БРИКЕТ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ Российский патент 2007 года по МПК C22B1/243 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к брикетированию и использованию железосодержащих отходов.

Известно использование железорудных материалов в виде брикетов в качестве металлошихты для сталеплавильных процессов [1]. Однако данные брикеты изготавливаются из первородного сырья - руды, агломерата, окатышей и не предполагают использование побочных продуктов металлургического производства - шлаков, шламов и отсевов.

Известен брикет для выплавки стали [2], включающий металлизованый железорудный материал, отличающийся тем, что брикет дополнительно содержит боксит и известняк при следующем соотношении компонентов, мас.%:

боксит1,0-3,0известняк10,0-20,0металлизованый железорудный материалостальное

Существенным недостатком данного брикета являются:

- высокая стоимость брикета в связи с необходимостью дробления известняка и боксита, а также в связи с применением первородных материалов;

- позднее растворение и шлакообразование при использовании брикетов в связи с использованием тугоплавких материалов - боксита и известняка;

- низкая механическая прочность брикета в связи с отсутствием надлежащей связки;

- низкая степень вспенивания шлака в связи с малой концентрацией углерода в брикете.

Известна также шихта для производства углеродсодержащих железорудных брикетов [3], включающая шламы из металлургических производств и колошниковую пыль, отличающуюся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

шламы металлургических производств70-95колошниковая пыль5-30

Существенным недостатком данной шихты являются:

- низкая концентрация железа в железосодержащем материале, в связи с чем снижается производительность сталеплавильного агрегата при переделе;

- низкая механическая прочность брикета из-за отсутствия связки;

- низкие пенящие свойства брикета из-за плохого сочетания углерода и оксидов железа в брикете;

- низкая степень дефосфорации.

Известен также выбранный в качестве прототипа композиционный материал, выполненный в виде брикета, который может содержать прокатную окалину, колошниковую пыль, пыль газоочисток и связующее [4].

Существенным недостатком данного композиционного материала являются:

- низкая концентрация железа в железосодержащем материале в окисленном виде, в связи с чем снижаются пенящие свойства композиционного материала и производительность сталеплавильного агрегата при переделе;

- высокие затраты на изготовление композиционного материала из-за необходимости использования металлического расплава для изготовления;

- низкие пенящие свойства брикета из-за плохого сочетания углерода и оксидов железа в брикете;

- низкая степень дефосфорации.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

- увеличение выхода годного и повышение производительности сталеплавильного агрегата;

- повышение механической прочности брикетов;

- утилизация отходов производства и обеспечение повышения вспенивания шлака и снижение аварийных остановок из-за уменьшения излучения при электродуговом переплаве на водоохлаждаемые элементы печи;

- увеличение степени дефосфорации стали.

Для этого предлагается брикет для выплавки стали, содержащий окалину черных металлов, колошниковую пыль, пыль газоочисток и связующее, отличающийся тем, что пыль газоочисток представляет собой пыль газоочистки электросталеплавильного производства, а в качестве связующего брикет содержит цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пыль газоочистки электросталеплавильного производства10-60колошниковая пыль0,5-15окалина черных металлов35-80цемент1-4,5

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем. Пыль газоочистки электросталеплавильного производства обеспечивает вследствие входящих в ее состав оксидов кальция, магния, марганца, кремния, алюминия раннее формирование шлака и растворение (плавление) брикета.

Входящие в ее состав оксиды железа обеспечивают с одной стороны наиболее полное восстановление железа и соответственно увеличивают выход годного, с другой стороны обеспечивают наиболее оптимальное вспенивание шлака. При концентрации менее 10% содержащихся в брикете окислов недостаточно для успешного формирования шлака, а при концентрации, более 60% уменьшается выход годного из-за снижения доли окалины черных металлов в брикете (уменьшение концентрации FeO в шлаке).

