Материал для изготовления чушек для сталеплавильного передела, способ его получения, чушка для сталеплавильного передела, способ и машина для ее получения

 

Настоящее изобретение относится к металлургии черных металлов, точнее к получению железорудных концентратов с заранее заданным составом, к способам и устройствам для изготовления полуфабриката (чушек), содержащих железорудные концентраты и предназначенных для использования в качестве одной из составляющих шихты при выплавке стали в электропечах и в качестве охладителя, взамен металлолома, для выплавки стали в конвертерах.

Материал в виде железоуглеродистых гранул, согласно изобретению, обладает магнитными свойствами и содержит следующее соотношение компонентов в мас. %: углерод - 15,0-30,0, связующее - 0,5-12,0 железорудный концентрат - остальное.

Полуфабрикат для сталеплавильного предела в виде чушки с железоуглеродистыми гранулами содержит в мас.%: железоуглеродистые гранулы - 15,0-30,0, чугун - остальное, при массе чушки от 8,0 до 45,0 кг.

Также приведены способы получения железоуглеродистых гранул и чушек и конструкция машины для получения чушек. 5 с. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил, 2 табл.

Настоящее изобретение относится к металлургии черных металлов, а именно к технологии предварительной обработки железосодержащих руд, а более точно к получению железорудных концентратов с заранее заданным составом, к способам и устройствам для изготовления полуфабрикатов (чушек), содержащих железорудные концентраты и предназначенных для использования в качестве одной из составляющих шихты при выплавке стали в электропечах и в качестве охладителя, взамен металлолома, для выплавки стали в конвертерах.

Широко известны железорудные концентраты с различными составами, в зависимости от их назначения в дальнейшей технологии производства стали, известны также и способы их получения, например, в виде окатышей, как это изложено в [1] В приведенном способе на каждую частицу из измельченного топлива (углеродсодержащего материала) накатывают оболочку из железорудной и офлюсованной смеси, затем полученную гранулу сушат и отжигают. В результате получают железорудные окатыши, содержащие остаточный углерод, причем углеродсодержащий материал имеет значительно более крупную фракцию, чем железорудная и офлюсованная составляющие и выполняет функцию зародыша.

Указанные окатыши, в зависимости от используемой фракции углеродсодержащего зерна и диаметра окатыша содержит остаточный углерод в пределах от 44,0 до 65,0% от углеродсодержащего ядра в сырых окатышах (от 1,0 до 1,7%).

Использование окатышей с таким содержанием углерода в технологии получения высокоуглеродистых марок сталей, например Y12A, экономически нецелесообразно, так как требует дополнительного введения в шихту, загружаемую в печь, углеродсодержащих материалов, например, электродного боя, который необходимо специально подготавливать (измельчать до заданной фракции).

Кроме того, непосредственная загрузка окатышей в сталеплавильную печь неэффективна.

Использование в приведенном способе операции упрочнения окатыша путем обжига требует, кроме значительных эксплуатационных и капитальных затрат на обжиг, дополнительных затрат на обеспечение экологической чистоты производства окатышей. Кроме того, обожженный окатыш имеет низкую прочность при восстановлении.

Предпринимались попытки изготовления шихтовых заготовок, выполненных в виде чушек из смеси чугуна, железорудных окатышей и углеродсодержащего материала, для исключения непосредственного введения в печь углеродсодержащего материала.

Например, известен "Полуфабрикат для металлургического передела", представляющий собой механическую смесь в соотношении компонентов в мас.

железорудные окатыши 5,0-17,0 углеродсодержащий материал 0,3-5,0, чугун остальное,
где в качестве углеродсодержащего материала использован электродный бой, кокс или антрацит с диаметром от 1,0 до 10,0 мм [2]
Указанный полуфабрикат имеет недостаточное суммарное (в чугуне и углеродсодержащем материале) содержание углерода, не позволяющее обойтись в процессе выплавки стали без дополнительного введения в печь науглероживателя, что увеличивает время плавки, потребление электроэнергии и кислорода.

Способ получения чушки полуфабриката, изложенный в упомянутом описании предусматривает загрузку мульды вначале углеродсодержащим материалом (коксом), затем железорудными окатышами фракциями от 1,0 до 10,0 мм каждого компонента и заливку их жидким чугуном.

Этот способ трудноосуществим практически из-за шестикратной разницы в плотности чугуна и углеродсодержащего материала и несмачиваемости углерода жидким чугуном, что не обеспечивает заполнение остывающим после прохождения верхнего слоя окатышей чугуном нижней части мульды, а также приводит к всплытию на поверхность чушки частиц углеродсодержащего материала, и в конечном итоге приводит к потерям углеродсодержащего материала из-за его высыпания с поверхности чушек при их транспортировке и перегрузке.

