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 (см. Ручкин И.Е. Производство железорудных окатышей, М.: Металлургия, 1976, с. 82-92). Недостатком способа является недостаточное количество открытой пористости и неравномерность структурных свойств окатышей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окатышей, включающий формирование гарнисажа на днище окомкователя, 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, доокомкование зародышей шихтой второго потока до окатышей, термообработку окатышей (см. Патент №2356951, Россия, МПК 7, С22В 1/24, Б.И. №15, 2009).

Недостатком известного способа получения окатышей являются потери материала с отраженным потоком газа и шихты, который не участвует в рабочем процессе напыления и зародышеобразования. Потери материала, не участвующего в процессе зародышеобразования, достигают 20-30% от массы напыляемой шихты, что снижает производительность окомкователя примерно на 2-3%. Одновременно с этим образуется разброс структурных и геометрических свойств зародышей, на которых формируется оболочка окатышей, что снижает их качественные характеристики. Это в свою очередь связано с малой высотой и низкими структурными свойствами периферийной зоны плотного напыленного слоя шихты, являющегося шихтовой матрицей для получения зародышей. Для уменьшения этого недостатка необходимо у плотного напыленного слоя шихты сформировать близкие структурные и геометрические характеристики между центральной и периферийными зонами. Для этого в периферийной зоне напыленного слоя необходимо повысить плотность и прочность материала, снизить пористость и увеличить его высоту. Для решения этой проблемы необходимо к шихтовому гарнисажу, на котором формируется периферийная зона напыленного слоя, направить дополнительный поток влажного материала из отраженного потока газа и шихты, в результате чего высота слоя увеличится, а материал отраженного потока будет участвовать в рабочем процессе напыления. Для повышения плотности материала в периферийной зоне напыленного слоя до уровня плотности шихты в центральной зоне слоя необходимо дополнительно организовать избирательное уплотнение периферийной зоны напыленного слоя, что позволит повысить равномерность структурных свойств зародышей и окатышей. Использование материала отраженного потока газа и шихты в процессе зародышеобразования позволит повысить производительность окомкователя.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, - снижение неравномерности структурных свойств окатышей и повышение производительности окомкователя.

Техническая проблема решается тем, что в известном способе получения окатышей, включающем формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в поток сжатого газа в корпусе струйного аппарата с образованием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты на гарнисаж газовлагошихтовой струей в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши с помощью пластинчатых ножей, очистку гарнисажа от зародышей с помощью вращающегося барабана с ребрами, формирование оболочки окатышей доокомкованием зародышей шихтой второго потока до окатышей, образующийся при напылении шихты газовлагошихтовой струей отраженный поток газа и шихты, ориентируют к шихтовому гарнисажу, на котором формируют периферийную зону напыленного слоя, путем установки на его границе отражателя, в нижней части которого выполнены окна для прохода отраженного потока газа и шихты и формирования насыпного слоя шихты, а также щелевой зазор для прохода напыленного слоя шихты, причем после напыления шихты периферийную зону напыленного слоя уплотняют с помощью установленных на пути его движения гибких самонапряженных эластичных фартуков, при этом шихтовый гарнисаж, на котором формируют насыпной слой шихты, предварительно увлажняют факельным орошением, а внутреннюю поверхность отражателя выполняют из антифрикционных материалов.

