SU50545A1 - Способ и устройство дл центробежной отливки труб из плавленного диабаза или шлака - Google Patents

Description

Трубы, отлитые из диабаза, сланцевого и других видов шлаков, должны обладать химической стойкостью, т. е. сопротивл емостью вли нию химических реагентов в виде кислот и щелочей и высокими механическими качествами при условии получени  мелкозернистой кристаллической структуры.

Использование дл  лить  труб отбросов электростанций и других промышленных предпри тий обеспечивает увеличение их рентабельности. Применение неметаллических литых труб дает большую экономию не только черных металлов, но и цветных, в частности , свинца и сплавов, употребл емых в химической промышленности.

Механические качества диабаза достаточно изучены и менее изучены свойства сланцевого шлака, по своей природе мало отличающегос  от диабаза . Особый интерес дл  промыщленности , тем не менее, представл ет использование сланцевого шлака.

Перевод р да электростанций и других промышленных предпри тий

на применение местных горючих сланцев вместо привозного каменного угл   вл етс  основанием к созданию огромных ценных сырьевых ресурсов,  вл ющихс  сейчас отбросами производства .

На р де электростанций плавленый сланцевый шлак, извлекаемый из топок, создает большие транспортные затруднени , загроможда  дворы и вызыва  значительные накладные расходы. Следовательно, использование указанных отбросов, с одной стороны,  витс  рациональной мерой, превращающей отброс в чрезвычайно ценное дл  промышленности сырье, с другой стороны, ценность самого сланца, как топлива, несравненно возрастает, а одновременно возрастает и рентабельность его добычи , перевозки и пр.

Сланцевый шлак течет из топки, будучи расплавленным. В этом состо нии аккумулированное им тепло может быть использовано, если его собирать в особый копильник. Сравнительно небольшой подогрев собранного в копильник жидкого шлака не вызовет большого расхода топлива или энергии . Этот подогрев дегазирует шлак, увеличивает его температуру и жидкотекучесть (рафинирование шлака). Сконструировать и приспособить такого рода устройство к суш,ествуюп1 ,им топкам или в качестве самосто тельного агрегата не вызывает особых трудностей. Подогрев жидкого шлака в миксере-копильнике можно осуш;ествить за счет электроэнергии или путем сжигани  жидкого и газообразного топлива. Необходимо также будет предусмотреть перемешивание рафинируемого жидкого пмака с целью получени  однородной жидкой массы с ее возможной дополнительной шихтовкой, т. е. добавкой в жидкую ванну требуемых присадок с целью стабилизации или изменени  химического состава, ускорени  кристаллизации и ар.

Отсюда следует, что электростанции и другие крупные потребители горючих сланцев могут создать необходимые производственные установки с целью получени  литых труб высокого качества. Однако, рентабельность использовани  отбросовшлаков дл  той же цели вполне допустима и в виде другого варианта, а именно, создани  специальных труболитейных мастерских. Решение этой задачи будет обусловливатьс  техноэкономическими данными, различными дл  каждого случа  в отдельности.

Механические и химические каче .ства неметаллических труб обусловливаютс  их структурой. Задача заключаетс  в том, чтобы получить мелко кристаллическую структуру, по своей природе аналогичную металлам . В данном случае решение задачи осуществл етс  путем надлежашей термической обработки отлитого издели . Каменное литье из диабаза получают путем его расплавлени  в пламенных печах с последующей заливкой подогреваемых земл ных форм. Залитые формы подвергаютс  тепловой обработке в отжигательных печах. Теплова  обработка дл  каменного лить  производитс  без охлаждени  залитого в форму издели , в

отличие от обычных способов, примен емых при литье из металлов. Здесь нельз  допустить быстрого затвердевани , так как получаетс  аморфна  структура (стекло). С другой стороны, материал требует термической обработки при температуре, примерно, 950-900°, при которой он не обладает необходимой строительной прочностью. Например, удалось получить трубу с аморфной структурой (стекло), которой нужно придать кристаллическую структуру. Дл  этого ее потребовалось бы нагреть в пределах хот  бы указанной температуры и выдержать некоторое врем . Однако, сохранить форму трубы представл етс  певозможным, если она удалена из изложницы и ее стержень выбит вследствие отсутстви  строительной прочности материала при указанной температуре.