Кроме того, реализация описываемого способа получения чушки требует дополнительного оборудования для измельчения, дозирования и загрузки углеродсодержащего материала в мульды, что увеличивает стоимость чушки.

Применяемые для получения чушек разливочные машины хорошо известны и содержат унифицированные механизмы, основными из которых являются наклонные транспортеры с установленными на них мульдами, питатели с дозаторами для подачи в мульды сыпучих компонентов, заливочное устройство для подачи расплава чугуна и устройство охлаждения чушек для облегчения их разгрузки [3]
Приведенная конструкция разливочной машины не исключает потерь окатышей при заливке их расплавом чугуна.

Технической задачей группы изобретений, связанных между собой единым изобретательским замыслом, является изготовление исходного железорудного концентрата с высоким содержанием углерода, обеспечение изготовления с использованием полученного железоуглеродистого концентрата полуфабрикатов, в виде чушек, с высоким содержанием углерода, для дальнейшего сталеплавильного передела в высокоуглеродистые марки сталей, исключающего непосредственную загрузку сталеплавильной печи углеродсодержащим материалом, и обеспечивающего экономическую эффективность получения конечного продукта-стали.

Поставленная задача решается тем, что в материале для изготовления чушек для сталеплавильного передела в виде гранул, содержащих железорудный концентрат, углерод и связующее, согласно изобретению каждая гранула представляет собой обладающую магнитными свойствами железоуглеродистую смесь при следующем соотношении компонентов в мас.

углерод 15,0-30,0
связующее 0,5-12,0
железорудный концентрат остальное.

Содержание углерода менее 15,0% не обеспечивает необходимые условия для науглероживания ванны в сталеплавильном переделе и требует дополнительного ввода углеродсодержащих материалов. Содержание углерода в количестве более 30,0% является избыточным и требует дополнительной продувки кислородом, что приводит к увеличению времени плавки и расходу электроэнергии и кислорода.

Оптимальным является размер гранул от 10,0 до 25,0 мм в диаметре.

Использование в качестве наилучшего связующего извести обеспечивает улучшение восстановления железа из гранул, вследствие предотвращения образования вюстита (FeO). При содержании извести более 12,0% ухудшаются условия десульфурации гранул в сталеплавильной печи, а также снижается прочность сырых гранул.

Содержание связующего в виде бентонита менее 0,5% не обеспечивает выполнение функций связующего, а дальнейшее увеличение его содержания снижает объем железорудного концентрата в гранулах.

Получение гранул заявляемого состава, обеспечивается способом, включающим раздельное измельчение железорудного концентрата, углеродсодержащего материала и связующего, дозирование каждого составляющего, формование гранул, их сушку и упрочнение, в котором согласно изобретению каждое составляющее измельчают до фракции одного размера, перед формированием тщательно перемешивают все компоненты, а упрочнение гранул осуществляют гидротепловой обработкой.

Наилучший результат достигается измельчением каждого составляющего до размеров, не превышающих 0,01 мм, что обеспечивает равномерное распределение компонентов в объеме каждой гранулы и ее прочность.

Полученные таким образом железоуглеродистые гранулы, прошедшие стадию безобжигового упрочнения имеют стабильное процентное содержание каждого составляющего композицию в каждой грануле, равномерное распределение в ней составляющих и одинаковые размер и форму, что обеспечивает высокую восстанавливаемость железа в последующем сталеплавильном переделе.

Железоуглеродистые гранулы обладают магнитными свойствами, что обусловлено сохранением магнитных свойств железорудным концентратом. Также преимуществом полученных гранул является их прочность и, как следствие-отсутствие мелочи, ухудшающей газодинамические условия в сталеплавильной печи.

Применение полученного по приведенному способу железоуглеродистого материала путем непосредственной завалки в сталеплавильную печь нецелесообразно в связи с дополнительными трудностями его введения, связанными с невысокой плотностью и малым весом гранулы.

Поэтому естественным продолжением для обеспечения наилучших условий применения полученного железоуглеродистого материала в сталеплавильном производстве является изготовление чушки чугуна с распределенными в ее объеме железоуглеродистыми гранулами.

Чушка для сталеплавильного передела, содержащая размещенные в отвержденном чугуне железоуглеродистый материал, согласно изобретению содержит железоуглеродистые гранулы, имеющие состав в мас.

углерод 15,0-30,0
связующее 0,5-12,0
железорудный концентрат остальное,
а ее поверхность представляет собой монолитный чугун при соотношении компонентов в мас.

железоуглеродистые гранулы 15,0-30,0
чугун остальное.

Введение в состав чушки железоуглеродистых гранул менее 15,0% нецелесообразно для дальнейшего сталеплавильного передела. Превышение доли 30,0% железоуглеродистых гранул в чушке также нецелесообразно, потому что объем гранул в таком случае превышает объем мульды и при таком соотношении компонентов не обеспечивается получение качественной чушки.