Техническая сущность способа получения окатышей заключается в следующем. Образующийся при напылении шихты газовлагошихтовой струей отраженный поток газа и шихты ориентируют к шихтовому гарнисажу, на котором формируется периферийная зона напыленного слоя, путем установки на его границе отражателя. Форма напыленного слоя представляет собой фрагмент кольца, шириной, равной диаметру (D) газовлагошихтовой струи на поверхности гарнисажа. Форма центральной зоны напыленного слоя представляет собой часть более узкого кольца, расположенного на оси напыленного слоя шириной, равной Ш=- 0,5D/2……+0,5D/2. Периферийная зона состоит из двух кольцевых частей и располагается справа (шириной Ш=+(0,5.......1,0)D/2) и слева (шириной Ш=- (0,5……1,0)D/2) от центральной зоны напыленного слоя. Отражатель ограничивает распространение газовлагошихтовой струи в горизонтальной плоскости вдоль поверхности гарнисажа и отражает поток газа и шихты от своих стенок. Стенки отражателя устанавливаются вертикально с минимальным зазором к шихтовому гарнисажу с помощью жесткого каркаса, и имеют три технологических окна. Отражатель позволяет направить отраженный поток газа и шихты к двум технологическим окнам, открытым к шихтовому гарнисажу, на котором происходит формирование периферийной зоны напыленного слоя. Окна ориентированы навстречу движению гарнисажа. В процессе направленного движения отраженного потока газа и шихты через окна материал осаждается за границами напыления и отражателя непосредственно перед процессом напыления.на шихтовом гарнисаже в виде насыпного слоя, на котором затем формируется периферийная зона напыленного слоя. Для того, чтобы повысить эффективность осаждения шихты на гарнисаже его предварительно увлажняют факельным орошением в режиме перекрестного движения. В объемную зону факельного орошения попадают частицы отраженной шихты. В результате осаждения отраженной шихты на гарнисаже за границами напыления и отражателя формируется насыпной слой достаточной высоты и ширины, равной ширине периферийной зоны напыленного слоя. Поскольку отраженная шихта направлена в противотоке к движущемуся навстречу гарнисажу, то происходит ее эффективное уплотнение. В процессе вращения днища тарели насыпной слой поступает в зону напыления шихты газовлагошихтовой струей и напыление шихты в периферийной зоне осуществляется на предварительно сформированный насыпной слой шихты. Для отраженного потока газа и шихты насыпной слой является искусственным препятствием, на котором дополнительно задерживается шихта и увеличивается эффективность напыления до 96-98%. Для того, чтобы исключить движение отраженного потока газа и шихты в вертикальной плоскости и организовать движение отраженного потока к технологическим окнам, открытым к шихтовому гарнисажу, на котором формируется периферийная зона напыленного слоя, отражатель выполнен в форме углового профиля. В нижней части отражателя также выполнен щелевой зазор по геометрическим размерам сечения напыленного слоя шихты для его прохода к делителям. В процессе прохода напыленного слоя через зазор его стенки позволяют устранить поверхностные дефекты напыленного слоя и выровнять его рельеф. После выхода напыленного слоя из зоны напыления и за границы отражателя периферийную зону напыленного слоя уплотняют с помощью установленных на пути его движения гибких самонапряженных эластичных фартуков, установленных с изгибом на жестком каркасе. Чтобы исключить налипание влажной шихты отраженного потока на внутреннюю поверхность отражателя ее либо покрывают бакелитовым лаком, фторопластом, либо сам отражатель изготавливают из антифрикционных материалов (пластмасса, резина, стеклоткань и др.).

Технический эффект предлагаемого технического решения заключается в том, что предложенные в заявленной последовательности отличительные признаки изобретения формируют новые положительные свойства: получение окатышей с высокой равномерностью структурных свойств (плотности, пористости, прочности) на одном окомкователе за счет повышения равномерности структурных свойств и геометрических размеров напыленного слоя; снижение потерь материала в процессе напыления за счет ограничения распространения газовлагошихтовой струи в горизонтальной плоскости вдоль поверхности гарнисажа за счет установки отражателя; организованная ориентация отраженного потока газа и шихты к двум технологическим окнам, открытым навстречу движению шихтового гарнисажа, на котором происходит формирование периферийной зоны напыленного слоя; формирование насыпного слоя шихты за границами напыления и отражателя непосредственно перед процессом напыления на шихтовом гарнисаже; повышение степени напыления и эффективности формирования насыпного слоя за счет факельного орошения жидкостью отраженного потока шихты в режиме перекрестного движения; повышение эффективности уплотнения отраженной шихты в режиме противотока к движущемуся навстречу гарнисажу; увеличение эффективности напыления шихты газовлагошихтовой струей за счет формирования насыпного слоя, являющегося искусственным препятствием на пути отраженного потока шихты; расширение функциональных возможностей отражателя за счет устранения поверхностных дефектов напыленного слоя шихты и выравнивания его рельефа стенками щелевого зазора; эффективное использование холостой зоны тарели, не занятой шихтой, за счет формирования на ней насыпного слоя шихты за границами напыления; формирование дополнительного усилия на поверхности периферийной зоны напыленного слоя за счет установки на пути его движения гибких самонапряженных эластичных фартуков, установленных с изгибом на жестком каркасе. Заявленные параметры и новые свойства способа получения окатышей позволяют решить указанную техническую проблему и получать окатыши с высокой равномерностью структурных свойств и производительностью.