Экспериментальные работы в указанной области основываютс  на методе термической обработки после заливки трубы путем нагревани  ее вместе с металлической изложницей, земл ной футеровкой и стержнем. Вес этих материалов более, чем в шесть раз превышает вес залитой трубы.

Чрезвычайно существенными при этом  вл ютс  следующие обсто тельства . Земл на  форма перед заливкой требует нагревани  до 400 - 450°, а равно и устанавливаемый в нее сердечник. Создаютс  определенные неудобства в сборке формы, и требуютс  специальные устройства (печи) дл  подогревани  как формы вместе с изложницей, так и самого стержн . Происходит потер  тепла.

После заливки, чтобы выдержать трубу при определениой температуре и обеспечить ее медлепное охлаждение , требуетс  нагревать изложницу , футеровку и армированный сердечник. При высокой температуре отжига, превышающей значительпо критическую точку, чугунна  излонсница не может дать надлежащего срока службы и примерно после 40- 50 отжигов будет разрушена механическими воздействи ми при транспортировке , набивке, выбивке и т. д.

Предлагаемый способ центробежной отливки устран ет указанные непреодолимые при массовом производстве трудности.

В принципе он состоит в том, что заливка жидкого шлака или диабаза производитс  во вращающуюс  металлическую форму, футерованную глинистой формовочной смесью. В этой 4;jCTH способ аналогичен известному методу, осуществленному на р де действующих заводов дл  получени  чугунных труб.

Однако, принципиальна  часть предлагаемого способа заключаетс  в том, что футерованна  форма, после установки на машину, подогреваетс  до температуры 500-600°, а также и выше, смотр  по необходимости . При этом внутренн   полость формы используетс  как часть, собственно , нагревательного устройства. Последнее состоит из особой камеры сгорани , из которой раскаленные газы с регулируемой температурой поступают в полость подогреваемой формы. Это требует нагрева только тонкого сло  формовочной смеси, из которой футеруетс  форма, и вс  операци  происходит в течение нескольких минут. Действие пламени на внутреннюю полость формы может не прекращатьс  даже во врем  самой заливки и усиливаетс  после нее по мере надобности.

Таким образом, раскаленные газы воздействуют непосредственно на залитую массу и под вли нием центробежной силы прижимаютс  к стенкам залитой трубы. При этом устран етс  необходимость особого нагрева формы и сердечника, трудности сборки и т. д., как это указывалось выше. По известному способу приготовл етс  футерованна  форма, котора  по рольгангу подаетс  на машину, на которой ;заливаетс . От известной в литературе машины, предназначенной дл  отливки чугунных труб, предлагаема  мащина отличаетс  устройством дл  сжигани  топлива и удалени  отработанных газов. Последние также могут быть использованы дл  подсушивани  футеровки форм - изложниц после их формовки.

Как только труба после ее минимальной выдержки на машине получит необходимую строительную прочность , форма немедленно с нее удал етс , причем на оба открытых конца надеваютс  железные чехлы с целью уменьшени  потерь тепла лучеиспусканием внутренней полости формы. Если предварительные опыты установ т необходимость дополнительного выдерживани  при более низких температурах издели , когда оно уже обладает необходимой строительной прочностью, то это возможно осуществить вспомогательным подводом тепла во внутреннюю полость формы, но уже без ее осевого вранхени . Весь цикл от момента установки формы на машину до момента ее сн ти  предполагаетс  осуществить в течение 15-20 минут. На схематическом чертеже фиг. 1 изображает продольный вертикальный разрез устройства дл  центробежной отливки труб из плавленого диабаза или шлака; фиг. 2-поперечный разрез его по АВ на фиг. 1; фиг. 3-тоже при установке формы; фиг. 4-поперечный разрез по CD на фиг. 1; фиг. 5-продольный разрез устройства в другой форме выполнени .

