Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОЙ ШЛАКООБРАЗУЮЩЕЙ СМЕСИ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОЙ ШЛАКООБРАЗУЮЩЕЙ СМЕСИ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОЙ ШЛАКООБРАЗУЮЩЕЙ СМЕСИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в металлургии, в способах изготовления гранулированных шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали. Сущность изобретения: способ получения гранулированной шлакообразующей смеси включает измельчение и перемешивание ингредиентов, приготовление водной суспензии, гранулирование и термическую обработку гранул, измельчение ведут до достижения 90-95% частиц размеров не более 0,063 мм при соотношении воды к массе сухих ингредиентов (0,8-1,2) : 1, а в суспензию вводят лигносульфонат и карбоксиметилцеллюлозу в количестве 0,5-5,0% каждого по массе от сухих ингредиентов смеси в соотношении друг к другу, составляющем 0,5-1,5, а термическую обработку гранул проводят при температуре 150-400oC, измельчение ингредиентов могут вести последовательно: сначала крупные фракции, а затем мелкие. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2100131
Класс(ы) патента: B22D11/00
Номер заявки: 95119659/02
Дата подачи заявки: 21.11.1995
Дата публикации: 27.12.1997
Заявитель(и): Акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Автор(ы): Ногтев В.П.; Цикарев Ю.М.; Носов С.К.; Маркин В.Ф.
Патентообладатель(и): Акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Описание изобретения: Изобретение относится к металлургии, а именно к способам изготовления гранулированных шлакообразующих смесей, используемых при непрерывной разливке стали.
Известен способ получения шлакообразующего материала и материал, включающий окислы кальция, кремнезем, глинозем, окислы щелочных металлов, фтористые соединения и углеродсодержащее вещество, отличающийся тем, что шлакообразующая смесь (материал) выполнена в форме полых сферических гранул. Однако, гранулы материала, полученные по этому способу, склонны к спеканию в процессе образования шлакового расплава практически сразу же после прогревания шлакообразующей смеси до температур ниже температуры плавления. Это нарушает оптимальную структуру шлакового слоя и приводит к неоднородности получаемого расплава по периметру кристаллизатора, неоднородности состава шлакового гарниссажа, увеличению внешних и внутренних дефектов непрерывного слитка.
Известен способ изготовления мелкозернистой шлакообразующей смеси, состоящей из сферических частиц размером 0,05-0,6 мм (32-400 меш), имеющих аморфную структуру.
Существенным недостатком этого решения является склонность материала, полученного по этому способу, к механическому разрушению и образованию пылевидных фракций. Применение этого материала приводит к образованию неоднократной корочки кристаллизирующегося слитка, что вызывает увеличение количества внешних и внутренних дефектов непрерывнолитого слитка.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, согласно которому в мельнице осуществляют измельчение и перемешивание ингредиентов в водной суспензии, введение лигносульфоната (ЛСТ) и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в нее, гранулирование и термическую обработку полученных гранул в сушильной камере при температуре 540-680oC.
Однако данный способ имеет следующие недостатки: сложность приготовления суспензии из-за дополнительной операции предварительной обработки графита подогретым до 30-50oC 15-25%-ным водным раствором хлористого кальция, отсутствия параметров измельчения частиц ингредиентов суспензии и параметров расхода ЛСТ и КМЦ и их соотношений, влияющих на производительность, механическую прочность и выход годных гранул. А при использовании иных материалов для приготовления гранулированной смеси, например, вместо извести - цемента в процессе термической обработки гранул при температуре 540-680oC резко снижается прочность гранул.
Поставленная цель повышение производительности, механической прочности и выхода годных гранул при повышении качества непрерывнолитого слитка.
Положительный результат достигается тем, что в способе получения гранулированной шлакообразующей смеси, включающем измельчение и перемешивание ингредиентов в водной суспензии, введение в нее лигносульфоната и карбоксиметилцеллюлозы, гранулирование и термическую обработку полученных гранул, измельчение ведут до достижения 90-95% всех частиц размером не более 0,063 мм, при соотношении воды к массе сухих ингредиентов (0,8-1,2) 1, а лигносульфонат и карбоксиметилцеллюлозу вводят в количестве 0,5-5,0% каждого по массе от сухих компонентов суспензии в соотношении соответственно 0,5-1,5 и термическую обработку гранул в сушильной камере ведут при температуре 150-400oC.
