СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ
PELLET OBTAINING METHOD

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей и агломерата.
Известен способ получения окатышей, включающий формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты в окомкователь, окомкование влажной шихты с формированием зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, очистку гарнисажа от налипшей шихты, выдачу окатышей из окомкователя, термообработку (см. Ручкин И.Е. Производство железорудных окатышей. - М.: Металлургия, 1976, с.82-92).
Наиболее близким по технологической 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 воздуха с формированием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты газовлагошихтовой струей, ориентированной на горизонтальную ось окомкователя и направленной на гарнисаж в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши в виде влажных шихтовых брикетов, очистку гарнисажа от зародышей, формирование оболочки окатышей доокомкованием зародышей шихтой второго потока до окатышей, термообработку (см. патент РФ №2356951, Россия, МПК8 С22В 1/24, заявл. 28.12.2007, опубл.27.05.2009, Б.И. №15).
Недостатками известного способа получения окатышей являются низкая прочность окатышей и невысокая производительность окомкователя из-за разупрочнения зародышей, скатывающихся с большой высоты из зоны, свободной от шихты, в зону, занятую шихтой. Разупрочнение обусловлено высокой скоростью зародышей, свободно скатывающихся после деления напыленного слоя и ускоренных сжатым воздухом, растекающимся по гарнисажу. Устранить указанные недостатки можно изменением расположения технологического оборудования на окомкователе, при котором осуществляется аэродинамическое торможение зародышей на гарнисаже, и ориентацией их наиболее коротким путем в рабочую зону окомкователя. При этом для дополнительного упрочнения напыленного слоя шихты, из которого формируются зародыши, целесообразно использовать статическое давление высокого слоя окатышей, располагающегося в рабочей зоне окомкователя.
Задачей изобретения является повышение прочности окатышей и производительности окомкователя.
Для достижения указанного технического результата в способе получения окатышей, включающем формирование гарнисажа на днище окомкователя, подачу влажной шихты в окомкователь двумя потоками, введение первого из них в поток сжатого воздуха с формированием газовлагошихтовой струи, формирование на днище окомкователя зоны, занятой шихтой, и зоны, свободной от шихты, зародышеобразование, осуществляемое напылением шихты газовлагошихтовой струей, ориентированной на горизонтальный диаметр тарели и направленной на гарнисаж в зоне, свободной от шихты, с получением плотного слоя влажной шихты, деление упомянутого плотного слоя влажной шихты на зародыши в виде влажных шихтовых брикетов, очистку гарнисажа от зародышей, формирование оболочки окатышей доокомкованием зародышей шихтой второго потока до окатышей, термообработку, при этом плотный слой влажной шихты направляют в зону, занятую шихтой, а деление упомянутого слоя влажной шихты осуществляют после выхода его из этой зоны, причем угол атаки газовлагошихтовой струи к горизонтальному диаметру тарели поддерживают равным 30-90°.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Слой комкуемых материалов, расположенный в рабочей зоне окомкователя, оказывает на шихтовый гарнисаж статическое давление до 2000 Па. Чтобы использовать статическое давление слоя комкуемых материалов для дополнительного уплотнения и упрочнения напыленного слоя шихты, из которого формируют зародыши, предложено изменить последовательность осуществления технологических операций. Для этого, после напыления влажной шихты на гарнисаж в зоне, свободной от материала, и формирования плотного слоя шихты, последний в процессе вращения тарели направляют в зону, занятую слоем комкующихся материалов. Плотный слой шихты находится под давлением слоя комкуемых материалов и в течение 2-3 с при одном обороте тарели уплотняется статической нагрузкой, формируемой слоем окатышей высотой до 0,5 м. В результате дополнительного упрочнения плотность напыленного слоя шихты повышается на 10-20% и значительно повышается равномерность прочности плотного слоя. В процессе вращения плотный слой шихты выходит из рабочей зоны и действие статической нагрузки слоя окатышей прекращается. После этого в верхней части зоны, свободной от шихты, осуществляют деление плотного слоя шихты на зародыши и выполняют очистку гарнисажа. Образующиеся зародыши испытывают аэродинамическое торможение со стороны воздуха и ориентируются газовлагошихтовой струей непосредственно в нисходящий слой материалов, находящихся в рабочей зоне, по наиболее короткому пути. В результате этого исключается свободное падение зародышей и их разупрочнение при ударе об ограждение.
Ориентация зародышей в нисходящий слой материалов исключает их частичное разрушение, характерное для прототипа. При этом воздух, формирующий струю, снижает скорость зародышей до минимально необходимой, а зародыши сразу вступают в рабочий процесс окомкования. Для того чтобы обеспечить более высокую прочность зародышей, газовлагошихтовая струя должна быть ориентирована в направлении нисходящего слоя материалов под углом атаки, равным 30-90°. Если угол атаки струи будет менее 30°, то давление газовлагошихтовой струи на шихту снизится и произойдет нарушение процесса напыления шихты. Зародыши и окатыши будут иметь недостаточную для окомкования прочность, что противоречит задаче изобретения. Если угол атаки газовлагошихтовой струи будет более 90°, то струя будет ориентирована в сторону, противоположенную рабочей зоне, и зародыши будут ускоряться в сторону бортов тарели, что приведет к их ударному разупрочнению и снижению производительности окомкователя.