Оптимальная масса чушки составляет от 8,0 до 45,0 кг.

При весе чушки менее 8,0 кг не обеспечивается прочность при транспортировке и перегрузках. При весе чушки 45,0 кг значительно усложняется процесс ее изготовления, и использование таких чушек в электросталеплавильном производстве нецелесообразно из-за резко возрастающих затрат на проведение плавок, в связи с невозможностью использования имеющегося стандартного оборудования.

Заявляемый состав чушки, обеспечивается способом ее изготовления, включающем дозированное заполнение перемещающихся мульд железоуглеродистым материалом и последующую заливку расплавом чугуна, в котором, согласно изобретению, мульды заполняют гранулами состава в мас.

углерод 15,0-30,0
связующее 0,5-12,0
железорудный концентрат остальное
и заполнение мульд гранулами и расплавом чугуна производят в магнитном поле.

Магнитное поле обеспечивает равномерное распределение гранул в расплаве чугуна и предотвращает их всплытие на его поверхность.

При заполнении мульд используют гранулы диаметром от 10,0 до 25,0 мм.

Гранулы перед подачей в мульды сушат до остаточной влажности не более 2,0 для предотвращения выбросов гранул при заливке расплавом чугуна.

Каждую порцию гранул дозируют один раз в объеме 75,0-90,0% от объема мульды.

Расплав чугуна подают при температуре в ковше от 1150,0 до 1360,0^oC и содержании кремния от 0,4 до 1,2%
Мульды с гранулами заполняют расплавом чугуна частично переливом из мульды в мульду навстречу направлению их перемещения и частично непосредственно в мульды в направлении их перемещения для обеспечения получения чушки с поверхностью монолитного чугуна.

Силу магнитного поля, воздействующего на гранулы в расплаве чугуна, обеспечивают с превышением выталкивающей силы Архимеда не менее чем на 5,0%
Подача расплава чугуна с температурой ниже 1150,0^oC нецелесообразна из-за частичного заполнения им всего объема мульды с гранулами в связи с его низкой текучестью.

При температуре расплава чугуна выше 1360,0^oC возможно вымывание гранул из мульды вследствие гидродинамического удара, превышающего силу магнитного поля.

Расплав чугуна с содержанием кремния менее 0,4% даже при температуре 1360,0^oC имеет недостаточную текучесть, и в результате в разливочном желобе образуется значительное количество застывшего металла.

При концентрации кремния свыше 1,2% процесс образования чушки усложняется из-за высокой подвижности расплава чугуна. Также, в связи с необходимостью окисления кремния, значительно увеличивается время плавки стали в электродуговых печах.

Мульды с гранулами заполняют расплавом чугуна частично переливом из мульды в мульду навстречу направлению их перемещения, и частично непосредственно в мульды в направлении их перемещения для получения монолитного чугуна по всей поверхности чушки.

Силу магнитного поля, воздействующего из гранулы в расплаве чугуна, обеспечивают с превышением выталкивающей силы Архимеда не менее чем на 5,0%
Способ изготовления чушки реализуется на машине, которая обеспечивает последовательность операций и режимов их осуществления для получения чушки с новым химическим составом, прочностными характеристиками и внешним видом.

Машина для получения чушек для сталеплавильного передала, содержащая наклонный транспортер с мульдами, сообщенными между собой, питатель, заливочное устройство со сливным носком и устройством охлаждения мульд, согласно изобретению содержит установленные под транспортером с мульдами магниты, а питатель снабжен калибровочным дозатором с возможностью срабатывания соответственно перемещению мульд.

Наилучшим из множества вариантов реализации узлов предлагаемой машины являются следующие:
Магниты имеют протяженность от дозатора до расстояния не менее трех мульд от носка заливочного устройства в направлении перемещения мульд, что обеспечивает равномерность распределения и удержания магнитных углеродсодержащих гранул в объеме жидкого чугуна до начала его затвердевания.

Магниты установлены на ширине, не меньшей ширины мульды.

Машина содержит постоянные магниты.

Магниты снабжены устройством охлаждения, исключающим их перегрев.

Сливной носок заливочного устройства размещен на расстоянии от не менее трех мульд от дозатора и обращен в сторону, совпадающую с направлением перемещения мульд для обеспечения равномерного заполнения мульд и исключения вымывания гранул.

Каждая мульда содержит ячейки, образованные внутренними поперечными и продольными перегородками, высота которых ниже сливной кромки мульды, а перегородка и сливная кромка снабжена канавками, для обеспечения равномерного заполнения мульды расплавом чугуна.

Дно каждой ячейки мульды имеет форму полусферы, а стенки ячейки выполнены наклонными.

Канавки сливной кромки мульды расположены выше канавок перегородок.

По мере наполнения ячеек мульд расплавом чугуна его уровень, поднимаясь вверх, достигает переливных канавок и начинает перетекать в соседние ячейки и по переливным канавкам сливной кромки мульды в ниже расположенные мульды.

