СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОФЛЮСОВАННОЙ ЧУГУННОЙ ПРЕССОВКИ ИЗ СТРУЖКИ ЧУГУННЫХ СПЛАВОВ И ОФЛЮСОВАННАЯ ЧУГУННАЯ ПРЕССОВКА, ПОЛУЧЕННАЯ ДАННЫМ СПОСОБОМ Российский патент 2008 года по МПК C22B1/248 C22B1/243 

Предлагаемые изобретения относятся к черной металлургии, в частности к предварительной подготовке шихты, а именно формированию чугунной стружки с неорганическим связующим в чугунную офлюсованную прессовку.

Известен широко применяемый способ переработки стружки чугунных сплавов способом брикетирования давлением без смешивания со стальной стружкой. В известном брикетированном состоянии чугунная стружка неудобна для транспортировки до плавильных печей, т.к. при перевозке возникают большие потери самой стружки, а для того чтобы их избежать, необходимы дополнительное оборудование в виде емкостей.

Данный способ трудоемкий и неэффективный (ГОСТ 2787-75 «Металлы черные вторичные», М., Издательство стандартов, 1980 г.).

Известен железосодержащий кусковый материал для выплавки металла (РФ, з. №2003104581, МПК С22В 1/243, от 17.02.2003 г., опубл. 27.12.2004 г.), который включает железосодержащие отходы, углеродосодержащие материалы, цемент и известьсодержащие отходы.

Недостатком указанного технического решения является то, что в нем используются углеродосодержащие материалы в виде кокса, и/или угля, и/или боя электролизных ванн для производства алюминия, и/или шламы и пыли, а также известьсодержащие отходы, поэтому его нерационально использовать в вагранке из-за большого выхода шлака, что приводит к снижению температуры чугуна в процессе плавки и перерасходу металлургического кокса. В вагранке в чугунной шихте должно быть как можно меньше неметаллических включений во избежание снижения КПД процесса плавления.

Указанное техническое решение выбрано заявителем в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Техническими задачами, решаемыми авторами предлагаемых изобретений, являются способ получения офлюсованных чугунных прессовок, который позволяет сформировать стружку чугунных сплавов в прессовки одного размера, повышенной прочности и сниженным общим угаром с определенным (заданным) химическим составом, необходимым для выплавки определенной марки чугуна, путем введения недостающих ферросплавов. Позволит экономить флюс и топливо.

Поставленные задачи достигаются тем, что в способе получения офлюсованной чугунной прессовки из стружки чугунных сплавов, применяемом для выплавки чугуна, включающем дробление стружки, введение измельченных ферросплавов и минерального связующего, увлажнение, формирование прессовки, сушку, согласно изобретению перед введением ферросплавов проводят химический анализ стружки, состав ферросплавов подбирают в зависимости от требуемого химического состава прессовки для обеспечения выплавки определенной марки чугуна, в качестве минерального связующего вводят цемент, и/или глиноземистый цемент, и/или высокоглиноземистый цемент, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%: чугунная стружка 75 - 88; ферросплавы 1-15; связующее 11-25.

При дроблении стружки обеспечивают размер частиц 0,5-2 мм.

При измельчении ферросплавов обеспечивают размер частиц 0,5-2 мм.

Увлажнение осуществляют до 10%.

Формирование прессовки осуществляют на вибрационном и/или прессовом оборудовании.

Сушку готовой прессовки осуществляют при температуре не ниже 0°С.

Проведение химического анализа измельченной стружки перед введением ферросплавов позволяет определить, какие именно компоненты ферросплавов необходимо ввести для того, чтобы получить прессовку с требуемым химическим составом для выплавки определенной марки чугуна.

Например, необходимо получить химический состав готового литья серого чугуна с количественным соотношением компонентов: углерод - 3,1-3,3%; кремний - 1,9-2,1%; марганец - 0,36-0,8%; фосфор - до 0,2%; сера - до 0,12%.

При осуществлении плавки необходимо учитывать угар элементов, который составляет: углерод - 0%; кремний - 15%; марганец - 20%; фосфор - 0%; сера + 50% (Справочник литейщика. Под. общ. ред. Н.Н.Рубцова. - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1961 г., с.262-267).