При измельчении загруженных в мельницу ингредиентов до достижения менее 90% всех частиц размером не более 0,063 мм резко снижается седиментационная устойчивость суспензии, что приводит к ее расслоению и значительному увеличению пылевидной фракции в готовой гранулированной смеси при последующей операции гранулирования и сушки. Кроме того, осаждающиеся частицы крупной фракции забивают трубопроводы и распылительные форсунки.
При измельчении свыше 95% всех частиц до размера не более 0,063 мм резко увеличивается содержание в гранулированной смеси пылевидной фракции, а также гранул самых мелких фракций. Это снижает качество смеси и увеличивает запыленность воздуха рабочих зон.
При заливке в мельницу воды в соотношении менее 0,8 к массе сухих компонентов суспензия имеет очень низкую текучесть (более 20 с), что затрудняет транспортировку суспензии по трубам к распылительному сушилу и не позволяет продавить ее через фильеры даже с давлением 10 ати. Гранулы не образуются в связи с тем, что истечение из фильеры приобретает струйный характер, что также приводит к "забиванию" самой фильеры.
В случае, если количество воды, заливаемой в мельницу, превысит соотношение 1,2 к массе сухих, суспензия приобретает очень высокую текучесть (менее 10 с), что приводит к расслоению суспензии в процессе передачи ее к распылительному сушилу, к неоднородности состава смеси, к увеличению угла раскрытия факела суспензии в распылительном сушиле и уменьшению выхода годных гранул и производительности сушки.
Введение в суспензию КМЦ в количестве менее 0,5% приводит к низкому выходу годных гранул, при этом получается в основном порошкообразная смесь измельченных компонентов.
При увеличении количества КМЦ более 5% не происходит увеличения выхода годных гранул, но нерационально используется КМЦ.
Количество ЛСТ 0,5-5,0% выбрано из расчета его введения в суспензию в соотношении 1 (0,5-1,5) с КМЦ, при этом достигается высокая седиментационная устойчивость суспензии.
В случае соотношения ЛСТ и КМЦ менее 0,5 значительно ухудшается седиментационная устойчивость суспензии, что приводит к снижению качества и выхода готового продукта.
При соотношении ЛСТ и КМЦ более 1,5 в суспензии образуются агрегаты (образования) значительных размеров (порядка 700-800 мкм), что приводит к резкому снижению текучести суспензии и уменьшению выхода годных гранул.
Оптимальным соотношением ЛСТ и КМЦ является 1 1.
При проведении термической обработки гранул при температуре ниже 150oC готовые гранулы имеют влажность выше 0,8% что ухудшает теплоизолирующие свойства смеси и сказывается на качестве непрерывнолитого слитка (образуются различные дефекты поверхности, а также газовые пузыри).
Если температура выше 400oC, то резко увеличивается выход пыли и пылевидной фракции гранул из-за снижения прочности гранул, что приводит к значительному снижению выхода годных гранул.
В случае, если суспензия распыляется через форсунки (фильеры) под давлением менее 5 ати, то не достигается требуемый угол раскрытия струи и образования факела распыления, что приводит к структурному характеру факела распыления, а это к низкому выходу годных гранул, а также к повышению влажности гранул. Если давление распыления выше 10 ати, то происходит увеличение образования пылевидной фракции и снижается выход годных гранул.
Способ получения гранулированной шлакообразующей смеси заключается в следующем.
В мельницу мокрого помола заливают воду. Далее загружают все сухие ингредиенты (цемент, графит аморфный, концентрат датолитовый, плавикошпатовый концентрат флотационный, слюду молотую и др.), если по фракционному составу они одинаковы. Измельчение ведут до достижения 90-95% всех частиц крупности не более 0,063 мм.
Процесс измельчения в мельнице мокрого помола проводят при соотношении воды к массе сухих ингредиентов как (0,8-1,2) 1.
В случае различий материалов по фракционному составу сначала в мельнице проводят измельчение ингредиентов крупной фракции (такими материалами являются кусковые плавиковошпатовый концентрат, силикатная глыба и другие) до фракции ингредиентов, имеющих, в основном, крупность частиц 0,063 мм и менее (такими материалами являются цемент, датолитовый концентрат и другие). При измельчении ингредиентов крупной фракции можно дополнительно использовать ЛСТ в количестве 0,01-0,10% от массы загрузки сухих. Введение ЛСТ в таких количествах способствует ускорению помола крупных ингредиентов за счет внедрения поверхностно-активного компонента в дефекты поверхности измельчаемых материалов.
