RU2210709C2

RU2210709C2 - Lining powder vibrating tamper

Info

Publication number: RU2210709C2
Application number: RU2001121175/02A
Authority: RU
Inventors: В.П. Ененко; В.В. Новиков; А.В. Андреев
Original assignee: Открытое акционерное московское общество "Завод им. И.А. Лихачева"
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-08-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: invention can be used for vibration tamping of dry lining powders in coreless induction furnaces and vertical-type submerged-resistor induction furnaces. Proposed device contains template, vibrator with vibration exciter, ring seal with tamping surface connected with vibrator by vertical tie-rods. seal consists of members separated from each other by spaces. Side of each seal member adjoining the template is arranged higher than side adjoining furnace wall. Plane of tamping surface of each seal member is arranged at angle of 15-20^° relative to horizon. Summary area of tamping surface of all seal members equals to 40-60% of area of ring formed by summary area of tamping surface of seal members and summary area of spaces between members. Invention is aimed at improving quality of tamping of dry lining powders by increasing density and uniformity of consolidation of lining powder mass. EFFECT: enlarged sphere of application, mechanization of process, improved conditions of operation. 5 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для виброуплотнения сухих футеровочных порошков в индукционных тигельных печах и индукционных канальных печах вертикального типа. The invention relates to metallurgy and can be used for vibration compaction of dry lining powders in induction crucible furnaces and vertical induction channel furnaces.

Известны устройства для виброуплотнения футеровочных порошков, например, устройство по а. с. СССР 703741, кл. МПК F 27 D 1/00, содержащее шаблон, вибратор с вибровозбудителем, кольцевой уплотнитель с трамбующей поверхностью, соединенный вертикальными штангами с вибратором. Использование данного устройства не позволяет получить необходимую степень уплотнения сухих футеровочных порошков и, следовательно, стойкость футеровки, а также имеет ограниченную область применения. Known devices for vibration sealing of lining powders, for example, a device according to a. from. USSR 703741, class IPC F 27 D 1/00, containing a template, a vibrator with a vibration exciter, an annular seal with a tamper surface connected by vertical rods to a vibrator. The use of this device does not allow to obtain the necessary degree of compaction of dry lining powders and, therefore, the lining resistance, and also has a limited scope.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является устройство по а. с. СССР 1747839, кл. МПК F 27 D 1/16, содержащее шаблон, вибратор с вибровозбудителем, кольцевой уплотнитель с трамбующей поверхностью, соединенный с вибратором вертикальными штангами. Известное устройство хотя и позволяет повысить степень уплотнения сухих футеровочных порошков и, как следствие этого, стойкость футеровки, однако достижение наивысших показателей плотности набивки в таком устройстве невозможно из-за использования в нем уплотнителя в виде кольца с трамбующей поверхностью, расположенной горизонтально. Уплотнитель, выполненный в виде сплошного кольца, во время виброуплотнения оставляет неуплотненным слой футеровочного порошка высотой около 100 мм, поэтому требуется дополнительная подбивка этого слоя любым другим инструментом. Недостаточная степень уплотнения сухих футеровочных порошков приводит к недостаточной стойкости футеровки печи и, как следствие этого, к частой ее замене, что в свою очередь приводит к повышенному расходу футеровочных материалов. Кроме этого, наличие в известном устройстве уплотнителя в виде замкнутого кольца сужает область применения известного устройства, а именно, позволяет применять его для уплотнения сухих футеровочных порошков только в индукционных тигельных печах. Использование же известного устройства для футеровки канальных печей вертикального типа оказывается неприемлемым из-за их большого размера, а также из-за того, что стенки вертикальных печей - непосредственные объекты футеровки - пересекаются заливным и сливным каналами, которые при использовании уплотнителя в виде замкнутого кольца забиваются футеровочным порошком при его уплотнении. Набивка индукционных канальных печей вертикального типа в настоящее время производится, как правило, ручными электротрамбовками фирмы "БОШ", а в некоторых случаях пневмотрамбовками. Учитывая большие объемы укладки сухого пылящего материала (10-20 м), возникает острая проблема механизации этой весьма трудоемкой и вредной для органов дыхания операции. Использование же заявляемого технического решения для указанных печей поможет эту проблему решить. The closest analogue of the claimed technical solution is a device according to a. from. USSR 1747839, class IPC F 27 D 1/16, containing a template, a vibrator with a vibration exciter, an annular seal with a tamper surface connected to a vibrator by vertical rods. The known device, although it allows to increase the degree of compaction of dry lining powders and, as a consequence, the durability of the lining, however, it is impossible to achieve the highest packing density in such a device due to the use of a sealant in it in the form of a ring with a ramming surface located horizontally. A seal made in the form of a solid ring during vibration compaction leaves a layer of lining powder with a height of about 100 mm unsealed, so additional tamping of this layer with any other tool is required. The insufficient degree of compaction of dry lining powders leads to insufficient resistance of the furnace lining and, as a consequence, to its frequent replacement, which in turn leads to increased consumption of lining materials. In addition, the presence in the known device of the seal in the form of a closed ring narrows the scope of the known device, namely, it can be used to seal dry lining powders only in induction crucible furnaces. The use of the known device for lining vertical channel furnace furnaces is unacceptable because of their large size, and also because the walls of the vertical furnaces - the direct objects of the lining - are intersected by filling and drain channels, which are clogged when using the seal in the form of a closed ring lining powder during compaction. Stuffing of vertical channel induction furnaces is currently performed, as a rule, by manual electric rammers of the BOSCH company, and in some cases by pneumatic rammers. Given the large volumes of laying dry dusty material (10-20 m), there is an acute problem of mechanization of this very laborious and harmful operation of the respiratory system. Using the claimed technical solution for these furnaces will help to solve this problem.