Способ получения окатышей реализуется с помощью устройства, показанного на фигуре 1. На фигуре 2 показана схема уплотнения периферийной зоны напыленного слоя шихты с помощью установленных на пути его движения гибких самонапряженных эластичных фартуков, закрепленных с изгибом на жестком каркасе.

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 5 содержит тракт подачи 6 сжатого газа. На окомкователе 1 установлен отражатель 7, который жестко закреплен каркасом на гарнисаже с минимальным зазором к его поверхности (фигура 2). Стенки отражателя 7 имеют угловой профиль, направленный к газовлагошихтовой струе, позволяющий исключить вертикальное движение частиц шихты и газа. В отражателе 7 выполнены окна 8 для выхода отраженного потока газа и шихты из зоны напыления и щелевой зазор 9 для прохода напыленного слоя шихты. К окнам 8 присоединены лотковые патрубки 10 для организованного движения отраженного потока газа и шихты. Для уплотнения периферийной зоны напыленного слоя шихты за отражателем 7 установлены гибкие самонапряженные эластичные фартуки 11, закрепленные с изгибом на жестком каркасе (фигура 2). Каркас фартуков позволяет менять величину усилия на слой за счет изменения угла крепления фартуков. В процессе работы окомкователя образуется плотный напыленный слой шихты 12, состоящий из центральной зоны 13 и периферийной зоны 14. Периферийная зона напыленного слоя состоит из двух частей, симметрично расположенных относительно центральной зоны. В процессе напыления шихты формируется отраженный поток газа и шихты 15, который образует насыпной слой шихты 16. Для деления напыленного слоя шихты 12 установлены делители 17. После деления напыленного слоя шихты образуются зародыши 18. Для увлажнения гарнисажа, на котором формируется периферийная зона напыленного слоя, установлены брызгала, соединенные с трактом увлажнения 19. Брызгала обеспечивают факельное (объемное) увлажнение гарнисажа в режиме перекрестного движения к отраженному потоку газа и шихты. Поток влаги и отраженный поток шихты при перекрестном движении направлены под углом 90 градусов друг к другу. На днище окомкователя 1 формируется зона 20, свободная от комкуемых материалов, и зона 21, занятая комкуемыми материалами. В процессе доокомкования зародышей образуются окатыши 22.

Способ получения окатышей осуществляется следующим образом. В тарельчатый окомкователь 1 подается влажная шихта потоком 2 и потоком 3. Для формирования газовлагошихтовой струи 4 служит струйный аппарат 5, в корпус которого подается шихта потока 2 и сжатый газ, подаваемый из тракта 6. На днище окомкователя 1 формируется шихтовый гарнисаж. В зоне 20, свободной от комкуемых материалов, между струйным аппаратом 5 и днищем окомкователя установлен отражатель 7, который жестко закреплен каркасом на поверхности гарнисажа. Газовлагошихтовая струя 4 ориентирована внутрь корпуса отражателя 7 и напыляет шихту потока 2 на гарнисаж с образованием плотного напыленного слоя шихты 12, состоящего из центральной зоны 13 и периферийной зоны 14. В процессе напыления шихты формируется отраженный поток газа и шихты 15, который ориентируется стенками отражателя 7 к окнам 8 и двумя лотками 10 направляется к шихтовому гарнисажу, на котором формируются две части периферийной зоны 14 напыленного слоя. Увлажнение гарнисажа осуществляется брызгалами, соединенными с трактом 19, которые формируют каплеобразные факела жидкости, одновременно увлажняющие и ориентирующие шихту отраженного потока 15 к гарнисажу. В процессе осаждения частиц шихты на гарнисаже образуется насыпной слой шихты 16 высотой 3-6 мм. В процессе вращения днища окомкователя насыпной слой 16 входит в зону напыления шихты газовлагошихтовой струей и на нем напыляется периферийная зона 14 плотного слоя шихты 12 до высоты 8-10 мм. В результате напыления высота плотного слоя шихты в этой зоне приближается к высоте слоя в центральной зоне 13. В процессе вращения днища окомкователя напыленный слой 12 через щелевой зазор 9 выходит за границы напыления и отражателя 7 (фигура 2). В процессе выхода напыленного слоя через щелевой зазор его поверхность разглаживается и выравнивается до необходимой высоты. После выхода напыленного слоя из области напыления периферийные зоны напыленного слоя 14 направляются в зазор между гарнисажем и гибкими самонапряженными эластичными фартуками 11. Гибкие самонапряженные эластичные фартуки 11 формируют дополнительное усилие на поверхность напыленного слоя 14 и уплотняют его до плотности материала в центральной зоне напыленного слоя 13. После этого напыленный слой шихты 12 делится делителями 17 на зародыши 18. Зародыши 18 поступают в зону 21, занятую комкуемыми материалами, куда подается шихта потока 3. В этой зоне происходит увлажнение и доокомкование зародышей 18 и формирование кондиционных окатышей 22 в режиме переката.

