Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно, к производству железорудных окатышей.

Известен способ получения окатышей, включающий формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты в окомкователь, очистку гарнисажа, зародышеобразование, доокомкование зародышей до окатышей, формирование на днище окомкователя зоны, занятой окатышами, и зоны, свободной от окатышей, термообработку окатышей (см. Ручкин И.Е. Производство железорудных окатышей, М.: Металлургия, 1976, с. 82-92). Недостатком способа является низкая производительность и прочность окатышей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окатышей, включающий формирование гарнисажа на днище окомкователя, наклоненного под углом к горизонту, подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в поток сжатого газа с образованием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты газовлагошихтовой струей, ориентированной на гарнисаж, в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши, очистку гарнисажа от зародышей вращающимся барабаном с ребрами, перекат зародышей в холостой зоне окомкователя в нижнюю часть днища окомкователя, доокомкование зародышей шихтой второго потока до окатышей в зоне, занятой шихтой, (см. Патент №2356951, Российская Федерация, МПК 7, С22В 1/24, Б.И. №15, опубл. 27.05.2009).

Техническая проблема заключается в том, что после зародышеобразования зародыши, поступающие из зоны окомкователя, свободной от шихты, в зону, занятую шихтой, имеют относительно правильную кубическую форму с выступающими углами и ребрами, что затрудняет перекат и рост массы оболочки окатыша. Перекат зародышей такой формы начинается достаточно поздно в верхней точке вертикального диаметра тарели и требует корректировки угла наклона днища тарели к горизонту. В результате этого перекат зародышей в рабочей зоне тарели окомкователя осуществляется с низкой скоростью, что ведет к снижению производительности окомкователя и прочности получаемых окатышей. Поскольку процессы зародышеобразования и переката происходят одновременно и угол наклона тарели остается фиксированным, то условием сближения режимов деформации зародышей в разных зонах тарели является предварительная сфероидезация зародышей после зародышеобразования. Сфероидезация зародышей предполагает переход формы зародыша от кубической формы к сферической за счет сглаживания углов и ребер механическим способом. Другим недостатком известного способа получения окатышей является нестабильная очистка гарнисажа от зародышей после деления плотного слоя шихты делителями на зародыши. В результате этого происходит прерывистая подача зародышей в рабочую зону окомкователя. Отсутствие дозированной подачи зародышей в рабочую зону окомкователя также снижает производительность окомкователя и прочность окатышей. Решение технической проблемы заключается в необходимости сближения условий деформации зародышей в этих зонах друг к другу и в организации стабильной дозированной подачи зародышей в рабочую зону окомкователя. Для решения технической проблемы необходимо искусственно осуществить сфероидезацию зародышей в зоне, свободной от шихты, и организовать стабильную дозированную подачу зародышей с сглаженными углами и ребрами в рабочую зону окомкователя, что обеспечит стабильный перекат шихтовых материалов в окомкователе с более высокой производительностью и позволит получить окатыши с более высокой прочностью.

Для решения технической проблемы в способе получения окатышей, включающем формирование гарнисажа на днище окомкователя, наклоненного под углом к горизонту, подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в поток сжатого газа с образованием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты газовлагошихтовой струей, ориентированной на гарнисаж, в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши, очистку гарнисажа от зародышей вращающимся барабаном с ребрами, перекат зародышей в холостой зоне окомкователя в нижнюю часть днища окомкователя, доокомкование зародышей шихтой второго потока до окатышей, в нижней части зоны, свободной от шихты, устанавливают накопитель, снабженный перегородками и шибером, в который после зародышеобразования направляют зародыши, формируя слой зародышей, после чего с помощью шибера осуществляют дозированную подачу зародышей в зону, занятую шихтой, причем накопитель выполняют из металлической сетки с ячейками размером (0,1-0,5) L, а расстояние между перегородками устанавливают равным (2-3) L, где: L - длина ребра зародыша, мм.

Сущность изобретения заключается в следующем. В нижней части зоны окомкователя, свободной от шихты, устанавливают накопитель для зародышей, снабженный перегородками и шибером, в который после зародышеобразования направляются зародыши и в котором формируется слой зародышей. Накопитель жестко закреплен каркасом и установлен с минимальным зазором над шихтовым гарнисажем окомкователя. Причем накопитель и перегородки выполняют из металлической сетки с ячейками размером (0,1-0,5) L, а расстояние между перегородками устанавливают равным (2-3) L. Накопитель для зародышей выполняет две функции. Первая функция накопителя заключается в том, что при заполнении накопителя зародышами и формировании слоя зародышей в нем реализуется первичная сфероидезация зародышей. Она происходит при движении зародышей за счет истирания и разрушения их ребер и углов ячейками металлической сетки накопителя и перегородок. При контакте зародышей с металлической сеткой выступающие углы и ребра зародышей попадают в ячейки, где происходит их истирание, частичный излом и сфероидезация зародышей. Если диаметр окомкователя равен 5,0 м, то длина пути зародышей при заполнении накопителя составляет 2,0-2,5 м. Дальнейшая сфероидезация зародыша происходит в том случае, когда зародыши опускаются вертикально вниз с верхнего горизонта слоя к поверхности шихтового гарнисажа при открытом шибере, испытывая давление вышележащих зародышей. Для окомкователя диам. 5,0 м длина пути зародышей при движении от верхнего к нижнему горизонту слоя зародышей составляет 0,4-0,6 м. Общая длина пути зародышей, во время которого происходит сфероидезация зародышей, существенно увеличивается и составляет 2,5-3,1 м. Вторая функция накопителя, снабженного перегородками и шибером, заключается в формировании слоя зародышей, который, в свою очередь, необходим для организации стабильной дозированной подачи зародышей в зону, занятую шихтой, независимо от работы делителей напыленного слоя шихты. Слой зародышей высотой до 0,6 м создает статическое давление на нижние горизонты слоя и обеспечивает стабильную дозированную подачу зародышей в рабочую зону окомкователя.

