RU2172304C2 - Method of preparing high-melting materials - Google Patents

Method of preparing high-melting materials Download PDF

Info

Publication number
RU2172304C2
RU2172304C2 RU99118572/02A RU99118572A RU2172304C2 RU 2172304 C2 RU2172304 C2 RU 2172304C2 RU 99118572/02 A RU99118572/02 A RU 99118572/02A RU 99118572 A RU99118572 A RU 99118572A RU 2172304 C2 RU2172304 C2 RU 2172304C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
furnace
electrode
anode
cathode
Prior art date
Application number
RU99118572/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99118572A (en
Inventor
Ю.А. Бурлов
В.А. Кулабухов
И.Ю. Бурлов
А.Ю. Бурлов
Original Assignee
Бурлов Юрий Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бурлов Юрий Александрович filed Critical Бурлов Юрий Александрович
Priority to RU99118572/02A priority Critical patent/RU2172304C2/en
Publication of RU99118572A publication Critical patent/RU99118572A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2172304C2 publication Critical patent/RU2172304C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy and chemical engineering. SUBSTANCE: method comprises using electrical arc forming current-conducting area in melt thickness on melting furnace bottom between unlike electrodes. Current-conducting area in melt thickness is adjusted at temperature of 1810-2200 C and surface area of its mirror is increased from fixed electrode-anode to point of pouring melt from furnace by reciprocating motion of electrode-cathode relative to electrode-anode in horizontal plane along furnace bottom. Method makes it possible to improve quality of material due to more intensive stirring of melt and efficiency becomes greater. EFFECT: more efficient preparation method. 2 cl, 3 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к получению тугоплавких металлических и неметаллических материалов, преимущественно цементного клинкера, имеющего высокую степень вязкости расплава. The invention relates to the production of refractory metallic and nonmetallic materials, mainly cement clinker, having a high degree of melt viscosity.

Известен способ получения портландцементного клинкера путем его плавления в дуговых электропечах на основе феррохромовых шлаков. Расплав продувают кислородом или воздухом непосредственно в ванне электродуговой печи (А.Л. Моссэ и др. Обработка дисперсных материалов в плавильных реакторах, Минск, 1980 г.). A known method of producing Portland cement clinker by melting it in electric arc furnaces based on ferrochrome slag. The melt is purged with oxygen or air directly in the bath of an electric arc furnace (A.L. Mosset et al. Processing of dispersed materials in melting reactors, Minsk, 1980).

Недостатками известного способа являются невысокая производительность из-за частого застывания вязкого расплава в выходной летке, низкое качество из-за недостаточного перемешивания расплава, большое энергопотребление. The disadvantages of this method are the low productivity due to the frequent solidification of the viscous melt in the outlet notch, low quality due to insufficient mixing of the melt, high energy consumption.

Известен также способ получения цементного клинкера, включающий плавление сырьевой смеси с использованием электрической дуги, при котором плавлению подвергают сырьевую смесь фракции 0,05-20 мм с влажностью до 2% при температуре 1600-1800oC в течение 0,1-30 мин в нейтральной газовой среде или в газовой среде с содержанием до 8% кислорода (патент РФ N 2040497, C 04 B 7/44 от 27.07.95 г., бюл. N 21).There is also known a method of producing cement clinker, comprising melting the raw mixture using an electric arc, in which the raw mixture is mixed with a fraction of 0.05-20 mm with a moisture content of up to 2% at a temperature of 1600-1800 o C for 0.1-30 min a neutral gas environment or in a gas environment with up to 8% oxygen (RF patent N 2040497, C 04 B 7/44 from 07/27/95, bull. N 21).

Недостатки указанного способа следующие. The disadvantages of this method are as follows.

