RU2133425C1 - Metal scoop for sintering furnaces - Google Patents

Metal scoop for sintering furnaces Download PDF

Info

Publication number
RU2133425C1
RU2133425C1 RU97118103A RU97118103A RU2133425C1 RU 2133425 C1 RU2133425 C1 RU 2133425C1 RU 97118103 A RU97118103 A RU 97118103A RU 97118103 A RU97118103 A RU 97118103A RU 2133425 C1 RU2133425 C1 RU 2133425C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shell
parts
limiter
gap
metal
Prior art date
Application number
RU97118103A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97118103A (en
Inventor
А.В. Иванов
В.С. Курсков
А.В. Квасов
А.В. Головешкин
Ю.П. Борисов
В.И. Боевой
Ю.А. Алешин
Г.Г. Потоскаев
В.И. Калантырь
Н.А. Балагуров
Original Assignee
ОАО "Машиностроительный завод"
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 ОАО "Машиностроительный завод" filed Critical ОАО "Машиностроительный завод"
Priority to RU97118103A priority Critical patent/RU2133425C1/en
Publication of RU97118103A publication Critical patent/RU97118103A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2133425C1 publication Critical patent/RU2133425C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of ceramic articles. SUBSTANCE: invention is related to metal scoops meant for transportation of fuel pellets pressed out of powder of uranium dioxide for fuel elements of nuclear reactors through high-temperature sintering furnace. Metal scoop for sintering furnace is made of bottom and separable shell composed of two or more parts interjoined with clearance. Displacement of shell relative to bottom and parts of shell one with regard to another is fixed by displacement limiter that provides for compensation of nonuniform temperature expansions. EFFECT: improved manufacturability of scoop, reduced usage of metal, prolonged service life and improved repairability. 6 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области производства керамических изделий, преимущественно к металлическим лодочкам для транспортировки через высокотемпературную печь спекания спрессованных из порошка двуокиси урана топливных таблеток для твэлов ядерных реакторов. The invention relates to the production of ceramic products, mainly to metal boats for transportation through a high-temperature sintering furnace of fuel pellets pressed from uranium dioxide powder for nuclear fuel elements.

Высокотемпературная печь является важным компонентом технологии спекаемой керамики. Печь для спекания керамических изделий, в частности, имеет несколько зон различной протяженности, существенно отличающихся друг от друга по температуре (характерная температура зоны 1750 - 1800oC и разность температур в соседних зонах печи достигает 1000oC). В процессе технологического цикла лодочка для транспортировки обрабатываемых изделий может находится на границе соседних температурных зон.A high temperature furnace is an important component of sintered ceramic technology. The sintering furnace for ceramic products, in particular, has several zones of varying lengths, significantly different from each other in temperature (the characteristic temperature of the zone is 1750 - 1800 o C and the temperature difference in the adjacent zones of the furnace reaches 1000 o C). During the technological cycle, a boat for transporting processed products may be located at the border of neighboring temperature zones.

Известны конструкции лотков, контейнеров, лодочек как для сушки, так и для спекания керамических изделий. Лотки для высокотемпературного спекания керамических изделий (магниты, твердые сплавы, топливные стержни, таблетки из двуокиси урана), в отличие от лотков для сушки, должны сохранять работоспособность при высоких температурах, что обеспечивается использованием тугоплавких материалов на основе молибдена, ванадия и вольфрама. Изготовление заготовок (лист, полоса, пруток) для таких лодочек, в основном, производится методами порошковой металлургии. Known designs of trays, containers, boats for both drying and sintering of ceramic products. Trays for high-temperature sintering of ceramic products (magnets, hard alloys, fuel rods, tablets made of uranium dioxide), unlike trays for drying, must remain operational at high temperatures, which is ensured by the use of refractory materials based on molybdenum, vanadium and tungsten. The manufacture of blanks (sheet, strip, bar) for such boats is mainly carried out by powder metallurgy methods.

