[go: up one dir, main page]

RU2092565C1 - Method of destruction of large-sized objects - Google Patents

Method of destruction of large-sized objects Download PDF

Info

Publication number
RU2092565C1
RU2092565C1 RU96101576A RU96101576A RU2092565C1 RU 2092565 C1 RU2092565 C1 RU 2092565C1 RU 96101576 A RU96101576 A RU 96101576A RU 96101576 A RU96101576 A RU 96101576A RU 2092565 C1 RU2092565 C1 RU 2092565C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
destruction
striker
mass
substance
energy
Prior art date
Application number
RU96101576A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96101576A (en
Inventor
Алексей Вячеславович Страродубов
Юрий Владимирович Тархов
Original Assignee
Алексей Вячеславович Страродубов
Юрий Владимирович Тархов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Вячеславович Страродубов, Юрий Владимирович Тархов filed Critical Алексей Вячеславович Страродубов
Priority to RU96101576A priority Critical patent/RU2092565C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2092565C1 publication Critical patent/RU2092565C1/en
Publication of RU96101576A publication Critical patent/RU96101576A/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)

Abstract

FIELD: blasting of large-sized monolithic objects, for instance, waste of metallurgical industry - scraps formed slag and metal solidified after discharge from the blast furnace or melting furnace. SUBSTANCE: explosive charge with a striker is positioned at a definite distance from the body to be destructed. At initiation of the explosive charge a striker with a mass of 2 to 4 kg is formed, which is propelled by gaseous detonation products to the body to be destructed at definite kinetic energy E. As a result of dynamic action of the striker, a high-pressure zone arises in the body at a level of 105 MPa (106 atm.), the substance crystalline structure gets destructed. This causes mechanical crushing of the substance with subsequent scattering of lumps from the point of impact. The propagating shock wave displaces the compression zone throughout the whole body, causing the required destruction of substance within the whole volume. The maximum energy of detonation products is imparted to the striker, when the explosive mass-to- propelled body mass ratio is 2:6. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области взрывных работ по разрушению крупногабаритных монолитных объектов, например, отходов металлургического производства скрапов, образующихся из застывших после слива из домны или плавильной печи шлака и металла, который попадает в ковш со шлаком и который целесообразно отделить от шлака, раздробить и отправить на переплавку. The invention relates to the field of blasting operations for the destruction of large-sized monolithic objects, for example, scrap scrap from the metallurgical production of slag and metal that solidified after draining from a blast furnace or smelter, which falls into a ladle with slag and which is expediently separated from the slag, crushed and sent to remelting.

В связи с удорожанием продуктов горнодобывающей промышленности, ростом стоимости транспортных услуг по перевозке руды и угля, а также в связи с возможностью вторичного использования почти всех компонентов отходов, образующихся при металлургическом производстве, остро встал вопрос с утилизацией застывших отходов чугуна, стали, шлака ("коржи", "скрапы") путем разрушения их до размеров, позволяющих легко транспортировать куски на переработку. In connection with the increase in the cost of mining products, the increase in the cost of transportation services for the transportation of ore and coal, and also due to the possibility of recycling almost all components of the waste generated during metallurgical production, the issue of utilization of solidified waste of cast iron, steel, slag (" cakes "," scraps ") by destroying them to sizes that make it easy to transport pieces for processing.

Известен способ разрушения, включающий подрыв (инициирование) заряда взрывчатого вещества (ВВ) на поверхности или внутри разрушаемого тела и разрушение его энергией взрывчатого превращения. Однако указанный способ требует предварительной подготовки разрушаемого тела в части формирования полости для закладывания внутрь заряды ВВ. В противном случае энергия продуктов детонации будет рассеиваться во внешнюю среду, производя мало полезной работы по разрушению тела. Наличие близкорасположенных строений накладывает ограничение на мощность взрыва, не позволяя нарушать скрапы и коржи на территории металлургического комбината. Предварительное формирование полости внутри тела для эффективного использования энергии заряда ВВ (с целью снижения его массы) весьма трудоемко и экономически нецелесообразно. A known method of destruction, including the undermining (initiation) of the explosive charge (EX) on the surface or inside the destructible body and its destruction by the energy of the explosive transformation. However, this method requires preliminary preparation of the destructible body in terms of the formation of the cavity for laying explosive charges inside. Otherwise, the energy of detonation products will be dissipated into the external environment, producing little useful work to destroy the body. The presence of nearby buildings imposes a limit on the power of the explosion, not allowing to break the scraps and cakes on the territory of the metallurgical plant. The preliminary formation of a cavity inside the body for the efficient use of explosive charge energy (in order to reduce its mass) is very laborious and economically inexpedient.