При осуществлении способа между электродом-анодом, установленным в футеровке пода электродуговой печи и электродом-катодом, установленным в своде печи, зажигается электродуга, которая расплавляет сырьевой материал, поданный в ванну, образуя токопроводящий участок в толще расплава. Зеркало поверхности жидкотекучего расплава ограничено величиной, равной двум диаметрам электрода, т.е. разогрев материала локализован и расположен в толще слоя расплава вокруг общей вертикальной оси между разноименными электродами. When the method is implemented, between the electrode-anode installed in the lining of the hearth of the electric arc furnace and the electrode-cathode installed in the arch of the furnace, an electric arc is ignited, which melts the raw material fed into the bath, forming a conductive section in the thickness of the melt. The surface mirror of a fluid melt is limited to a value equal to two electrode diameters, i.e. heating of the material is localized and located in the thickness of the melt layer around a common vertical axis between unlike electrodes.

Производительность при таком способе обработки, зависящая в частности от величины ванны расплава, ограничена, так как в периферийной зоне ванны вязкий расплав застывает и не выливается из печи. Форсирование мощности дуги при ее увеличении (растягивании) по вертикали путем перемещения (поднятия) катода приводит к перегреву стен и свода камеры печи, что в свою очередь приводит к оплавлению последних, увеличению потерь тепла в окружающую среду, перегреву и ускоренному выгоранию графитового электрода-катода. Productivity with this processing method, which depends in particular on the size of the melt pool, is limited, since in the peripheral zone of the bath, the viscous melt solidifies and does not pour out of the furnace. Forcing the arc power when it increases (stretching) vertically by moving (raising) the cathode leads to overheating of the walls and the arch of the furnace chamber, which in turn leads to fusion of the latter, an increase in heat loss to the environment, overheating and accelerated burnout of the graphite electrode-cathode .

Кроме того, перемешивание расплава также локализовано, что приводит к ухудшению качества готового продукта расплава, например цементного клинкера. Температура, ограниченная величиной в 1800oC, недостаточна для придания жидкотекучего состояния многим видам тугоплавких материалов с высокой вязкостью расплава, в частности портландцементного клинкера с высокими коэффициентами насыщения, являющимися определяющими при получении высококачественного продукта.In addition, melt mixing is also localized, which leads to a deterioration in the quality of the finished melt product, such as cement clinker. A temperature limited to 1800 ° C is insufficient to give a fluid state to many types of refractory materials with high melt viscosity, in particular Portland cement clinker with high saturation coefficients, which are decisive in obtaining a high-quality product.

В основу настоящего изобретения поставлена задача повышения качества материала за счет интенсификации перемешивания расплава и повышение производительности за счет снижения остановок на ликвидацию застывших участков расплава в районе его слива из печи. The basis of the present invention is the task of improving the quality of the material by intensifying the mixing of the melt and increasing productivity by reducing stops on the elimination of frozen sections of the melt in the area of its discharge from the furnace.

Согласно изобретению задача решается тем, что получение тугоплавких материалов с высокой вязкостью расплава осуществляют с использованием электрической дуги, образующей токопроводящий участок в толще расплава на поде плавильной печи между разноименными электродами. При этом токопроводящий участок в толще расплава доводят до температуры 1810-2200oC и увеличивают его зеркало от неподвижного электрода-анода до места слива расплава из печи путем возвратно-поступательного движения электрода-катода относительно электрода-анода в горизонтальной плоскости по поду печи. В качестве тугоплавкого материала с высокой вязкостью расплава используют цементный клинкер.According to the invention, the problem is solved in that the production of refractory materials with high melt viscosity is carried out using an electric arc forming a conductive section in the thickness of the melt on the hearth of the melting furnace between unlike electrodes. In this case, the conductive section in the thickness of the melt is brought to a temperature of 1810-2200 o C and its mirror is increased from a fixed electrode-anode to the place of discharge of the melt from the furnace by reciprocating movement of the electrode-cathode relative to the electrode-anode in a horizontal plane along the bottom of the furnace. Cement clinker is used as a refractory material with high melt viscosity.

Существо предлагаемого способа получения тугоплавких материалов поясняется нижеследующими примерами. The essence of the proposed method for producing refractory materials is illustrated by the following examples.

Примеры осуществления способа. Examples of the method.