Приспособление для высокотемпературной обработки изделий [1] содержит соединенные между собой днище и замкнутую обечайку с выполненными по ее периметру вертикальными пазами в виде двусторонних канавок с образованием между ними перемычки, толщина которой увеличивается от верха обечайки к днищу. Перемычки выполнены с расположенными рядами сквозными отверстиями. Недостатками такой конструкции контейнера являются низкие технологичность при изготовлении, срок службы и ремонтопригодность, большая материалоемкость. Неразъемность соединения дна и обечайки приводят к появлению в них существенных термических напряжений. В условиях неравномерного нагрева замкнутая обечайка лодочки подвергается термическим деформациям, связанным с расположением обечайки в различных температурных зонах в печи. The device for high-temperature processing of products [1] contains interconnected bottom and closed shell with vertical grooves made along its perimeter in the form of bilateral grooves with the formation of a jumper between them, the thickness of which increases from the top of the shell to the bottom. Jumpers are made with rows of through holes. The disadvantages of this design of the container are low manufacturability in production, service life and maintainability, high material consumption. The integral connection of the bottom and the shell lead to the appearance of significant thermal stresses in them. Under conditions of uneven heating, the closed shell of the boat undergoes thermal deformations associated with the location of the shell in various temperature zones in the furnace.

Лодочка для печи ВТИ конструкции КБ АО "Полема" (г. Тула) [4] выполнена в виде прямоугольного ящика без верхней крышки с жестким соединением дна с обечайкой и двух полуконтуров обечайки, согнутых из полосы. Соединения выполнены при помощи заклепок, расклепанных без зазоров. Недостатками такой конструкции лодочки являются низкие срок службы и ремонтопригодность. В местах соединения дна с обечайкой и частей обечайки между собой в условиях неравномерного нагрева происходит разрушение соединений (срез заклепок), коробление контура обечайки. The boat for the VTI furnace designed by KB Polema JSC (Tula) [4] is made in the form of a rectangular box without a top cover with a rigid connection of the bottom with the shell and two half-shells bent from the strip. Connections are made using rivets riveted without gaps. The disadvantages of this design of the boat are low service life and maintainability. At the junction of the bottom with the shell and the parts of the shell with each other under conditions of uneven heating, the joints are destroyed (rivets cut), the shell contour is warped.

Металлическая лодочка для транспортировки сырья через печь для спекания [2] состоит из толстой и очень жесткой ударопрочной пластины дна, съемной тонколистовой рамки (перфорированной или нет), закрепляемой на указанной пластине дна; пластина и рамка сделаны из молибдена или его сплавов. A metal boat for transporting raw materials through a sintering furnace [2] consists of a thick and very rigid impact-resistant bottom plate, a removable thin-sheet frame (perforated or not) fixed to the specified bottom plate; the plate and frame are made of molybdenum or its alloys.

Опыт эксплуатации лодочек с неразъемным соединением дна, обечайки и частей обечайки между собой (как при помощи заклепок, поставленных без зазора, так и при помощи сварки) показал, что недостатками данной конструкции являются низкие срок службы и ремонтопригодность, что экономически не выгодно в связи с высокой стоимостью материала. Лодочки приходят в негодность в связи с появлением трещин в сварных швах, разрушением заклепок, недопустимым формоизменением обечайки. При наличии съемной сплошной обечайки срок службы лодочек ограничивается разрушением обечайки. The operating experience of boats with an integral connection of the bottom, shell and parts of the shell to each other (both with rivets placed without a gap, and by welding) showed that the disadvantages of this design are the low service life and maintainability, which is not economically viable due to high cost of material. The boats become unusable due to the appearance of cracks in the welds, the destruction of rivets, and the unacceptable shaping of the shell. In the presence of a removable continuous shell, the life of the boats is limited by the destruction of the shell.

В качестве прототипа выбрана металлическая лодочка для печей спекания [2]. As a prototype, a metal boat was selected for sintering furnaces [2].