Указанные недостатки устранены в способе разрушения, включающем многократное динамическое нагружение разрушаемого тела за счет торможения в нем движущегося ударника, хорошо зарекомендовавшего себя при разрушении старых построек, т.к. вся энергия ударника локализуется в месте его контакта с разрушаемым телом. Но при разрушении скрапов этот способ неэффективен ввиду сравнительно малой мощности. These disadvantages are eliminated in the method of destruction, which includes multiple dynamic loading of the destructible body due to the inhibition of a moving striker in it, which has proven itself in the destruction of old buildings, because all the impactor’s energy is localized at the point of contact with the destructible body. But with the destruction of scraps, this method is ineffective due to the relatively low power.

Целью предполагаемого изобретения является повышение эффективности разрушения путем оптимизации динамического воздействия как по энергетике, так и по направлению воздействия при снижении трудоемкости и материалоемкости разрушения, позволяющая использовать взрывные работы на территории отвала отходов металлургического комбината, а также достижение вполне определенного результата разрушения. The aim of the proposed invention is to increase the efficiency of destruction by optimizing the dynamic effects both in energy and in the direction of impact while reducing the complexity and material consumption of destruction, allowing the use of blasting in the waste dump of a metallurgical plant, as well as achieving a very definite result of destruction.

Это достигается за счет того, что в способе разрушение объектов, например, отходов металлургического производства или каких либо конструкционных элементов, энергия оказываемого на объект динамического воздействия, обеспечивается кинетической энергией метаемого тела к моменту воздействия на объект и определяется величиной (1,5 3) произведения массы объекта на величину энергии, идущей на дробление единицы массы вещества, из которого состоит объект, причем массу взрывчатого вещества выбирают из уровня, что она составит 2-6 масс метаемого тела, при этом метание осуществляют прицельно в зону предполагаемого расположения центра масс объекта с радиусом 0,05 0,03 от габаритного размера объекта во фронтальной плоскости, причем после начала трещинообразования в теле объекта после внедрения метаемого взрывом тела осуществляют подачу газообразных продуктов взрыва в трещины, после чего рассеивают газообразные продукты снаружи объекта. Если в состав объекта входят несколько весьма различных веществ, то метаемому телу обеспечивают кинетическую энергию, которая не менее суммы произведений масс веществ, входящих в состав объекта, на величины энергий, идущих на дробление единиц масс соответствующих веществ. При разрушении объекта слоистой структуры, в состав которого входят несколько компонентов, метание осуществляют со стороны выхода на поверхность компонента, обладающего большей энергией, идущей на дробление единицы массы, по геометрическому центру наружной поверхности этого компонента. This is achieved due to the fact that in the method of destruction of objects, for example, waste from metallurgical production or any structural elements, the energy exerted by the dynamic impact on the object is provided by the kinetic energy of the propelled body at the time of impact on the object and is determined by the value (1.5 3) of the product the mass of the object by the amount of energy spent on crushing a unit mass of the substance of which the object consists, and the mass of the explosive is chosen from the level that it will be 2-6 masses of missile a, while throwing is carried out aiming in the zone of the alleged location of the center of mass of the object with a radius of 0.05 0.03 from the overall size of the object in the frontal plane, and after the onset of crack formation in the body of the object after the introduction of the body thrown by the explosion, the gaseous products of the explosion are fed into the cracks, then gaseous products are scattered outside the object. If the structure of the object includes several very different substances, then the throwing body is provided with kinetic energy, which is not less than the sum of the products of the masses of the substances that make up the object, by the energies used to fragment the mass units of the corresponding substances. When the destruction of the object of the layered structure, which consists of several components, throwing is carried out from the side of the exit to the surface of the component with more energy, which goes to the crushing of a unit mass, along the geometric center of the outer surface of this component.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие критерию "новизна". При изучени известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявленному техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень". Comparison of the claimed technical solution with the prototype made it possible to establish compliance with the criterion of "novelty." When studying the known technical solutions in the art, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 показано исходное положение предназначенного для разрушения объекта и заряд ВВ с метаемым ударником; на фиг. 2 процесс взаимодействия сформированного взрывом ударника и объекта; на фиг. 3- момент внедрения ударника в тело объекта, трещинообразования, затекание в трещины газообразных продуктов взрыва и начала разрушения объекта. In FIG. 1 shows the initial position of the object intended for destruction and the explosive charge with a missile striker; in FIG. 2 the process of interaction formed by the explosion of the projectile and the object; in FIG. 3 - the moment of introduction of the striker into the body of the object, crack formation, leakage of gaseous products of explosion into the cracks and the beginning of the destruction of the object.

