Способ получения гранулированной шлакообразующей смеси

Изобретение относится к области металлургического производства и может быть использовано при непрерывной разливке стали. Подготовленную водную суспензию из смеси, содержащей шлакообразующие ингредиенты и связующее, при отношении массы воды к массе сухих ингредиентов (0,8-1,2):1 гранулируют путем распыления суспензии в сушильную камеру в среду продуктов сгорания смеси природного газа и воздуха при соотношении 1:(1,1-1,5). Осуществляют термическую обработку полученных гранул при температуре 150-400°С. В качестве шлакообразующих ингредиентов в суспензию вводят доменный шлак и цемент, состоящие преимущественно из оксидов кальция и кремния, при их соотношении (0,1-10,0):1. В качестве связующего используют жидкое натриевое стекло в количестве 1 - 30% от общей объемной массы водной суспензии. Достигается повышение прочности гранул смеси и снижение влагопоглотительной способности смеси при хранении ее в открытых коробках. 1 табл.

 

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

Известен способ получения используемой при непрерывной разливке стали гранулированной шлакообразующей смеси (ШОС), заключающийся в подготовке водной суспензии из ингредиентов смеси (подготовка водной суспензии заключается в измельчении ингредиентов в водной среде, введении в нее лигносульфоната (ЛСТ) и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и перемешивании), гранулировании готовой суспензии путем ее капельного распыления в сушильной камере и термической обработке образовавшихся гранул в атмосфере неполного сгорания топлива при температуре 540-680°С (патент РФ №2024347, кл. 5 B22D 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 5-25% 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 для непрерывной разливки стали гранулированной шлакообразующей смеси, содержащей в качестве основного (по массе) шлакообразующего ингредиента преимущественно из оксидов кальция и кремния цемент, включающий подготовку водной суспензии из ингредиентов смеси при отношении массы воды к массе сухих ингредиентов 0,8-1,2/1 (подготовка водной суспензии заключается в измельчении ингредиентов до содержания 90-95% частиц размером не более 0,063 мм, введении в суспензию технологических добавок ЛСТ и КМЦ и перемешивании суспензии), гранулирование подготовленной суспензии путем капельного распыления и термическую обработку образовавшихся гранул в сушильной камере при температуре 150-400°С (патент РФ №2100131, кл. B22D 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 используемой при непрерывной разливке стали гранулированной шлакообразующей смеси, включающий подготовку водной суспензии из смеси, содержащей шлакообразующие ингредиенты и связующие, при отношении массы воды к массе сухих ингредиентов 0,8-1,2/1, гранулирование путем распыления суспензии в сушильную камеру в среду продуктов сгорания смеси природного газа и воздуха при соотношении 1: (1,1-1,5) и термическую обработку полученных гранул при температуре 150-400°С (патент РФ №2271894, кл. B22D 11/00, B01J2/02, 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, после перегрузки и длительного хранения содержание влаги в смеси увеличивается до 0,8-1,0%, а количество пылевидной фракции увеличивается до 8-9%.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении качества гранулированной ШОС за счет увеличения прочности гранул смеси, снижении содержания в ней пылевидной фракции и уменьшении ее влажности.

Положительный результат достигается тем, что в способе получения для непрерывной разливки стали гранулированной шлакообразующей смеси, включающем подготовку водной суспензии из смеси, содержащей шлакообразующие ингредиенты и связующие, при отношении массы воды к массе сухих ингредиентов 0,8-1,2/1, гранулирование путем распыления суспензии в сушильную камеру в среду продуктов сгорания смеси природного газа и воздуха при соотношении 1:(1,1-1,5) и термическую обработку полученных гранул при температуре 150-400°С, в отличие от ближайшего аналога при подготовке водной суспензии в нее в качестве шлакообразующих ингредиентов вводят доменный шлак и цемент, состоящие преимущественно из оксидов кальция и кремния, при их соотношении (0,1-10,0):1, а в качестве связующего жидкое натриевое стекло в количестве 1-30% от общей объемной массы водной суспензии.

