Экструзионный промывочный брикет для доменного производства



Экструзионный промывочный брикет для доменного производства
Экструзионный промывочный брикет для доменного производства
Экструзионный промывочный брикет для доменного производства
Экструзионный промывочный брикет для доменного производства

 


Владельцы патента RU 2609888:

Шаруда Александр Николаевич (RU)
Павлов Сергей Владимирович (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению экструзионного брикета для промывки горнов доменных печей. Экструзионный брикет, полученный методом жесткой вакуумной экструзии, состоит из окалины металлургического производства, бентонита и цемента и содержит, мас.%: FeO>40; Fe2O3>25; MgO 0,01-2,8; MnO 0,01-1,5; С 0,01-1,5; SiO2 0,1-9,0; CaO 0,1-8,0, Al2O3 0,01-1,2, примеси <3, при этом содержание в брикете Feобщ.>60. Причем прочность на сжатие составляет не менее 5,0 МПа, удельная плотность - не менее 2,8 кг/дм3, открытая пористость - не менее 10%, а температура начала размягчения - не менее 1200°C. Брикет обладает высокими химическими и физико-механическими свойствами и обеспечивает проведение качественных промывочных плавок горна доменной печи с получением чугуна без ухудшения его качества. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению экструзионного брикета, содержащего металлургические отходы, в частности металлургическую окалину, предназначенного для промывки горнов доменных печей.

Из уровня техники известны брикеты для промывки доменных печей, в частности, раскрытые в патентах RU 2294389 С1, опубл. 27.02.2007, и RU 2403295 C1, опубл. 10.11.2010. Известные брикеты содержат окалину в качестве железосодержащего материала, флюсовые материалы и цемент в качестве связующего. Недостатками известных брикетов являются недостаточные плотность, прочность и эффективность при использовании в качестве промывочного материала в доменной печи.

Известны также экструзионные брикеты для доменной плавки, изготовленные методом жесткой вакуумной экструзии из смеси прокатной окалины, цемента и флюсующих добавок (Бижанов A.M. и др. Исследование механической прочности БРЭКСа. Часть 2, Металлург, №10, 2012, с. 36-40).

Наиболее близким аналогом изобретения является экструзионный брикет для промывки доменной печи, раскрытый в патенте RU 2499061 С1, кл. С22В 1/243, опубл. 20.11.2013. Известный брикет изготовлен методом жесткой вакуумной экструзии из смеси техногенных и/или природных железосодержащих материалов (в т.ч. 70% прокатной окалины), минерального связующего (5% портландцемента) и флюсующих добавок. Плотность полученных брикетов 2,1-2,3 г/см3, прочность на раздавливание после вылеживания в течение 48 часов составила 5,5 МПа. При нагреве брикетов до температуры 1100°C в атмосфере 50% водорода и 50% азота со скоростью 500°C в час размягчение и оплавление начиналось при 1170°C. Недостатками известного брикета являются недостаточный промывочный эффект брикета.

Задачей изобретения является изготовление экструзионного брикета с заданным химическими характеристиками, позволяющими использовать его в качестве промывочного брикета в доменном производстве с целью увеличения времени кампании выплавки литейного чугуна в доменной печи с сохранением уровня производства за счет предотвращения зарастания металлоприемника печи и выпуска чугуна без потери его качественных свойств.

Технический результат изобретения заключается в получении брикетов однородного качества с высокими химическими и физическими свойствами, способствующих проведению качественных промывочных плавок горна доменной печи с получением чугуна без ухудшения его качества. Для достижения указанного технического результата заявленный брикет, полученный методом жесткой вакуумной экструзии из 93% окалины металлургического производства, 2% бентонита и 5% цемента и содержит, мас.%:

FeO >40
Fe2O3 >25
MgO 0,01-2,8
MnO 0,01-1,5
С 0,01-1,5
SiO2 0,1-9,0
CaO 0,1-8,0
Al2O3 0,01-1,2,
примеси <3

при этом содержание Feобщ.>60, прочность на сжатие составляет не менее 5,0 МПа, удельная плотность - не менее 2,8 кг/дм3, открытая пористость - не менее 10%, а температура начала размягчения - не менее 1200°C.

Брикеты с указанным химическим составом и физическими свойствами способствуют окислению углерода в металлоприемнике доменной печи за счет его перевода в газообразную форму, при этом разрушаются конгломераты графитно-коксовых образований с последующим выносом их с жидкими продуктами плавки и восстанавливается объем металлоприемника.