На фиг. 1 3 1 заряд ВВ; 2 метаемый элемент; 3 разрушаемое тело; 4 сформированный взрывом ударник; 5 зона высокого давления в момент динамического воздействия ударника; 6 газообразные продукты взрыва; 7 - трещины. In FIG. 1 3 1 explosive charge; 2 missile element; 3 destructible body; 4 explosion-shaped hammer; 5 high pressure zone at the moment of dynamic impact of the striker; 6 gaseous explosion products; 7 - cracks.

Заряд ВВ 1 с метаемым телом 2 располагается на некотором расстоянии от предназначенного для разрушения тела 3. При инициировании заряда ВВ формируется ударник 4 массой 2-4 кг, который газообразными продуктами взрыва метается в разрушаемое тело. В результате динамического воздействия ударника в теле возникает зона высокого давления 5 с уровнем 105 МПа (106 атм), происходит разрушение кристаллической структуры вещества. Следствием этого является либо переход вещества в другое фазовое состояние (плавление, испарение), либо механическое дробление вещества с последующим разлетом кусков от места удара. Распространяющаяся ударная волна будет перемещать зону сжатия по всему телу, вызывая требуемое превращение вещества по всему объему.The explosive charge 1 with the propelled body 2 is located at some distance from the body 3 intended for destruction. When the explosive charge is initiated, a projectile 4 weighing 2-4 kg is formed, which is thrown into the destructible body by the gaseous products of the explosion. As a result of the dynamic impact of the projectile in the body, a high pressure zone 5 with a level of 10 5 MPa (10 6 atm) arises, and the crystal structure of the substance is destroyed. The consequence of this is either the transition of the substance to another phase state (melting, evaporation), or the mechanical crushing of the substance with the subsequent expansion of the pieces from the place of impact. A propagating shock wave will move the compression zone throughout the body, causing the desired transformation of the substance throughout the volume.

Используя известное соотношение (4)

Figure 00000002

Figure 00000003

где ρув давление на фронте ударной волны;
ρa и ρн начальные плотности первой и второй среды
Figure 00000004

Figure 00000005

ρ, ρ- плотности этих сред на фронте ударной волны
Uт скорость удара
Uцв скорость движения раздела двух сред, можно установить минимальные величины давления и скорости метания ударника, необходимые для достижения той или иной степени разрушения вещества, в частности, для механического дробления:
Figure 00000006

где εк энергия, идущая на дробление единицы массы среды.Using the known relation (4)
Figure 00000002

Figure 00000003

where ρ uv pressure at the front of the shock wave;
ρ a and ρ n are the initial densities of the first and second medium
Figure 00000004

Figure 00000005

ρ 1y , ρ 2y are the densities of these media at the shock front
U t impact speed
U cv the speed of movement of the separation of the two media, you can set the minimum pressure and throwing speed of the projectile necessary to achieve a degree of destruction of the substance, in particular, for mechanical crushing:
Figure 00000006

where ε k is the energy used for crushing a unit mass of the medium.

Очевидно, что для разрушения всего тела (объекта) должно выполняться условие:
Eк = K•M•εк (4)
где К=(1,5 3) коэффициент запаса;
М масса разрушаемого тела (объекта);
к энергия дробления единицы массы компонента объекта;
Ек кинетическая энергия метаемого тела.
Obviously, for the destruction of the whole body (object), the condition must be met:
E k = K • M • ε k (4)
where K = (1,5 3) the safety factor;
M is the mass of the destructible body (object);
k the energy of fragmentation of the unit mass of the component of the object;
E to the kinetic energy of the propelled body.

Значения εк для различных материалов колеблется от 109 эрг/г для железа до 5 105 эрг/г для гранита и шлака.The values of ε k for various materials range from 10 9 erg / g for iron to 5 10 5 erg / g for granite and slag.

Исследования показывают, что максимум энергии продуктов детонации передается ударнику при значении отношения массы ВВ к массе метаемого тела 2 - 6. За пределами интервала либо недостаточна масса ВВ для разгона ударника, либо она избыточна, что экономически и экологически нецелесообразно. Studies show that the maximum energy of detonation products is transferred to the projectile with a ratio of the mass of the explosive to the mass of the propelled body 2-6. Outside the interval, either the mass of the explosive is insufficient to accelerate the striker, or it is excessive, which is economically and environmentally unreasonable.

