СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЙ СМЕСИ Российский патент 2008 года по МПК B22D7/00 B22D11/111 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству теплоизолирующих смесей, применяемых для утепления поверхности жидких расплавов: головной части слитков, в промковшах при разливке стали на системах непрерывного литья и ковшах, используемых для проведения технологических процессов при производстве стали (транспортировка, хранение чугуна и стали и др.).

С повышением требований к качеству и стабильности жидких расплавов получила большую актуальность проблема сохранения системами тепловой энергии, которая решается за счет разработки эффективных способов производства теплоизолирующих смесей с высокими теплоизолирующими свойствами.

Известен способ получения перлитографитовой смеси, изготавливаемой ЗАО «Нижнетагильский завод теплоизоляционных материалов» по ТУ 5768-006-65200833-02 на основе песка перлитового вспученного и графита. Согласно технологии сырье механически перемешивается до однородной массы (сайт «Описание продукции - Нижнетагильский завод теплоизоляционных изделий». http.//www.ntzti.ru/product_detail.html).

Недостатком данного способа является то, что получаемая этим способом смесь взаимодействует с расплавом и изменяет его химический состав из-за отсутствия органической составляющей, имеет высокий расход.

Известен способ изготовления зольно-перлитной теплоизоляционной смеси для засыпки поверхности жидкого металла головной части слитка спокойной стали, при котором вспученный перлит перемешивают с мелкодисперсным зольным концентратом, а затем полученный состав смешивают с немагнитным зольным шлаком (патент RU 2020031 С1, 30.09.1994 г.).

Недостатком данного способа является то, что получаемая этим способом смесь взаимодействует с расплавом и изменяет его химический состав из-за отсутствия органической составляющей, имеет высокий расход.

Наиболее близким аналогом, принятым нами за прототип является способ получения теплоизолирующей смеси, включающий смешивание органической и минеральной составляющих (RU 889268 A1, B22D 7/00, 15.12.1981, столбец 4).

Недостатком данного способа является то, что органическая составляющая смеси, получаемой с помощью данного способа, не пропитывается минеральной составляющей, что приводит к быстрому сгоранию органики при попадании смеси в зону контакта с жидким расплавом, что в свою очередь в значительной степени снижает ее теплоизолирующие свойства и повышает ее расход.

Задачей изобретения является создание способа производства теплоизолирующих смесей на органической основе с использованием процесса минерализации, позволяющего получить смеси с высокими теплоизолирующими свойствами, не оказывающие значительного воздействия на химический состав расплава и имеющие сравнительно низкий расход.

Поставленная задача решается тем, что в качестве минеральной составляющей используют известь СаО, боксит и кремнезем, в качестве органической составляющей используют смесь лузги зерновых культур, исключая рис, подсолнечника, древесных опилок или мелкой стружки, причем органическую составляющую в количестве 60-70 мас.% перемешивают в герметичном смесителе реакторе и увлажняют паром или водяным туманом, затем в смеситель-реактор подают 10-15 мас.% извести СаО и перемешивают в течение пятнадцати минут, при повышении температуры в реакционной зоне до 100°С и более и возникновении избыточного давления производят остановку смесителя-реактора и добавляют 10 мас.% извести СаО, 1,5-2,5 мас.% боксита, 10-11 мас.% кремнезема, после чего перемешивают теплоизолирующую смесь в течение двадцати минут.

Отличительной особенностью способа является то, что при попадании на увлажненную поверхность органики мелкодисперсная известь СаО вступает в реакцию с водой с образованием гидрата Са(ОН)₂, который частично проникает в поры органической составляющей, частично остается на ее поверхности, замедляя скорость горения смеси в зоне контакта с жидким расплавом.

Предлагаемый способ позволяет получать теплоизолирующие смеси с высокими потребительскими свойствами, не оказывающие нежелательного воздействия на химический состав расплава. Кроме того, сокращается расход смеси из-за уменьшения площади контакта смеси с расплавом, что достигается за счет снижения веса смеси, обусловленного наличием органической составляющей, а также за счет относительной крупности полых частиц теплоизолирующей смеси.

Пример конкретного выполнения способа:

Органическую составляющую (смесь лузги зерновых культур (кроме риса), подсолнечника, древесных опилок или мелкой стружки - 63 мас.%) загружают в смеситель-реактор, перемешивают и увлажняют паром, что создает на поверхности частиц водяную пленку. После этого в смеситель-реактор подают минеральную составляющую (известь СаО - мас. 15%). Смеситель-реактор герметично закрывают, приводят в рабочее положение и перемешивают компоненты в течение пятнадцати минут, при этом в реакционной зоне развивается температура до 100°С и более и возникает избыточное давление от испарившейся влаги, что способствует проникновению нагретых гидратов в поверхностный слой частиц органической смеси. После этого производят остановку смесителя-реактора, добавляют СаО (10 мас.%), боксит (2 мас.%), кремнезем (10 мас.%) и дополнительно перемешивают в течение двадцати минут. Готовую теплоизолирующую смесь расфасовывают в стандартные джутовые мешки.

Изобретение может быть использовано для утепления поверхности жидких расплавов. Теплоизолирующая смесь содержит 60-70 мас.% органической составляющей - смеси лузги зерновых культур, исключая рис, подсолнечника, древесных опилок или мелкой стружки. Органическую составляющую перемешивают в герметичном смесителе-реакторе и увлажняют паром или водяным туманом. Затем в смеситель-реактор подают 10-15 мас.% извести СаО и перемешивают в течение 15 минут. Образующийся при реакции с водой Са(ОН)₂ оседает на поверхности частиц органической составляющей и проникает в их поры. В результате замедляется скорость горения теплоизолирующей смеси в зоне контакта с жидким расплавом. При повышении температуры в реакционной зоне до 100°С и более и возникновении избыточного давления добавляют 10 мас.% извести СаО, 1,5-2,5 мас.% боксита, 10-11 мас.% кремнезема и перемешивают в течение 20 минут. Обеспечивается сокращение расхода теплоизолирующей смеси и стабильность химического состава расплава.

Способ получения теплоизолирующей смеси, включающий смешивание органической и минеральной составляющих, отличающийся тем, что в качестве минеральной составляющей используют известь СаО, боксит и кремнезем, в качестве органической составляющей используют смесь лузги зерновых культур, исключая рис, подсолнечника, древесных опилок или мелкой стружки, причем органическую составляющую в количестве 60-70 мас.% перемешивают в герметичном смесителе-реакторе и увлажняют паром или водяным туманом, затем в смеситель-реактор подают 10-15 мас.% извести СаО и перемешивают в течение пятнадцати минут, при повышении температуры в реакционной зоне до 100°С и более и возникновении избыточного давления производят остановку смесителя-реактора и добавляют 10 мас.% извести СаО, 1,5-2,5 мас.% боксита, 10-11 мас.% кремнезема, после чего перемешивают теплоизолирующую смесь в течение двадцати минут.