Заявленный экструзионный промывочный брикет получают методом жесткой вакуумной экструзии при использовании окалины отдельного металлургического производства с соответствующим химическим составом, обеспечивающим получение брикета заданного состава. В частном случае возможна подготовка шихты с использованием окалины различных производств с соответствующим химсоставом, обеспечивающим достижение заданного химического состава.

Указанные элементы в оксидных формах обеспечивают высокие промывочные свойства шихтовых материалов, обеспечивая улучшение фильтруемости продуктов плавки через коксовую решетку.

Содержание Feобщ. более 60% (в том числе трудновосстановимого FeO>40%) обеспечивает окисление углерода в металлоприемнике доменной печи, переводя его в газообразную форму, тем самым разрушая конгломераты графитно-коксовых образований с последующим выводом их из печи. Содержание общего железа ниже 60% снижает ее промывочные свойства.

Содержание оксида магния в брикете в количестве до 2,8% обеспечивает дополнительную десульфурацию чугуна и образование гомогенного, полностью расплавленного жидкоподвижного шлака. Введение в брикет оксида магния более чем 2,8% повлечет за собой снижение механических свойств по причине образования в структуре сплава карбида железа.

Оксид марганца в количестве до 1,5%, взаимодействуя с твердым углеродом, образует карбид марганца, который частично растворяется в железе, повышая содержание марганца и углерода в чугуне. Другая часть оксида марганца переходит в шлак, обеспечивая улучшение высокотемпературных свойств и фильтруемости продуктов плавки через коксовую насадку. Увеличение содержания оксида марганца выше 1,5% вызывает снижение механических свойств чугуна и способствует образованию газовых пор в сочетании с высоким содержанием серы.

Углерод, содержащийся в брикете, способствует восстановлению легко восстановимых элементов из оксидных форм присутствующих в брикете. Ограничение содержания углерода в брикете в количестве не выше 1,5% обусловлено необходимостью окисления образовавшимся из FeO шлаком не углерода, содержащегося в брикете, а непосредственно накопившейся в горне коксовой мелочи.

Присутствие в брикете оксида кремния и алюминия способствуют выводу серы с отводящими газами в виде паров элементарной серы, сернистого газа (SO2), сероводорода и других газообразных соединений. Кроме того, восстановленный из оксидов кремний увеличивает жидкотекучесть продуктов плавки, но в случае указанного в таблице 1 уровня снижает пластичность и предел прочности чугуна.

Оксид кальция играет роль десульфуратора, удаляя серу из чугуна выводом в шлак, в виде сульфида кальция.

Брикет также содержит примеси ZnO, TiO2, Cr2O3, S, Р и прочие, общее содержание которых не превышает 3 мас.%.

Для получения брикета осуществляют смешивание окалины фракцией -3 мм с 2% бентонита, дополнительное смешивание в смесительном шнеке с одновременным добавлением воды с получением гомогенизированной шихты, выстаивание шихты от 8 до 24 часов, перемешивание шихты в двухвалковом смесителе с добавлением 5% цемента в качестве связующего и воды для достижения влажности шихты 12-15%, подачу в вакуумную камеру экструдера с предварительным уплотнением шихты в дозаторе экструдера и пропускание через экструдер, выполненный с фиксированной передней частью оси главного экструзионного шнека.

Технологический процесс получения брикетов методом жесткой вакуумной экструзии в присутствии связующего приведен далее с ссылкой на прилагаемую схему 1.

Позиции схемы:

1 - Участок приема сырья;

2 - Участок сепарации;

3 - Склад сырья после сепарации;

4 - Бункер №1;

5 - Бункер №2 (запасной);

6 - Бункер №3 (бентонит);

7 - Транспортер №1;

8 - Смеситель;

9 - Транспортер №2;

10 - Склад для отстоя подготовленной шихты;

11 - Приемный бункер для подготовленной шихты;

12 - Силос №1 накопительный;

13 - Силос №2 накопительный (запасной);

14 - Силос №3;

15 - Транспортер №3;

16 - Смеситель двухвалковый;

17 - Дозатор экструдера;

18 - Экструдер;

19 - Транспортер №4;

20 - Участок для готового брикета (ларь);

21 - Склад готовой продукции.

Участок сепарации. На данном участке производится предварительная сепарация исходных материалов по гранулометрическому составу для получения допустимых по размеру частиц. Качество поступающего на участок сырья - прокатной окалины с содержанием влаги 0,3-10%, проверяется в химической лаборатории.

