способ получения гранулированной шлакообразующей смеси

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 (SiO ₂=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.%
			Влага		Пылевидная фракция (0,063 мм и менее)
Способ изготовления		в готовой смеси	после хранения в течение		в готовой смеси	после перегрузки и хранения в течение 10 суток
			5 суток	10 суток
По патенту №2271894 (прототип)		0,18	0,49	0,89	3,2	8,8
По заявляемому способу	Пример 1	0,16	0,20	0,22	1,9	2,2
	Пример 2	0,11	0,13	0,15	1,4	1,2
	Пример 3	0,10	0,12	0,16	1,4	1,6

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.