Способ получения теплоизолирующей смеси для разливки стали
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕШЮИЗОЛИРУЩЕЙ СМЕСИ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЖ, заключающийся в том, что производят обжиг отходов крахмалопатрчногб производства (агримус) при коэффициенте избытка кислорода 0,50-0,92 и температуре 175-750 С.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
GQ 01) ЗАД) В 22 D 7 00 С 22 В 5 08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ е т< *©ною Ce mmxaV
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР
ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21) 3311873/22-02 (22) 07.07.8l (46) 07.11 .84. Бюл. У 41 (72) IO.À.Íåôåäoâ, Н.И.Виниченко, В.Д.Гончаренко, В-.И.Федоринчик, Е.И.иельников, И.Е.Гребенник, В.А.Турский, Н.П.Соловей, В.Н.Пастуш.ко и А.И.Романовский (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (53) 621.745.56:621 746.51(088.8) (56) 1. Баптизманский В.И. Разливка стали. Киев, 1977, с. 92-96 °
2. Авторское свидетельство СССР
В 710767, кл. В 22 9 27/06, 1977.. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛИРУМЩЕИ СИЕСИ ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, заключающийся в том, что производят обжиг отходов крахмалонаточного про-. изводства (агримус) при коэффициенте избытка кислорода 0,50-0,92 и температуре 175-750 С. о
1 01б9
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам получения смесей для разливки стали.
Известны .способы получения теплоизолирующих смесей для разливки стали, заключающиеся в том, что исходные материалы: горючие (порошкообразный алюминий, древесный уголь, торф, графит и др.), окислители (селитры, карбонаты, окислы и др.), огнеупор- 10 ные наполнители (перлит, вермикулит, глиноземистые материалы, шамот, силикатная глыба и др.), катализаторы (фториды, окислы и др.) тщательно измельчают и в порошкообразном виде с соблюдением мер безопасности перемешивают и просушивают (1j (2j .
Основнь>м недостатком известных способов является высокая себестоимость смесей, которая получается 2б от прж енения дорогостоящих материалов (алюминий, графит и др.) и необходимости применения специального оборудования для измельчения перемешивания и сушки исходных компонен- 25 тов во взрывобезопасном исполнении.
Кроме того, недостатком способов является ограниченная сырьевая база исходных компонентов и соответственно дефицитность материалов: графита, плавикового шпата, порошкообразного алюминия и др.
Способ получения теплоизолирующей смеси для разливки стали по изобретению заключается в том, что про— 35 изводят обжиг отходов крахмалопаточного производства (агримуса) при коэффициенте избытка кислорода 0,500,92 и температуре 175-750 С.
Агримус является отходом производства крахмала и фурфурола из растительного сырья (кукурузного стержня, подсолнечной луэки, гречневой и рисовой шелухи, мезги) и содержит. в своем составе 24-26Х золы, осталь45 ное — гидролизный лигнин. Размер частичек агримуса менее 1 мм. В процессе обжига агримуса по изобретенному способу из углеводов лигнина выделяется сажистый углерод — сажа.
Вследствие недостатка кислорода на полное сжигание лигнина в агримусе после обжига его получается смесь, состоящая иэ золы, сажи и лигнина.
При этом температура обжига должна Я быть не ниже 175 С вЂ” температуры восо пламенения лигнина, так как при тем» пературе менее 175 С лигнин гореть
08 2 не будет и, следовательно, не будет выделения сажистого углерода ° В то же время температура обжига должна быть не выше температуры начала горения сажи — 750 С. При температурах о выше 750 С возможно протекание вто6 ричных процессов сажеобраэования, среди которых особенно нежелатЕльна реакция газификации углерода сажи. и взаимодействие сажи с водяным паром.
Оптимальная. температура обжига
500 С, так как при этой температуре о лигнин агримуса самовоспламеняется, а отношение CO/C02 менее 0,1.
Параметры обжига агримуса, позволяющие получать смеси, пригодные для применения при разливке стали, приведены в таблице.
Как следует из данных таблицы, обжиг агримуса при температурах
175-750 С и коэффициентах избытка кислорода Ж =0,50-0,92 позволяет получать смеси, содержащие 40-80Х эолы, 15-30Х сажи, 5-30Х летучих (гидролизного лигнина), которые могут быть применены при разливке стали. Пределы коэффициента избытка кислорода g(выбраны таким образом, чтобы получаемое при обжиге агримуса содержание золы и сажи соответствовало их содержанию в применяемых на практике зольно-графитовых смесях.
