Способ измельчения металлических негабаритов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и тонарным знакам (21) 5031213/33 (22) 10.03.92 (46) 15.11.93 Бюл. No 41-42 (71) Научно-исследовательский институт машиностроения (72) Авенян ВА; Курепин А.Е; Малинин AM. (73) Научно-исследовательский институт машиностроения (54) СЛ ОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИК НЕГАБАРИТОВ (57) Использование: в дроблении металлических негабаритов с использованием импульсных источ(в> RU (1ц 2ÎÎ2503 С1 (5Ц 00 ников разрушающей нагрузки, например, зарядов

В8. Сущность изобретения: способ измельчения металлических негабаритов, преимущественно скрапов, включает захолаживание негабарита жид— ким азотом и приложение к негабариту с нижней его стороны разрушающей нагрузки. Разрушающую нагрузку прикладывают к негабариту не менее чем в трех равноудапенных по периметру друг от друга точках с интервалом по времени между первой и последней точками не более 100 мкс 1 з.п.ф-лы, 2 ип.

2002503

Изобретение относится к способам и устройствам для дробления металлических негабаритов, в частности отходов литейного производства металлургической промышленности (скрзпов).

Известен способ дробления металлических негабаритов, заключающийся 8 размещении вне или внутри негабарита одного или нескольких источников разрушающей нагрузки, в качестве которых используются заряды взрывчатого вещества, и их срабатывании в заданной последовательности: одновременно или с задержкой flo времени один относительно другого. В частности этот способ применяется для измельчения отходов металлургической промышленности (скрапов), получающихся в результате нарушений технологического режима плавки и представляющих собой стальные или чугунные отливки, имеющие из-за вк ночения шлаков композиционную структуру.

Скрапы имеют преимущественно форму усеченного конуса. Использованию их в качестве металлургического сырья препятствуют их размеры (диаметр около 2-3 и высота 1-3 м). Скрапы измельчают путем выполнения в них шпуров, размещения в шпурах зарядов ВВ и их последующего подpblBB, Это обеспечивает приложение к материалу скрапа импульсной разрушающей нагрузки и производит его разрушение на куски, размер которых позволяет испольэовать их в качестве металлургического сырья, Максимальный размер кусков негабарита ограничен 1м, Указанный способ обладает недостатками, вызванными, с одной стороны, высокой прочностью металла, что приводит к необходимости применения мощного источника ударной нагрузки (например подрыв несколько десятков килограммов ВВ). С другой стороны, из-эа наличия в скрапе вкл ачений шлака резко усложняется операции выполнения шнуров, Так при механическом изготовлении шпуров сверла на границе раздела металл-шлак ломаются.

При изготовлении шпуров кумулятивными перфораторами пробитые отверстия заполняются осколками шлаков, что требует их дополнительной очистки, Это удорожает работы, делая их экономически неэффективными, Кроме того, применение больших зарядов ВВ на территории вблизи производственных зданий небезопасно, В результате за десятки лет на площадках с отвалами металлургических производcTBG скопились сотни тысяч тонн отходов, включающих в себя качественные стали, 5

Известны способы разделки негабаритов, при выполнении которых осуществляется операция эахолаживания, обеспечивающая увеличение хрупкости материала, например для увеличения хрупкости материала негабарита осуществляется его захолаживание сжиженным газом (азотом), Наиболее близким к изобретению является способ измельчения металлических материалов, включающий s себя эахолаживание материала жидким азотом и приложение в нижней его части разрушающих нагрузок.

