и снизились из- держки на его проведение.
Пример 6. Футеровка малого металлургического агрегата - типового 50-тонного сталеразливочного ковша.
Особенностью футеровки внутренней поверхности такого ковша являются предельно стеснённые условия для проведения работ - это условный конус высотой 2800 мм и диаметрами 2620 мм и 2340 мм.
Как известно, для футеровки вновь построенных или ремонтируе- мых сталеразливочных ковшей широко используют шамотный кирпич, а также набивные или наливные огнеупорные массы. Их монтаж пред- ставляет собой достаточно трудоёмкий и длительный процесс. Стойкость футеровки сталеразливочных ковшей составляет, как правило, 7-15 пла- вок.
Как известно, промежуточные ремонты футеровки торкретирова- нием позволяют увеличить ее стойкость на 30-50%.
Проблема качественной и достаточно быстрой футеровки упомяну- того сталеразливочного ковша решается применением соответствующего устройства для футеровки, выполненному согласно изобретению. В отли- чие от оборудования для «мокрого» торкретирования размеры рабочего органа настоящего устройства - сопла 2 с корпусом 3 и патрубком 5 под- вода сухой огнеупорной смеси, составляет примерно 1 м. С поправкой на длину струи подготовленной огнеупорной композиции и радиус изгиба подводящих шлангов требуется около 1 , 5 м свободного пространства. Основное рабочее оборудование размещается за пределами ковша.
Для футеровки внутреннего пространства нового сталеразливочно- го ковша выполняют все действия согласно Примеру 3 силами, напри-
мер, одного оператора.
Для восстановления футеровки сталеразливочного ковша при пла- новом ремонте выполняют действия согласно Примеру 5, с поправкой на значительно меньшие габариты ковша и отсутствие ванны с расплавлен- ным металлом и шлаком - также, силами одного оператора.
После окончания работ устройство для футеровки промывают, продувают воздухом и в таком виде оставляют для последующего исполь- зования.
Вновь отфутерованный или отремонтированный сталеразливочный ковш сушат, разогревают до 700-800°С и передают в работу.
Стойкость смонтированной футеровки сталеразливочного ковша, выполненной по технологии шотган-кретирования до промежуточного ремонта сопоставима со сроком службы футеровки, включая её восста- новительный ремонт, осуществляемых по традиционной технологии - не менее 20 плавок. Промежуточный ремонт с использованием технологии шотган-кретирования позволяет поднять стойкость ковша до 30 плавок и более.
Вышеприведённые Примеры 1-6 не исчерпывают возможности ре- ализации заявленной группы изобретений. Возможны иные способы реа- лизации, особенностью которых будет использование существенных при- знаков изобретений в различных сочетаниях и на различных металлурги- ческих и тепловых агрегатах.
В результате решения поставленной задачи создан новый способ футеровки металлургических и иных тепловых агрегатов и устройство для его осуществления, вследствие чего улучшилось качество подготовки, однородность и стабильность состава футеровочной смеси, плотность, пористость и прочность которой приблизились по свойствам к наливному огнеупорному бетону с плотностью выше 2,4 кг/см3, упростилась кон- структивное исполнение устройства для футеровки и снизились его габа- риты. Кроме этого, существенно, до 1 ,5-2, 0 раз сократилось время на монтаж футеровки.
Claims
1. Способ футеровки металлургических агрегатов, включающий нанесение на их внутренние поверхности с использованием сопла насы- щенного сжатым воздухом потока подготовленной композиции на основе смоченной водой огнеупорной смеси, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО ком- позицию готовят путём смачивания сухой огнеупорной смеси водой в турбулентном потоке сжатого воздуха, после чего поток композиции раз- ряжают и насыщают отвердителем в дополнительном потоке сжатого воздуха, а перед нанесением подготовленной композиции на внутренние поверхности агрегатов её поток уплотняют.
2. Способ по п. 1 , ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО насыщение воз- душного потока огнеупорной смеси водой и её последующее насыщение отвердителем осуществляют равномерно по сечению потока.
3. Способ по п. 1 , ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО поток подготовлен- ной композиции наносят на внутренние поверхности металлургических агрегатов на расстоянии 0, 2-4, 0 м и иод углом к нормали, не превыша- ющим 60°.