Для повышения эффективности способа необходимо, чтобы прицеливание при метании ударника осуществлялось в зону предполагаемого расположения центра масс во фронтальной проекции разрушаемого тела, т.к. в этом случае волна сжатия в теле будет распространяться к его границам более равномерно. Разность давлений во фронте волны у границы тела в различных его частях при этом будет минимальна, т.е. энергия ВВ будет использована рационально и дробление тела произойдет по всему объему. To increase the efficiency of the method, it is necessary that the aiming when throwing the hammer is carried out in the zone of the proposed location of the center of mass in the frontal projection of the body being destroyed, since in this case, the compression wave in the body will propagate to its boundaries more evenly. The pressure difference in the wave front at the boundary of the body in its various parts will be minimal, i.e. explosive energy will be used rationally and body fragmentation will occur throughout the entire volume.

С целью снижения трудоемкости разрушения в способе задана зона прицеливания, размеры которой позволяют избежать потребности в приборах и устройствах прицеливания и обеспечивают достаточную надежность разрушения. Смещение зоны контакта ударника от центра масс более, чем на 0,3 габаритного размера разрушаемого объекта, снижает эффективность метода из-за несимметричного нагружения и краевого рассеивания энергии. In order to reduce the complexity of the destruction in the method, an aiming zone is set, the dimensions of which avoid the need for devices and aiming devices and provide sufficient reliability of destruction. The shift of the contact zone of the projectile from the center of mass by more than 0.3 of the overall size of the object being destroyed reduces the efficiency of the method due to asymmetric loading and edge energy dissipation.

При разрушении тел или объектов, состоящих из нескольких компонентов, вступает в силу закон адитивности, когда свойства объекта характеризуются суммой свойств входящих в него компонентов. When bodies or objects consisting of several components are destroyed, the law of additivity comes into force when the properties of an object are characterized by the sum of the properties of its constituent components.

Перед воздействием заряд ВВ располагают таким образом и на таком расстоянии, что после образования первоначальных трещин газообразные продукты взрыва затекают в них и повышают градиент напряжения в разрушаемом теле за счет того, что рассеивание газообразных продуктов взрыва снаружи происходит значительно быстрее, чем истечение газа из трещин. В итоге это приводит к повышению эффективности способа за счет откольного эффекта под воздействием внутреннего воздействия газов. Before exposure, the explosive charge is placed in such a way and at such a distance that after the formation of the initial cracks, the gaseous products of the explosion flow into them and increase the stress gradient in the destructible body due to the fact that the dispersion of the gaseous products of the explosion from the outside occurs much faster than the outflow of gas from the cracks. In the end, this leads to an increase in the efficiency of the method due to the spalling effect under the influence of internal exposure to gases.

При разрушении объекта слоистой структуры, в состав которого входят несколько компонентов, метание осуществляют со стороны выхода на поверхность компонента, обладающего большей энергией, идущей на дробление единицы массы, по геометрическому центру наружной поверхности этого компонента в направлении предлагаемого центра тяжести и близком к нормали наружной поверхности. Естественно, что в этом случае снижается различие размеров раздробленных кусков различных компонентов, т.к. большая часть энергии расходуется на дробление наиболее прочного компонента, оставшаяся часть энергии на дробление менее прочных компонентов. В противном случае, энергия ударника сразу расходовалась бы на разрушение менее прочного компонента на весьма мелкие фракции, а ее остатка не хватило бы на дробление прочного компонента. When the destruction of the object of the layered structure, which consists of several components, throwing is carried out from the side of the exit to the surface of the component with more energy, which goes to crushing a unit mass, along the geometric center of the outer surface of this component in the direction of the proposed center of gravity and close to the normal of the outer surface . Naturally, in this case, the difference in size of the crushed pieces of various components is reduced, because most of the energy is spent on crushing the most durable component, the remaining part of the energy is crushing less strong components. Otherwise, the energy of the projectile would immediately be spent on the destruction of the less strong component into very small fractions, and its balance would not be enough to crush the strong component.

Предлагаемый способ прошел апробацию при разработке отвала Тульского металлургического комбината НПФ "ТИОМ" и подтвердил свою эффективность, экономичность и приемлемую экологичность за счет оптимизации потребной мощности взрыва при достижении определенного результата разрушения. The proposed method was tested during the development of the dump of the Tula Metallurgical Combine NPF TIOM and confirmed its effectiveness, efficiency and acceptable environmental friendliness by optimizing the required blast power when a certain fracture result is achieved.