Исходя из указанных недостатков, задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении качества уплотнения сухих футеровочных порошков за счет повышения плотности и равномерности уплотнения массы футеровочного порошка, а также в расширении области применения устройства, механизации процесса уплотнения, улучшении условий труда. Based on these shortcomings, the task to which the claimed technical solution is directed is to improve the quality of compaction of dry lining powders by increasing the density and uniformity of compaction of the mass of the lining powder, as well as expanding the scope of the device, mechanizing the compaction process, and improving working conditions.

Техническим результатом от использования заявляемого технического решения является повышение стойкости футеровки и, следовательно, снижение частоты ее замены и уменьшение расхода футеровочных порошков. The technical result from the use of the proposed technical solution is to increase the durability of the lining and, therefore, reduce the frequency of its replacement and reduce the consumption of lining powders.

Для устранения указанных недостатков в устройстве для виброуплотнения футеровочных порошков, содержащем шаблон, вибратор с вибровозбудителем, кольцевой уплотнитель с трамбующей поверхностью, соединенный с вибратором вертикальными штангами, кольцевой уплотнитель выполнен разделенным на элементы, отделенные друг от друга промежутками, при этом сторона каждого элемента кольцевого уплотнителя, примыкающая к шаблону, расположена выше стороны, примыкающей к стенке печи, плоскость трамбующей поверхности каждого элемента кольцевого уплотнителя расположена под углом к горизонту в пределах 15-20^o, а суммарная площадь трамбующей поверхности всех элементов кольцевого уплотнителя составляет 40-60% от площади кольца, образуемого суммарной площадью трамбующей поверхности элементов кольцевого уплотнителя и суммарной площадью промежутков между ними.To eliminate these shortcomings in the device for vibration sealing of lining powders containing a template, a vibrator with a vibration exciter, an annular seal with a tamper surface connected to the vibrator by vertical rods, the annular seal is made divided into elements separated by gaps, while the side of each element of the annular seal adjacent to the template is located above the side adjacent to the furnace wall, the plane of the tamping surface of each element of the annular seal the carrier is located at an angle to the horizon within 15-20 ^o , and the total area of the tamper surface of all elements of the ring seal is 40-60% of the area of the ring formed by the total area of the tamper surface of the elements of the ring seal and the total area of the gaps between them.

