СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОЙ ШЛАКООБРАЗУЮЩЕЙ СМЕСИ Российский патент 2008 года по МПК B22D11/00 B01J2/02 

Предлагаемое изобретение относится к металлургии, а именно к способам изготовления гранулированных шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали.

Известен способ получения для непрерывной разливки стали гранулированной шлакообразующей смеси, заключающийся в гранулировании водной суспензии из материалов смеси с введением графита в подогретый до 30-50°С 15-25%-ный раствор хлористого кальция и термической обработке образовавшихся гранул в атмосфере неполного сгорания топлива при температуре 540-680°С (патент РФ №2024347, кл. 5 В22D 11/00, 1994, бюл.№23).

Недостатками такого способа являются сложность подготовки суспензии из-за дополнительной операции по введению в нее графита и необходимость подогревания до 30-50°С 15-25%-ного раствора хлористого кальция, а также высокая температура термообработки гранул - 540-680°С, при которой резко снижается прочность гранул.

Более близким техническим решением является способ получения гранулированной шлакообразующей смеси, включающий подготовку водной суспензии из ингредиентов смеси с введением технологических добавок лигносульфоната (ЛСТ) и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в нее, гранулирование готовой суспензии путем капельного распыления и термическую обработку гранул в сушильной камере при температуре 150-400°С (патент РФ №2100131, кл. В22D 11/00, 1997, бюл. №36).

Недостатком данного способа является недостаточно эффективная термообработка гранул в сушильной камере, вследствие чего истираемость полученных гранул несколько повышена и количество пылевидной фракции (0,063 мм и менее) после транспортировки и перегрузки смеси увеличивается с 5-6% до 10-15%.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гранулированной шлакообразующей смеси, включающий подготовку водной суспензии из ингредиентов смеси (подготовка водной суспензии включает помол и перемешивание ингредиентов смеси в водной среде, введение в нее лигносульфоната и карбоксиметилцеллюлозы для улучшения текучести и седиментационной устойчивости), гранулирование путем распыления суспензии в сушильной камере в среде продуктов сгорания смеси природного газа и воздуха при соотношении 1:(1.1-1.5) при температуре 150-400°С (патент РФ №2271894, кл. В22D 11/00, B01J 2/02, опубл. 20.03.06).

При использовании данного способа прочность гранул смеси повысилась - содержание пылевидной фракции после транспортировки и перегрузки смеси снизилось до 3,4-3,9% (в среднем 3,65%).

Однако, в случае многократной перегрузки, при продолжительном хранении и длительной транспортировке смеси прочность ее гранул оказывается недостаточно высокой - количество пылевидной фракции увеличивается в 2,0-2,5 раза и достигает 8-9%.

При изготовлении таких смесей с недостаточно высокой прочностью гранул их качество снижается, а при их использовании при непрерывной разливке стали резко увеличивается запыленность рабочих мест и снижается качество непрерывнолитой заготовки.

Техническая задача, решаемая предполагаемым изобретением, заключается в повышении прочности гранул смеси, улучшении санитарно-гигиенических условий труда и повышении качества непрерывнолитой заготовки.

Положительный результат достигается тем, что в способе получения гранулированной шлакообразующей смеси, используемой при непрерывной разливке стали, включающем подготовку водной суспензии из ингредиентов смеси, гранулирование путем распыления суспензии в сушильной камере при температуре 150-400°С в среде продуктов сгорания смеси природного газа и воздуха при соотношении 1:(1,1-1,5), в отличие от ближайшего аналога при подготовке водной суспензии в нее дополнительно вводят жидкое натриевое стекло в количестве 1-5% от общей объемной массы водной суспензии из ингредиентов смеси.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие отличительных признаков предлагаемого способа получения гранулированной шлакообразующей смеси с признаками известных технических решений. На основании этого анализа делается вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «Изобретательский уровень».

При введении в суспензию жидкого стекла в количестве менее 1% повышения прочности гранул не происходит. При введении в суспензию жидкого стекла в количестве более 5% текучесть суспензии резко снижается из-за резкого возрастания влияния связующих свойств жидкого стекла. Транспортировка суспензии по трубопроводам и ее распыление становятся невозможными.

Оптимальным соотношением расхода жидкого стекла в суспензию является 3% от общей ее объемной массы. Гранулы смеси обладают высокой прочностью, а содержание пылевидной фракции в готовой смеси становится весьма низким.