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 доменного шлака в соотношении к цементу более 10/1 и жидкого натриевого стекла в количестве более 30% дальнейшего повышения прочности гранул не происходит, основность готовой гранулированной ШОС становится менее 0,7, а содержание оксидов алюминия за счет увеличенного расхода доменного шлака приближается к 8-10%, что, как общеизвестно, снижает качество готовой смеси и снижает возможность использования такой смеси в кристаллизаторе МНЛЗ при непрерывной разливке сталей разных марок. Доменный гранулированный шлак при подготовке суспензии применяется в порошкообразном виде.

При введении в суспензию доменного шлака в соотношении к цементу менее 0,1/1 и жидкого стекла в количестве менее 1% качество гранулированной ШОС снижается за счет резкого снижения прочности гранул и увеличения в смеси количества пылевидной фракции. Влажность готовой гранулированной ШОС увеличивается.

Пределы содержаний доменного шлака, цемента и жидкого натриевого стекла в составе гранулированной ШОС позволяют получать смесь с основностью преимущественно в пределах 0,75-1,25.

Совместное использование доменного шлака с цементом и жидким натриевым стеклом в заявленных соотношениях при подготовке водной суспензии из всех ингредиентов ШОС не приводит к существенному изменению текучести или вязкости суспензии в течение периода ее подготовки, транспортировки по трубопроводам и гранулирования ее в сушильной камере.

Оптимальным соотношением расходов в суспензию доменного шлака и цемента является 1:1, а жидкого стекла - 15% от общей ее объемной массы. Гранулы смеси обладают высокой прочностью, а содержание пылевидной фракции в готовой смеси становится весьма низким. Низким является также содержание влаги в готовой гранулированной ШОС и после длительного периода ее хранения.

Примеры конкретного выполнения способа.

Подготовленную водную суспензию из ингредиентов смеси с доменным шлаком (СаО=36±5%, SiO2=32±5%, Al2O3=12±3%) вместе c цементом и жидким натриевым стеклом (SiO2=23±5%, Na2O=10±4%) гранулировали путем распыления ее в сушильную камеру в среду продуктов сгорания смеси природного газа и воздуха при соотношении 1:(1,1-1,5), а термическую обработку образовавшихся гранул проводили при температуре 150-400°С.

В подготавливаемую суспензию вводили доменный шлак и цемент в соотношении 0,1-10/1 в количестве 50-60% от общей массы сухих ингредиентов, а жидкое натриевое стекло - в количестве 1-30% от общей объемной массы водной суспензии из ингредиентов смеси.

Для оценки качества готовых 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) и влаги.

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

В первом примере конкретного осуществления в подготавливаемую суспензию вводили доменный шлак и цемент соответственно в количестве 5% и 50% от общей массы сухих ингредиентов (при их соотношении 0,1:1), а жидкое стекло - в количестве 1% от общей объемной массы водной суспензии. Содержание остальных ингредиентов: графит - 10%, фторсодержащий ингредиент - 15% и 20% глыбы силикатной. Во втором примере доменный шлак и цемент вводили соответственно в количестве 50% и 5% от общей массы сухих ингредиентов (при их соотношении 10:1), а жидкое стекло вводили в количестве 30% от общей объемной массы водной суспензии. Содержание остальных ингредиентов: графит - 20%, фторсодержащий ингредиент - 10% и 15% кварцевого песка. В третьем примере доменный шлак и цемент вводили соответственно в количестве 27,5% и 27,5%) (при их соотношении 1:1) от общей массы сухих ингредиентов, а жидкое стекло - 15% от общей объемной массы водной суспензии (оптимальный вариант). Содержание остальных ингредиентов: графит - 8%, фторсодержащий ингредиент - 17%, кварцевый песок - 10% и 10% глыбы силикатной.

В опытах плотность подготовленной суспензии составляла 1,40-1,50 г/см3, а плотность жидкого стекла - 1,40-1,45 г/см3. Расходы природного газа и воздуха поддерживали в соотношении 1:1,3.

