БРИКЕТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЧУГУНА И СТАЛИ Российский патент 1997 года по МПК C21C5/06 C22B1/24 C22B1/242 

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к подготовке шихтовых материалов для плавки чугуна и стали.

Известен брикет для выплавки черных металлов [1] Брикет содержит измельченный стальной лом, каковую мелочь, связующее и шлакообразующую добавку.

Недостаток брикета это использование в качестве углеродсодержащего компонента кокосовой мелочи, приводящее к насыщению металла серой, что вызывает необходимость применять шлакообразующие добавки и уменьшает количество железосодержащего материала в брикете.

Известен брикет, предложенный фирмой "АУГУСТ Тиссен хютте" ФРГ из тонкоизмельченной окиси железа, угольной пыли и связующего. В качестве материала, содержащего окис железа, применяют колошниковую пыль, уловленную при LD-процессе или окалину. Производство и использование брикетированной шихты в черной металлургии [2]
Применение в составе брикета в качестве железосодержащего материала колошниковой пыли приводит к насыщению металла серой, что приводит к снижению качества стали.

Наиболее близким к изобретению является брикет для основного сталеплавильного производства [3] Брикет содержит 15-25% угля и остальное - прокатная окалина.

Недостатком брикета является применение пека в качестве связующего вещества, что не обеспечивает высокой прочности брикета, сопровождается повышением содержания серы в шихте и канцерогенных веществ, действующих на кожный покров человека.

Задача изобретения создание брикета с высокой механической прочностью для производства чугуна и стали, чистых по сере и фосфору.

Технический результат изобретения получение брикета, обладающего высокой прочностью, и повышение качества чугуна и стали.

Указанный технический результат достигается тем, что брикет для производства чугуна и стали, включающий стальную окалину, углеродсодержащий материал и связующее вещество, содержит в качестве углеродсодержащего материала электродный бой, в качестве связующего смесь диоксида кремния, оксида кальция, оксида натрия и оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.

Электродный бой 10-30
Смесь диоксида кремния, оксида кальция, оксида натрия и оксида алюминия
1-10
Стальная окалина Остальное,
причем в связующем компоненты, взятые при следующем процентном соотношении, мас.

Al₂O₃ 3-18 мас.

Na₂O 13-27 мас.

CaO 14-25 мас.

SiO₂ остальное
Введение смеси оксидов SiO₂, CaO, Na₂O, Al₂O₃ в брикете менее 1% не обеспечивает достаточной прочности, а более 10% снижает процентное содержание окислов железа и электродного боя в брикете, уменьшает прочность.

В качестве углеродсодержащего материала брикет содержит 10-30% электродного боя. Введение в состав брикета электронного боя в количестве менее 10% не обеспечивает необходимой степени восстановления железа, а более 30% приводит к снижению механической прочности брикета и экономически нецелесообразно. Использование в качестве углеродсодержащего компонента брикета электродного боя позволяет уменьшить количество вносимых S и P с углеродом.

В качестве железосодержащего материала использовали стальную окалину состава, Fe_общ.72,49, FeO 56,30, Fe₂O₃ 41,00, P 0,009, S 0,008. Ничтожное содержание S и P в железосодержащем материале, находящемся в составе брикета, позволяет улучшить качество чугуна и стали за счет уменьшения содержания вредных примесей.

Изготовление брикетов производится следующим образом.

Стальную окалину фракции 0,3-3,0 мм, электродный бой фракции 0,3-3,0 мм, смесь оксидов SiO₂, CaO, Na₂O, Al₂O₃ фракции 0-0,1 мм в количестве, мас.

Al₂O₃ 3-18 мас.

Na₂O 13-27 мас.

CaO 14-25 мас.

SiO₂ остальное
перемешивают в добавлением водного раствора Na₂O•n•SiO₂ (сверх 100%) массы смеси.