Расширение области применения устройства, а именно возможность применения его не только в индукционных тигельных печах, но и в канальных печах вертикального типа достигается именно за счет того, что в заявляемом устройстве кольцевой уплотнитель выполнен разделенным на элементы, отделенные друг от друга промежутками с указанным соотношением суммарной площади трамбующей поверхности элементов кольцевого уплотнителя и площади кольца, образуемого суммарной площадью трамбующей поверхности элементов уплотнителя и суммарной площадью между ними. Во-первых, такое выполнение кольцевого уплотнителя позволяет оставлять свободными от футеровочного порошка места расположения заливного и сливного каналов в нижней части канальной печи и формировать их в уплотняемой массе футеровочного порошка при засыпке и уплотнении его первой порции. Конструкция заявляемого устройства позволяет располагать для этого один из элементов кольцевого уплотнителя во время виброуплотнения футеровочного порошка между шаблонами этих каналов. Во-вторых, указанная конструкция уплотнителя позволяет при изготовлении футеровки печи производить подсыпку каждой очередной порции футеровочного порошка, не вынимая из печи уплотнитель, что особенно важно для канальных печей вертикального типа, имеющих большие размеры и высоту. The expansion of the scope of the device, namely the possibility of using it not only in induction crucible furnaces, but also in vertical channel ovens is achieved precisely due to the fact that in the inventive device, the annular seal is made divided into elements separated from each other by gaps with a specified total ratio the area of the tamping surface of the elements of the annular seal and the area of the ring formed by the total area of the tampering surface of the elements of the seal and the total area between with them. Firstly, this embodiment of the annular seal allows you to leave the location of the filler and drain channels in the lower part of the channel furnace free from the lining powder and to form them in the compacted mass of the lining powder when filling and compacting its first portion. The design of the claimed device allows you to place for this one of the elements of the annular seal during vibration compaction of the lining powder between the patterns of these channels. Secondly, the indicated design of the seal allows the manufacture of the furnace lining to add each next portion of the lining powder without removing the seal from the furnace, which is especially important for vertical channel furnaces with large dimensions and heights.