Пример конкретного выполнения способа

Исходные шихтовые материалы для изготовления гранулированных смесей (силикатную глыбу, кварцевый песок, плавиково-шпатовый и датолитовый концентрат, аморфный графит и шлакопортландцемент) в мельнице мокрого помола измельчали до достижения 90-96% всех частиц размером не более 0,063 мм при отношении воды к массе сухих ингредиентов 0,8-1,2/1, ЛСТ и КМЦ вводили в количестве 0,5-5,0% каждого от массы сухих ингредиентов при отношении друг к другу 0,5-1,5, жидкое натриевое стекло вводили в количестве 1-5% от общей массы водной суспензии из ингредиентов смеси, перемешивали, гранулировали путем распыления подготовленной суспензии и образовавшиеся гранулы подвергали термической обработке при температуре 150-400°С в распылительном сушиле башенного типа в среде продуктов сгорания смеси природного газа и воздуха при соотношении 1:(1,1-1,5).

Высушенную гранулированную смесь засыпали в металлические контейнеры и перевозили автотранспортом в отделение непрерывной разливки стали, где и перегружали в расходные коробки, из которых смесь мерными черпаками вводили на зеркало металла в кристаллизаторы.

Для оценки качества гранулированных шлакообразующих смесей отбирали пробы по 0,5 кг из контейнеров и расходных коробок и определяли в них содержание пылевидной фракции (0,063 мм и менее).

Для получения более точных сравнительных данных по прочности гранул смесей, производимых по известному и новому способам, использовали следующую разработанную методику: пробы смесей помещали на поддоны лабораторной вибрационной установки и вибрационное истирание производили в течение одного часа, что соответствовало многократной перегрузке (пересыпке) смеси и ее длительной транспортировке и хранении.

В первом примере конкретного осуществления в подготовленную суспензию жидкое стекло вводили в количестве 1% от общей объемной массы водной суспензии. Во втором примере жидкое стекло вводили в количестве 5% от общей объемной массы водной суспензии. В третьем примере жидкое стекло вводили в количестве 3% от общей объемной массы водной суспензии (оптимальный вариант).

В опытах плотность подготовленной суспензии составляла 1,35-1,50 г/см³, а плотность жидкого стекла - 1,25-1,45 г/см³.

Результаты изготовления и испытания гранулированных шлакообразующих смесей по известному и заявляемому способам приведены в таблице.

Таблица
Фракционный состав гранулированных шлакообразующих смесей.Способ изготовления гранулированной смесиСодержание в смесях, мас.%ВлагаПылевидная фракция (0,063 мм и менее)До транспортировкиПосле транспортировки и пересыпкиПосле многократной перегрузки и транспортировкиПо патенту №2271894 (прототип)0,183,23,68,2По заявляемому способуПример 10,152,32,83,8Пример 20,181,31,63,4Пример 30,161,21,53,2

Из данных таблицы следует, что качество полученных гранулированных смесей по новой технологии выше, чем по известной. Количество пылевидных фракций до (то есть в готовой смеси), после транспортировки и перегрузки и после многократной перегрузки и транспортировки снижено в среднем соответственно в 2,0; 1,8 и 2,4 раза.

Для испытаний в производственных условиях была изготовлена по оптимальному варианту (по прочности гранул и содержанию влаги в смеси, пример №3) 401 тонна гранулированной шлакообразующей смеси. Использование при непрерывной разливке стали в кристаллизаторах этой смеси с пониженным содержанием пылевидной фракции привело к существенному улучшению санитарно-гигиенических условий труда работников отделения разливки стали - в атмосфере рабочей зоны разливщиков содержание пыли снизилось в 1,4 раза, а содержание фтористых соединений снизилось с 0,05 до 0,04 мг/м³, что значительно ниже предельно допустимой концентрации 0,2 мг/м³.

Качество поверхности непрерывнолитых слитков повысилось - отсортировка и брак слитков по поверхностным дефектам отсутствовали.

Изобретение относится к области металлургического производства. Исходные материалы для изготовления гранулированных смесей смешивают и измельчают в мельнице мокрого помола. Дополнительно в водную суспензию вводят жидкое натриевое стекло в количестве 1-5% от общей объемной массы водной суспензии из ингредиентов смеси. Гранулирование осуществляют путем распыления суспензии в сушильной камере при температуре 150-400°С в среде продуктов сгорания смеси природного газа и воздуха при соотношении 1:(1,1-1,5). Достигается снижение содержания пылевидной фракции в готовой смеси, повышение качества гранулированной смеси, а также прочности гранул при многократных перегрузках, длительном хранении и длительной транспортировке. 1 табл.

Способ получения гранулированной шлакообразующей смеси, используемой при непрерывной разливке стали, включающий подготовку водной суспензии из ингредиентов смеси, гранулирование суспензии путем распыления в сушильной камере при температуре 150-400°С в среде продуктов сгорания смеси природного газа и воздуха при их соотношении 1:(1,1-1,5), отличающийся тем, что при подготовке водной суспензии в нее дополнительно вводят жидкое натриевое стекло в количестве 1-5% от общей объемной массы водной суспензии.