Для обеспечения необходимой "сырой" прочности брикета в механическую смесь перед прессованием добавляют водный раствор Na₂O•n•SiO₂ (ГОСТ 13978-67) в количестве 5-15% (сверх 100%) массы смеси.

Содержание водного раствора Na₂O•n•SiO₂ менее 5% не обеспечивает необходимой "сырой" прочности брикета после прессования.

Избыток водного раствора Na₂O•n•SiO₂ более 15% (сверх 100%) массы смеси ведет к газовыделению в процессе обжига и высокой пористости брикета. При этом плотность брикета снижается в 1,5-2,0 раза.

Затем полученную смесь прессуют в виде тел произвольной формы. Давление прессования не менее 10 МПа. Готовые прессовки обжигают в печи в течение 0,5-1,0 ч при 700-1000^oC и охлаждают на воздухе.

Пример. Химический состав брикетов приведен в табл. 1.

Брикеты цилиндрической формы с диаметром 10 мм были проплавлены в алундовых тиглях высотой 70 мм и диаметром 55 мм, помещенных в печь Таммана. На полученных образцах была исследована микроструктура.

Микроструктура образца, полученного из брикетного состава 3, содержащих 30% электродного боя, представляет собой ледебурит и грубые пластины графита, т.е. микроструктуру чугуна.

Микроструктура образца, полученного из брикета состава 2, содержащих 20% электродного боя, представляет собой перлитную структуру с выделениями цементита по границам зерен, т.е. микроструктуру заэвтектоидной стали.

Микроструктура образца, полученного из брикетов состава 1, содержащих 10% электродного боя, состоит из крупных зерен феррита, т.е. представляет из себя армко-железо.

Степень восстановления железа из окисла была определена для брикета состава 2 с 20% электродного боя и составила 95%
Результаты опытных плавок с использованием брикетов, проведенных в печи Таммана, приведены в табл. 2.

Химический состав полученного чугуна отличается низким содержанием вредных примесей и низким содержанием Si и Mn.

Как видно из табл. 2, сталь, выплавленная с использованием брикетов, по химическому составу соответствует низкоуглеродистой высококачественной кипящей стали. Чистота стали по S и P соответствует требования ТУ на сталь переплавных процессов (не более 0,015%).

Брикеты цилиндрической формы подвергли механическим испытаниям. Прочность брикетов на сжатие определяли путем раздавливания брикетов на гидравлическом прессе.

Результаты испытаний прочности брикетов на сжатие (являющиеся средним значением трех опытов для каждого из составов) и плотность брикетов представлены в табл. 3.

Предлагаемые брикеты составов 1-6 обладают достаточной плотностью и более высокой прочностью, чем прототип.

Использование: в области металлургического производства, а именно при подготовке шихтовых материалов для плавки чугуна и стали. Технический результат изобретения - получение брикета, обладающего высокой прочностью, и повышение качества чугуна и стали. Сущность изобретения: брикет для производства чугуна и стали содержит стальную окалину, углеродсодержащий материал и связующее вещество. Он содержит в качестве углеродсодержащего материала электродный бой, в качестве связующего вещества - смесь диоксида кремния, оксида кальция, оксида натрия и оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.% электродный бой 10-30, смесь указанных оксидов 1-10, стальная окалина остальное. В связующем компоненты взяты при следующем соотношении, мас.%: оксид алюминия 3^oC18; оксид натрия 13^oC27; оксид кальция 14^oC25, диоксид кремния остальное. 3 табл.

Брикет для производства чугуна и стали, включающий стальную окалину, углеродсодержащий материал и связующее, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала он содержит электродный бой, а в качестве связующего смесь диоксида кремния, оксида кальция, оксида натрия и оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.

Электродный бой 10 30
Смесь диоксида кремния, оксида кальция, оксида натрия, оксида алюминия - 1 10
Стальная окалина Остальное
причем в связующем компоненты взяты при следующем процентном соотношении, мас.

Оксид алюминия 3 18
Оксид натрия 13 27
Оксид кальция 14 25
Диоксид кремния Остальноер