Повышение плотности и равномерности уплотнения массы футеровочного порошка достигается за счет того, что при установке элементов кольцевого уплотнителя, при которой сторона каждого элемента, примыкающая к шаблону, расположена выше стороны, примыкающей к стенке печи, повышается плотность уплотняемого футеровочного материала в зоне, примыкающей к шаблону. Это объясняется тем, что в этом случае уплотнитель создает результирующую силу, действующую на уплотняемую массу футеровочного материала и направленную в сторону шаблона. Это отвечает особенности печи, заключающейся, во-первых, в необходимости создания пониженной плотности футеровочного материала в буферном слое, примыкающем к стенке печи (катушке), и, во-вторых, в необходимости создания наибольшей плотности футеровочного материала в зоне, примыкающей к шаблону, то есть в зоне его контакта с жидким металлом. При первичном воздействии устройства на массу футеровочного материала происходит равномерное уплотнение его в результате перетекания в зоны малой плотности. При более длительном воздействии на массу одновременно вибрации и силы веса, направленной перпендикулярно трамбующей поверхности элементов уплотнителя и имеющей две составляющие: вертикальную, направленную вниз, и горизонтальную, направленную в сторону шаблона, происходит наиболее плотная укладка зерен футеровочного материала. Такое виброуплотнение обеспечивает плотность 2,2 г/см в зоне шаблона и 2,05-2,1 г/см в буферном слое, примыкающем к стенке печи (катушке), недостижимую при других способах уплотнения. Заявленные граничные пределы угла нагона плоскости трамбующей поверхности каждого элемента уплотнителя к горизонту объясняются следующим. При угле наклона менее 15^o горизонтальная составляющая будет мала, поэтому эффект уплотнения будет также мал. При угле наклона более 20 появляется эффект разрыхления уплотняемого слоя футеровочного материала от воздействия краев элементов уплотнителя, примыкающих к стенке печи (катушке). Кроме этого, использование кольцевого уплотнителя разделенным на элементы, отделенные друг от друга промежутками, в отличие от уплотнителя, выполненного в виде сплошного кольца, позволяет получать плотную набивку массы футеровочного порошка в самом верхнем слое футеровки.An increase in the density and uniformity of the compaction of the mass of the lining powder is achieved due to the fact that when installing the elements of the annular seal, in which the side of each element adjacent to the template is located above the side adjacent to the wall of the furnace, the density of the compacted lining material increases in the area adjacent to the template . This is due to the fact that in this case, the sealant creates the resulting force acting on the sealing mass of the lining material and directed towards the template. This corresponds to the features of the furnace, which consists, firstly, of the need to create a reduced density of the lining material in the buffer layer adjacent to the wall of the furnace (coil), and, secondly, of the need to create the highest density of the lining material in the area adjacent to the template, that is, in the zone of its contact with the liquid metal. During the initial exposure of the device to the mass of the lining material, its uniform compaction occurs as a result of overflowing into low density zones. With a longer exposure to the mass at the same time of vibration and weight force directed perpendicular to the tampering surface of the seal elements and having two components: vertical, directed downward, and horizontal, directed towards the template, the densest packing of the grains of the lining material occurs. Such vibration compaction provides a density of 2.2 g / cm in the zone of the template and 2.05-2.1 g / cm in the buffer layer adjacent to the wall of the furnace (coil), unattainable with other methods of compaction. The claimed boundary limits of the angle of the plane of the ramming surface of each element of the seal to the horizon are explained as follows. When the angle of inclination is less than 15 ^{o the} horizontal component will be small, therefore, the compaction effect will also be small. When the angle of inclination is more than 20, the effect of loosening of the compacted layer of the lining material appears due to the action of the edges of the seal elements adjacent to the furnace wall (coil). In addition, the use of an annular sealant divided into elements separated by gaps, in contrast to a seal made in the form of a continuous ring, allows to obtain a dense packing of the mass of the lining powder in the uppermost layer of the lining.

На фиг.1 показан общий вид канальной печи вертикального типа в разрезе; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - трехмерная схема вибратора в сборе с уплотнителем для канальной печи вертикального типа; на фиг.4 - узел I на фиг.1; на фиг.5 - трехмерная схема вибратора в сборе с уплотнителем для индукционной тигельной печи. Figure 1 shows a General view in section of a vertical type channel furnace; in FIG. 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 is a three-dimensional diagram of the vibrator assembly with a seal for a vertical channel furnace; figure 4 - node I in figure 1; figure 5 is a three-dimensional diagram of a vibrator assembly with a seal for an induction crucible furnace.