Укаэанный способ имеет недостаток, так как не определены порядок размещения источников раэруша ощей нагрузки относительно друг друга и последовательность их срабатывания

В предлагаемом способе для повышения эффективности дробления и безопасности работ в отличие от известного способа вкл ачающего охлаждение негабарита сжиженньил азотом и приложение в нижней его части разрушающих нагрузок, нагрузка прилагается не менее чем в трех равноудаленных друг от друга точках с разновременностью не более 100 мкс, Для интенсификации процесса разрушения и предотвращения разлета осколков при использовании взрывных источников после захолаживания негабарита по верхней поверхности негзбарита наносят удар рабочим органом механического молота или другим массивным ударникам, осуществляющий в момент удара подрыв зарядов ВВ, например через взрыватель ударного действия. Б связи с незначительным временем срабатывания взрывателей такого типа, момент прило>кения дополнительной ударной нагрузки практически совпадает с моментом приложения разрушающей нагрузки.

Сущность предлагаемого способа иллюстрируется на фиг.1,2, и состоит в том, что захолаживание негабарита 1, производят после установки в его нижней части источников рзэруша ощей нагрузки 2, нагрузку прилагают ниже уровня жидкого азота не менее чем в трех равноудаленных друг от друга точках с равновременностью не более

100 мкм. Позициями 3-7 на фиг,1 показаны: жидкий азот 3, криоправод 4, стенка емкости 5, рабочий орган молота, прилагзющего дополнительную нагрузку 6, взрыватель ударного типа 7.

Размещение источников нагрузки не менее чем в трех рзвноудаленных друг от друга точках и срабатывание их с равновременностью не более 100 мкс обеспечивает схождение волн нагрузки внутри негабари2002503 та с отклонением от центра не более

500 мм (скорость волны нагрузки в стали 5 мм/мкм), Величина разновременности 100 мкс определяется, исходя из минимального размера негабарита (1м), который нужно дробить, В случае, если разновременность срабатывания будет больше

100 мкс, то место встречи всех волн нагрузки может оказаться вне негабирита. Траектории места встречи волн сжатия от трех источников нагрузки, из которых сработали с задержкой более 100 мкс при диаметре негабарита -1м приведены на фиг,2, где обозначены: 1 — негабарит, 2 — источник нагрузки, А — траектории мест встречи волн сжатия. Видно, что расчетная точка встречи волн сжатия от всех трех источников находится при этом вне негабарита, что снижает эффективность разрушения, Наиболее эффективным с точки зрения разрушения негабарита является реализация режима, когда волны сжатия от трех (или большего числа) источников сходятся в центре разрушаемого негабарита. При этом материал центральной зоны испытывает наибольшие деформации, После отражения волн нагрузки от места схождения в виде волн растяжения происходит разрушение материала по поверхности, где материал испытывал максимальные деформации.

Хрупкость разрушения обеспечивает охлаждение материала негабарита жидким азотом.

В случае, если процесс разделки негабарита проводится в бронеяме открытого типа, построенной на месте разделки большого количества негабартитов, то для интенсификации процесса разрушения и предотвращения разлета осколков по верхней части негабарита целесообразно производить удар массивным лолотом (энергия удара сотен КДЖ) (с л.фиг.1 поз.б), который задействует, например от взрывателя ударного типа (поз.7), источники разрушающей нагрузки, размещенные в нижней части негабарита. При этом рабочий орган молота будет служить преградой, препятствующей разлету осколков, что повышает безопасность работ.

Анализ литературных источников показывает, что использование в качестве хладагента жидкого азота обеспечивает достижение порога хладоломкости практически всех широкоиспользуемых ларок стали. Численное значение порога меняется от

-30 С для стали типа 12Г2СНМ до 175-180 С для сталей типа ЗОХГСНА. 3а порог хладоломкости взята температура, при которой значение ударной вязкости материала становится меньше ЗО дж/см, Для широко

55 распространенных низколегироваHных сталей значение ударной вязкости при температуре жидкого азота составляет 0.05...0.1 от ее нормальной величины, Для высоколегированных сталей типа 38ХА, 18ХНВА снижение происходит до - 0.2 от нормальной величины.

Такое увеличение хрупкости металла обеспечивает по сравнению с нормальными условиями уменьшение в 5-20 раз требуемой для разрушения негабарита величины энергии источников разрушающей нагрузки. Это повышает безопасность проводимых работ.