Из предварительно дробленых сырьевых материалов, путем их просеивания и смешения, были приготовлены сырьевые смеси для получения цементных клинкеров. Составы сырьевых смесей и их дисперсность приведены в табл. 1. Влажность смесей не превышала 2-2,5%. From pre-crushed raw materials, by sieving and mixing them, raw mixes were prepared to produce cement clinkers. The compositions of the raw mixes and their dispersion are given in table. 1. The moisture content of the mixtures did not exceed 2-2.5%.

Для сравнения предлагаемого способа с прототипом подбирали идентичный вещественный и дисперсный состав сырьевых смесей. To compare the proposed method with the prototype, the identical material and dispersed composition of the raw mixes was selected.

Приготовленные смеси подавались дозатором в электроплазменную печь как через внутреннее пространство электрода-катода, так и в район дуги по наружной поверхности электрода-катода через свод печи. The prepared mixtures were supplied by the dispenser to the electroplasma furnace both through the inner space of the cathode electrode and into the arc region along the outer surface of the cathode electrode through the furnace arch.

На фиг. 1, 2, 3 схематически показана работа печи по предлагаемому способу, где на ее фрагментах изображены три положения электродов относительно друг друга. In FIG. 1, 2, 3 schematically shows the operation of the furnace according to the proposed method, where three fragments of the electrodes relative to each other are shown on its fragments.

Позицией 1 обозначен корпус печи, снабженный водоохлаждаемой рубашкой 2. Корпус внутри печи покрыт гарнисажной футеровкой 3. 1 indicates the furnace body equipped with a water-cooled jacket 2. The body inside the furnace is covered with a skull lining 3.

В под печи 4 вмонтированы электрод-анод 5 и летка 6 для выхода расплава из печи для дальнейшей переработки. An electrode anode 5 and a notch 6 are mounted under the furnace 4 to exit the melt from the furnace for further processing.

В свод (на чертежах свод условно не показан) входит с возможностью перемещения по вертикали и вдоль пода 4 от анода 5 до летки 6 электрод-катод 7. Расплав имеет разную температуру в зависимости от удаленности от электродуги 8 и как следствие различное состояние от жидкотекучего, расположенного между электродами 9, до более вязкого, но токопроводящего расплава 10 вне зоны жидкотекучего расплава. The arch (conditionally not shown in the drawings) is included with the possibility of moving vertically and along the hearth 4 from the anode 5 to the recess 6 of the electrode-cathode 7. The melt has a different temperature depending on the distance from the electric arc 8 and, as a result, a different state from the fluid, located between the electrodes 9, to a more viscous, but conductive melt 10 outside the zone of fluid melt.

Процесс плавки осуществляется известными способами (см. фиг. 1 схемы) путем установки катода 7 над анодом 5. При этом электроды 5 и 7 сводятся до контакта и при образовании электродуги разводятся по вертикали на некоторую высоту, обеспечивающую устойчивую дугу, необходимый ток и напряжение. Сырьевой материал, подаваемый в зону дуги, плавится, постепенно закрывая пленкой расплава поверхность пода от анода до выходной летки. The melting process is carried out by known methods (see Fig. 1 of the circuit) by installing the cathode 7 above the anode 5. In this case, the electrodes 5 and 7 are reduced to contact and, when an electric arc is formed, they are bent vertically to a certain height, providing a stable arc, the required current and voltage. The raw material supplied to the arc zone melts, gradually covering the surface of the hearth from the anode to the exit notch with a melt film.

В зоне действия дуги температура расплава может достигать 1800-2200oC. Расплав кипит и находится в жидкотекучем состоянии (поз. 9). В зависимости от состава сырьевого материала расплав при температурах, превышающих 1400-1600oC, становится токопроводным.In the area of the arc, the melt temperature can reach 1800-2200 o C. The melt boils and is in a liquid state (item 9). Depending on the composition of the raw material, the melt becomes conductive at temperatures exceeding 1400-1600 o C.

