Спосіб одержання теплоізолюючої суміші для рідкої сталі

Спосіб одержання теплоізолюючої суміші для рідкої сталі, що включає спалювання рисової лузги, який відрізняється тим, що спалювання рисової лузги здійснюють шляхом окисного піролізу рисової лузги при коефіцієнті надлишку повітря а = 0,8-0,97 і температурі, рівній 0,4-0,6 теоретичної температури горіння лузги Винахід відноситься до області чорної металурги, конкретно, до способів одержання теплоізолюючих сумішей (TIC) для ізоляції дзеркала рідкої сталі в сталеливарному ковші, проміжному ковші машин безупинного лиття заготівель (МБЛЗ), виливниці Відоме застосування способу одержання TIC шляхом механічного перемішування вихідних мінеральних (зола ТЕЦ, спучений перліт, вермикуліт і ш ) і вуглецевих компонентів (графіт, коксік, деревне вугілля й ін ) /Див В И Баптізманскій «Розливання стали», 1977, с 92-96/ Недоліком цього способу є обмежені можливості підвищення якості одержуваних сумішей, тому що усереднення компонентів таким способом виходить незадовільним Найбільш близьким до винаходу по технічній суті є спосіб спалювання рисової лузги з надлишком повітря до попелу і використання отриманого попелу як теплоізолюючої суміші для рідкої сталі /Див Пусковий технологічний регламент 1 черги Білоруського металургійного заводу, 1986р / Недоліком цього способу є неможливість варіювати службові властивості одержуваної TIC у залежності від призначення (стальковш, промковш МБЛЗ, виливниця), тому що рисова лузга спалюється з надлишком повітря і тому в одержуваному продукті мінеральна частина складає 98 99,5%мас і тільки 0,5 - 2,0%мас незгорілого вуглецю Внаслідок високої температури спалювання, практично рівній теоретичній температурі горіння, в попелі немає залишкових летючих, що разом з низьким змістом вуглецю негативно позначається на розтікаємості золи по дзеркалу рідкої сталі і теплоізолюючої здатності Спосіб одержання теплоізолюючих сумішей, ВІДПОВІДНО до винаходу, полягає в тому, що спалювання рисової лузги здійснюють шляхом окисного піролізу рисової лузги при коефіцієнті надлишку повітря а = 0,8-0,97, при температурі рівній 0,4-0,6 теоретичної температури горіння Такий режим піролізу дозволяє збільшити зміст вуглецю в продукті піролізу - теплоізолюючої суміші і зберегти в ній визначену задану КІЛЬКІСТЬ залишкових летючих Горіння залишкових летючих TIC на дзеркалі рідкої сталі створює газову подушку для порошкоподібної TIC, що істотно поліпшує розтікаємість її по рідкій сталі і, ВІДПОВІДНО, за рахунок прискорення формування захисного шару на рідкій сталі поліпшуються кінетичні умови теплоізоляції дзеркала металу Шар TIC більш тривалий час, пропорційний часу вигоряння піролізного вуглецю і летючих, зберігає високі теплоізолюючі властивості, горіння здобуває характер тління, за рахунок цього зменшується питома витрата TIC Окисний піроліз рисової лузги означає її спалювання з придухою на повне спалювання пальних компонентів лузги - летючих, що виділяються поступово, з ростом температури в газову фазу при нагріванні лузги, і піролізного вуглецю, що залишається у твердому залишку, але з достатньою КІЛЬКІСТЮ повітря на спалювання, що встигли виділитися при заданій температурі летючих і продуктів сублімації смол Залишені у твердому залишку високотемпературні залишкові летючі і піролізний вуглець складають органічну частину отриманої в результаті піролізу рисової лузги TIC, а мінеральна частина рисової лузги складає мінеральну частину TIC Мінеральна частина рисової лузги складається на О 00 (О 46280 94 - 96% з двоокису кремнію S1O2, що і визначає и високу тугоплавкість - 1600°С і фізико-хімічну нейтральність стосовно сталеплавлених шлаків і вогнетривів ковшів і стопорних пристроїв Межі коливань коефіцієнта надлишку повітря і температури піролізу рисової лузги обумовлені необхідністю одержання в TIC заданої КІЛЬКОСТІ піролізного вуглецю і залишкових летючих Нижньому змісту а = 0,9 і Т = 0,4ТТЄор відповідає максимальна КІЛЬКІСТЬ піровуглецю - 30%мас і залишкових летючих - 20%мас Верхній межі а = 0,97 і Т = О.