Стекая по наклонным стенкам ячеек, расплав чугуна поступает на дно каждой из них. При этом температура снижается до температуры затвердевания чугуна за счет отдачи тепла стенкам ячеек мульды и гранулам.

При таком способе заполнения мульд каждая гранула оказывается в окружении расплава чугуна.

Поступление расплава чугуна непосредственно в мульду в направлении перемещения мульд формирует монолитную верхнюю часть чушки, так как все гранулы уже "связаны" ранее залитым остывающим расплавом чугуна. Процесс заполнения мульд чугуном путем перелива из мульды в мульду и непосредственно в мульду происходит непрерывно.

Охлаждение мульд осуществляется сверху кратковременно перед разгрузкой мульд и оно выполняет функцию, обеспечивающую отделение чушек от мульд вследствие образования зазора между поверхностью чушки и стенками ячеек мульд из-за различия значений коэффициентов объемного расширения чугуна чушек и стали мульд.

Сливной носок заливочного устройства размещен на расстоянии не менее трех мульд от дозатора и обращен в сторону, совпадающую с направлением перемещения мульд.

Каждая мульда содержит ячейки, образованные внутренними поперечными и продольными перегородками, высота которых ниже сливной кромки мульды, перегородка и сливная кромка снабжена канавками.

Дно каждой ячейки мульды имеет форму полусферы, а стенки ячейки выполнены наклонными.

Канавки сливной кромки мульды расположены выше канавок перегородок.

Такое конструктивное выполнение машины обеспечивает реализацию способа получения чушки с указанными химическими и физико-механическими свойствами.

Чушка с приведенным составом компонентов, полученная указанным способом на приведенной машине имеют монолитную поверхность из отвержденного чугуна, предотвращающее высыпание из нее гранул, обладает повышенной теплопроводностью, развитой поверхностью контакта чугуна, оксидов железа, оксидов кальция и свободного углерода, наличие которого позволяет в процессе расплавления в сталеплавильной печи полностью восстановить оксиды железа. Оксид кальция не содержит гидратной влаги и способствует раннему наведению первичного высокоосновного шлака, обладающего высокой дефосфорирующей способностью.

Углерод чушки, вступая во взаимодействие с оксидами железа, восстанавливает его, а образующийся при этом газ CO обеспечивает кипение ванны и рафинирование металла на ранней стадии ведения плавки.

Оксиды железа в металле на ранней стадии плавления, вступая во взаимодействие с Fe₃P, образуют неустойчивое, легко диссоциирующее при высоких температурах соединение P₂O₅, которое, реагируя с CaO образует прочное соединение, хорошо усваиваемое шлаком.

Наличие CaO в чушке обеспечивает удаление значительной части фосфора еще в период плавления.

Оксиды железа, находящиеся в чушке, восстанавливаются свободным углеродом, еще до поступления в шлак. Оставшийся свободный углерод действует как раскислитель.

Чушка заявляемого состава также способствует обессериванию стали. Десульфурация стали проходит по реакции:
FeS+CaO+C=Fe+CaO+CO
Такая реакция необратима, так как CO выделяется в атмосферу. Помимо этого CO обеспечивает рафинирование металла от неметаллических включений.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее изобретение, примера осуществления способа получения железоуглеродистых гранул.

Способ получения железоуглеродистых гранул обеспечивается с помощью хорошо известных специалистам в данной области техники установок для производства сырых окатышей", Москва, Металлургия, 1982).

Отличительными особенностями получения промежуточной фазы, а именно - сырых железоуглеродистых гранул согласно изобретению являются измельчение каждого компонента до одного размера и одновременное перемешивание всех компонентов перед подачей в гранулятор.

Наилучшим устройством для получения сырых гранул является барабанный окомкователь (гранулятор).

Далее гранулы подвергают сушке при температуре до 100,0^oC в течение 6,0 10,0 минут в зависимости от химического состава гранул и упрочняют безобжиговым методом в автоклаве, конструкции которых также хорошо известны специалистам в данной области техники, при температуре 250,0 300,0^oC и давлении 1 МПа.

Содержание углерода в полученных таким способом гранулах составляет примерно 95,5% от исходного.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее изобретение, примера способа получения чушек заявляемого состава, который реализуется машиной для получения чушек, и прилегаемыми чертежами, где на фиг.1 представлено схематичное изображение машины, вид в аксонометрии; на фиг.2 увеличенное изображение дозатора в разрезе во взаимодействии с мульдой фиг.1; на фиг.3 вид сверху увеличенного изображения мульды фиг.1; на фиг.4 вид мульды по IV-IV фиг.3.

Обратимся к фиг.1, где видно, что машина для получения чушек имеет наклонный транспортер 1 с размещенными на нем сообщающимися между собой мульдами 2, привод 3 транспортера, конструкция которого хорошо известна специалистам и не требует подробного описания. Стрелкой "а" показано направление перемещения мульд.