Для объяснения наблюдаемых разрушений были проведены расчеты напряженно-деформированного состояния и остаточных формоизменений в условиях нестационарного нагрева загруженных изделиями лодочек в процессе их пошагового перемещения в печи ВТИ с учетом различной температуры между зонами печи. Расчеты проведены на ПЭВМ типа IBM PC 486 DX4 по коду ANSYS, в котором реализован алгоритм расчета объемных конструкций методом конечных элементов. To explain the observed failures, we calculated the stress-strain state and residual shape changes under conditions of unsteady heating of the boats loaded with products during their step-by-step movement in the VTI furnace taking into account the different temperatures between the zones of the furnace. The calculations were carried out on a PC type IBM PC 486 DX4 according to the ANSYS code, which implements an algorithm for calculating bulk structures using the finite element method.

Анализ полученных результатов показал, что в условиях неравномерного нагрева лодочек неразъемность соединения дна с обечайкой и сплошность обечайки являются причиной возникновения термических напряжений в ней. В условиях штатных режимов спекания в печах ВТИ напряжения в обечайке достигают предела текучести молибдена так, что лодочки такой конструкции работают в условиях ползучести при развитых пластических деформациях. Термоциклы способствуют накоплению необратимых формоизменений и тем самым снижают ресурс лодочек. При наличии съемной сплошной обечайки напряжения концентрируются в ней. An analysis of the results showed that under conditions of uneven heating of the boats, the one-piece connection of the bottom with the shell and the continuity of the shell are the cause of thermal stresses in it. Under standard sintering conditions in VTI furnaces, stresses in the shell reach the yield strength of molybdenum so that boats of this design operate under creep under developed plastic deformations. Thermocycles contribute to the accumulation of irreversible shape changes and thereby reduce the resource of boats. In the presence of a removable continuous shell, stresses are concentrated in it.

Уровень напряжений в лодочках резко снижается, если обеспечить статическую определимость конструкции в условиях неравномерных температурных расширений, выполнив соединения дна с обечайкой и контура обечайки с зазорами, достаточными для компенсации разности температурных расширений соединенных частей. The stress level in the boats decreases sharply if the design is statically determinable under conditions of uneven thermal expansion by connecting the bottom with the shell and the shell contour with gaps sufficient to compensate for the difference in thermal expansion of the connected parts.

Технической задачей предлагаемой конструкции является повышение технологичности изготовления лодочки, уменьшение металлоемкости, увеличение ее срока службы и ремонтопригодности. The technical task of the proposed design is to increase the manufacturability of the boat, reducing the metal consumption, increasing its service life and maintainability.

Для решения поставленной задачи предлагается металлическая лодочка для печей спекания, состоящая из дна и съемной обечайки, состоящей из двух и более частей, соединенных с зазором, причем перемещение обечайки относительно дна и частей обечайки относительно друг друга фиксируется ограничителем перемещений, обеспечивающим компенсацию неравномерных температурных расширений. To solve this problem, we propose a metal boat for sintering furnaces, consisting of a bottom and a removable shell, consisting of two or more parts connected with a gap, and the movement of the shell relative to the bottom and parts of the shell relative to each other is fixed by a movement limiter that compensates for uneven temperature expansions.

В качестве ограничителя относительного перемещения дна и обечайки предлагается использовать:
два и более штырей высотой не менее половины высоты обечайки;
фрезерованный в дне уступ;
паз в дне, состоящем из двух плит, соединенных между собой внахлестку посредством заклепок, поставленных с зазором.As a limiter of the relative movement of the bottom and the shell, it is proposed to use:
two or more pins with a height of at least half the height of the shell;
a ledge milled at the bottom;
a groove in the bottom, consisting of two plates connected by an overlap by means of rivets set with a gap.