бТтеор відповідає мінімальний зміст піровуглецю - 4%мас і залишкових летючих 1%мас При неповному випалі рисової лузги, коли, наприклад, а = 0,7 зміст піровуглецю складає 40%мас і більш, а летючих 30%мас і більш, що приводить до інтенсивного горіння TIC на рідкій сталі і підвищенню КІЛЬКОСТІ вуглецю в металі З іншого боку, якщо а близько до 1,0 (0,99), рисова лузга згоряє практично цілком до золи, при цьому зміст піровуглецю і летючих у TIC недостатньо для забезпечення властивостей, що змазують між рідким металом і стінкою виливниці під час розливання сталі, суміш погано розтікається по дзеркалу рідкої сталі, ВІДПОВІДНО погіршуються кінетичні умови теплоізоляції У робочому інтервалі температур (до температури рідкої сталі) середня теплопровідність різко збільшується за рахунок підплавлення TIC Оптимальний зміст піровуглецю і летючих відповідає призначенню TIC Так, при застосуванні TIC у сталеливарному ковші С0Пт - 20%мас \/опт = 15%мас, для промковшей МБЛЗ ці значення складають 15 і 5%мас ВІДПОВІДНО Параметри одержання TIC шляхом піролізу рисової лузги, склад і службові властивості TIC приведені в таблиці Теоретична температура горіння рисової лузги вологістю 8 - 12%мас прийнята рівною 1800 - 1900°С Таблиця Парамет ри одержання , склад і властивості теплоизолюючих сумішей з рисової лузги Призначення Параметри піролізу Склад TIC, %мас Властивості TIC TIC а Т А С V X, вт/м°К с, кдж/кг град Н в, кг/М' Qp тис кдж/кг 0,7 0,35 ЗО 40 ЗО 0,95 7,5 135 14,8 Стальковш 0,8 0,4 50 ЗО 20 0,7 6,5 150 12,3 Виливниця 0,25 0,5 65 20 15 0,6 5,8 175 9,5 Стальковш Стальковш 0,9 0,55 80 15 5 0,49 5,4 200 5,5 Промковш 0,97 0,6 95 4 1,0 0,46 5,2 220 4,0 Промковш 0,99 0,7 97 2 1 1,15 4,0 260 2,2 Умовні позначки а- коефіцієнт надлишку повітря, Т - температура піролізу в частках від теоретичної температури горіння, V - зміст летючих, А - зольність, С - зміст вуглецю, X - середній коефіцієнт теплопроводності в робочому інтервалі температур, с - середня теплоємність TIC у робочому інтервалі температур, Qp - нижча теплотвірна здатність, Н в - насипна вага Як випливає з даних таблиці, заявлені параметри способу одержання TIC дозволяють одержувати теплоізолюючі суміші всіх призначень - для стальковша, промковша і виливниці Практичне здійснення умов піролізу рисової лузги Піроліз ведуть у таких агрегатах як паровий котел, барабанна піч, твердопаливні пальники При цьому подачу повітря на горіння рисової лузги дозують ВІДПОВІДНО до заданих значень а і Т, а охолодження отриманої TIC до температури навколишнього середовища здійснюють на охолоджувальних панелях парових котлів, у барабанних холодильниках і іншими стандартними способами Таким чином, у результаті спалювання рисової лузги, ВІДПОВІДНО до винаходу, виходить теплоізолююча суміш наступного складу, %мас Зольність ЗМІСТ піровуглецю Зміст летюч їх 50-95 4-30 1 -20 Винахід ілюструється наступними прикладами Приклад №1 Рисову лузгу в стані постачання з вологістю 8%мас піролізують при а = 0,8 і температурі 720°С в барабанній печі Внаслідок при духи на повне спалювання лузги зміст вуглецю в отриманій у результаті піролізу лузги TIC складає 30%мас , а летючих 20%мас Така суміш має високу екзотермічність, тривалий час зберігає високі теплоізолюючі властивості, найбільше ефективно и застосування для ізоляції дзеркала злитка у виливниці після розливання сталі Приклад №2 Рисова лузга вологістю 10%мас піролізується в топці парового котла при температурі 850°С при а = 0,9 Отримана в результаті піролізу TIC містить 15% вуглецю і 5%мас летючих Така TIC по сукупності теплофізічних властивостей (табл) може застосовуватися як у проміжному ковші МБЛЗ, так і в сталеливарному ковші Приклад №3 Рисову лузгу вологістю 12%мас піролізують у паливному пальнику при температурі 1000°С і а = 0,97 Отримана в результаті піролізу TIC містить 4 і 1%мас вуглецю і залишкових летючих ВІДПОВІДНО Найбільш доцільно таку TIC застосовувати для ізоляції дзеркала рідкої сталі в проміжному ковші МБЛЗ Реалізація дійсного винаходу дозволить одержувати теплоізолюючі суміші високої якості, розширити межі можливих змін складу TIC і ВІДПОВІДНО область і ефективність застосування TIC 46280 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71