4. Способ по п. 1 , ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО подготовленную композицию наносят на внутренние поверхности металлургических агре- гатов последовательно в несколько слоёв, при этом состав композиции имеет одинаковый или разный химический состав для каждого слоя.
5. Устройство для футеровки металлургических агрегатов, включа- ющее сопло с корпусом, к впускному концу которого подходит патрубок подвода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси и патрубок подвода воды, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО корпус сопла содержит ка- меру разряжения, оснащённую патрубком подвода смеси отвердителя со сжатым воздухом, при этом выпускной конец сопла выполнен сужаю- щимся.
6. Устройство по п. 5, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО патрубок под- вода в потоке сжатого воздуха сухой огнеупорной смеси установлен со- осно корпусу сопла.
7. Устройство по п. 5, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО патрубок под- вода воды к корпусу сопла включает перпендикулярно размещённый коллектор с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий.
8. Устройство по п. 5, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО патрубок под- вода смеси отвердителя со сжатым воздухом к камере разряжения кор- пуса сопла включает перпендикулярно размещённый коллектор с рядом равномерно распределённых по периметру корпуса отверстий.
9. Устройство по п. 5, ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ТЕМ, ЧТО патрубок под- вода смеси отвердителя со сжатым воздухом выполнен в виде канала по- дачи сжатого воздуха, перпендикулярно которому расположен канал подвода отвердителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP19851363.2A EP3858491A4 (en) | 2018-08-20 | 2019-08-16 | METHOD FOR FORMING INTERNAL COATING FOR METALLURGICAL EQUIPMENT AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THIS METHOD |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130382A RU2692390C1 (ru) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | Способ футеровки металлургических агрегатов и устройство для его осуществления |
RU2018130382 | 2018-08-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020040665A1 true WO2020040665A1 (ru) | 2020-02-27 |
Family
ID=67038319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2019/000580 WO2020040665A1 (ru) | 2018-08-20 | 2019-08-16 | Способ футеровки металлургических агрегатов и устройство для его осуществления |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3858491A4 (ru) |
RU (1) | RU2692390C1 (ru) |
WO (1) | WO2020040665A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021173031A1 (ru) * | 2020-02-26 | 2021-09-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Севен Рефракторис" | Способ футеровки металлургических агрегатов |
RU2744635C1 (ru) * | 2020-04-30 | 2021-03-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Амт" | Способ изготовления футеровки для металлургического оборудования в виде плавильного или разливочного устройства с использованием аддитивных технологий |
RU2755325C1 (ru) * | 2020-08-24 | 2021-09-15 | Общество с ограниченной ответственностью «АМТ» | Способ изготовления и обработки аддитивной футеровки |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU670705A2 (ru) * | 1977-05-23 | 1979-06-30 | Кишиневский политехнический институт им.С.Лазо | Сопло дл торкретировани бетонной смеси |
RU2108397C1 (ru) | 1995-08-28 | 1998-04-10 | Акционерное общество "Санкт-Петербургский институт огнеупоров" | Способ вихревого торкретирования цилиндрических футеровок и устройство для его осуществления |
US5976632A (en) * | 1997-03-13 | 1999-11-02 | North American Refractories Co. | Dry process gunning of refractory castable |
RU2363543C2 (ru) | 2003-01-29 | 2009-08-10 | Спешиалти Минералз (Мичиган) Инк. | Устройство для торкретирования огнеупорного материала и сопло для торкретирования |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU614195A1 (ru) * | 1976-06-09 | 1978-07-05 | Кишиневский Политехнический Институт Им.Сергея Лазо | Сопло дл торкретировани бетонной смеси |