В качестве ограничителя перемещений частей обечайки, соединенных с зазором, относительно друг друга предлагается использовать:
при соединении частей обечайки в нахлестку заклепки, поставленные с зазором;
при соединении частей обечайки встык с зазором промежуточную пластину, соединенную с частями обечаек посредством заклепок, поставленных с зазором;
при соединении частей обечайки встык с зазором замок.It is proposed to use as a limiter of movements of the parts of the shell connected to the gap with respect to each other:
when connecting parts of the shell in the lap rivets supplied with a gap;
when connecting the parts of the shell end to end with a gap, an intermediate plate connected to the parts of the shell by rivets supplied with a gap;
when connecting parts of the shell end-to-end with a gap lock.

Конструкция металлической лодочки представлена на фиг. 1 - 2. Лодочка состоит из дна 1, на котором установлена съемная обечайка 2, состоящая из двух и более частей. The design of the metal boat is shown in FIG. 1 - 2. The boat consists of a bottom 1, on which a removable shell 2, consisting of two or more parts, is installed.

На фиг. 3 представлен ограничитель перемещения съемной обечайки 2 относительно дна 1 посредством штырей 3, закрепленных на дне, причем высота штырей должна быть не менее половины высоты обечайки для обеспечения возможности извлечения лодочки из печи при заклинивании без просыпания спекаемых изделий. In FIG. Figure 3 shows the movement limiter of the removable shell 2 relative to the bottom 1 by means of pins 3 fixed to the bottom, the height of the pins being at least half the height of the shell to allow the boat to be removed from the furnace when it is jammed without spilling sintered products.

На фиг. 4 представлен ограничитель перемещения съемной обечайки 2 относительно дна 1 посредством фрезерованного в плите уступа. In FIG. 4 shows the limiter of movement of the removable shell 2 relative to the bottom 1 by means of a ledge milled in the plate.

На фиг. 5 представлен ограничитель перемещения съемной обечайки 2 относительно дна 1 посредством паза, организованного в дне. В этом случае дно состоит из плит, скрепленных между собой посредством заклепок 4, поставленных с зазором. In FIG. 5 illustrates the movement limiter of the removable shell 2 relative to the bottom 1 by means of a groove arranged in the bottom. In this case, the bottom consists of plates fastened together by means of rivets 4, set with a gap.

На фиг. 6 представлен ограничитель перемещения частей обечаек 2, соединенных между собой внахлестку с зазором, в виде заклепок 5, поставленных с зазором. In FIG. 6 shows the movement limiter of the parts of the shells 2, interconnected by an overlap with a gap, in the form of rivets 5, delivered with a gap.

На фиг. 7 представлен ограничитель перемещения частей обечаек 2, соединенных между собой встык с зазором, в виде промежуточной пластины 6, соединенной с частями обечаек посредством заклепок 5, поставленных с зазором. In FIG. 7 shows the movement limiter of the parts of the shells 2, interconnected end-to-end with a gap, in the form of an intermediate plate 6 connected to the parts of the shells through rivets 5 supplied with a gap.

На фиг. 8 представлен ограничитель перемещения частей обечаек 2, соединенных между собой встык с зазором, в виде замка 7. In FIG. 8 shows a limiter for moving parts of shells 2, interconnected end-to-end with a gap, in the form of a lock 7.

Преимуществами предлагаемой металлической лодочки являются повышенный срок службы, ремонтопригодность, снижение металлоемкости. Оценка повышения срока службы рассчитывалась из сравнения уровня напряжений в базовой и предлагаемой металлических лодочках. Результаты расчета эквивалентных напряжений в лодочках различных конструкций приведены на фиг. 9-11. На фиг. 9 показано распределение эквивалентных напряжений в неразъемной лодочке. На фиг. 10 показано распределение эквивалентных напряжений в лодочке со съемной обечайкой. На фиг. 11 показано распределение эквивалентных напряжений в предлагаемой лодочке. The advantages of the proposed metal boat are increased service life, maintainability, reduced metal consumption. The assessment of the increase in service life was calculated from a comparison of the level of stresses in the base and proposed metal boats. The results of calculating equivalent stresses in boats of various designs are shown in FIG. 9-11. In FIG. Figure 9 shows the distribution of equivalent stresses in an integral boat. In FIG. 10 shows the distribution of equivalent stresses in a boat with a removable shell. In FIG. 11 shows the distribution of equivalent stresses in the proposed boat.