Берут партию стружки (10000 кг) и проводят химический анализ, например, делают 5 проб. Допустим, средний показатель химического состава стружки следующий: углерод - 3,14%; кремний - 2,19%; марганец - 0,64%; фосфор - 0,189%; сера - 0,075%.

Проверяется расчетом содержание элементов по отношению ко всему количеству партии стружки (10000 кг).

1. Углерод - 3,14%, т.е. в пределах заданного.

2. Кремний с учетом угара - 1,86%.

Средний показатель для расчета шихты - 2,0%.

Следовательно, для заданной марки литья чугуна кремния недостаточно, т.е. недостает 0,14% (2,0-1,86=0,14). Необходимо добавить недостающее количество кремния. Кремний, например, присутствует в ферросилиции марки Ci10: 1 кг ферросилиция содержит 0,09-0,13 кг кремния. Угар ферросилиция составляет 25%, т.е. в литье из 1 кг ферросплава попадет 0,07-0,09 кг кремния. Следовательно, в партию чугунной стружки 10000 кг необходимо добавить не менее 200 кг ферросилиция. Ферросилиций вводят дробленным до размера частиц 0-2 мм.

3. Марганец - с учетом угара 0,51%.

Средний показатель для расчета шихты - 0,7%.

Следовательно, необходимо добавить ферросплав, содержащий недостающее количество марганца. Так, 1 кг ферромарганца марки Mn содержит 0,7-0,75 марганца. Угар ферромарганца составляет около 30%, т.е. из 1 кг в литье попадет 0,5 кг марганца, следовательно, в партию стружки (10000 кг) необходимо ввести не менее 38 кг ферромарганца. Ферромарганец вводят дробленным до размера частиц 0-2 мм.

4. Фосфор - 0,189%, т.е. в пределах необходимого.

5. Сера - 0,075%, плюс пригар 50%, т.е 0,1125%, что в пределах необходимого.

(Справочник литейщика. Под. общ. ред. Н.Н.Рубцова. - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1961 г., с.262-264).

Таким образом, проведение химического анализа стружки, перед тем как начать формировать из нее прессовку, позволяет определить количественный и качественный состав ферросплавов, необходимых для того, чтобы получить полностью готовую по составу офлюсованную чугунную прессовку, которую можно использовать в вагранке для выплавки определенной марки чугуна.

Использование в качестве минерального связующего цемента, и/или глиноземистого цемента, и/или высокоглиноземистого цемента обеспечивает пластичность смеси и возможность получить из нее офлюсованные чугунные прессовки, т.к. содержащаяся в минеральном связующем СаО является флюсом, а также формировать прессовки требуемого размера и прочности, что способствует их равномерному прогреву и устраняет большой угар как по химическим элементам, так и общий. Кроме того, температура плавления цемента, и/или глиноземистого цемента, и/или высокоглиноземистого цемента близка к температуре плавления чугуна 1000°С и, соответственно, 1100°С, что обеспечивает практически одновременный расплав, плавка будет проходить равномерно, что экономично.

Заявляемое соотношение компонентов, т.е. чугунная стружка 75-88; ферросплавы 1-15; связующее 11-25 при осуществлении способа является оптимальным для того, чтобы получить подготовленную для выплавки определенной марки чугуна офлюсованную чугунную прессовку, которая имеет улучшенные прочностные характеристики, позволяющие транспортировать его без дополнительных устройств с обычным чугунным ломом.

Размер частиц чугунной стружки 0,5-2 мм обеспечивает ее большую объемную массу, что позволяет получить офлюсованную чугунную прессовку с насыпной массой, близкой к насыпной массе обычного чугунного лома.

Размер частиц ферросплавов 0,5-2 мм оптимален, для того чтобы при введении ферросплавов в стружку обеспечить однородность смеси.

Увлажнение смеси до 10% влажности обеспечивает ее пластичность и позволяет легко формировать прессовку.

Применение двух видов оборудования для формирования офлюсованной прессовки - прессового или вибрационного - позволяет подобрать оптимальный способ производства для получения однородной по размерам прессовки.

Сушка при температуре не ниже 0°С позволяет осуществить ее при температуре окружающей среды, не применяя специального оборудования.