Транспортер 1 может быть установлен на основании любой известной специалистам в этой области конструкции. Основание на фиг.1 не показано, так как не имеет непосредственного отношения к изобретению.

Обычно в конструкциях аналогичных машин используют два транспортера, для увеличения производительности. Мы будем рассматривать один, так как второй транспортер идентичен конструкции описываемого транспортера 1.

Над транспортером 1 в его начальной части установлен питатель 4 с дозатором 5 для подачи гранул.

Над транспортером 1 установлено заливочное устройство 6, для подачи расплава чугуна, содержащее приемную часть 7, желоб 8, отводы 9 и сливные носки 10.

В дальнейшем будем рассматривать только один отвод 9 со сливным носком 10, так как второй отвод со сливным носком предназначен для взаимодействия с уже упомянутым вторым транспортером 1.

Заливочное устройство 6 также установлено на уже упомянутом основании.

Сливной носок 10 размещен на расстоянии не менее трех мульд 2 от дозатора 5 в направлении перемещения мульд 2 транспортера 1 и ориентирован в том же направлении.

Остальные элементы заливочного устройства 6 хорошо известны специалистам в данной области и не требуют особого описания.

Под транспортером 1 размещен постоянный магнит 11, который имеет протяженность от дозатора 5 до расстояния не менее трех мульд от заливочного устройства 6 в направлении перемещения мульд 2.

Магнит 11 может быть выполнен как единое целое или из набора отдельных магнитов. Выбор постоянного магнита обусловлен соображениями безопасности, так как применение электромагнита во влажной среде может привести к несчастному случаю.

Над магнитом 11 размещено устройство 12 для его охлаждения от воздействия нагретых мульд 2, снабженное форсунками 13 для подачи водовоздушной смеси.

Над мульдами 2 в конечной части транспортера 1 размещено устройство 14 охлаждения с форсунками 15 для подачи водовоздушной смеси.

Устройства охлаждения 12 и 14 также установлены на уже упомянутом основании.

Конструкции устройств охлаждения 12 и 14 хорошо известны специалистам в данной области и не требуют особого описания.

На фиг. 2 показано увеличенное изображение в разрезе дозатора 5 (фиг.1) во взаимодействии с мульдой 2.

Дозатор 5 имеет коробчатую конструкцию и содержит нижнюю наклонную стенку 16, дозирующую полость 17, размещенную в нижней части дозатора 5 (фиг. 1), ось 18, закрепленную в нижней части наклонной стенки 16. На ось 18 с возможностью поворота относительно нее установлен нижний затвор 19.

В нижней части затвора 19 жестко закреплен копир 20, взаимодействующий с мульдой (фиг. 1). Имеется верхний затвор 21, взаимодействующий с рычагом 22 через узел с профилированным пазом 23. Указанный узел хорошо известен специалистами в этой области и не требует подробного описания.

Рычаг 22 жестко связан с нижним затвором 19. Верхний затвор 21 установлен в направляющем пазу 24 нижней наклонной стенки 16.

Дозатор 5 снабжен шибером 25, выполняющим функцию регулирования подачи гранул из питателя 4 в дозирующую полость 17. Конструкция шибера 25 известна специалистам в данной области и не требует подробного описания.

На фиг.3 показано увеличенное изображение мульды 2 фиг.1 сверху.

Мульда 2 (4-х чушковая) фиг.1 имеет сливную кромку 26, боковые кромки 27, переднюю кромку 28, продольную перегородку 29, поперечную перегородку 30, переливные канавки 31 выполненные в продольной перегородке 29 и переливные канавки 32, выполненные в поперечной перегородке 30, переливные канавки 33 сливной кромки 26, и, образованные перегородками 29 и 30 ячейки 34. Дно переливных канавок 33 сливной кромки 26 расположено выше дна переливных канавок 31, 32 продольной 29 и поперечной 30 перегородок.

На фиг.4 показан вид мульды 2 фиг.3, в разрезе по IV-IV.

Мульда 2 (фиг.1, 2, 3) имеет внутренние наклонные стенки 35 ячейки 34, дно 36, имеющее форму полусферы и наружные поверхности 37 ячейки 34.

Выше предложен предпочтительный вариант выполнения предлагаемого устройства, однако очевидно, что возможны различные изменения и модификации, не выходящие за пределы существа и объема изобретения.

Предлагаемая машина для получения чушек работает следующим образом.