Claims (2)

1. Способ разрушения крупногабаритных объектов, преимущественно отходов металлургического производства, при помощи взрыва, отличающийся тем, что разрушение отходов в виде скрапа или сплошного конструктивного объекта осуществляют ударником, приводимым в движение кумулятивным зарядом с массой, равной 2 6 массам ударника, при этом рассчитывают расстояние от кумулятивного заряда с ударником до поверхности объекта разрушения и производят метание ударника прицельно в центр масс разрушаемого объекта во фронтальной плоскости с кинетической энергией E, отвечающей соотношению
E = K•M•εк,
где K (1,5 3) коэффициент запаса;
M масса разрушаемого объекта;
εк - удельная энергия дробления объекта.
1. The method of destruction of large-sized objects, mainly waste of metallurgical production, using an explosion, characterized in that the destruction of waste in the form of scrap or a solid structural object is carried out by a hammer, driven by a cumulative charge with a mass equal to 2 6 masses of the hammer, and calculate the distance from the cumulative charge with the striker to the surface of the object of destruction and throw the striker aiming at the center of mass of the destroyed object in the frontal plane with the kinetic nergiey E, corresponding to the ratio of
E = K • M • ε k ,
where K (1,5 3) safety factor;
M is the mass of the destroyed object;
ε to - specific energy of crushing of the object.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для разрушения крупногабаритного объекта из нескольких разнородных составляющих определяют зону расположения составляющей, обладающей большей удельной энергией дробления, и метание осуществляют со стороны этой зоны по геометрическому центру ее наружной поверхности. 2. The method according to claim 1, characterized in that for the destruction of a large-sized object from several dissimilar components, a zone of location of a component having a higher specific crushing energy is determined, and throwing is carried out from the side of this zone at the geometric center of its outer surface.
RU96101576A 1996-01-26 1996-01-26 Method of destruction of large-sized objects RU2092565C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96101576A RU2092565C1 (en) 1996-01-26 1996-01-26 Method of destruction of large-sized objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96101576A RU2092565C1 (en) 1996-01-26 1996-01-26 Method of destruction of large-sized objects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2092565C1 true RU2092565C1 (en) 1997-10-10
RU96101576A RU96101576A (en) 1997-11-20

Family

ID=20176202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96101576A RU2092565C1 (en) 1996-01-26 1996-01-26 Method of destruction of large-sized objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2092565C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Кутузов Б.Н. и др. Безопасность взрывных работ в строительстве.- М.: Недра, 1977, с. 182 - 185. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hagan Rock breakage by explosives
Salman et al. Descriptive classification of the impact failure modes of spherical particles
Forquin et al. Role of porosity in controlling the mechanical and impact behaviours of cement-based materials
Zheng et al. Chain damage effects of multi-spaced plates by reactive jet impact
Nesterenko et al. Shear localization in high-strain-rate deformation of granular alumina
Gorham et al. The failure of spherical particles under impact
US3257080A (en) Method and apparatus for processing anisotropic solid substances
Naumova et al. Reengineering of the ore preparation production process in the context of “Almalyk MMC” JSC
RU2092565C1 (en) Method of destruction of large-sized objects
RU2046286C1 (en) Method of destruction of large-sized solidified waste of blast-furnace and steelmaking processes
US3963275A (en) Method of breaking free-standing rock boulders
CN106403741B (en) A kind of waste and old explosive blast apparatus for destroying
RU2045745C1 (en) Method of explosive destruction of large-sized blocks and shaped charge
RU2065560C1 (en) Explosive device to break down large blocks
RU2239150C2 (en) Shaped charge
Xiang et al. Damage Effect of Titanium Alloy by Reactive Fragment Oblique Penetration
RU2110751C1 (en) Method of manufacture of blasting device with shaped charge
RU2066836C1 (en) Method of explosive crushing of massive metal objects containing inclusions whose strength is lower than that of the main material or having cracks
Armstrong The quality of stemming in assessing blasting efficiency
Yuan et al. Response of simulated propellant and explosives to projectile impact—II. Fragmentation
Hagan et al. Lower blasthole pressures: A means of reducing costs when blasting rocks of low to moderate strength
RU2030707C1 (en) Method of destruction of bodies
RU2031724C1 (en) Method to crush steel and slag/cast-iron scraps
RU2042098C1 (en) Method for destroying large-sized wastes of metallurgy
EP0106642A2 (en) Apparatus and method for fragmenting frangible objects