Устройство для виброуплотнения футеровочных порошков в канальных печах вертикального типа содержит шаблон 1, состоящий из нескольких частей, нижняя из которых выполнена с заливным 2 и сливным 3 каналами, расположенными друг к другу под углом 90^o. Устройство снабжено также вибратором, который содержит консольные балки 4, установленные крестообразно в горизонтальной плоскости и соединенные друг с другом концами 5, направленными к оси устройства, с помощью приспособления 6. К концам 7 консольных балок 4, направленным от оси устройства, перпендикулярно консольным балкам 4 присоединены перекладины 8. Причем концы 7 консольных балок 4 располагаются посередине перекладин 8. На каждой перекладине 8 установлены вибровозбудитель 9, в качестве которого может быть использован электровибратор. Устройство снабжено также кольцевым уплотнителем с трамбующей поверхностью 10, выполненным разделенным на элементы 11, отделенные друг от друга промежутками 12. Сторона 13 каждого элемента 11, примыкающая к шаблону 1, расположена выше стороны 14, примыкающей к стенке (катушке) 15 печи. При этом трамбующая поверхность 10 каждого элемента 11 расположена под углом к горизонту в пределах 15-20. Суммарная площадь трамбующей поверхности 10 всех элементов 11 кольцевого уплотнителя составляет 40-60% от площади кольца, образуемого суммарной площадью трамбующей поверхности 10 элементов 11 и суммарной площадью промежутков 12 между ними. Каждый элемент 11 кольцевого уплотнителя соединен с соответствующей перекладиной 8 по меньшей мере двумя вертикальными штангами 16. Конструкция устройства разборна. Устройство для виброуплотнения футеровочных порошков в индукционной тигельной печи содержит практически те же элементы, что и устройство для канальной печи вертикального типа. Отличия заключаются только в том, что конструкция его неразборна, штанги 16 опоясаны кольцом жесткости 17, а вибровозбудителей 9 может быть всего один или два и установлены они на общей виброплатформе 18.A device for vibro-sealing lining powders in vertical-type channel furnaces contains a template 1, consisting of several parts, the lower of which is made with a filler 2 and a drain 3 channels located at an angle of 90 ^o to each other. The device is also equipped with a vibrator, which contains cantilever beams 4 mounted crosswise in the horizontal plane and connected to each other by ends 5 directed to the axis of the device using device 6. To the ends 7 of the cantilevered beams 4 directed from the axis of the device, perpendicular to the cantilevered beams 4 the crossbeams are connected 8. Moreover, the ends 7 of the cantilever beams 4 are located in the middle of the crossbeams 8. A vibration exciter 9 is installed on each crossbar 8, which can be used as an electric vibrator. The device is also equipped with an annular seal with a tamping surface 10 made divided into elements 11 separated by gaps 12. The side 13 of each element 11 adjacent to the template 1 is located above the side 14 adjacent to the wall (coil) 15 of the furnace. In this case, the tampering surface 10 of each element 11 is located at an angle to the horizon in the range of 15-20. The total area of the tamper surface 10 of all the elements 11 of the annular seal is 40-60% of the area of the ring formed by the total area of the tamper surface 10 of the elements 11 and the total area of the gaps 12 between them. Each element 11 of the annular seal is connected to the corresponding crossbar 8 by at least two vertical rods 16. The design of the device is collapsible. A device for vibro-sealing lining powders in an induction crucible furnace contains almost the same elements as a device for a vertical-type channel furnace. The differences are only in that its design is not separable, the rods 16 are surrounded by a stiffening ring 17, and the vibration exciters 9 can be only one or two and they are mounted on a common vibrating platform 18.