При достижении такого уровня температур по всей ванне от анода до летки электрод 7 перемещают в сторону летки по горизонтали, параллельно поду или зеркалу расплава. При этом, как показано на фиг. 2 и 3 схемы, зона жидкотекучего состояния (9) увеличивается (как бы растягивается) по мере удаления катода от анода, так как электрический ток протекает через дугу и расплав, заключенный между электродами в данный момент движения. При этом происходит процесс кипения и интенсивного перемешивания и перетекания его из зоны анода 4 в зону выходной летки 6. Upon reaching such a temperature level throughout the bath from the anode to the notch, the electrode 7 is moved towards the notch horizontally, parallel to the hearth or the melt mirror. Moreover, as shown in FIG. 2 and 3 of the diagram, the zone of the fluid state (9) increases (as it stretches) as the cathode moves away from the anode, since the electric current flows through the arc and the melt enclosed between the electrodes at the moment of movement. When this occurs, the process of boiling and intensive mixing and flowing it from the zone of the anode 4 to the zone of the exit notch 6.

При наборе слоя расплава выше верхней кромки летки 6 и при приближении катода вплотную к последней жидкотекучий расплав выливается из печи на дальнейшую переработку, например охлаждение или грануляцию перед охлаждением. When the melt layer is set above the upper edge of the notch 6 and when the cathode approaches close to the last, the liquid melt is poured out of the furnace for further processing, for example, cooling or granulation before cooling.

При обратном движении катода электродуга расплавляет застывшую на поверхности расплава корку, превращая всю массу снова в жидкотекучее состояние (увеличивается площадь зеркала расплава). When the cathode moves backward, the electric arc melts the crust frozen on the surface of the melt, turning the whole mass again into a fluid state (the area of the melt mirror increases).

Скоростью перемещения катода можно регулировать выход расплава из печи, обеспечивая либо периодический, либо постоянный выход. The cathode’s speed can control the output of the melt from the furnace, providing either periodic or constant output.

Для надежного выхода портландцементного клинкера из печи необходимо иметь локальную температуру в зоне прохождения тока не менее 2000-2100oC. В общей массе расплава поддерживают температуру от 1800 до 2000oC в зависимости от состава сырьевой смеси.For reliable exit of Portland cement clinker from the furnace, it is necessary to have a local temperature in the current passage zone of at least 2000-2100 o C. In the total mass of the melt, a temperature of 1800 to 2000 o C is maintained depending on the composition of the raw material mixture.

Для некоторых тугоплавких материалов с большой вязкостью расплава температура жидкотекучего состояния может достигать 2200oC.For some refractory materials with a high melt viscosity, the temperature of the liquid state can reach 2200 o C.

При предложенном способе плавления выходные летки не охлаждаются и поэтому их изготавливают из жаропрочных коррозионностойких по отношению к расплаву и кислороду материалов, например из карбида кремния, выдерживающего рабочие температуры до точки плавления. Адгезия к этому материалу расплава клинкера практически незначительна. With the proposed method of melting, the output slots are not cooled and therefore they are made of heat-resistant materials that are corrosion-resistant with respect to the melt and oxygen, for example, silicon carbide that can withstand operating temperatures to the melting point. The adhesion of clinker melt to this material is practically negligible.

Режимы обжига сырьевых смесей представлены в табл.2. The modes of firing raw mixes are presented in table 2.

Полученные клинкеры характеризовались полным завершением процессов клинкерообразования. The resulting clinkers were characterized by the complete completion of clinker formation processes.

Совместное содержание алита и белита превышало 80% и не менее 65% алита. Клинкеры совместно с 5% гипса размалывали в мельнице до тонкости помола, характеризуемого остатком на сите N 008 в пределах 10% и удельной поверхностью в пределах 300 м2/кг.The combined content of alite and belite exceeded 80% and not less than 65% alite. Clinkers together with 5% gypsum were ground in a mill to a fineness of grinding, characterized by a residue on sieve N 008 within 10% and a specific surface within 300 m 2 / kg.

Приготовленные цементы испытывали по ГОСТ 310.1-310.4. The prepared cements were tested according to GOST 310.1-310.4.