Перед началом работы в питатель 4 загружают железоуглеродистые гранулы, в приемную часть 7 заливочного устройства 6 подают струю жидкого чугуна из ковша. Затем включается привод 3 транспортера 1, обеспечивающий перемещение мульд 2 под дозатором 5 и сливным носком 10 заливочного устройства 6. В исходном состоянии дозатора 5 копир 20 (фиг.2) соприкасается с дном 36 одной из ячеек 34 мульды 2 и верхний затвор 21, находясь в выдвинутом положении в направляющем пазу 24 нижней наклонной стенки 16 препятствует попаданию гранул в дозирующую полость 17 дозатора 5 и, следовательно, в ячейки 34 мульды 2 (фиг. 1, 2, 3). При перемещении транспортера 1 с мульдами 2 копир 20 начинает скользить по стенке 35 ячейки 34, перемещаясь вверх относительно ее дна 36. При этом нижний затвор 19 поворачивается относительно оси 18, переходя в положение, близкое к горизонтальному и перекрывая при этом дозирующую полость 17. Одновременно рычаг 22 (фиг.2), жестко связанный с нижним затвором 19, через узел с профилированным пазом 23 перемещает верхний затвор 21 в направляющем пазу 24 нижней стенки 16, обеспечивая гранулам возможность заполнения дозирующей полости 17. При дальнейшем движении транспортера 1 с мульдами 2 копир 20 достигает поперечной перегородки 30, или сливной кромки 26 (фиг. 3) мульды 2, переходит через нее и опускается по внутренней стенке 35 следующей ячейки 34 или ячейки 34 следующей мульды 2. При этом копир 20 опускается, обеспечивая высыпание в ячейки 34 мульды 2 заданной дозы гранул. Одновременно верхний затвор 21 закрывается, перемещаясь в направляющем пазу 24, прекращая поступление гранул в дозирующую полость 17. Далее этот процесс повторяется, обеспечивая загрузку в ячейки 34 мульд 2 заданных доз гранул. Шибер 25 (фиг.2) регулируется объемную подачу гранул из питания 4 в дозирующую полость 17 в зависимости от объема устанавливаемых на транспортер 1 мульд 2.

Указанная последовательность загрузки мульд 2 гранулами проходит под воздействием магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 11 (например, применяемыми на магнитных сепараторах типа ПМБ-ПП-90-250), установленными под дозатором 5 на расстоянии не более 50,0 мм от дна мульд. При этом гранулы равномерно распределяются в объеме каждой ячейки 34 мульды 2.

Одновременно с этим жидкий чугун заполняет желоб 8 и его отвод 9 заливочного устройства 6 (фиг. 1), установленного наклонно в сторону транспортера 1. Струя жидкого чугуна через сливной носок 10 попадает на внутреннюю продольную перегородку 29 мульды 2, в направлении ее перемещения, разделяется на два потока, и заполняет ячейки 34 муфты 2 (фиг. 3).

Объем жидкого чугуна, заливаемый в мульды 2, превышает объем ячеек 34 и его излишек перетекает через переливные канавки 31, 32 продольных 29 и поперечных 30 перегородок в соседние ячейки 34, при полном заполнении мульды 2 перетекает через ее переливные канавки 33 поперечной сливной кромки 26 в следующую расположенную ниже, мульду 2, обеспечивая при этом создание "зеркала" чугуна в ячейках 34 ранее заполненной мульды 2 с перекрытием переливных канавок 31, 32 перегородок 29 и 30, так как переливные канавки 33 сливной кромки 26 (фиг. 4) расположены выше, заполнение всех ячеек 34 следующей мульды, загруженных гранулами и частично залитых жидким чугуном, а также частичную заливку и "связывание" гранул в ячейках 34 следующей, ниже расположенной мульды 2, что обеспечивает связывание гранул при переливе чугуна из мульды в мульду, а также образование поверхностного монолита чугуна чушки по стенкам 35 и дну 36 (фиг. 4) каждой ячейки 34 мульды 2.

Воздействие магнитного поля, обеспечивается непрерывно, начиная с загрузки гранул и в процессе заполнения мульд 2 жидким чугуном и далее, до момента начала отвердения чугуна, которое происходит на расстоянии примерно не менее трех мульды от сливного носка 10 в сторону перемещения мульд.

Воздействие магнитного поля на железоуглеродистые гранулы, обладающие магнитными свойствами, обеспечивается с силой, превышающей выталкивающую силу Архимеда, действующую на гранулы в расплаве чугуна, не менее чем на 5,0% При этом гранулы равномерно распределяются по всему объему чушки и каждая гранула полностью охватывается чугуном.

Далее мульды 2 перемещаются транспортером 1 в конечную его часть под устройством 14 охлаждения, с помощью которого осуществляется кратковременное охлаждение водой через форсунки 15 мульд с чушками, находящимися в ячейках 34, что обеспечивает легкость отделения чушек от мульд 2 при их разгрузке.

Для исключения перегрева магнитов 11 от теплового воздействия мульд магниты 11 орошают водовоздушной смесью, подаваемой из размещенного над магнитом устройства охлаждения 12 через форсунки 13.