В чугунной офлюсованной прессовке для выплавки чугуна, содержащей чугунную стружку, ферросплавы, минеральное связующее, согласно изобретению в качестве минерального связующего содержит цемент, и/или глиноземистый цемент, и/или высокоглиноземистый цемент, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%: чугунная стружка 75-88; ферросплавы 1-15; связующее 11-25.

Размер частиц стружки составляет 0,5-2 мм.

Размер частиц ферросплавов составляет 0,5-2 мм.

Наличие минерального связующего в виде цемента, и/или глиноземистого цемента, и/или высокоглиноземистого цемента обеспечивает пластичность смеси и возможность формировать из нее офлюсованную чугунную прессовку, т.к. содержащаяся в минеральном связующем СаО является флюсом, и, кроме того, придает ей необходимую прочность для обеспечения равномерного разогрева прессовки, что позволяет исключить большой угар. Содержащаяся в цементе СаО позволяет экономить флюс и кокс при выплавке чугуна.

Заявляемое соотношение компонентов, т.е. чугунная стружка 75-88; ферросплавы 1-15; связующее 11-25, является оптимальным для того, чтобы получить прессовку с оптимальными потребительскими свойствами, что обеспечивает при ее использовании стабильность технологического процесса при выплавке чугуна.

Размер частиц чугунной стружки 0,5-2 мм обеспечивает ее большую объемную массу, что позволяет получить прессовку с насыпной массой, близкой к насыпной массе обычного чугунного лома.

Размер частиц ферросплавов 0,5-2 мм оптимален, для того чтобы при введении ферросплавов в стружку обеспечить однородность смеси.

Способ получения офлюсованной чугунной прессовки для выплавки чугуна осуществляется следующим образом.

Берут стружку в виде отходов после механической обработки отливок и заготовок из чугунных сплавов. Стружку дробят на любом предназначенном для этого оборудовании. Проводят химический анализ стружки. Определяют необходимый качественный и количественный состав ферросплавов, необходимый для выплавки определенной марки чугуна, вводят их в дробленом виде, смешивают и со связующим с добавлением воды до 10% по отношению к массе смеси. Хорошо перемешивают смесь и формируют из нее прессовку на прессовом или вибрационном оборудовании. Сушку производят при температуре окружающей среды, но не ниже 0°С.

Пример 1.

Перед получением смеси для формирования прессовки проводят химический анализ стружки, для того чтобы определить требуемый количественный и качественный состав ферросплавов. Если химический анализ стружки показал, что ее химический состав несколько не соответствует требуемому химическому составу для выплавки определенной марки чугуна, то ферросплавы вводят в небольшом количестве.

Тогда для приготовления смеси берут 75% стружки, 24% связующего по отношению к массе, ферросплавов 1%. Стружку дробят до размера частиц 0,5 мм.

При таком соотношении компонентов смесь содержит слишком много связующего, что затрудняет ее перемешивание и дальнейшее формирование прессовки.

Кроме того, при плавке будет образовываться много шлака, что затруднит процесс плавки и увеличит расход кокса на единицу полученного чугуна.

Пример 2.

Перед получением смеси для формирования прессовки проводят химический анализ стружки, для того чтобы определить требуемый количественный и качественный состав ферросплавов. Если химический анализ стружки показал, что ее химический состав не соответствует требуемому химическому составу для выплавки определенной марки чугуна, то подбирают недостающие ферросплавы (см. приведенный выше пример, с.3, 4).

Для приготовления смеси берут 81% стружки, 18% связующего и, например, 1% недостающего ферросплава. Стружку дробят до размера частиц 1 мм. Если ферросплава требуется больше, например до 8,0%, тогда количественный состав смеси корректируют небольшим уменьшением количества стружки и связующего.

При таком соотношении компонентов смесь хорошо перемешивается, количество связующего и стружки является оптимальным для обеспечения потребительских свойств формируемой из нее прессовки, а введенные ферросплавы обеспечивают такой химический состав прессовки, который необходим для выплавки определенной марки чугуна.

Пример 3.

Для приготовления смеси берут 75% стружки, 11% связующего и недостающие ферросплавы, например, до 14%. Стружку дробят до размера частиц 2 мм.