После операции доизмельчения ингредиентов крупной фракции в мельницу вводят остальные ингредиенты мелкой фракции и производят окончательное измельчение всех ингредиентов до достижения 90-95% всех частиц крупности не более 0,063 мм.
После достижения указанной тонины измельчения в обоих случаях в полученную суспензию вводят ЛСТ и КМЦ в количестве 0,5-5,0% от массы сухих.
Подготовленную суспензию с условной вязкостью (текучестью) 10-20 с (вискозиметр ВЗ-3) продавливают через фильеру под давлением 6-10 ати в рабочее пространство с температурой 150-400oC распылительного сушила с получением готовых гранул, выходящих из сушила с температурой 50-10oC и влажностью не более 0,8%
Примеры конкретного осуществления способа.
В качестве исходных компонентов для изготовления гранулированной смеси использовали силикатную глыбу ГОСТ 13079-81, концентраты плавиковошпатовый ГОСТ 7618-83, концентрат кварцевый пылевидный ГОСТ 9077-59, графит аморфный ГОСТ 5480-74, карбоксиметилцеллюлозу ОСТ 6-05-386-73, лигносульфонат ОСТ 13-183-83, портландцемент марки 300 ГОСТ 10178-76.
Гранулометрический состав компонентов приведен в табл. 1.
Пример 1. В мельницу мокрого помола заливают воду в количестве 2,2 м3, затем загружают кварц пылевидный с фракцией, превышающей фракцию основного материала -цемента в количестве 480 кг, силикатную глыбу в количестве 300 кг (материал также с крупной фракцией, см. табл. 1) и 440 кг концентрата плавиковошпатового (по этой же причине).
Затем проводят помол в течение 3 ч до достижения этими материалами более мелкой фракции, приближающейся к более тонкоизмельченному материалу к цементу.
После этого загружают цемент в количестве 1480 кг и графит аморфный 300 кг.
Совместный помол проводят в течение 3,5 ч до достижения 95% всех частиц фракции не более 0,063 мм.
Затем вводят 15 кг лигносульфоната в виде порошка и карбоксиметилцеллюлозу в количестве 15 кг в виде водного раствора таким образом, чтобы общее количество воды не превысило 0,8 части от массы сухих материалов. После перемешивания в течение 30 мин суспензию сливают и подают на сушку в сушильную камеру под давлением 10 ати. Проходя через фильеры, суспензия распыляется с образованием гранул.
Температуру рабочего пространства распылительного сушила поддерживают равной 150oC. Готовые гранулы с влажностью 0,55% ссыпают в приемные контейнеры. Выход годной гранулированной смеси составил 92% (табл. 2, пример 1), а производительность 2,0 т/ч.
В случае совместного измельчения всех ингредиентов до достижения 95% всех частиц фракции не более 0,063 мм выход гранул в готовой смеси составил 85% (см. табл. 2, пример 1). Длительность помола составила 7,2 ч, производительность сушки 1,6 т/ч.
Пример 2. В мельницу мокрого помола заливают воду в количестве 3,2 м3, затем загружают кварц пылевидный в количестве 480 кг, силикатную глыбу в количестве 300 кг, концентрат плавиковошпатовый в количестве 400 кг (материалы с крупной фракцией, см. табл.1), затем проводят помол в течение 2,7 ч до достижения этими материалами более мелкой фракции, приближающейся к более тонкоизмельченному материалу цементу (см. табл. 1).
После этого загружают цемент в количестве 1520 кг и аморфный графит 300 кг.
Совместный помол проводят в течение 3,5 ч до достижения 90% всех частиц фракции не более 0,063 мм.
Затем вводят 150 кг лигносульфоната и КМЦ в количестве 150 кг в виде видного раствора таким образом, чтобы общее количество воды составило 1,2 части от массы сухих. После перемешивания в течение 30 мин суспензию сливают и подают на сушку в сушильную камеру под давлением 6,0 ати. Проходя через фильеры, суспензия распыляется с образованием гранул.