Возможность осуществления способа получения чушек с помощью приведенной конструкции машины подтверждается конкретным примером его реализации.

Для производства чушек применялись чугун по ГОСТ 805 80 и железоуглеродистые гранулы (химический состав см. табл. 1, 2).

Расстояние между дозатором 5 и сливным носком 10 заливочного устройства 6 было выбрано равным сумме продольных размеров трех мульд 2.

Охлаждение проводилось водовоздушной смесью (50% + 50%), давление воздуха в магистрали 3,2 атмосферы, давление воды 2,2 атмосфер.

Температура чугуна в ковше 1320,0^oC перед разливкой, содержание кремния дано в табл. 1).

При начале движения транспортера 1 одновременно начинали подавать чугун в заливочное устройство 6.

При движении мульд 2 начинал работать дозатор 5, обеспечивая подачу 2,5 кг гранул в каждую мульду (применялись мульды 6-чушковые). Подача чугуна осуществлялась с превышением объема мульд 2 таким образом, что заливка чугуна начиналась на расстоянии трех мульд 2 ниже по движению транспортера 1 от сливного носка 10. Чугун, перетекая из мульды в мульду в направлении, противоположном их перемещению, по переливным канавкам плавно стекал по наклонным стенкам ячеек мульд, отдавая тепло охлаждаемым стенкам мульд и гранулам. При этом его температура падала до температуры затвердевания. Таким образом, гранулы полностью охватывались чугуном, не всплывая на поверхность чушки.

При подходе мульд, заполненных до уровня переливных канавок смесью полужидкого чугуна и гранул, под сливной носок 10 заливочного устройствам 6, с последнего поступал чугун непосредственно в мульду 2, накрывая всю поверхность мульды сплошным "зеркалом". Водовоздушное охлаждение осуществляли у конца транспортера 1, охлаждая верхнюю поверхность мульды 2 с чушками.

Предлагаемое соотношение в мас. компонентов чушки для сталеплавильного предела (железоуглеродистые гранулы 15,0 30,0% чугун 70,0 85,0% при содержании углерода в железоуглеродистых гранулах фракциями 10,0 25,0 мм от 15,0 до 30,0% ) обеспечивает при использовании таких чушек при выплавке стали в электропечах быстрое расплавление шихты, необходимый избыток углерода, ускоренное формование жидкоподвижной шлаковой фазы, способствующей экранированию дуг, обеспечивает сокращение длительности плавки и удельного расхода электроэнергии.

Кроме того, быстрое формирование жидкой ванны за счет низкой температуры плавления железоуглеродистых чушек (1000,0^oC) позволяет максимально использовать мощность трансформаторов в электродуговых печах.

Скорость нагрева металла в окислительный период плавки достигает 13,0-16,0^oC/мин, что намного превышает скорость нагрева твердой шихты и способствует быстрому образованию жидкой ванны. С момента начала расплавления предлагаемых чушек в них возникает и по ходу плавления непрерывно продолжается реакция окисления углерода кислородом гранул и кислородом атмосферы печи и шлака. Значительные скорости обезуглероживания при низкой температуре достигаются благодаря высокому кислородному потенциалу оксидов железа гранул.

Одновременное присутствие углерода и кислорода в объеме чушки и их предварительное смешивание между собой с образованием поверхности раздела фаз исключает ограничение скорости окисления углерода в стадии доставки кислорода к фронту реакции как при обычных плавках в ДСП-100.

Непрерывное протекание реакции окисления углерода с начала плавления и до его окончания является одним из преимуществ применения предлагаемой железоуглеродистой чушки. При этом реакция протекает не в шлаке и не на границе его раздела с металлом, что характерно при вдувании или засыпке углеродсодержащего материала в электродуговую печь, а в объеме металла, в том числе и на подине, где располагаются чушки.

После расплавления металлошихты происходят реакции окисления алюминия, кремния, марганца, хрома и других элементов, присутствующих в расплаве. При этом образуются неметаллические включения различного химического состава, которые из-за малой величины медленно всплывают из металла в шлак.

Кипение ванны в окислительный период способствует столкновению отдельных частиц данных включений друг с другом, их укреплению. Возникающие у подины печи пузырьки CO увлекают за собой такие включения и выносят их к поверхности раздела металл-шлак, где они поглощаются шлаком.

Перемешивание расплава пузырьками окиси углерода обеспечивает также выравнивание химического состава и температуры металла. Таким образом, использование предлагаемых чушек в шихте электродуговых печей обеспечивает возникновение и протекание объемного кипения и перемешивания ванны с начала плавления шихты.

Ускоренное образование ванны жидкого металла и окисление примесей с образованием жидких продуктов реакций способствует растворению оксидов железа, извести и других шлакообразующих материалов и формирование с момента расплавления активного шлака. В сочетании с выделением окиси углерода это обеспечивает вспенивание шлака, поддержание его во вспененном состоянии и закрытие им электрических дуг, что увеличивает коэффициент полезного использования энергии.