Устройство работает следующим образом. С помощью электротрамбовок набивают подину, на которую устанавливают шаблон 1 вместе с шаблонами заливного 2 и сливного 3 каналов. Затем засыпают сухую массу футеровочного порошка на высоту 100-150 мм таким образом, чтобы шаблоны каналов 2 и 3 были видны, то есть не были засыпаны порошком. После этого в печь опускают собранный заранее вибратор. Причем, благодаря соединению перекладин 8 с помощью крестообразно расположенных консольных балок 4, соединенных друг с другом приспособлением 6, вибратор приобретает необходимую для его транспортировки и установки в печь прочность. При опускании вибратора в печь один из элементов 11 уплотнителя размещают между шаблонами каналов 2 и 3 ближе к заливному каналу 2. Затем включают вибровозбудители 9, которые через перекладины 8 и штанги 16 передают вибрацию на элементы 11, в результате чего происходит процесс виброуплотнения футеровочного порошка. После 25-30 секунд работы вибратор с помощью крана (не показан) поворачивают в сторону сливного канала 3 и один из элементов 11, размещенный между каналами 2 и 3, устанавливают ближе к сливному каналу 3. Затем снова включают вибровозбудители 9 и процесс виброуплотнения повторяется. После окончания процесса вибрации вибратор поворачивают в противоположную сторону. Затем вибратор с помощью крана слегка поднимают и между элементами 11 в промежутки 12 производится подсыпка сухого футеровочного порошка, который снова уплотняется. Этот процесс продолжают до тех пор, пока шаблоны каналов 2 и 3 не скроются под слоем уплотненной массы футеровочного порошка. Затем вибратор с помощью крана вынимают из печи и устанавливают остальные части шаблона 1. После этого производят засыпку футеровочного порошка равномерным слоем высотой 150-250 мм. В печь опускают вибратор, включают вибровозбудители 9 и снова аналогичным образом производят виброуплотнение с поднятием и вращением вибратора. В процессе виброуплотнения на массу футеровочного порошка действует сила веса Р результ. в направлении, перпендикулярном плоскости трамбующей поверхности 10 элементов 11, имеющая две составляющие: горизонтальную Ргор. и вертикальную Рверт. В результате воздействия силы веса Ррезульт. происходит наиболее плотная укладка зерен футеровочного порошка. После уплотнения упомянутого слоя снова производят подсыпку футеровочного порошка в промежутки 12 между элементами 11 и виброуплотнение продолжают с поднятием и вращением вибратора до самого верха печи. Затем вибратор удаляют из печи, разбирают и отвозят на склад на хранение. The device operates as follows. Using an electric rammer, a hearth is filled into which a template 1 is installed together with templates for a filler 2 and a drain 3 channels. Then the dry mass of the lining powder is poured to a height of 100-150 mm so that the patterns of channels 2 and 3 are visible, that is, they are not filled with powder. After that, the vibrator assembled in advance is lowered into the furnace. Moreover, due to the connection of the crossbeams 8 with the help of cross-shaped cantilever beams 4 connected to each other by the device 6, the vibrator acquires the strength necessary for its transportation and installation in the furnace. When lowering the vibrator into the furnace, one of the elements 11 of the seal is placed between the templates of channels 2 and 3 closer to the filler channel 2. Then, vibration exciters 9 are turned on, which through the crossbars 8 and rods 16 transmit vibration to the elements 11, as a result of which the process of vibration compaction of the lining powder occurs. After 25-30 seconds of operation, the vibrator using a crane (not shown) is turned towards the drain channel 3 and one of the elements 11 located between the channels 2 and 3 is installed closer to the drain channel 3. Then the vibration exciters 9 are turned on again and the vibration compaction process is repeated. After the end of the vibration process, the vibrator is turned in the opposite direction. Then, the vibrator is slightly lifted by means of a crane, and between the elements 11, gaps 12 are filled with dry powder lining powder, which is again compacted. This process is continued until the channel patterns 2 and 3 are hidden under a layer of compacted mass of the lining powder. Then the vibrator is removed from the furnace using a crane and the remaining parts of the template 1 are installed. After that, the lining powder is filled in with an even layer 150 to 250 mm high. The vibrator is lowered into the furnace, vibration exciters 9 are turned on, and again, vibration sealing is performed in a similar manner with the vibrator being raised and rotated. During vibration compaction, the weight force P result acts on the mass of the lining powder. in the direction perpendicular to the plane of the tamper surface 10 of the elements 11, having two components: horizontal Rgor. and vertical rvert. As a result of the influence of the force of weight the densest packing of the lining powder grains occurs. After compaction of the said layer, the lining powder is again added to the gaps 12 between the elements 11 and the vibration compaction is continued with the vibrator raised and rotated to the very top of the furnace. Then the vibrator is removed from the furnace, disassembled and taken to a warehouse for storage.

Claims

A device for vibro-sealing lining powders containing a template, a vibrator with a vibration exciter, an annular seal with a tamper surface connected to the vibrator by vertical rods, characterized in that the annular seal is made divided into elements separated by intervals, the side of each element of the annular seal, adjacent to the template, located above the side adjacent to the furnace wall, the plane of the tamper surface of each element of the O-ring is located and at an angle to the horizon within 15-20 ^o , and the total area of the tamper surface of all elements of the ring seal is 40-60% of the area of the ring formed by the total area of the tamper surface of the elements of the ring seal and the total area of the gaps between them.