Колошниковая пыль введена как составляющая, содержащая, в том числе углерод, необходимый для проведения операции вспенивания шлака в дуговых электропечах и для защиты водоохлаждаемых элементов от нагрева при излучении от электродугового переплава. Причем при введении более 15% возможно сильное науглероживание стали и снижение производительности печи в связи с окислением избыточно введенного в сталь углерода, а при снижении концентрации менее 0,5% количество вводимого углерода недостаточно для успешного проведения операции вспенивания шлака в дуговых электропечах.

Окалина черных металлов введена в состав брикета в качестве пластификатора и компонента, повышающего концентрацию железа в брикете, причем при повышении содержания более 80% невозможно получение требуемых прочностных свойств брикета, а при снижении менее 35% уменьшается производительность печи из-за недостаточного количества оксидов железа в брикете.

Цемент используется в качестве связки, причем при использовании менее 1% не удается получить требуемую механическую прочность брикета, а при увеличении более 4,5% возрастают непроизводительные затраты на производство брикетов и затрудняется формирование шлака.

Заявляемые брикеты были изготовлены из материалов со следующим химическим составом:

- пыль газоочистки электросталеплавильного производства: 0,75-59% Fe₂O₃; 9-51% FeO; 1-25% CaO; 2-22% MgO; 1-12% MnO; 0,2-6% Cr₂О₃; 1-19,4% SiO₂; 0,3-13% Al₂О₃; 5,1-7,9% С; 0,20-0,28% Р₂O₅;

- колошниковая пыль (доменное производство): 38-43% FeO; 17-19% С; 5,0-6,1% CaO; 7,2-8,1% SiO₂; 2,6-2,9% Al₂О₃; 0,04-0,06% Р₂O₃; 0,3-0,4% MnO;

- окалина черных металлов: 68-72% FeO; 0,5-0,72% С; 0,5-0,7% CaO; 1,45-1,70% SiO₂; 0,12-0,18% Al₂О₃; 0,04-0,06% Р₂O₅;

- цемент (марки М-500): 6,0-6,60% Al₂О₃; 3-3,08% Fe₂O₃; 0,20-0,39% FeO; 56,0-57,80% CaO; 3,0-3,4% MnO; до 0,05% Р₂O₅.

Вышеуказанные компоненты смешивались, увлажнялись и проходили сушку в течение не менее трех суток. Брикеты использовались при выплавке стали в 100 тонных дуговых электросталеплавильных печах типа ДСП-100И7 и ДСП-100Н10.

Заявляемый брикет обеспечил:

- увеличение выхода годного по железу на 0,1%, достигнуты удовлетворительные физико-механические свойства брикетов (прочность при сжатии не менее ПМПа, ударная прочность 97,43-98,18%, плотность 2,20-4,16 г/см³),

- утилизацию отходов производства стали,

- хорошие вспенивающие свойства шлака, позволившие снизить простои по причине прогара панелей на 0,002%,

- повышение степени дефосфорации на 0,6%.

Источники информации

1. Равич Б.М. Брикетирование руд. - М.: Недра, 1982. - 183 с.

2. АС СССР №815057, кл. С22В 1/24.

3. AC СССР №1546506, кл. С22В 1/24.

4. Пат. РФ №2231558, кл. С21С 5/28, С22В 1/00, 1/24, В22D 3/00.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к брикетированию и использованию железосодержащих отходов. Брикет содержит окалину черных металлов, колошниковую пыль, пыль газоочистки электросталеплавильного производства и цемент в качестве связующего. Соотношение компонентов в брикете следующее, мас.%: пыль газоочистки электросталеплавильного производства 10-60, колошниковая пыль 0,5-15, окалина черных металлов 35-80, цемент 1-4,5. Изобретение позволяет увеличить выход годного, повысить прочность брикетов, утилизировать отходы производства стали, обеспечить хорошие вспенивающие свойства шлака, повысить степень дефосфорации.

Брикет для выплавки стали, содержащий окалину черных металлов, колошниковую пыль, пыль газоочисток и связующее, отличающийся тем, что пыль газоочисток представляет собой пыль газоочистки электросталеплавильного производства, а в качестве связующего брикет содержит цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пыль газоочистки электросталеплавильного производства10-60колошниковая пыль0,5-15окалина черных металлов35-80цемент1-4,5