Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКОВЫХ РАСПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при переработке металлургических шлаков.

Известна установка для переработки металлургических шлаков [1], в которой содержится заливочный желоб, рабочий желоб с дисками и металлическими шарами, охлаждающее устройство и узел выгрузки, при этом рабочий желоб выполнен в виде набора неподвижных продольных колосников, образующих разомкнутую цилиндрическую поверхность, а диски закреплены на вращающейся оси, соединены между собой полками, перпендикулярными к неподвижным колосникам, и размещены в разъемах цилиндрической поверхности.

Недостатком установки является то, что перемещение шаров вдоль неподвижных продольных колосников осуществляется при больших трениях между шаром и колосником. Это приводит к износу колосников, нарушению установленного зазора между полками и колосниками, частой остановке слива шлака и снижению производительности установки в целом.

Известна установка для переработки шлака [2], содержащая приемный желоб, колосниковый барабан с горизонтальной осью вращения, частично заполненный металлическими телами, устройство для доохлаждения и выгрузки готового продукта.

Недостатком является ограниченность номенклатуры получаемой продукции в связи с отсутствием параметров перемещения шаров, их соотношения с расплавом и др., что не обеспечивает высокой производительности процесса и расширения номенклатуры продукции.

Известен способ и установка для переработки металлургических шлаков [3], где охлаждение, формирование крупности и формы частиц готового продукта производятся на слое движущихся металлических шаров, находящихся внутри вращающейся емкости, куда также подается вода, а установка для осуществления этого способа включает заливочный желоб, колосниковый барабан с шарами и устройство для доохлаждения шлака, при этом заливку расплава в колосниковый барабан осуществляют через центральное осевое отверстие, а устройство для доохлаждения выполнено в виде перемещающихся в замкнутом объеме перфорированных ячеек, смонтированных с возможностью периодического погружения в воду.

Недостатком установки является то, что заливка расплава по желобу в барабан с шарами через центральное осевое отверстие приводит к тому, что желоб быстро зарастает охлажденным шлаком и дальнейшее продвижение шлакового расплава, особенно высоковязкого, затруднено и это снижает производительность установки. Кроме того, наличие в устройстве для доохлаждения готового продукта воды приводит к переизмельчению частиц шлака, выходящих из колосникового барабана, за счет эффекта термодробления, при этом до 80% всей продукции составляет фракция менее 5 мм, что ограничивает сферу ее использования.

Известна установка для грануляции шлака [4-прототип], включающая водоохлаждаемый полый металлический барабан с наружными продольными ребрами и ребордами, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, а расстояние между продольными ребрами перекрыто колосниковой решеткой и в полости между решеткой и барабаном свободно помещены металлические тела, размеры которых препятствуют проходу через зазоры колосниковой решетки.

Недостатком установки является то, что подача расплава в агрегат при высокой интенсивности может привести к замоноличиванию поверхности металлических тел, помещенных в полость, и выходу из строя оборудования. Увеличение скорости вращения барабана в данном случае не дает положительных результатов потому, что появляется вероятность недостаточного охлаждения шлака.

Цель изобретения - повышение производительности и надежности в работе установки, а также стабилизация шлака и повышение номенклатуры и качества шлакового продукта.

Достижение поставленной цели возможно за счет того, что в установке для грануляции шлака, включающей водоохлаждаемый полый металлический барабан с наружными продольными ребрами и ребордами, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, где расстояние между продольными ребрами перекрыто колосниковой решеткой и в полости между решеткой и барабаном свободно помещены металлические тела. Новым является то, что каждое продольное ребро выполнено двухступенчатым, при этом вторая ступень в ребре от центра барабана расположена на уровне верхнего ряда шаров, располагающихся в полостях, а на переходе ребра от первой ступени ко второй по всей ширине расположены отверстия, размер которых меньше диаметра шаров, находящихся в полостях, при этом объем шаров в каждой полости поддерживается в пределах 25-35% от объема полости. Это позволяет устройству работать при повышенных интенсивностях слива расплава, не опасаясь переполнения полости с шарами избыточным объемом расплава, т.к. он будет переливаться через отверстия по ширине двухступенчатого ребра в соседнюю полость. К тому же двухступенчатые ребра увеличивают динамику движения металлических тел внутри полости, что позволяет дробить шлаковый полупродукт при малых скоростях вращения.

Предлагаемое устройство для переработки шлаковых расплавов схематично представлено на фиг.1, 2.

Устройство содержит приемную горловину 1, металлический кожух 2, внутрь которого помещен металлический барабан 3 с наружными продольными двухступенчатыми ребрами 4, а расстояние между ребрами 4 и барабаном 3 перекрыто колосниковой решеткой 5. В полостях, образованных ребрами 4, барабаном 3 и колосниковой решеткой 5. помещены металлические шары 6, размер которых больше ширины просвета в колосниковой решетке 5, что не позволяет им проваливаться сквозь нее.

Устройство оборудовано системой подачи воды в виде форсунок 7. расположенных на кожухе в ряд по длине барабана в пределах второй-третьей полости барабана от приемной горловины 1, для первичного охлаждения шлака, шаров 6, барабана 3, продольных двухступенчатых ребер 4 и колосниковой решетки 5. Также устройство имеет транспортер-доохладитель 8, на который выгружается шлаковый полупродукт и проходит окончательное охлаждение.

Устройство работает следующим образом.

Шлаковый расплав из промежуточной емкости или непосредственно из металлургической печи подается через приемную горловину 1 во вращающийся металлический барабан 3. Пройдя сквозь колосниковую решетку 5, расплав попадает в полость, где свободно располагаются металлические шары 6; заполняя объем межшарового пространства шлаковый расплав охлаждается до температур кристаллизации и затвердевает. В пределах второй-третьей полости от приемной горловины металлические шары со шлаком охлаждаются водой, подаваемой из форсунок. Вращение барабана с металлическими шарами обеспечивает динамическую нагрузку на затвердевший шлак, в результате чего последний частично дробится и при нижнем положении полости с шарами происходит выгрузка полупродукта на транспортер-доохладитель 8. Важным в работе установки является то, что для повышения производительности необходимо, чтобы масса подаваемого расплава была равна массе выгружаемого полупродукта; при повышении интенсивности подачи шлакового расплава в агрегат существует вероятность переполнения отдельной полости расплавом в результате чего возможно замоноличивание его в полости с шарами. Для предотвращения этого по верхнему уровню слоя металлических шаров продольное ребро делается двухступенчатым с отверстиями по всей ширине ребра не превышающими размер шара. Избыток расплава подаваемого в полость, будет через отверстия переливаться в соседнюю полость.

Преимуществами этого устройства является возможность приема шлакового расплава с повышенной интенсивностью слива без опасения переливов и замоноличивания полости с шарами; получение фракционного товарного продукта класса 0-70 мм с выходом фракции 0-5 мм не более 15-20% и низкой влажностью; распределение шаров по отдельным полостям в объеме барабана повышает удельную поверхность теплообмена и распределяет вес шаровой насадки по всему агрегату, что понижает нагрузки на двигатель и исключает трение металлических шаров с колосниками.

Литература

1. Патент РФ №2044712 кл. С04В 5/02, 1995

2. Авторское свидетельство СССР №1678792, кл. С04В 5/02, 1990

3. Патент РФ №2018494 кл. С04В 5/02, 1992.

4. Патент РФ №2099299 кл. С04В 5/02 1997.