При использовании в сталеплавильном производстве доля чушек с приведенным составом в загрузочной шихте может составлять от 50,0 до 100,0%
В результате обеспечивается получение высокоуглеродистой стали необходимых марок без непосредственного введения в печь углеродсодержащего материала при значительном уменьшении кислородной продувки.

Следует отметить, что максимальная усваиваемость углерода в сталеплавильной печи при использовании кокса составляет 40,0% электродного боя 60,0% а при использовании чушки заявляемого состава 100,0%

Формула изобретения

1. Материал для изготовления чушек для сталеплавильного передела, содержащий гранулы из железорудного концентрата, углерода и связующего, отличающийся тем, что каждая гранула представляет собой обладающую магнитными свойствами железоуглеродистую смесь при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 15 30
Связующее 0,5 12,0
Железорудный концентрат Остальное
2. Материал по п.1, отличающийся тем, что гранулы имеют диаметр 10 25 мм.

3. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего гранулы содержат известь.

4. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего гранулы содержат бентонит.

5. Способ получения материала для изготовления чушки для сталеплавильного передела, включающий раздельное измельчение железорудного концентрата, углеродсодержащего материала и связующего, дозирование каждого составляющего, формование гранул, их сушку и упрочнение, отличающийся тем, что железорудный концентрат, углеродсодержащий материал и связующее измельчают до фракции одного размера и перед формованием тщательно перемешивают все компоненты, а упрочнение гранул осуществляют гидротепловой обработкой.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что все составляющие измельчают до фракции не более 0,01 мм.

7. Чушка для сталеплавильного передела, содержащая размещенный в отвержденном чугуне железоуглеродистый материал, отличающаяся тем, что железоуглеродистый материал содержит железоуглеродистые гранулы по п.1, а ее поверхность представляет собой монолитный чугун, при следующем соотношении компонентов, мас.

Железоуглеродистые гранулы 15 30
Чугун Остальное
8. Чушка по п.7, отличающаяся тем, что она имеет массу 8 45 кг.

9. Способ получения чушки для сталеплавильного передела, включающий дозированное заполнение перемещающихся мульд железоуглеродистым материалом и последующую заливку расплавом чугуна, отличающийся тем, что мульды заполняют железоуглеродистыми гранулами по п.1, а заполнение мульд гранулами и расплавом чугуна производят в магнитном поле.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что используют гранулы диаметром 10 25 мм.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что гранулы перед подачей в мульду сушат до влажности не более 2%
12. Способ по п.9, отличающийся тем, что каждую порцию гранул дозируют один раз в объеме 75 90 от объема мульды.

13. Способ по п.9, отличающийся тем, что расплав чугуна подают при температуре в ковше 1150 1360^oС и содержании кремния 0,4 1,2%
14. Способ по п.9, отличающийся тем, что мульды с гранулами заполняют расплавом чугуна частично переливом из мульды в мульду навстречу направлению их перемещения и частично непосредственно в мульды в направлении их перемещения.

15. Способ по п.9, отличающийся тем, что сила магнитного поля превышает выталкивающую силу Архимеда, действующую на гранулы в расплаве, не менее чем на 5%
16. Машина для получения чушек для сталеплавильного передела, содержащая наклонный транспортер с мульдами, сообщенными между собой, питатель, заливочное устройство со сливным носком и устройство охлаждения мульд, отличающаяся тем, что она содержит установленные под транспортером с мульдами магниты, а питатель снабжен калибровочным дозатором, выполненным с возможностью срабатывания соответственно перемещению мульд.

17. Машина по п.16, отличающаяся тем, что магниты имеют протяженность от дозатора до расстояния не менее трех мульд от сливного носка заливочного устройства в направлении перемещения мульд.

18. Машина по п.16, отличающаяся тем, что магниты установлены на ширине не менее ширины мульды.

19. Машина по п.16, отличающаяся тем, что она содержит постоянные магниты.

20. Машина по п.16, отличающаяся тем, что магниты снабжены устройством охлаждения.

21. Машина по п.16, отличающаяся тем, что сливной носок заливочного устройства размещен на расстоянии не менее трех мульд от дозатора и обращен в сторону, совпадающую с направлением перемещения мульд.

22. Машина по п.16, отличающаяся тем, что каждая мульда содержит ячейки, образованные внутренними поперечными и продольными перегородками, высота которых ниже сливной кромки мульды, а перегородки и сливная кромка снабжены переливными канавками.

23. Машина по п.16 или 22, отличающаяся тем, что дно каждой ячейки мульды имеет форму полусферы, а стенки ячейки выполнены наклонными.

24. Машина по п.16 или 22, отличающаяся тем, что передние канавки сливной кромки мульды расположены выше переливных канавок перегородок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5