Для обеспечения наиболее полной сфероидезации зародышей накопитель и его перегородки выполняют из металлической сетки с ячейками размером (0,1-0,5) L. Если ячейки металлической сетки будут иметь размер более 0,5 L, то зародыши с выступающими углами будут застревать в них, препятствуя движению зародышей и заполнению накопителя, что противоречит задаче изобретения. Если ячейки металлической сетки будут иметь размер менее 0,1 L, то выступающие углы и ребра зародышей будут в минимальной степени истираться, а зародыши не будут приобретать сферическую форму, что противоречит задаче изобретения.

Накопитель слоя зародышей должен быть снабжен вертикально расположенными перегородками, расстояние между которыми устанавливают равным (2-3) L. Они позволяют в максимальной степени сглаживать углы и ребра зародышей. Это расстояние позволяет двигаться двум ручьям зародышей, каждый из которых взаимодействует с ячейками металлической сетки. Если расстояние между перегородками будет менее 2 L, то в этом случае между перегородками будет двигаться один ручей зародышей и зародыши, попавшие выступающими углами в ячейки, могут ограничить проход другим материалам и затруднить формирование слоя зародышей и стабильность дозированной подачи зародышей в рабочую зону окомкователя, что противоречит задаче изобретения. Если расстояние между перегородками будет более 3 L, то в этом случае между перегородками будут двигаться более двух ручьев зародышей и, как минимум, один из ручьев не будет взаимодействовать с ячейками металлической сетки, и не будет формироваться форма зародышей, близкой к сферической, что противоречит задаче изобретения.

Технический эффект предлагаемого технического решения заключается в том, что предложенные в заявленной последовательности отличительные признаки изобретения, формируют новые положительные свойства: сфероидезация зародышей за счет истирания и сглаживания углов и ребер зародышей ячейками металлической сетки при движении и во время накопления зародышей в накопителе, снабженным перегородками и шибером; формирование слоя зародышей со сглаженными углами и ребрами зародышей; увеличение пути движения зародышей, необходимого для их сфероидезации, в зоне, свободной от шихты; формирование слоя зародышей в зоне, свободной от шихты, и создание статического давления слоя, обеспечивающего стабильную дозированную подачу зародышей в зону, занятую шихтовыми материалами; обеспечение стабильного режима переката зародышей и их доокомкования в рабочей зоне окомкователя, за счет чего повышается производительность окомкователя и прочность окатышей. Заявленные параметры и новые свойства способа получения окатышей позволяют решить указанную техническую проблему и получать окатыши с более высокой прочностью и производительностью.

Способ получения окатышей реализуется с помощью устройства, показанного на фигуре 1. На фигуре 2 показан поперечный разрез окомкователя с шибером, закрывающим подачу зародышей в зону, занятую шихтой. На фигуре 3 показан поперечный разрез окомкователя с поднятым шибером, открывающим дозированную подачу зародышей в зону, занятую шихтой, после формирования слоя зародышей в накопителе. Устройство содержит тарельчатый окомкователь 1, в который подается влажная шихта потоком 2 и потоком 3. Для формирования газовлагошихтовой струи 4 служит струйный аппарат 5. Струйный аппарат имеет тракт подачи сжатого газа 6. Окомкователь содержит днище 7, шихтовый гарнисаж 8, продольный делитель 9, поперечный делитель 10, предназначенный для очистки шихтового гарнисажа от зародышей, выполненный в виде вращающегося барабана, снабженного ребрами. Днище тарели окомкователя наклонено под углом к горизонту. В процессе работы окомкователя образуется плотный слой шихты 11, который продольным делителем 9 делится на продольные шихтовые полоски 12. В процессе работы окомкователя на плотном слое шихты 11 вращающимся барабаном с ребрами наносятся поперечные разрезы и формируются влажные шихтовые зародыши 13. В процессе работы устройства на днище окомкователя формируется зона 14, свободная от шихты, и зона 15, занятая шихтой. Зона, занятая шихтой, состоит из восходящего слоя шихтовых материалов 16 и нисходящего слоя шихтовых материалов 17. Слой шихтовых материалов состоит из зародышей, влажной шихты и окатышей разных размеров. Для формирования слоя зародышей в нижней части зоны 14 установлен накопитель 18, выполненный из металлической сетки с ячейками размером (0,1-0,5) L. Внутри накопителя установлены перегородки 19, изготовленные из металлической сетки размером (0,1-0,5) L. Перегородки предназначены для формирования отдельных ручьев движущихся зародышей и ускорения сфероидезации зародышей. Накопитель 18 снабжен шибером 20, предназначенным для дозированной подачи зародышей в зону 15. Шибер 20 снабжен приводом 21, который позволяет регулировать дозированную подачу зародышей в зону 15. В процессе работы устройства формируются зародыши 22 со сглаженными углами и ребрами и готовые окатыши 23 кондиционных размеров.