Пример. Отработку способа получения окатышей проводили на установке, выполненной согласно технической схеме, представленной на фигурах 1 и 2. В рабочее пространство окомкователя диаметром 0,62 м загружали двумя потоками 10 кг влажной шихты, содержащей концентрат Тейского месторождения и 1% бентонита в качестве связки. Первый поток шихты подавали в струйный аппарат и напыляли сжатым воздухом на гарнисаж. Между струйным аппаратом и гарнисажем установлен отражатель диаметром 160 мм, выполненный из листовой стали, покрытой бакелитовым лаком. Толщина металла составляла 1 мм. Высота отражателя составляла 60 мм. Верхняя часть отражателя имела уголковый профиль размером 20 мм. В отражателе выполнены два окна шириной 40 мм и высотой 20 мм и зазор шириной 160 мм и высотой 10 мм. Отражатель жестко закреплен каркасом на поверхности гарнисажа. Газовлагошихтовая струя ориентирована внутрь корпуса отражателя и напыляла шихту с образованием плотного напыленного слоя шихты диаметром 160 мм. Для формирования усилия на периферийную зону напыленного слоя шихты и его уплотнения за отражателем установлены два гибких самонапряженных эластичных фартука, выполненные их листовой резины толщиной 5 мм и закрепленные с изгибом на жестком каркасе, Ширина фартуков составляла 40 мм, длина 60 мм. Конструкция каркаса фартуков позволяла менять величину усилия на поверхности напыленного слоя от 5 до 20 Н. Зазоры между ножами делителя и высота поперечных ребер барабана равнялись 10 мм. Длина барабана составляла 200 мм, а его диаметр 60 мм. Сжатый воздух подавали от компрессорной установки КУ-22. Воду, подаваемую на увлажнение гарнисажа, распыляли сжатым воздухом. В экспериментах измеряли плотность и прочность зародышей по радиусу напыленного слоя, плотность и прочность окатышей после доокомкования зародышей. Производительность окомкователя рассчитывали по выходу окатышей диаметром 14-16 мм. В экспериментах меняли величину усилия на поверхность напыленного слоя. Результаты экспериментов представлены в таблице.

Как видно из приведенных данных, способ получения окатышей, основанный на ориентации отраженного потока газа и шихты к шихтовому гарнисажу, на котором формируется периферийная зона напыленного слоя путем установки на его границе отражателя, в нижней части которого выполнены окна для прохода отраженного потока газа и шихты и формирования насыпного слоя шихты и щелевой зазор для прохода напыленного слоя шихты и уплотнении периферийной зоны напыленного слоя путем установки на пути его движения гибких самонапряженных эластичных фартуков, закрепленные с изгибом на жестком каркасе, позволяет повысить равномерность размеров и структурных свойств зародышей за счет уменьшения интервала разброса размеров, плотности и прочности, что позволяет повысить прочность окатышей на 6,2-32,1% (отн.) и производительность окомкователя на 1,8-2,5% (отн.).