Производится разделение окалины на 3 фракции на установке «McCloskej international 130». Исходное сырье подают в установку «McCloskej international 130» фронтальным погрузчиком. В результате сепарации выделяются следующие фракции: фракция +10 мм; фракция -10+3 мм; фракция -3 мм.

Фракции +10 мм и -10+3 мм не вовлекаются в технологический процесс, перемещаются фронтальным погрузчиком в лари и подлежат реализации потребителям. Для осуществления способа используют окалину фракции -3 мм, которая подлежит дальнейшей переработке на сепараторе для получения удовлетворительного качества подготовленных материалов, удаления мелких металлических включений в виде игольчатой стружки, которые не допустимы для ведения технологического процесса переработки окалины.

Участок подготовки шихты. На данном участке производится сухое смешивание исходного сырья и пластификация для получения гомогенной смеси окалины и бентонита и отстой шихты для достижения состояния набухания бентонита и повышения эластичности подготовленной шихты.

Сырье после сепарации поступает на участок подготовки шихты.

Окалина фракции -3 мм фронтальным погрузчиком подается в бункер №1, из которого через шнековый питатель на транспортер №1. Одновременно с окалиной подается бентонит из бункера №3 на транспортер №1 через шнековый питатель. При этом подают 93% окалины и 2% бентонита. Исходя из опытных данных при соблюдении данных пропорций достигается наилучшая эластичность и пластичность шихты исключающие наличие воздушных пористостей в ней, что обеспечивает равномерное и гомогенное заполнение камеры экструдера и в результате получение брикета высокой прочности.

Далее окалину и бентонит транспортером №2 направляют в смеситель для гомогенизации и стабилизации состава. В процессе смешивания в смеситель подают воду для увлажнения и пластификации шихты с обеспечением на выходе влажности шихты 10%.

Подготовленную гомогенизированную шихту из смесителя подают по транспортеру №2 на склад для отстоя шихты, где она выстаивается от 8 до 24 часов, что является оптимальным для обеспечения эластичности шихты.

Предварительное насыщение влагой гигроскопичных элементов шихты, а именно бентонита, и избавление их от лишнего увлажнения во время отстоя шихты способствует в дальнейшем качественному смешению шихты со связующим (цементом), что обеспечивает в дальнейшем высокие показатели физико-механических свойств брикетов.

Кроме того, указанная последовательность смешивания обеспечивает однородность химического состава изготовленных брикетов в каждой партии продукта.

Участок прессования. На участке прессования производят подачу полученной шихты с добавлением воды и связующего в виде цемента в экструзионный пресс для получения брикетов.

Подготовленную шихту со склада отстоя фронтальным погрузчиком загружают в приемный бункер линии прессования. Из приемного бункера через шнековый питатель шихта поступает на транспортер №3, посредством которого ее подают в двухвалковый смеситель.

Из силоса №3 на транспортер №3 одновременно с подготовленной шихтой в двухвалковый смеситель подают 5% цемента, что является достаточным для обеспечения требуемой прочности получаемого брикета. В процессе перемешивания в смеситель подают воду для пластификации готовой шихты и достижения влажности 12-15%.

После перемешивания в двухвалковом смесителе с цементом и водой шихту подают в дозатор экструдера, в котором ее предварительно уплотняют, и подают в вакуумную камеру экструдера. В вакуумной камере поддерживают низкий вакуум от 760 до 25 мм рт.ст., от 1×10+5 до 1×10+1 Па.

Для получения брикета используют экструзионный пресс с фиксированной передней частью оси главного экструзионного шнека. В отличие от прессов со свободно расположенной передней частью оси, используемый пресс позволяет обеспечить равномерную скорость потока и плотность исходной массы при подаче ее к каналам фильерной пластины по всей ее плоскости, с гарантированным получением брикетов однородного качества по прочностным характеристикам и удельной плотности.

После прохождения через экструдер с боковым давлением 5,2 МПа готовая продукция подается транспортером №4 на участок готового брикета (в ларь).

На участке готового брикета происходит набор прочности продукции не менее 5 МПа. После набора прочности (78 часов) готовые брикеты транспортируются фронтальным погрузчиком на склад готовой продукции для формирования транспортной партии и отгрузки потребителю.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Для получения брикета использовали прокатную окалину, бентонит (2%) и в качестве связующего цемент (5%) с добавлением воды. Химический состав (мас.%) компонентов и полученных брикетов указан в таблице 1.