В устройстве дл  центробежной отливки труб из плавленого диабаза или шлака вращающа с  металлическа  форма / футеруетс  глинистой формовочной смесью, котора  набиваетс  и подсушиваетс  до установки формы. Точно так же, до установки формы, на ней устанавливают теплоизол ционные кольца 2, а также стержень 3 дл  раструбной части и крыН1ку 4 в переднем торце формы. Форма соедин етс  с помощью фрикционной муфты 5 с приводным механизмом устройства. Последний состоит из патрубка 6, на котором насаисиваетс  шестерн  7, соединенна  с другой шестерней, сид щей на валу электродвигател  S. Патрубок 6 враН1 ,аетс  на роликах 9, соприкасающихс  с ним в трех (два ролика внизу и один сверху) или четырех точках (два опорных внизу и два прижимных сверху). Внутри патрубка находитс  газоотводна  труба 10, соединенна  с дымовым каналом 11.

в передней тасти устройства установлена сиециальла  камера сгораии  12, в которой сжигаетс  жидкое (мазут , нефть и др.) или газообразное топливо (светильный газ). Мазут разбрызгиваетс  форсункой 13, котора  устанавливаетс , как показано на фиг. 4. Подача воздуха в камеру сгорани , а также в форму регулируетс  с целью регулировани  температуры газов, выход щих из камеры и поступающих во вращающуюс  форму /. Эти газы поступают далее в трубу 10 и отвод тс  ею в дымовой канал //. Камера сгорапи  футеруетс  огнеупорным материалом , а отводна  труба 10 изолируетс  нетеплонроводным материалом .

Форма вращаетс  на роликах 15, устанавливаемых по два внизу и по одному или по два сверху трубы. На фиг. 2 показана схема устаповки этих роликов. Верхний ролик (в данном случае один) смонтирован на плунжере 17 пневматического или гидравлическог© цилиндра, который прижимает форму к нижним опорным роликам . Одновременно на плунжере монтируетс  поперечина 16, котора  приподнимает форму и обеспечивает удобный ее съем с устройства, путем скатывани  на стелюги, а также и легкую установку на устройство. В последнем случае форма со стелюги накатываетс  на поперечины (их всего две) и они затем опускают ее спокойно на нижние опорные ролики. При дальнейщем опускании плунжера /7 верхний ролик нрижи1мает форму к нижним опорным роликам. На указанном пневматическом или гидравлическом устройстве монтируетс  верхн   часть не показанного на чертеже кожуха (крын1ки)мащины.

Заливочное устройство состоит из мерного ковша 76 и жолоба 19, который после заполнени  формы может быть выдвинут из ее передней части, а также и из камеры сгорани ; при этом крыщка 14 камеры закрывает ее отверстие, служащее дл  ввода жолоба. Опрокидывание ковша и удаление жолоба производитс  автоматически с помощью гидравлического или ппевматического цилиндра 20.

Все устройство в целом имеет возможность наклон тьс , поворачива сь на опоре 21 до определенного угла наклона. Эта опора устанавливаетс  с расчетом уравновешивани  обеих половин устройства. Поворачивание производитс  с помощью пневматического или гидравлического цилиндра 22, служащего второй опорой устройства.

Как указывалось, форма футеруетс  глинистым песком и просушиваетс  в специальной сушильной камере за счет отработанных газов, сжигаемых в полости устройства. При этом предполагаетс , что форма будет нагрета до 150-200°. Сама  установка производитс  путем перекатывани  формы на приемные поперечины 16 устройства (фиг. 3), которые спокойно опускают ее на нижние опорные ролики . Вслед за этим опусканием верхние ролики автоматически прижимают форму и закрывают ее верхней половиной кожуха, не показанного на чертеже . Включение формы с приводным механизмом производитс  с помощью фрикционной муфты. После установки формы на устройство ее внутренн   полость подогреваетс  до температуры 450-500°. Дл  этой цели зажигаетс  форсунка /5, и топливо сжигаетс  в специальной камере 12 сгорани . Она имеет вид футерованного барабана, причем стру  пламени направлена тангенциально относительно оси (фиг. 4) с целью надежного перемещивани  продуктов горени . Раскаленные газы направл ютс  внутрь трубы, где -Jaкжe не исключена возможность получить их дополнительное сгорание и, следовательно, превратить самую трубу в своеобразную камеру сгорани . За счет этих газов и регули,:ОБани  дополнительно поступающего в полость формы воздуха достигаетс  регулирование нагрева внутренней части формы. Перед началом заполнени  ее расплавленным материалом желоб вдвигаетс  в камеру и форму тоже с целью подогрева .