Получаемая при обжиге агримуса смесь, состоящая из золы, сажи и летучих (гидролизного лигнина), представляет собой готовую смесь для раз-, ливки стали, которая может быть использована как для изоляции зеркала металла при сифонной разливке стали, так и для утепления прибыльной части слитка при сифонной разливке и разливке сверху. Теплотворная способность смеси зависит от содержания летучих и может изменяться от
0 до 4000 ккал/кг (теплотворная способность чистого агримуса) .
Поскольку смеси, получаемые предлагаемым .способом, могут содержать различные количества золы, сажи и летучих и соответственно иметь различные шлакообразующие, смазывающие. и экзотермические свойства, то параметры способа получения смесей выбираются исходя из цели обеспечения максимальной эффективности примене3 1016 ния смесей по определенному назначению. Например, при.раэливке сверху крупных (12-18 т) слитков желательно не только уменьшить с помощью теплоизолирующей смеси тепловые по— . тери слитка, но и дать прибыльной части слитка дополнительное количество тепла. В этом случае коэффициент избытка кислорода выбирается равным 0,5 из условия получения мак- 10 симального количества летучих в сме. си, обеспечивающих-ее экэотермичность..При сифонной разливке стали желательно иметь относительно большое содержание золы, так как часть ее должна расплавиться и заполнить зазор между слитком и изложницей, а часть — обеспечить теплоизоляцию слитка. Иметь повьппенное содержание летучих при этом нецелесообразно так как все равно эти летучие в условиях дефицита кислорода внутри. изложницы полностью не сгорят, а будут выделяться в виде дыма. Этому условию удовлетворяет способ получения смесей при g, =0,92.
Изменением температуры обжига обеспечивается необходимое количество сажи, при 4 =175-С получается о максимальное и при 750 С вЂ” минимальа
30 ное количество сажи.
При коэффициенте избытка кислородаМ менее 0,5Х содержание сажи при обжиге получается выше ЗОХ, что создает опасность науглероживания
35 металла низкоуглеродистых марок стали.Содержанию сажи 15Х соответствует
of=0,92, при Ф больше 0,92 не обеснечивается эффективная защита золы в получаемой смеси от расплавления при.контакте с жидким металлом, так, как содержание сажи будет менее 15Х °
Оптимальному составу смеси: 50-6QX золы, 20-25Х сажи и 20-25Х летучих соответствует М =0,7, температура 45 обжига 500 С.
Оптимальные значения ф, =0,7, =500 С позволят. получить одновреО менно и смеси для сифонной разливки мелкая и потому сильнее обожженная 50 фракция, и смеси для разливки сталисверхкрупная и потому слабее в одних и тех же условиях обожженная фрак-. ция смесей из агримуса. Следовательно, достаточно сделать рассев по 55 фракциям смеси, полученной при оптимальных условиях, чтобы в одном процессе получать смеси двух видов.
908 4
Смеси, получаемые предлагаемым способом, показали при испытаниях исключительно высокие теплоизоляционные свойства. Например, при толщине слоя смеси на зеркале металла 140 мм в течение 40 мин от конца разливки температура поверхности смеси не превышала 50 С, в то время как нижняя поверхность ее соприкасалась с жидким металлом. Коэффициент теплопроводности в этих условиях составил 0,05 Вт/м град, коэффициент теплопроводности перлито-графитовой смеси равен 0,23-0,32, а зольнографитовой — 0,52-0,57 Зт/м град.
Теплоемкость смеси определяется теплоемкостью ее компонентов и составляет О, 1-0,2 ккал/кг. К в зависиа мости от конкретного состава.
При практическом использовании способа по изобретению целесообразно применять топочные агрегаты циклонного .типа, в которых агримус подается сверху, а окислитель— сбоку. Поскольку при сгорании агри-. муса выделяется большое количество тепла — 4000 ккл/кг при полном сгорании, то дополнительных источников тепла не требуется. Температура в камере сгорания регулируется водяным охлаждением кожуха циклона.
Охлаждение смеси после камеры сгорания до температуры 170 С, при которой.исключается возгорание смеси, производится водяным паром.