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

Содержание влаги и пылевидной фракции в гранулированных шлакообразующих смесях.
Содержание в смесях, мас.%
ВлагаПылевидная фракция (0,063 мм и менее)
Способ изготовленияв готовой смесипосле хранения в течениев готовой смесипосле перегрузки и хранения в течение 10 суток
5 суток10 суток
По патенту №2271894 (прототип)0,180,490,893,28,8
По заявляемому способуПример 10,160,200,221,92,2
Пример 20,110,130,151,41,2
Пример 30,100,120,161,41,6

Как следует из данных таблицы, качество полученных гранулированных шлакообразующих смесей по новой технологии значительно выше, чем по известной, снижено количество пылевидной фракции в свежеизготовленной смеси в среднем в 2,0 раза, а после перегрузки и хранения в открытых коробках в течение 10 суток - в среднем в 4,9 раза. Содержание влаги в свежеизготовленной смеси снижено в среднем в 1,5 раза, после хранения в течение 5 суток - в среднем в 3,2 раза и после хранения в течение 10 суток - в среднем в 5,0 раз.

Снижение влагопоглотительной способности гранулированной ШОС, полученной по новой технологии, позволяет существенно увеличить срок хранения готовой смеси без снижения ее качества.

Себестоимость изготовления 1 т гранулированных шлакообразующих смесей по новой технологии снижена без учета расходов по переделу в среднем на 11%.

Подготовлено «Изменение» к Технологической Инструкции по изготовлению гранулированных шлакообразующих смесей с использованием доменного шлака с цементом и жидким натриевым стеклом и увеличению срока хранения изготовленных гранулированных ШОС в открытых коробках до 10 суток.

Способ получения используемой для непрерывной разливки стали гранулированной шлакообразующей смеси, включающий подготовку водной суспензии из смеси, содержащей шлакообразующие ингредиенты и связующее, при отношении массы воды к массе сухих ингредиентов (0,8-1,2):1, гранулирование путем распыления суспензии в сушильную камеру в среду продуктов сгорания смеси природного газа и воздуха при соотношении 1:(1,1-1,5) и термическую обработку полученных гранул при температуре 150-400°С, отличающийся тем, что при подготовке водной суспензии в нее в качестве шлакообразующих ингредиентов вводят доменный шлак и цемент, состоящие преимущественно из оксидов кальция и кремния, при их соотношении (0,1-10,0):1, а в качестве связующего - жидкое натриевое стекло в количестве 1-30% от общей объемной массы водной суспензии.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам непрерывного литья стальных слитков с использованием кристаллизатора с соотношением сторон 300×(330-360) мм.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам непрерывного литья стальных слитков с использованием кристаллизатора с соотношением сторон 300×(330-360) мм.

Изобретение относится к непрерывной разливке металла. .

Изобретение относится к непрерывной разливке стали. .

Изобретение относится к способу непрерывной разливки для непрерывного получения слитков или лент из металлических и неметаллических материалов с применением гусеничного кристаллизатора согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, установке непрерывной разливки согласно ограничительной части п.4 и способу замены блоков в установке непрерывной разливки по п.28.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при непрерывной разливке сталей, склонных к трещинообразованию, в кристаллизаторы длиной 700-1200 мм. .

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья тугоплавких и химически активных сплавов. .
Изобретение относится к области металлургического производства и может быть использовано при непрерывной разливке стали. .

Изобретение относится к устройствам для гранулирования расплавов разбрызгиванием и отверждением капель и может найти применение в химической промышленности, в частности в производстве азотных удобрений.
Изобретение относится к области металлургического производства. .

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к установкам грануляции расплавов. .

Изобретение относится к производству частиц, в частности имеющих заданный размер и/или определенную кристаллическую форму. .

Изобретение относится к области, связанной с гранулированием жидких материалов с твердыми включениями (суспензий), например к области производства известково-аммиачной селитры.
Изобретение относится к изготовлению гранулированных шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали. .

Изобретение относится к способам получения частиц нанометрового размера, которые находят применение в различных отраслях науки и техники, в частности металлические наноструктуры рассматриваются в качестве перспективного материала для создания новых сенсорных, электронных и оптоэлектронных приборов, а также при разработке новых типов высокоселективных твердотельных катализаторов.

Изобретение относится к области изготовления химических продуктов в виде гранул и может быть применено в производстве гранулированного тротила, преимущественно извлеченного из утилизируемых боеприпасов, а также в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройству для получения гранулята и может использоваться для переработки различных расплавов в грануляты

Изобретение относится к области металлургического производства и может быть использовано при непрерывной разливке стали

Наверх