Способ получения окатышей осуществляется следующим образом. В тарельчатый окомкователь 1 подается влажная шихта потоком 2 и потоком 3. В корпус струйного аппарата 5 подается шихта потока 2 и сжатый газ, подаваемый из тракта 6. В процессе работы на днище 7 окомкователя образуется шихтовый гарнисаж 8. С помощью струйного аппарата 5 формируется газовлагошихтовая струя 4, которая в зоне 14 на шихтовом гарнисаже образует плотный слой шихты 11. В процессе вращения днища окомкователя плотный слой шихты продольным делителем 9 делится на продольные шихтовые полоски 12. Поперечный делитель 10, выполненный в виде вращающегося барабана, снабженного ребрами, формирует зародыши 13. Конструкции делителей 9 и 10 позволяют получать зародыши кубической формы с размерами ребер L. Зародыши поступают самотеком в накопитель 18, снабженный перегородками 19, и формируют слой зародышей. Для формирования слоя зародышей в накопителе 18 шибер 20 перекрывает подачу зародышей в зону 15 (см. фигуру 2). Перекрытие подачи зародышей шибером 20 осуществляется приводом 21. После того, как внутри накопителя 18 сформируется слой зародышей, привод 21 поднимает шибер 20 и происходит дозированная подача зародышей 22 со сглаженными углами и ребрами в зону 15 (см. фигуру 3). Одновременно убыль зародышей в слое пополняется потоком зародышей 13, образующихся после зародышеобразования в зоне 14 (см. фигуру 1). Зародыши 22 поступают в зону 15, занятую шихтой, и движутся поступательно в восходящем слое материалов 16. После этого они поступают в нисходящий слой материалов 17, где перемещаются в режиме переката, в результате чего формируются готовые окатыши 23 кондиционных размеров. Затем готовые окатыши 23 поступают на поверхность восходящего слоя материалов 16, после чего выгружаются из тарели на транспортерную ленту.

Пример. Отработку способа получения окатышей проводили на установке, выполненной согласно технической схеме, представленной на фигурах 1-3. Продольный делитель и ребра поперечного делителя, выполненного в форме барабана, предназначенного для очистки гарнисажа от зародышей, были изготовлены из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм. Длина барабана составляла 250 мм, а его диаметр 60 мм. Сжатый воздух подавали от компрессорной установки КУ-22 на формирование воздушно-шихтовой струи и на увлажнение зародышей. На установке получали зародыши с длиной ребра L (L=10 мм). Накопитель зародышей для формирования слоя зародышей был выполнен из металлической сетки, размер ячеек которой меняли в пределах (0,1-0,5) L. Ширина и длина накопителя составляли 250×250 мм, высота 200 мм. Накопитель был снабжен перегородками из металлической сетки, расстояние между которыми меняли от 2 до 3 L. Шибер был выполнен из эластичного материала (резины толщиной 10 мм) и имел размеры 50×100 мм и был снабжен механическим приводом. В рабочее пространство окомкователя диаметром 0,62 м загружали влажную шихту, содержащую концентрат Тейского месторождения и 1% бентонита в качестве связки. Шихту загружали двумя потоками. Первый поток шихты в количестве 6 кг подавали в струйный аппарат и напыляли сжатым воздухом на гарнисаж окомкователя для получения зародышей. Второй поток шихты в количестве 9 кг подавали в рабочую зону окомкователя, занятую шихтой, для доокомкования зародышей. При закрытом шибере в накопителе формировали слой зародышей высотой 200 мм и проводили сфероидезации зародышей. После этого шибер открывали и осуществляли дозированную подачу зародышей со сглаженными углами и ребрами в зону, занятую материалами. В конце доокомкования определяли выход кондиционных окатышей диаметром 14-16 мм, по которому рассчитывали производительность окомкователя и измеряли прочность окатышей на сжатие. Результаты экспериментов представлены в таблице.

Как видно из приведенных данных, способ получения окатышей, основанный на установке накопителя из металлической сетки с ячейками размером (0,1-0,5) L, снабженного шибером и перегородками, расстояние между которыми устанавливают равным (2-3) L, в который после зародышеобразования направляют зародыши для формирования слоя зародышей, обеспечивающего дозированную подачу зародышей в зону, занятую шихтой, позволяет повысить производительность окомкователя на 4,3-8,2% и прочность окатышей на 4,2-12,4%.