способ производства науглероженного кварцевого песка для засыпки сталевыпускных каналов

Формула изобретения

Способ производства науглероженного кварцевого песка для засыпки сталевыпускных каналов, включающий размещение в донной части емкости углеводородного сырьевого компонента, над которым засыпают кварцевый песок, и нагрев материалов до температуры 700...800°С, отличающийся тем, что в качестве углеводородного компонента используют жидкие углеводороды без коксового остатка, а засыпку песка производят непосредственно на углеводороды при соотношении на одну весовую часть песка 0,03...0,10 вес.ч. углеводородного компонента, при этом нагрев материалов производят со скоростью более 300°С/ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве науглероженного кварцевого песка для засыпки сталевыпускных каналов металлургических печей и сталеразливочных ковшей.

Известен способ производства науглероженного кварцевого песка, включающий послойную укладку в емкость сырых смолодоломитовых огнеупорных изделий с пересыпкой кварцевым песком и последующим нагревом материалов по режиму до температуры 800°С (1).

Недостатком известного способа является сложность и трудоемкость, заключающиеся в необходимости ручной укладки изделий и их пересыпке кварцевым песком.

Известен способ производства науглероженного кварцевого песка, включающий размещение в донной части емкости препарированной каменноугольной смолы, над которой укладывают беспровальную решетку, на которую засыпают кварцевый песок. Материалы нагревают до температуры 700-800°С. (1). Данный способ наиболее близкий по технической сущности к изобретению и принят за прототип.

Недостатком известного способа является сложность и трудоемкость, заключающиеся в необходимости предварительного дробления смолы, установке беспровальной решетки и необходимости удаления из емкости коксового остатка от смолы.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение трудоемкости процесса.

Поставленная задача достигается за счет того, что в донную часть емкости размещают углеводородный сырьевой компонент, над которым засыпают кварцевый песок и нагревают материалы до температуры 700-800°С, при этом в качестве углеводородного компонента используют жидкие углеводороды без коксового остатка, а засыпку песка производят непосредственно на углеводороды при соотношении на одну весовую часть песка 0,03...0,10 весовых частей углеводородного компонента, при этом нагрев материалов производят со скоростью более 300°С/ч.

Отличительной особенностью изобретения является то, что в качестве углеводородного компонента используют жидкие углеводороды без коксового остатка, а засыпку песка производят непосредственно на углеводороды при соотношении на одну весовую часть песка 0,03...0,10 весовых частей углеводородного компонента, при этом нагрев материалов производят со скоростью более 300°С/час.

Такая отличительная особенность позволяет более полно осуществить пиролиз углеводородов с образованием углерода. Под воздействием высокой температуры в отсутствие кислорода происходит разложение жидких углеводородов на более простые с образованием газообразных. При этом в донной части емкости создается избыточное давление, под воздействием которого газы фильтруются через слой кварцевого песка. Продолжающийся в слое процесс пиролиза газообразных углеводородов завершается с образованием аморфного углерода, который осаждается на поверхности зерен кварца с образованием прочной тонкой пленки. По сравнению с прототипом в предлагаемом способе используются жидкие углеводороды, не дающие коксового остатка, поэтому получающийся науглероженный кварцевый песок не спекается (остается в сыпучем виде) и емкость не нужно очищать от кокса. Поскольку пиролиз происходит при температурах 600...700°С, то по предлагаемому способу процесс осуществляют при скорости нагрева более 300°С/ч, т.е. при высокой скорости. При меньшей скорости нагрева газообразные углеводороды фильтруются через слой кварцевого песка без разложения и осаждения на зернах. При указанных выше параметрах для получения науглероженного кварцевого песка удовлетворительного качества на одну весовую часть песка необходимо брать 0,03...0,10 весовых частей углеводорода.

При соотношении на одну весовую часть песка менее 0,03 весовых частей поглотительного масла содержание углерода в науглероженном песке составляет менее 1%, что увеличивает количество плавок открывающихся с использованием кислорода до 50%.

Соотношение на одну весовую часть песка более 0,10 весовых частей поглотительного масла вызывает спекание науглероженного песка в контейнере и необходимость его дробления.

Способ осуществляют в следующей последовательности. Берут металлическую емкость, заливают в нее жидкий углеводород и засыпают кварцевый песок в соотношении на одну весовую часть песка 0,03...0,10 весовых частей углеводородного компонента. Емкость закрывают крышкой и нагревают в печи до температуры 700-800°С. Нагрев производят с максимально достижимой скоростью, но не менее 300°С/ч. По достижению заданной температуры делается изотермическая выдержка и емкость охлаждают в естественных условиях.

После охлаждения емкость открывают и науглероженный песок высыпают.

Содержание углерода в науглероженном песке должно находиться в пределах 0,5...1,5% вес.

Конкретный пример выполнения способа.

Берут металлический сварной контейнер с размерами внутреннего пространства 1210х1100х730 мм. На дно контейнера заливают 80 кг поглотительного каменноугольного масла по ТУ 14-6-117-77 и засыпают 1300 кг кварцевого песка Кичигинского месторождения марки 2К₂О₃О₃ по ГОСТ 2138-91, влажность песка не более 0,5%. Сверху на песок укладывают листовой асбест толщиной 10 мм и контейнер устанавливают в газовую колпаковую печь. Разогрев печи производят со скоростью 500°С/ч. При достижении 800°С в атмосфере печи делают изотермическую выдержку в течение 20 часов и контейнер охлаждают вместе с печью. После охлаждения контейнер раскрывают, а песок высыпают в отгрузочный бункер.

Содержание углерода в науглероженном кварцевом песке составляет 1,0...1,5%.

При использовании науглероженного песка для засыпки сталевыпускных каналов сталеразливочных ковшей доля плавок, открывающихся без использования кислорода, составляет 95%, в т.ч. 15% при использовании металлического прута для инициирования высыпания.

При разогреве газовый колпаковой печи со скоростью 250°С/ч (менее заявляемого параметра содержание углерода в науглероженном песке составляет менее 1,0%. На таком науглероженном кварцевом песке 50% плавок открывается с помощью прожигания песка с использованием кислорода.

Использование предлагаемого способа производства науглероженного кварцевого песка для засыпки сталевыпускных каналов позволяет снизить трудоемкость процесса.