Способ грануляции расплава шлака

 

Сущность изобретения: производят дробление свободно падающей струи расплава шлака подаваемой навстречу струей водяного пара со скоростью, уравновешивающей зону дробления расплава между соплами истечения расплава и пара, определяемой зависимостью приведенной в тексте описания. В результате 90-95% гранул имеют правильную шаровидную форму. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 04 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

| л

|О

v„=г (21) 4906555/33 (22) 31.01.91 (46) 15.09.92, Бюл, М 34 (71) Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" (72) Б,В.Шошин, А,К.Херсонский и P.Ã.Ïàðàскевопуло (56) Авторское свидетельство СССР

N 1551678, кл, С 04 B 5/02, 1990.

Авторское свидетельство СССР

hL 554477440099, кл. С 04 B 5/02, 1977.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке жидких металлургических шлаков для получения строительных материалов различного назначения.

Известен способ грануляции металлургических шлаков, включающий гидрожелобную двухступенчатую грануляцию расплава с подачей на первую ступень воды со скооостью 20...25 м/с в количестве 0,3„,0,5 м /т расплава, а на вторую — паровоздушной смеси, нагретой до 350...450 С, в количестве

40„,80 м /т расплава при соотношении пара и воздуха (1...5);20, причем подачу паровоздушной струи производят параллельно оси желоба.

Однако способ не обеспечивает постоянства гранулометрического состава и стабильности физико-механических характеристик гранул.

Известен способ припечной грануляции металлургических шлаков путем дробления за счет первичного охлаждения расплава струей газа или пара, в которую вводят воду в количестве 0,1...10 кг/м, и окончательно. Ж 1761704 А1 (54) СПОСОБ ГРАНУЛЯЦИИ РАСПЛАВА

ШЛАКА (57) Сущность изобретения: производят дробление свободно падающей струи расплава шлака подаваемой навстречу струей водяного пара со скоростью, уравновешивающей зону дробления расплава между соплами истечения расплава и пара, определяемой зависимостью приведенной в тексте описания, В результате 90 — 95% гранул имеют правильную шаровидную форму. 1 табл. го охлаждения водой, причем первичное охлаждение шлака проводят до 800...1250 С.

Способ выбран авторами за прототип, Недостатком способа является то, что гранулы в процессе полета имеют ускорение, отличное от ускорения свободного падения. Кроме того, при ударе о поверхность воды гранул ы имеют температуру

800...1200 С. Это приводит к повышению деформируемости гранул и увеличению расхода интенсивно испаряющейся воды.

Цель изобретения — улучшение качества грануляций за счет получения однородных по размеру гранул шаровидной формы.

Это достигается тем, что в способе грануляции расплава шлака путем дробления расплава струей водяного пара и последующего охлаждения водой струю водяного пара подают навстречу свободно падающей струе расплава шлака со скоростью, определяемой зависимостью

1761704

10

20

30

50

55 где Vï — скорость истечения струи водяного пара, м/с;

К вЂ” коэффициент, учитывающий динамическую вязкость расплава и обтекаемость краев отверстия сопла, К= (0,026...0,027) х 10;

pp — плотность расплава, кг/м; рп — плотность пара, кг/м; з. р — ускорение свободного падения, м/с;

h* — расстояние от отверстия сопла истечения расплава до зоны дробления его, м;

So — площадь отверстия сопла истечения расплава, м;

mn — масса пара, кг; ,и„— молекулярный вес пара;

Ro — универсальная газовая постоянная, Kl м/град, кг моль;

Т вЂ” температура пара, К;

Чп — объем подаваемого пара, м . з

Ограниченный аналитической зависимостью интервал скоростей подачи водяного пара обеспечивает взвешенное состояние струи расплава шлака струей подаваемого навстречу водяного пара с локализацией зоны дробления расплава, в результате чего получаемые в зоне дробления гранулы имеют на пути перемещения (разлета) участок движения (крутопадающую параболу) с ускорением свободного падения, способствующим сохранению правильной шаровидной формы гранул. В то же время интенсификация скорости охлаждения гранул и регулирование расстояния от зоны дробления до водной поверхности обеспечивает к моменту контакта температуру гранул 400 С, когда пластичность соударяемых с водной поверхностью гранул ниже в 3„.5 раз, что снижает степень деформации гранул и отклонение от правильной геометрии.

Регулированием скорости подачи водяного пара и расстояния от зоны дробления струи расплава до водной поверхности получают из металлургических шлаков различного состава и свойств однородный по форме и размерам гранулометрический состав шлака.

Пример 1. Расплав шлака стали 25Л в количестве 0,5 т при 1470 15 С подают по желобу в ковш, выпускное отверстие сопла которого имеет диаметр 100 2 мм. Соосно соплу ковша установлено сопла диспергатора, размещенного над зеркалом водяного бассейна с возможностью осевого перемещения в вертикальной плоскости.