При таком соотношении компонентов количество связующего недостаточно, для того чтобы получить смесь, из которой можно сформировать прочную прессовку, а количество стружки слишком велико, поэтому при подаче прессовки в печь может произойти его разрушение, что приведет к большому угару чугуна и затруднению процесса плавки.

Чугунная офлюсованная прессовка содержит по отношению к мас.%: чугунная стружка 75-88; ферросплавы 1-15; связующее 11-25. При этом размер частиц стружки составляет 0,5-2 мм, размер частиц входящих в нее ферросплавов составляет 0,5-2 мм, а в качестве минерального связующего содержит цемент, и/или глиноземистый цемент, и/или высокоглиноземистый цемент.

Полученная заявляемым способом офлюсованная чугунная прессовка с заявляемым качественным и количественным соотношением входящих в него компонентов обладает оптимальными потребительскими свойствами, что обеспечивает при его использовании при плавке чугуна стабильность технологического процесса.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к предварительной подготовке шихты. Стружку в виде отходов после механической обработки отливок и заготовок из чугунных сплавов дробят и проводят химический анализ. Определяют необходимый качественный и количественный состав ферросплавов для выплавки определенной марки чугуна. Вводят ферросплавы в дробленом виде и связующее с добавлением воды до 10% по отношению к массе смеси. После перемешивания формируют прессовки на прессовом или вибрационном оборудовании с последующей сушкой при температуре не ниже 0°С. Причем чугунная офлюсованная прессовка содержит, мас.%: чугунная стружка 75-88, ферросплавы 1-15, связующее 11-25. В качестве связующего прессовка содержит цемент, и/или глиноземистый цемент, и/или высокоглиноземистый цемент. При этом размер частиц стружки составляет 0,5-2 мм, размер частиц ферросплавов составляет 0,5-2 мм. Изобретение позволяет формировать стружку чугунных сплавов одного размера, повышенной прочности и сниженным общим угаром с заданным химическим составом, необходимым для выплавки определенной марки чугуна, позволяет экономить флюс и топливо. 2 н. и 7 з.п. ф-лы.

1. Способ получения офлюсованной чугунной прессовки из стружки чугунных сплавов, применяемой для выплавки чугуна, включающий дробление стружки, введение измельченных ферросплавов и минерального связующего, увлажнение, формирование прессовки, сушку, отличающийся тем, что перед введением ферросплавов проводят химический анализ стружки, состав ферросплавов подбирают в зависимости от требуемого химического состава прессовки для обеспечения выплавки определенной марки чугуна, в качестве минерального связующего используют цемент, и/или глиноземистый цемент, и/или высокоглиноземистый цемент, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%: чугунная стружка 75-88; ферросплавы 1-15; связующее 11-25.2. Способ получения офлюсованной чугунной прессовки по п.1, отличающийся тем, что при дроблении стружки обеспечивают размер частиц 0,5-2 мм.3. Способ получения офлюсованной чугунной прессовки по п.1, отличающийся тем, что при измельчении ферросплавов обеспечивают размер частиц 0,5-2 мм.4. Способ получения офлюсованной чугунной прессовки по п.1, отличающийся тем, что увлажнение осуществляют до 10%.5. Способ получения офлюсованной чугунной прессовки по п.1, отличающийся тем, что формирование прессовки осуществляют на вибрационном и/или прессовом оборудовании.6. Способ получения офлюсованной чугунной прессовки по п.1, отличающийся тем, что сушку готовой прессовки осуществляют при температуре не ниже 0°С.7. Чугунная офлюсованная прессовка для выплавки чугуна, содержащая чугунную стружку, ферросплавы, минеральное связующее, отличающаяся тем, что в качестве минерального связующего содержит цемент, и/или глиноземистый цемент, и/или высокоглиноземистый цемент, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%: чугунная стружка 75-88; ферросплавы 1-15; связующее 11-25.8. Чугунная офлюсованная прессовка по п.7, отличающаяся тем, что размер частиц стружки составляет 0,5-2 мм.9. Чугунная офлюсованная прессовка по п.7, отличающаяся тем, что размер частиц ферросплавов составляет 0,5-2 мм.