Температуру рабочего пространства распылительного сушила поддерживают равной 400oC. Готовые гранулы с влажностью 0,2% ссыпают в приемные емкости. Выход годной гранулированной смеси составил 95% (см. табл. 2, пример 2), производительность 2,5 т/ч.
В случае совместного измельчения всех ингредиентов до достижения 90% всех частиц фракции не более 0,063 мм выход гранул в готовой смеси составил 88% (см. табл. 2, пример 2). Длительность помола составила 7,0 ч, производительность сушки 1,7 т/ч.
Пример 3 (оптимальный вариант). В мельницу мокрого помола заливают воду в количестве 2,8 м3, затем загружают кварц пылевидный в количестве 480 кг, силикатную глыбу в количестве 300 кг (материалы с крупной фракцией см. табл. 1), затем проводят помол в течение 2,5 ч до достижения этими материалами более мелкой фракции, приближающейся к более тонкоизмельченным материалам - цемент, концентрат плавиковошпатовый флотационный (см. табл. 1). После этого загружают цемент и концентрат плавиковошпатовый флотационный в количестве 1520 кг и 400 кг соответственно и аморфный графит 300 кг.
Совместный помол проводят в течение 3 ч до достижения 92% всех частиц фракции не более 0,063 мм.
Затем вводят 80 кг лигносульфата и КМЦ в количестве 80 кг в виде водного раствора так, чтобы общее количество воды составило 3,0 м3, т.е. в соотношении 1 1 к массе сухих. После перемешивания в течение 30 мин суспензию сливают и подают на сушку в распылительное сушило под давлением 8 ати. Проходя через фильеры, суспензия распыляется с образованием гранул.
Температуру рабочего пространства распылительного сушила поддерживают равной 340oC. Готовые гранулы с влажностью 0,35% ссыпают в приемные емкости. Выход годной гранулированной смеси составил 97% (см. табл. 2, пример 3), а производительность 3 т/ч.
В случае совместного измельчения всех ингредиентов до достижения 92% у всех частиц фракции не более 0,063 мм выход годных гранул в смеси составил 90% (см. табл. 2, пример 3). Длительность помола 6,8 ч, производительность сушки -1,9 т/ч.
Пример 4 (по прототипу). При загрузке в мельницу всех материалов с разным фракционным составом и одновременном их совместном помоле (по прототипу) общая продолжительность измельчения всех ингредиентов до фракции не более 0,060 мм (также по прототипу) увеличилось до 8,5 ч. Температура сушки составляла 610oC. Выход годных гранул составил 75% а производительность 1,2 т/ч (см. табл. 2).
Таким образом, из данных табл. 2 видно, что способ изготовления гранулированной смеси по заявляемому варианту имеет более высокую производительность измельчения ингредиентов до требуемой фракции, как при совместном, так и при раздельном способах их загрузки в мельницу, и более высокий выход годных гранул в шалкообразующей смеси.
Заявляемый способ получения шлакообразующей смеси в виде гранул по оптимальному варианту (табл. 2, пример 3) прошел широкую промышленную проверку при работе отделения изготовления гранулированных шлакообразующих смесей на АО "ММК".
Было изготовлено более 150 т смеси и испытано при непрерывной разливке свыше 140 тыс.т стали.
Полученные положительные результаты по изготовлению гранулированных смесей и по качеству непрерывнолитых слябов позволили рекомендовать заявляемый способ для внедрения в производство. Составлено изменение к инструкции по изготовлению гранулированных шлакообразующих смесей.
Формула изобретения: 1. Способ получения гранулированной шлакообразующей смеси, включающий измельчение и перемешивание ингредиентов в водной суспензии, введение лигносульфоната и карбоксиметилцеллюлозы в нее, гранулирование и термическую обработку полученных гранул, отличающийся тем, что измельчение ингредиентов ведут до достижения 90 96% от всех частиц размером не более 0,063 мм при соотношении воды и массы сухих ингредиентов 0,8 1,2 1, а лигносульфонат и карбоксиметилцеллюлозу вводят в количестве 0,5 5,0 каждого от массы сухих ингредиентов суспензии в отношении друг к другу 0,5 1,5 и термическую обработку гранул в сушильной камере ведут при 150 400 oС.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение ингредиентов ведут последовательно: сначала крупные фракции, а затем мелкие.