Определенное количество расплавленного материала вливаетс  в мерный ковш любого типа, который

автоматически его выливает через край или через отверстие п дне в нулшый момент.

В форму расплавленный материал выливаетс  при предельном наклонном положении всего устройства, которое наклон етс  . с помощью указанного гидравлического или пневматического цилиндра 22. При этом положении включаетс  двигатель, и форма получает вращение, увеличивающеес  при постепенном поворачивании и возвращении оси машины в горизонтальное положение. Форсунка в это врем  может продолжать свою работу, облегча  этим лучщее растекание расплавленного материала в форме путем его подогрева и некоторого понуждени  к перемещению струй.

После заполнени  формы заливочное устройство отодвигаетс , и камера 12 со стороны отверсти , через которое входит в нее жолоб, закрываетс  автоматически крышкой 14. Затем усиливаетс  подача горючего в камеру с целью увеличени  температуры газов, поступающих в форму с таким расчетом, чтобы получить в пей 850-900 и более (до 950°), смотр  по надобности и требовани м процесса отжига самого материала. Газы удал ютс  с помощью специальной трубы, котора  отводит их в сборный дымоход. Име  в виду, что температура газов в дымоходе будет около 600-650°, вполне целесообразно использовать газы дл  предварительного подогрева и подсушки форм. Дл  этой цели, в случае установки нескольких устройств, npejincлагаетс  применение специального сушила, о котором упоминалось выше. Така  мера позволит значительно увеличить термический коэфициент полезного действи  устройства.

В форме выполнени  устройства, изображенной на фиг. 5, применен электрический нагреватель типа печи сопротивлени . При этом отсутствует камера сгорани  дл  сжигани , а также отводна  труба дл  канализации продуктов горени . Вместо этого имеетс  стержень 23 с обмоткой в виде проволочной спирали или ленты из тугоплавкого металла, пригодного дл  нагревани  в пределах температуры 900-950° путем пропускани  электрического тока. Стержень 23 укрепл етс  на подвижной тележке 24, котора  молсет перемещатьс  и вдвигать стержень внутрь залитой и вращающейс  формы. Это передвижение осуществл етс  посредством винта 25, приводимого во вращение электрическим двигателем 26, посредством соответствующей передачи, обеспечивающей нужное число оборотов указанного винта. Тележка 24, на которой укреплен нагревательный стержень 23, находитс  внутри камеры 27. Последн   футеруетс , и потер  тепла через ее под предохран етс  обычными устройствами , примен емыми в конструкци х сушильных, нагревательных и других печей. Назначение камеры 27 сводитс  к тому, чтобы обеспечить минимальную потерю тепла при выходе нагревательного стержн  23 из полости формы, а также предохранить рабочих от вредного воздействи  лучистой энергии и избыточного тепла. Указанный стержень вводитс  внутрь полости залитой формы после того, как она придет в горизонтальное положение . Температура внутри формы регулируетс  за счет изменени  количества электрического тока, пропускаемого через обмотку стержн .

Общий расход электроэнергии будет сравнительно незначителен и обусловливаетс  только теми потер ми, которые будут иметь место благодар  теплопередаче поверхности формы через кожух устройства. Температура нагрева последнего не будет превышать 250-300°. Потер  тепла с отход щими газами, как это происходит в случае сжигани  топлива, здесь не имеет места; футеровка вращающейс  формы формовочной смесью может  вл тьс  надежной изол цией.

Предмет изобретени .

Claims (2)

1. Способ центробежной отливки труб из плавленого диабаза или шлака , отличающийс  тем, что отливку производ т в металлической форме.

футерованной землей и подогревае- трубы изнутри, отдельной камеры

МОЙ изнутри.

мои ИЗНУТПЕТ-ггпп цмет р

2. Устройство дл  выполнени  способа по п. 1, отличающеес  применением , дл  нагревани  отлитой

сгорани  с пропуском газов через форму или электрического нагревател  типа печи сопротивлени .

ja

фиг. 4

фиг.2

Фиг. 5

к авторскому свидетельству И. А. Чернышева

Хо 50545

фиг. 5