Пример 1.В камеру сгорания циклона подается агримус со скоростью
25 кг/мин, кислород в количестве
7 м /мин или воздух в количестве
35 м /мин. Температура в камере сгорания составляет 175 С, время обжиа га частичек агримуса соответствует времени-их падения и равно 15-20 с.
Получаемый состав смеси, Х: золы 40, сажи 30, лигнина 30.
Пример 2. В камеру сгорания циклона подается 50 кг/мин агримуса, через боковые горелки подается
90 м /мин воздуха. Температура в камере сгорания 500 С, время обжига о частичек агримуса 5-8 с. Состав получаемой смеси, X: золы 55, сажи 21, лигнина 24.
Пример 3. В циклонной уста" новке обжиг агримуса производится при его расходе 100 кг/мин, подаче воздуха 250 м /мин при температуре
750 С. Время обжига частичек агри1016908
Пример обжига
Полученный материал
Время об- Зола жига, с
Сажа
Летучие (лигнин) 5.-10
175
30
0,5
42.
20-30
30
27
5-10
500
26
20-30 муса 3-5 с. Состав получаемой смеси, Х: золы 80, сажи 15, лигнина 5.
Готовая смесь расфасовывается в мешки для доставки непосредственно в разливочное отделение сталеплавильиого цеха.
При получении теплоизолирующих смесей предлагаемым способом достигается повышение эффективности.их применения при разливке стали и снижение себестоимости..
В смесях, получаемых предлагаемым способом, в качестве углеродистого вещества образуется сажа, которая превосходит по своим защитно-смаэывающим свойствам другие углеродистые материалы.
2. Изобретенный способ обеспечивает лучшую огнеупорную защиту эолы углеродистым материалом по сравнечию с,известными способами, так как сажа образуется в результате термического разложения углеродов непосредственно на поверхности каждой частички. При этом не нужен избыток сажи, 3. Исключается необходимость измельчать получаемые предлагаемым способом смеси, так как и крупные и мелкие частицы агримуса в одина" ковой степени покрываются с поверхности сажей и, следовательно, фракционный состав смесей подбирается с точки зрения наиболее эффективного их применения, а не по условиям производства смесей. Это существенно повышает эффективность применения смесей, особенно при разливке свер-.
Коэффициент Температуизбытка ра обжига, кислорода С ху, где технологические ограничения по фракционному Составу значительно ниже, чем при сифонной разливке стали. Приготовление эольно-гра5 фитовой, зольно-коксовой., зольноугольной, перлито-графитовой и т.д. смесей обычным способом требует, во-первых, избытка углеродистого материала, во-вторых, тщательного
10 измельчения исходных компонентов.
Следовательно, к преимуществам смесей, получаемых предлагаемым способом, следует. отнести и уменьшение запыленности и улучшение условий труда при их получении и применении.
В результате применения предлагаемого способа количество рванин, трещин и плен на слитке уменьшается
20 в 3 раза, что снижает объем зачистки перед последующей прокаткой.
Получаемые теплоизолирующие смеси подаются в изложницу таким же способом, как и все другие смеси, 25 т.е. в мешках на дно изложницы или подвешиваются на расстоянии 100250 мм от ее нижнего среза при сифонной разливке стали. При разливке сверху смеси присаживаются в мешках или насыпью из специального устройства на зеркало металла сразу после отливки слитка, Экономический эффект от примене" ння данного способа обусловлен раз 5 ницей в стоимости теплоизолирующих
;смесей для разливки стали, получаемых известным и предлагаемым способами и составляет 0,37 руб. на 1 т стали.
1016908
Полученный материал
Пример обаига
Сажа ремя об-. Зола жига, е
5-10
0,7
20
20-30
71
5-10
500
0,9
20-30
80
5-10
0 92
Корректор Н.Король
Заказ 8918(1 Тираж 774 Подлисное
ВНИИПИ Государстненного комитета СССР но делам иэобретений и открытий .
113035, Москва, Ж-35, Рауисквя нвб., д. 4/5
Филиал ППП Патент"., г.. Ужгород, ул. Проектная, 4
Коэффюпри иэбытка кислород
Редактор П. Горькона . Техред,ф,.ив@инеи
8 Продолжение таблицы