В настоящее время разработаны рабочие чертежи и изготовлена опытная партия металлических лодочек предлагаемой конструкции. Currently, working drawings have been developed and an experimental batch of metal boats of the proposed design has been manufactured.

За базу для сравнения принят вариант лодочки конструкции КБ АО "Полема" (г. Тула), которая в настоящее время используется для спекания таблеток для твэлов ядерных реакторов ВВЭР, РБМК, БН. В результате технико-экономического расчета определено, что предлагаемая лодочка на 3 кг легче, чем используемая. Ожидаемый экономический эффект с учетом снижения металлоемкости, прогнозируемого повышения срока службы, без учета ремонта, который данная конструкция допускает, составляет около 1500 $ USA на одну лодочку. For the base for comparison, the version of the design boat design bureau JSC "Polema" (Tula), which is currently used for sintering tablets for fuel elements of WWER, RBMK, BN nuclear reactors, is adopted. As a result of the feasibility study, it was determined that the proposed boat is 3 kg lighter than used. The expected economic effect, taking into account the reduction in metal consumption, the predicted increase in service life, excluding the repairs that this design allows, is about $ 1,500 USA per boat.

Литература:
1. Авторское свидетельство СССР N 1404778, 23.06.88.Literature:
1. USSR author's certificate N 1404778, 06.23.88.

2. Авторское свидетельство СССР N 1640506, 07.04.01. 2. USSR author's certificate N 1640506, 04/07/01.

3. Патент USA N 3553800 23.12.68. 3. USA patent N 3553800 12/23/68.

4. Лодочка для печи ВТИ. Черт. 8Х-443. КБ АО "Полема". 4. Boat for the VTI furnace. Heck. 8X-443. Design Bureau "Polema".

Claims (7)

1. Металлическая лодочка для печей спекания, состоящая из дна и съемной обечайки, отличающаяся тем, что контур обечайки состоит из двух и более частей, соединенных между собой с зазором, причем перемещение обечайки относительно дна и частей обечайки относительно друг друга фиксируется ограничителем перемещений, обеспечивающим компенсацию неравномерных температурных расширений. 1. A metal boat for sintering furnaces, consisting of a bottom and a removable shell, characterized in that the shell contour consists of two or more parts interconnected with a gap, and the movement of the shell relative to the bottom and parts of the shell relative to each other is fixed by a movement limiter, providing compensation for uneven temperature expansions. 2. Лодочка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ограничителя перемещений обечайки относительно дна используются два и более штырей высотой не менее половины высоты обечайки. 2. The boat according to claim 1, characterized in that as a limiter of movement of the shell relative to the bottom, two or more pins with a height of at least half the height of the shell are used. 3. Лодочка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ограничителя перемещений обечайки относительно дна используется фрезерованный в дне уступ. 3. The boat according to claim 1, characterized in that a ledge milled at the bottom is used as a limiter for movement of the shell relative to the bottom. 4. Лодочка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ограничителя перемещений обечайки относительно дна используется паз в дне, состоящем из двух плит, соединенных между собой внахлестку посредством заклепок, поставленных с зазором. 4. The boat according to claim 1, characterized in that as a limiter of movement of the shell relative to the bottom, a groove is used in the bottom, which consists of two plates connected by an overlap by means of rivets supplied with a gap. 5. Лодочка по п.1, отличающаяся тем, что части обечайки соединены между собой внахлестку, а в качестве ограничителя перемещений частей обечайки относительно друг друга используются заклепки, поставленные с зазором. 5. The boat according to claim 1, characterized in that the parts of the shell are interconnected by lap, and rivets supplied with a gap are used as a limiter for the movements of the parts of the shell relative to each other. 6. Лодочка по п.1, отличающаяся тем, что части обечайки соединены между собой встык с зазором, а в качестве ограничителя перемещений частей обечайки относительно друг друга используется промежуточная пластина, соединенная с частями обечаек посредством заклепок, поставленных с зазором. 6. The boat according to claim 1, characterized in that the parts of the shell are connected end to end with a gap, and an intermediate plate is used as a limiter for the movement of the parts of the shell relative to each other, connected to the parts of the shell by rivets supplied with a gap. 7. Лодочка по п.1, отличающаяся тем, что части обечайки соединены между собой встык с зазором, а в качестве ограничителя перемещений частей обечайки относительно друг друга используется замок. 7. The boat according to claim 1, characterized in that the parts of the shell are connected end to end with a gap, and a lock is used as a limiter for the movements of the parts of the shell relative to each other.
RU97118103A 1997-10-22 1997-10-22 Metal scoop for sintering furnaces RU2133425C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97118103A RU2133425C1 (en) 1997-10-22 1997-10-22 Metal scoop for sintering furnaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97118103A RU2133425C1 (en) 1997-10-22 1997-10-22 Metal scoop for sintering furnaces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97118103A RU97118103A (en) 1999-07-10
RU2133425C1 true RU2133425C1 (en) 1999-07-20

