Брикет для выплавки стали

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.

 

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.%:

боксит	1,0-3,0
известняк	10,0-20,0
металлизованый железорудный материал	остальное

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 производств	70-95
колошниковая пыль	5-30

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 производства	10-60
колошниковая пыль	0,5-15
окалина черных металлов	35-80
цемент	1-4,5

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.

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 производства	10-60
колошниковая пыль	0,5-15
окалина черных металлов	35-80
цемент	1-4,5