Сквозь сопла подают струю водяного пара со скоростью 440 м/с при температуре пара

375 + 5 С. Расстояние между соплами ковша (подачи расплава) и диспергатора (подачи пара) установлено 2000 мм.

Стабилизировав струю пара с помощыс электромагнитной заслонки, открывают сопло подачи расплава из ковша, и свободнс падающую струю расплава уравновешивают струей пара с локализацией зоны дробления расплава на расстоянии 1600 мм от сопла подачи расплава, Образованные в зоне дробления гранулы реализуют в траекто. рии своего движения участок с ускорением свободного падения, на котором под действием сил поверхностного натяжения формируют правильную шаровидную форму v осуществляют отверждение при непрерывном охлаждении до температуры порядк.400 С, когда пластичность их незначитель. на, а прочность обеспечивает бездеформа. ционность соударения с водноР поверхностью бассейна-сборни ка гранул

Количество некондиционных гранул, регла. ментируемое нарушением стабильност процесса в завершающей фазе истечени струи расплава, не превышает 4...5 от общего объема диспергированных гранул.

Результаты грануляции приведены таблице, Пример 2. Расплав шлака стали 35Г в количестве 0,4 т при 1500 + 15 С подвер гают грануляции в последовательности аналогичной приведенной в примере 1. Рас стояние между соплами подачи пара и рас плава выбрано 2000 мм, расстояние о зоны дробления до сопла истечения рас плава 1680 мм, и до водной поверхност бассейна - сборника гранул — 2080 мм, Ко личество некондиционных гранул от общег( диспергирован ного объема 3,9 /,, Скорость струи пара в примере 2 со ставляет 459 мс.

Результаты грануляции приведены таблице.

Анализ результатов, приведенных в таб лице, свидетельствует о достижении при ис пользовании предложенного способ стабильного однородного состава грану размерами 2,5...5,0 мм (80„,87 p от общег( объема диспергированных гранул) с содер жанием гранул правильной шаровидно формы не менее 90...957, от общего обьем диспергированных гранул.

Формула изобретения

Способ грануляции расплава шлака пу тем дробления расплава струей водяноп пара и последующего охлаждения водой отличающийся тем, что, с цельк улучшения качества за счет получения одно

1761704 родных по размеру гранул шаровидной формы, струю водяного пара подают навстречу свободно падающей струе расплава шлака со скоростью, определяемой зависимостью обтекаемость краев отверстия сопла, К=

= (0,026...0,027! х 10; рр — плотность расплава, кгl м";

g — ускорение свободного падения;

5 h* — расстояние от отверстия сопла истечения расплава до зоны дробления его, м;

Яо — площадь отверстия сопла истечения расплава, м;

mn — масса пара, кг;

10,ип — молекулярный вес пары; 4 — универсальная газовая постоянная, кг мlград, кг моль;

Т вЂ” температура пара, К;

Чп — объем подаваемого пара, м, з

Vn — 2 где Vn — скорость истечения струи водяного пара, м/с; р„— плотность пара, кг/м; з, К вЂ” коэффициент, учитывающий динамическую вязкость расплава и

Результаты апробации предложенного способа грануляции расплава шлака в лабораторных условиях и е условиях сталелитейного цеха з-да нцирчиксельмаши

Способ, пример

Технологические параметры способов

Результаты апробации способов гранулоиетрический состав,ь рактер шларасстояния, нм характер еа темпера" тура первичного геометрия гранул,2

2,5- 1,255 нн,5 мм

0 631,25 нм между сопл, пара и рас-. плава между сопл. не жд у зоной дро бл. и зеркалом бассей0,31- сталь0,63 им ое темра, С

b таль емпеохлаждения, РС иная

Форна шаровидФор" на рость труи, нlс атруа, С расплава и зоной

Ееобз на

24,3 18,3

Известный

800-1250

36,5

8,7

8,1

4,1

Предложенный

Принер 1

25Л 1470

1 460

1480

2400

2000 1000

67

54

92

375.

375.

350

5ОО ЕПО

45î 4оо

400

33 38,2

46 23,1

8 2,5

5 0,6

9 4,3

26,3 21,3

37,7 8,4

82,5 14,7

84,3 15,1

79,8 13,9

12,1

7,1

0,3

1,1

0,4

4,5

11,7

9.2 н н

II

ll

II

II и

II н

II

0,9

Предложенный

Пример 2

2480

2ОЕО !ОЕО

3 7 ег

35Л 1500

1490

400 800

500 1250

440 400

450

29 40,9 35 2 7,5

41 424 277 !44

I0 19 864 )о7

5 0,9 87,6

8 4 5 82 2 )2,8

71

59

5,5

8,4

0,9

0,5

10,9

1,2

5,9

0,1

ll

lI н и

lI и

350

Составитель А.Херсонский

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор

Заказ 3230 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101