Прочностные показатели цементов представлены в табл. 3. Strength indicators of cements are presented in table. 3.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно интенсифицировать процесс клинкерообразования, повысить выход кондиционного материала, улучшить качество клинкера. Thus, the proposed method can significantly intensify the process of clinker formation, increase the yield of conditioned material, improve the quality of the clinker.

Claims (2)

1. Способ получения тугоплавких материалов с высокой вязкостью расплава, включающий использование электрической дуги, образующей токопроводящий участок в толще расплава на поде плавильной печи между разноименными электродами, отличающийся тем, что токопроводящий участок в толще расплава доводят до температуры 1810 - 2200oC и увеличивают его зеркало от неподвижного электрода-анода до места слива расплава из печи путем возвратно-поступательного движения электрода-катода относительно электрода-анода в горизонтальной плоскости по поду печи.1. A method of producing refractory materials with high melt viscosity, including the use of an electric arc forming a conductive section in the melt bulk on the hearth of the melting furnace between dissimilar electrodes, characterized in that the conductive section in the thickness of the melt is brought to a temperature of 1810 - 2200 o C and increase it a mirror from the fixed anode electrode to the place where the melt is drained from the furnace by reciprocating the cathode electrode relative to the anode electrode in a horizontal plane along the bottom of the furnace. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тугоплавких материалов с высокой вязкостью расплава используют цементный клинкер. 2. The method according to claim 1, characterized in that cement clinker is used as refractory materials with high melt viscosity.
RU99118572/02A 1999-08-24 1999-08-24 Method of preparing high-melting materials RU2172304C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99118572/02A RU2172304C2 (en) 1999-08-24 1999-08-24 Method of preparing high-melting materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99118572/02A RU2172304C2 (en) 1999-08-24 1999-08-24 Method of preparing high-melting materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99118572A RU99118572A (en) 2001-06-27
RU2172304C2 true RU2172304C2 (en) 2001-08-20

Family

ID=36657267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99118572/02A RU2172304C2 (en) 1999-08-24 1999-08-24 Method of preparing high-melting materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2172304C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МОССЭ А.Л. и др. Обработка дисперсных материалов в плавильных реакторах. - Минск, 1980, с.59. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2002728C (en) Method of melting materials and apparatus therefor
CN101456664B (en) Special fiber glass melting method and its special electric melting furnace
CN101863672B (en) Preparation method of alumina corundum hollow sphere
JPS5837255B2 (en) Method and apparatus for homogenizing and fining glass
US6264721B1 (en) Method of operating rotary hearth furnace for reducing oxides
EP0460959B1 (en) Fused zirconia refractory materials having high-temperature heat resistance and corrosion resistance and a method for producing the same
RU2172304C2 (en) Method of preparing high-melting materials
CN102241510A (en) Electric melting method for manufacturing yttria stabilized zirconia
US4116598A (en) Apparatus for producing high-melting-metal-oxide-based crystalline materials
CN108149039A (en) A kind of aircraft-grade vanadium-aluminum alloy process units and the method using its production aircraft-grade vanadium-aluminum alloy
RU2151987C1 (en) Direct-current plasma-arc furnace for melting oxide materials
KR101342137B1 (en) Alumina cement using molten blast furnace slag and high temperature ladle slag and method for manufacturing the same
JPS5953217B2 (en) Manufacturing method of molten iron oxide
RU2131853C1 (en) Method of producing vitrocrystalline material
US3785764A (en) Continuous melting of very high melting point materials
SU675034A1 (en) Refractory compound
RU2040497C1 (en) Method of production of cement clinker
SU1463730A1 (en) Method of producing moulded refractories
SU981223A1 (en) Process for producing periclase powder
RU1365633C (en) Method of manufacturing fused high-alumina cement clinker
SU551490A1 (en) Induction oxide melting furnace
RU2168463C2 (en) Method of preparing calcium carbide
KR890002082B1 (en) Methods for producing tile used slag
JPH0420970B2 (en)
JPS5930451A (en) Production of base material for additive for casting of steel

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20060322

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140825