Дополнительно, при наличии в материале скрапов неметаллических включений (шлаки и т,д.), из-за различия в температурных коэффициентах линейного расширения металла (a м10 1/град) и шлаков (a 10

-6 -4

1/град) в местах их контакта возникают разрывающие напряжения или трещины. При охлаждении на величину ЛТ 100 и размере включения 100 мм, ширина температурной трещины составляет 1 мм. Это дополнительно уменьшает прочность негаба рита.

Таким образом, предлагаемый способ позволит удешевить и повысить безопасность работ по разделке негабаритов за счет снижения массы ВВ источников импульсной нагрузки.

Обеспечение требуемой разновременности срабатывания источников разрушающей нагрузки добиться применением в качестве средств взрывания так называемых электродетонаторов мгновенного действия, например типа ЭД-05-9, время срабатывания которых не превышает согласно ТУ 15 мкс. Другим способом создания требуемой разновременности может служить устройство, обеспечивающее детонационную разводку инициирующего импульса от одного взрывателя ко всем источникам взрывной нагрузки, по детонационным шнурам равной длины.

Пример конкретного выполнения способа применительно к разделке одиночного негабарита в полевых условиях.

В грунте выполняется углубление с размерами незначительно превышающими размеры негабарита. Поверхность углубления смачивается водой. В углубление размещается негабарит, В нижней части негабарита на одинаковом удалении друг от друга размещаются источники разрушающей нагрузки — «e менее трех зарядов ВВ, форма и масса которых определены экспериментальным путем. На зарядах установлены электродетонаторы ЭД-05-9

2002503 электрическая цепь которых соединена последовательно. Цепь подключается к прибору, включающему ток для осуществления подрыва. Затем производится заливка жидкого азота в углубление, При этом смо- 5 ченные водой стенки углубления замораживаются, что препятствует утечке жидкого азота в грунт, обеспечивает теплоизоляцию охлаждающей жидкости от окружающей среды. Обьем заливаемого азота определя- 10 ется из условия охлаждения известной массы негабарита и обеспечения наличия перед подрывом в углублении жидкого азота, уровень которого должен быть выше источников разрушающей нагрузки. После чего 15 проводится подрыв. В качестве взрывной станции используется высоковольтный (5 кВ} источник, который обеспечивает срабатывание электродетонаторов типа

ЭД-05-9 с разновременностью 3 vKc, 20

Промышленное применение предлагаемого способа зависит от соотношения цен на жидкий азот и получаемое металлургическое сырье. При охлаждении единицы массы стали до температуры жидкого азота 25

Формула изобретения

1, СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НЕГАБАРИТОВ, преимущест30 венно скрапов, включающий захолаживание негабарита жидким азотом и приложение разрушающей нагрузки к не- габариту с нижней его стороны, отличающийся тем, что разрушающую нагрузку требуется около 0,4 единиц массы жидкого азота, Применение предлагаемого способа наиболее целесообразно на металлургических производствах, где используется кислородное дутье, кислород для которого получается методом разделения воздуха.

Образующийся при этом жидкий азот может быть использован для реализации способа, Поскольку-в предлагаемом способе наиболее определяющей его характеристикой является повышение безопасности проведения работ, следовательно данный способ найдет применение при разрушении негабаритов, расположенных вблизи промышленных зданий, сооружений.

{56) Единые правила безопасности при взрывных работах. M.: Недра, 1976, с.124126, Патент ГДР N 272613, кл. В 02 С 23/ОО. публ. 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 1546142, кл. В 02 С t9/00, 1988. прикладывают к негабариту не менее чем в трех равноудаленных по периметру точках с интервалом по времени между первой и последней точками не более 100 мкс;

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после "-ахолаживания прикладывают ударную нагрузку к негабариту с верхней его стороны.

2002503

Составитель В.Авешен

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор С.Лисина

Редактор А.Зробок

Тираж Подписное

НПО"Поиск" Роспатента

113035. Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Заказ 3201

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101