Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛАКОВОГО ЩЕБНЯ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для переработки шлаковых расплавов с получением шлакового щебня.

Известна установка для изготовления фракционированного щебня из расплавов [1], содержащая заливочный желоб, рабочий желоб, выполненный в виде приводного колеса коробчатого сечения, образованного обечайкой с наклонными дисками по торцам, внутри которого установлены поперечные перегородки, частично заполненные металлическими шарами, охлаждающее приспособление, узел выгрузки размещен внутри колеса и выполнен в виде наклонной колосниковой решетки с установленной под ней разгрузочной течкой и отражателем, выполненным эквидистантно обечайке и с заливочным окном. Установка снабжена ванной, расположенной под приводным колесом.

Общие с предлагаемым устройством признаки:

- наличие металлических тел, на которых осуществляется охлаждение расплава, формирование структуры и крупности готового продукта;

- наличие колосниковой решетки, при помощи которой осуществляется отделение расплава от металлических шаров.

Достижению ожидаемого технического результата препятствуют:

- ограниченная продолжительность нахождения металлических шаров на наклонной колосниковой решетке для полного отделения настывшего на шары расплава;

- отсутствие механизма, обеспечивающего очистку шаров от настывшего на поверхности расплава.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для получения шлакового щебня [2], включающая устройства для приемки и распределения шлакового расплава, охлаждения и формирования крупности шлакового щебня во вращающейся вокруг горизонтальной оси емкости, выполненной в виде цилиндрического барабана, образующая которого набрана из колосников с расположенными в ней шарами. Установка снабжена устройством для отвода парогазовой смеси и устройством для доохлаждения и транспортировки щебня.

Общие с предлагаемым устройством признаки:

- наличие металлических тел, на которых осуществляется охлаждение расплава, формирование структуры и крупности готового продукта;

- наличие колосников, при помощи которых осуществляется отделение расплава от металлических шаров.

Достижению ожидаемого технического результата препятствуют:

- ограниченная продолжительность нахождения расплава на поверхности металлических шаров для полного охлаждения расплава;

- ограниченная продолжительность нахождения расплава на поверхности металлических шаров для образования плотного с высокой толщиной слоя гарнисажа.

Ожидаемым техническим результатом является:

- получение объемной кубовидной формы щебня;

- снижение температуры готового продукта;

- получение щебня с высокими прочностными характеристиками.

Поставленная задача решается тем, что установка для получения шлакового щебня из расплава, включающая устройства для приемки и распределения шлакового расплава, охлаждения и формирования крупности шлакового щебня во вращающейся вокруг горизонтальной оси емкости, набранной из колосников с расположенными в ней шарами, снабженная устройством для отвода парогазовой смеси и устройством для доохлаждения и транспортировки щебня, дополнительно оборудована формователем в виде двух водоохлаждаемых валков с горизонтальной осью вращения, вращающихся навстречу друг другу, поверхности валков формователя подпружинены, при сопряжении образуют кубовидные полости разных размеров, а формователь установлен на выходе шлака из емкости, набранной из колосников.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Шлак на выходе из колосниковой емкости находится в вязкопластичном состоянии, сохраняя скорлуповидную или пластинчатую форму, приобретенную от контакта с поверхностью шаров, колосников, элементов конструкции емкости, набранной из колосников. В процессе охлаждения эта форма закрепляется, приобретает законченный неизменный вид, а без дополнительного воздействия и размер. В технологии строительных материалов такая форма щебня называется пластинчатой (лещадной). Термин «зерна пластинчатой (лещадной) и игловатой формы» определен п.4.7.1 ГОСТ 8269.0-97 и относится к зернам, толщина которых менее длины в три и более раза. Повышенное содержание лещадных зерен снижает качество щебня.