Family

ID=20198612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97118103A RU2133425C1 (en) 1997-10-22 1997-10-22 Metal scoop for sintering furnaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2133425C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109671511A (en) * 2018-12-19 2019-04-23 中国工程物理研究院材料研究所 A kind of preparation method of monocrystalline high thermal conductivity uranium dioxide fuel ball
RU195213U1 (en) * 2019-10-18 2020-01-17 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") BOAT FOR TRANSPORTING AND SINTERING MIXED NUCLEAR FUEL

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109671511A (en) * 2018-12-19 2019-04-23 中国工程物理研究院材料研究所 A kind of preparation method of monocrystalline high thermal conductivity uranium dioxide fuel ball
RU195213U1 (en) * 2019-10-18 2020-01-17 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") BOAT FOR TRANSPORTING AND SINTERING MIXED NUCLEAR FUEL

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3829595A (en) Electric direct-arc furnace
EP3390945B1 (en) Pallet car for the transport of bulk material for a thermal treatment and method terefore
US4290753A (en) Heat treating basket
KR101173897B1 (en) Metallurgical vessel
RU2133425C1 (en) Metal scoop for sintering furnaces
US3794307A (en) Blast furnace cooling system
US3053237A (en) Furnace lining
EP3887737B1 (en) Lining and cooling arrangement for a metallurgical furnace
US3467368A (en) Ore-treating apparatus
KR102298181B1 (en) Transfer grate with grate track separating element
US7086856B1 (en) Carbon baking furnace
RU2797806C1 (en) Trolley board of roasting machine
CN103966466B (en) Titanium slag electric furnace water cooled cover
RU2224965C2 (en) Conveyer with walking girders for continuous furnace for continuous furnace for heating-up of aluminum ingots
CA2348649C (en) Carbon baking furnace
RU2802700C1 (en) Tundish cover
RU2086655C1 (en) Slag ladle
CN217058342U (en) Heat treatment trolley frame
CN218951423U (en) Blast furnace foundation structure for inhibiting upward tilting of furnace bottom sealing plate
JPH0648136B2 (en) Sintering machine pallet frame repair method
US3182113A (en) Electric glass melting furnace
SU898251A1 (en) Tunnel furnace conveyer suspension assembly
SU1046592A1 (en) Bogie of travelling roasting machine
US1960572A (en) Method and apparatus for burning of argillaceous material
US3384355A (en) Heat shields for a traveling grate machine

Legal Events

Date Code Title Description
MZ4A Patent is void

Effective date: 20140813