Способ обработки шлакового расплава

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистических

Реслублик «i833661

+ .S

Ф а r (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.10.79 (21) 2830095/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (g1) M Кл 3

С 04 В 5/00

СССР

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень №20

Дата опубликования описания 05.06.81 (53) УДК 691.33 (088.8) до делам изобретений н еткрытий

Н. В. Орининский, М. И. Панфилов, Н. Н. Тихонова, Л. Л. Осиновских, P. А. Сайдулин и Н. В. Храмцова 1

C !! и

Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (72) Я вторы изобретения (71) Заявнтель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА.Гееударстееннык немнтет (23) Приоритет—

Изобретение относится к переработке шлаковых расплавов черной металлургии, а именно к получению литых изделий и пемзы.

Известен способ обработки шлакового расплава, при котором с целью повышения плотности и прочности щебня вводят прокатную окалину, колошниковую пыль (1) и (2) .

Однако получаемый материал из этого расплава очень хрупок.

Известен также способ обработки доменного шлака путем продувки его расплава сухим паром (3).

При этом повышается плотность и статическая прочность пемзы и щебня, однако ударная вязкость остается низкой и структура материала неоднородная.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту способ обработки шлакового расплава путем продувки его газовой смесью, содержащей молекулярные азот, кислород, водород, например воздухом, с целью повышения прочности пемзы и литых изделий (4).

Недостатком этого способа является то, что реакции по растворению и взаимодейст2 вию молекулярных азота и водорода со шлаковым расплавом протекают недостаточно полно, структура расплава не изменяется и изготовляемые из шлакового расплава изделия, обладая высокими прочностными свойствами, имеют низкую ударную вязкость (0,6 — 0,8 кг/см ) и неоднородную структуру.

Цель изобретения —. повышение ударной вязкости и однородности структуры изготовляемых из шлаковых расплавов литых

1О изделий и пемзы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки шлакового расплава путем продувки его азот- и водородсодержащим газом, расплав продувают аммиаком в количестве 10 — 15 мз/мин на тонну расплава.

Полученный расплав разливают в формы, которые устанавливают в кристаллизационную печь для отжига и кристаллизации.

Температура в кристаллизационной печи поддерживается в пределах 900 — 970 С. Время кристаллизации и отжига зависит от массы изделий. Затем литье медленно охлаждается.

83366

0,6-0,8

750-900 700-800

70-80

60-65

При производстве шлаковой пемзы обработанный расплав в шлаковозных ковшах поступает на шлакопемзовую установку, где при 1400 — 1450 С его поризуют любым известным способом, например гидроэкранным.

Механизм взаимодействия аммиака со 5 шлаковым расплавом сводится к следующему.

При растворении в, шлаках атомарных азота и водорода их частицы связаны с катионами непосредственйо (не через атомы кислорода). В связи с этим в поверхност10 ном слое адсорбируются преимущественно крупные комплексные анионы и катионы с пониженной валентностью. Обладая меньшими эффективными зарядами и большими по сравнению с обычными катионами радиу- >5 сами, последние обеспечивают снижение поверхностной энергии шлаков, что приводит к возможности удаления крупных пузырей из расплава и к получению однородной структуры шлаковых .материалов.

Кроме того, при барботировании расплава аммиаком происходит диссоциация последнего и насыщение расплава атомарными азотом и водородом, что ведет к разрушению кремнекислородного каркаса и получению полимерных цепей в расплавленном 25 шлаке за счет внедрения атомарных азота и водорода

Н-И-5 - -О-Н-..Н-Ы- .-О-Н... К

@ О Н Н Й фв Р Н К Я

НО н9 н1

11->- -о-н". н-н-s;-0-К... H-1

К-м-р-о-H.. н-H- .-О H... Н-, НойоН

Длинные цепи кремнекислородных комплексов за счет образования водородных связей по их контуру обладают большей гибкостью, эластичностью и обеспечивак1т значительное повышение ударной вязкости 40 получаемых изделий (4 — 5 кг/см ).

Предлагаемый способ обеспечивает получение шлакового литья и пемзы с высог

Ударная вязкость, кг/см

Предел прочности при сжатии, кг/см

Предел прочности на изгиб, кг/см

1 кой ударной вязкостью и однородной структурой.

Для проверки предлагаемого способа проведены лабораторные испытания.

Испытанию подвергают синтетический шлак состава, %:СаО 40; $10 40; А1 0з 20, обработанный воздухом, и шлак того же состава, обработанный, аммиаком.

Согласно известному способу исходный шлак в количестве 400 r расплавляют в печи Таммана в графитовом тигле при 1450 С и через графитовый капилляр, погруженный в расплав, продувают воздухом в количестве 4 — 6 л/мин. Обработанный таким образом расплав разливают в формы и подвергают отжигу и кристаллизации. После медленного охлаждения литых изделий определяют их качественные показатели.

В соответствии с предлагаемым способом исходный шлак в количестве 400 r расплавляли в печи Таммана в графитовом тигле при 1450 С и через графитовый капилляр, погруженный в расплав, продувают аммиаком в количестве 4 — 6 л/мин, что соответствует расходу аммиака в промышленных условиях 10 — 15 мз/мин на тонну шлака) . Полученный расплав разливают в формы и устанавливают в печь для отжига и кристаллизации.

В обеих сериях опытов определяют ударную вязкость, предел прочности на сжатие и предел прочности на растяжение литых изделий, Результаты опытов приведены в таблице.

Из приведенных данных лабораторных исследований можно заключить, что статическая прочность литых изделий при их производстве по предлагаемому и известному способам примерно одинакова, однако вязкость литья по известному способу очень низкая (0,6 — 0,8 кг/см ) . Обработка расплава аммиаком. позволяет получать литые изделия с высокой ударной вязкостью (4 — 5 кг/см2).

Кроме того, обработка шлакового расплава аммиаком обеспечивает повышение однородности структуры литья.

833661

Формула изобретения

Составитель Л. Чубукова

Редактор Л. Пчелинская Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 3916 24 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ обработки шлакового расплава путем продувки его азот- и водородсодержащим газом, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости и однородности структуры изготовляемых из шлакового расплава литых изделий и пемзы, расплав продувают аммиаком в количестве

10 — 15 м /мин на тонну расплава.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 1170302, кл. 80 в 5/04, опублик. 1964.

2. Патент Англии № 1055932, кл. С 1 К, опублик. 1967.

s 3. Патент Англии № 1127033, кл. С 04 В 5/00, опублик. 1968.

4. Резников И. Н. Газирование и дегазирование расплава в процессе обработки его сжатым воздухом, М., «Строительные материалы», 1967, № 2, с. 28 — 30.