Размещение формователя на выходе шлака из колосниковой емкости позволяет изменить форму зерен шлакового щебня и придать ей более технологичный вид. Находясь в вязкопластичном состоянии и попадая в межвалковое пространство, зерна шлака приобретают форму профиля сопряженных поверхностей валков, дополнительно охлаждаются и закрепляют полученную форму. Сформированная поверхность зерен шлакового щебня от контакта с поверхностью валков дополнительно охлаждается. Внутри каждого зерна температурный градиент постепенно выравнивается, температурные напряжения сглаживаются, прочностные свойства щебня возрастают. Зерна шлакового щебня, охлажденные в колосниковом барабане ниже температуры вязкопластичного состояния и затвердевшие, за счет воздействия валков разрушаются и частично повторяют форму межвалковых полостей, частично приобретают произвольную форму, при этом содержание зерен лещадной и скорлуповидной формы сокращается. В тех случаях, когда в составе шлака, выходящего из емкости образованной колосниками, содержатся крупные и прочные включения шлака или металла, валки за счет деформации пружин расходятся, и куски шлака или металла свободно проходят межвалковое пространство. В зависимости от вида шлака температура вязкопластичного состояния может быть достаточно высокой (выше 600°C), при контакте со шлаком валки нагреваются, для исключения перегрева валки выполнены охлаждаемыми. Для охлаждения используется вода или водовоздушная смесь. Канализация охлаждающей воды осуществляется на поверхность зерен шлакового щебня, вышедших из межвалкового пространства. Зерна шлакового щебня на выходе из формователя приобретают законченную форму и размеры.

Установка для получения шлакового щебня из расплава представлена на чертеже. Установка содержит устройство для приемки и распределения расплава, выполненное в виде приемного желоба 1, емкость, набранную из колосников (колосниковый барабан) 2 с шарами 3 для охлаждения расплава и формирования крупности шлакового щебня, устройство для отвода парогазовой смеси 4 и устройство для доохлаждения и транспортировки щебня 5. Дополнительно установка оборудована формователем с водоохлаждаемыми валками 6, поджатыми пружиной 7 и вращающимися относительно горизонтальной оси навстречу друг другу. Формователь установлен на выходе шлака из колосникового барабана. Поверхности валков 6 имеют выемки, которые при сопряжении образуют кубовидные полости 8 разных размеров.

Установка для получения шлакового щебня из расплава работает следующим образом. Шлаковый расплав непосредственно из плавильного агрегата или промежуточной емкости (ковша) подают на желоб 1 установки. По желобу расплав распределяется и попадает на поверхность перемещающихся в колосниковом барабане 2 шаров 3. За счет разности температур шлаковый расплав остывает и намораживается на поверхность шаров, колосников, в полостях, образованных шарами, и на других элементах конструкции установки. Образование тонкой пленки шлакового гарнисажного слоя на поверхности шаров замедляет отбор тепла и процесс затвердевания расплава. При вращении колосникового барабана и перемещении шаров шлак проходит через просеивающую поверхность колосников под действием перемещающейся шаровой насадки и поступает на валки 6 формователя. Учитывая, что образование гарнисажа замедляет процесс охлаждения расплава, частицы шлака, находясь в вязкопластичном состоянии, попадая между вращающимися навстречу друг другу валками 6, приобретают форму полостей 8, которую образуют сопрягаемые поверхности валков. Отдельные зерна шлака и включения металла, находясь в полости колосникового барабана, успевают охладиться и затвердеть. Попадая на валки формователя, затвердевшие куски шлака между валками разрушаются, частично приобретая кубовидную форму полостей 8, частично приобретают произвольную форму, при этом содержание зерен лещадной и скорлуповидной формы сокращается. Затвердевшие включения металла и шлака деформируют пружины 7, валки расходятся, и затвердевшие куски металла и шлака свободно проходят через валки формователя. Из формователя зерна шлакового щебня поступают на устройство доохлаждения и транспортирования щебня, подаются в закрома или специально оборудованные склады. Для исключения перегрева валков и образования настылей в полостях и на поверхности валков валки охлаждают водой или водовоздушной смесью. Канализацию охлаждающей воды производят непосредственно на сформированные зерна шлакового щебня или в специальный водоотвод.

Предложенная установка для получения шлакового щебня из расплава может быть применена для переработки шлаковых расплавов металлургических производств и позволяет увеличить выход щебня более технологичной кубовидной формы с ограниченным содержанием лещадных и скорлуповидных зерен, снизить температуру поверхности зерен щебня и улучшить его прочностные свойства.

Литература

1. Авт. св. SU №1678792.

2. Авт. св. SU №1796595.