Предлагаемое техническое решение формирует новые технологические свойства: организованное использование статической нагрузки слоя окатышей для упрочнения напыленного плотного слоя влажной шихты, из которого формируют зародыши; повышение равномерности прочностных свойств напыленного слоя после воздействия статической нагрузки слоя влажных окатышей; организация рационального движения зародышей воздушно-шихтовой струей с одновременным напылением шихты сжатым воздухом; аэродинамическое торможение образующихся зародышей; уменьшение разупрочнения зародышей, повышение прочности кондиционных окатышей и производительности окомкователя.
Указанные положительные свойства предлагаемого технического решения, сформированные отличительными признаками изобретения, приводят к повышению прочности окатышей и производительности окомкователя. На основании изложенного считаем, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет критериям новизны, промышленной применимости и соответствует изобретательскому уровню.
Способ получения окатышей реализуется с помощью устройства, показанного на фигуре. Устройство содержит окомкователь 1, в который подается шихта потоком 2 и потоком 3. Для формирования газовлагошихтовой струи 4, устройство снабжено струйным аппаратом 5, в приемный патрубок которого падают шихту потока 2. Газовлагошихтовая струя формирует плотный слой шихты 6. Для деления плотного слоя влажной шихты устройство снабжено продольным делителем 7 и поперечным делителем 8. В процессе работы устройства в окомкователе формируется зона 9, свободная от шихтовых материалов, и зона 10, занятая шихтой. При работе окомкователя формируются зародыши 11 и кондиционные окатыши 12.
Способ получения окатышей осуществляется следующим образом. При вращении окомкователя 1 в его рабочее пространство подают влажную шихту потоком 2 и потоком 3. Шихта потока 2 подается в патрубок струйного аппарата 5, где ускоряется сжатым воздухом и формирует газовлагошихтовую струю 4. Газовлагошихтовая струя истекает к горизонтальному диаметру окомкователя под углом атаки α, равным 30-90°. В процессе напыления шихты газовлагошихтовой струей 4 на гарнисаже окомкователя в зоне 9, свободной от шихты, формируется плотный слой 6 напыленной шихты. В процессе вращения окомкователя плотный слой 6 перемещается в зону 10, занятую шихтовыми материалами. В зоне 10 плотный слой 6 уплотняется статической нагрузкой слоя окатышей и прочность его возрастает на 10-20%. Пройдя зону 10, напыленный плотный слой 6 поступает в верхнюю часть зоны 9, свободной от шихты. В зоне 9 плотный слой 6 делится на зародыши 11 с помощью продольного делителя 7 и поперечного делителя 8. Образующиеся зародыши 11 испытывают аэродинамическое торможение в потоке воздуха и газовлагошихтовой струей 4 ориентируются в зону 10, где происходит их доокомкование шихтой потока 3 до кондиционных окатышей 12. Окатыши 12 выгружаются из окомователя и поступают на термообработку.
Пример. Эксперименты проводили на лабораторном окомкователе диаметром 1,0 м, снабженном струйным аппаратом и делителями напыленного слоя согласно технической схеме, изображенной на фигуре. В рабочее пространство окомкователя загружали 10 кг влажной (W=8,4%) шихты Тейского месторождения двумя потоками. Первый поток шихты массой 2 кг подавали в струйный аппарат для формирования газовлагошихтовой струи и напыляли на шихтовый гарнисаж окомкователя и формировали плотный слой шихты. Ось газовлагошихтовой струи ориентировали на горизонтальный диаметр тарели в зоне, свободной от шихты, под углом, равным 30-90°. После напыления плотный слой шихты делили продольными делителями, выполненными в форме металлических ножей, и поперечными делителями, выполненными в форме ребер, установленных на вращающемся барабане.
Для доокомкования зародышей в рабочее пространство окомкователя подавали влажную шихту второго потока массой 8 кг в течение 6 минут. После формирования окатышей определяли их прочность на сжатие и выход годного, по которому рассчитывали производительность окомкователя. В экспериментах меняли угол атаки газовлагошихтовой струи к вертикальному диаметру окомкователя. Результаты экспериментов представлены в таблице.
№
Угол атаки газовлагошихтовой струи к горизонтальному диаметру тарели, град
Прочность окатышей, Н/окатыш
Производительность окомкователя, %
1
30
11,9
102,1
2
45
12,1
104,6
3
90
12,8
106,8
Данные прототипа
4
10,5
100
Результаты экспериментов показывают, что предлагаемый способ получения окатышей, отличающийся тем, что плотный слой влажной шихты ориентируют в зону, занятую шихтой, а его деление на зародыши осуществляют после выхода из рабочей зоны, а угол атаки газовлагошихтовой струи к горизонтальному диаметру тарели поддерживают в пределах 30-90°, позволяет повысить прочность окатышей на 13,3-21,9%, а производительность окомкователя увеличить на 2,1-6,8%.