US4768710A (en) * | 1987-03-02 | 1988-09-06 | Henry Sperber | Fibrous blown-in insulation having homogenous density |
US6004626A (en) * | 1998-07-10 | 1999-12-21 | North American Refractories Co. | High pressure/volume process for wet shotcreting a refractory castable |
DE19948779A1 (de) * | 1999-10-08 | 2001-04-12 | Lars Frormann | Verfahren zur Verarbeitung von endlichen Fasern mittels aerodynamischem Transport- und Vereinzelungsorgan im Faserspritzverfahren |
FR2798092B1 (fr) * | 1999-11-15 | 2001-11-30 | Lafarge Refractories | Lance de projection d'un beton par voie seche et bague de mouillage correspondante |
CN101151497A (zh) * | 2005-03-30 | 2008-03-26 | 旭硝子陶瓷株式会社 | 不定形耐火物的喷射施工法 |
-
2018
- 2018-08-20 RU RU2018130382A patent/RU2692390C1/ru active IP Right Revival
-
2019
- 2019-08-16 EP EP19851363.2A patent/EP3858491A4/en active Pending
- 2019-08-16 WO PCT/RU2019/000580 patent/WO2020040665A1/ru unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU670705A2 (ru) * | 1977-05-23 | 1979-06-30 | Кишиневский политехнический институт им.С.Лазо | Сопло дл торкретировани бетонной смеси |
RU2108397C1 (ru) | 1995-08-28 | 1998-04-10 | Акционерное общество "Санкт-Петербургский институт огнеупоров" | Способ вихревого торкретирования цилиндрических футеровок и устройство для его осуществления |
US5976632A (en) * | 1997-03-13 | 1999-11-02 | North American Refractories Co. | Dry process gunning of refractory castable |
RU2363543C2 (ru) | 2003-01-29 | 2009-08-10 | Спешиалти Минералз (Мичиган) Инк. | Устройство для торкретирования огнеупорного материала и сопло для торкретирования |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"Concise Polytechnical Dictionary", 1956, GOSUDARSTVENNOYE IZDATELSTVO TEKHNIKO-TEORETICHESKOY LITERA-TURY, pages: 954 |
See also references of EP3858491A4 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3858491A1 (en) | 2021-08-04 |
EP3858491A4 (en) | 2022-08-10 |
RU2692390C1 (ru) | 2019-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2020040665A1 (ru) | Способ футеровки металлургических агрегатов и устройство для его осуществления | |
JP4377913B2 (ja) | 不定形耐火物の吹付け施工方法、それに使用する吹付け材料、及び施工装置 | |
CN102322741A (zh) | 一种遥控转炉湿法喷补工艺方法及装置 | |
CN205025065U (zh) | 墙面自动砂浆喷涂机 | |
WO2007066660A1 (ja) | 不定形耐火物の吹付け施工方法とそれに使用する吹付け材料 | |
US20050194466A1 (en) | Apparatus for the gunning of a refractory material and nozzles for same | |
RU2733573C1 (ru) | Смесительная насадка для устройства для нанесения торкретбетона, устройство для нанесения торкретбетона, имеющее такую смесительную насадку, и способ нанесения торкретбетона | |
RU2730720C1 (ru) | Смесительная насадка для устройства нанесения торкретбетона и устройство для нанесения торкретбетона, содержащее такую смесительную насадку, и способ нанесения торкретбетона | |
US4487397A (en) | Method for flame spraying of gunite on lining of metallurgical units | |
JP4603477B2 (ja) | 不定形耐火物の吹付け施工方法とそれに使用する吹付け材料 | |
US4462777A (en) | Blow-moulding machine | |
CN100418717C (zh) | 一种含钢纤维浇注料的施工方法及设备 | |
CN202195696U (zh) | 一种遥控转炉湿法喷补装置 | |
US20130108787A1 (en) | Facility for Coating the Inside of a Pipe Element and Corresponding Use | |
US7854397B2 (en) | Long throw shotcrete nozzle | |
JP4669362B2 (ja) | 不定形耐火物の吹付け施工方法、それに使用する吹付け材料、及び施工装置 | |
CN207887393U (zh) | 一种节能型多功能耐火材料喷涂机 | |
JP5283849B2 (ja) | 耐火物の連続混練方法、耐火物の連続施工方法、耐火物の連続混練装置、及び耐火物の連続施工装置 | |
US20210268687A1 (en) | Spin casting device and method | |
KR101650707B1 (ko) | 회전노즐체 및 이를 포함하는 고로 노벽 보수재 분사장치 | |
CN110317069A (zh) | 一种用于高炉送风支管内衬的涂覆材料及涂覆方法 | |
JP3584852B2 (ja) | 高炉炉壁の熱間補修方法 | |
CN115703972A (zh) | 一种新型焦炉废气盘开闭器承插缝密封的方法 | |
RU2108397C1 (ru) | Способ вихревого торкретирования цилиндрических футеровок и устройство для его осуществления | |
SU979511A1 (ru) | Способ факельного торкретировани металлургических агрегатов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19851363 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2019851363 Country of ref document: EP Effective date: 20210322 |