После сепарации окалину фракции -3 мм смешивали с бентонитом в смесителе в соотношении на 1 т окалины подается 10 кг бентонита. В процессе смешивания подавали воду для получения на выходе влажности шихты 10%.

Подготовленную гомогенизированную шихту выстаивали на складе для отстоя шихты 12 часов. Подготовленную шихту со склада для отстоя и цемент одновременно направляют в двухвалковый смеситель. При перемешивании подают воду для пластификации шихты и достижения влажности 12%.

После перемешивания в двухвалковом смесителе шихту подают в дозатор экструдера для ее предварительного уплотнения и подают в вакуумную камеру экструдера. Давление в вакуумной камере составляет 50 мм рт.ст.

Затем шихту пропускали через экструдер с боковым давлением 5,2 МПа, после чего полученный брикет направляли на участок готового брикета для набора прочности не менее 5 МПа в течение 78 часов.

Пример 2. Для получения брикета, использовали прокатную окалины двух производств (54% +39%) фракции -3 мм, бентонит (2%) и в качестве связующего цемент (5%) с добавлением воды. Химический состав (мас.%) компонентов и полученных брикетов указан в таблице 2.

После сепарации окалину фракции -3 мм смешивали с бентонитом в смесителе в соотношении на 1 т окалины подается 10 кг бентонита. В процессе смешивания подавали воду для получения на выходе влажности шихты 10%.

Подготовленную гомогенизированную шихту выстаивали на складе для отстоя шихты 12 часов. Подготовленную шихту со склада для отстоя и цемент одновременно направляют в двухвалковый смеситель. При перемешивании подают воду для пластификации шихты и достижения влажности 12%.

После перемешивания в двухвалковом смесителе шихту подают в дозатор экструдера для ее предварительного уплотнения и подают в вакуумную камеру экструдера. Давление в вакуумной камере составляет 50 мм рт.ст.

Затем шихту пропускали через экструдер с боковым давлением 5,2 МПа, после чего полученный брикет направляли на участок готового брикета для набора прочности не менее 5 МПа в течение 78 часов.

Готовые брикеты соответствуют следующим физическим свойствам (табл. 3):

Таким образом, полученные экструзионные брикеты являются высококачественной железосодержащей продукцией, используемой в качестве промывочного материала в доменном производстве.

1. Брикет для промывки доменной печи, полученный методом жесткой вакуумной экструзии, состоящий из 93% окалины металлургического производства, 2% бентонита и 5% цемента и содержащий, мас.%:

FeO >40
Fe2O3 >25
MgO 0,01-2,8
MnO 0,01-1,5
C 0,01-1,5
SiO2 0,1-9,0
CaO 0,1-8,0
Al2O3 0,01-1,2,
примеси <3,

при этом содержание Feобщ.>60, прочность на сжатие составляет не менее 5,0 МПа, удельная плотность - не менее 2,8 кг/дм3, открытая пористость - не менее 10%, а температура начала размягчения - не менее 1200°С.

2. Брикет по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окалины используется окалина отдельного или разных металлургических производств.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению экструзионного брикета для доменного производства. Экструзионный брикет, полученный методом жесткой вакуумной экструзии, состоит из окалины металлургического производства, углеродсодержащего материала, бентонита и цемента и содержит, мас.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению экструзионного брикета, содержащего металлургические отходы, в частности металлургическую окалину, предназначенного для использования в качестве компонента шихты в сталеплавильных процессах.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению экструзионного брикета, содержащего металлургические отходы, в частности металлургическую окалину, предназначенного для получения товарных ванадийсодержащих шлаков при переработке ванадиевого чугуна.

Изобретение относится к брикетированию мелкофракционных отходов ферросплавного производства в виде ферросиликомарганца или ферросилиция. Отходы дозируют, вводят пластификатор, смешивают с жидким стеклом, осуществляют прессование полученной смеси в брикеты, упрочнение брикетов путем нейтрализации щелочного элемента в жидком стекле и сушку брикетов.

Изобретение относится к получению экструзионного брикета из прокатной окалины, предназначенного для использования в качестве железосодержащего сырья при выплавке чугуна или стали.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам окускования железорудного сырья, и может быть использовано при подготовке шихты шахтных печей прямого получения железа.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке металлической стружки и шламовых отходов металлургической промышленности. Металлическую стружку, состоящую из стружки черных металлов и алюминиевых сплавов, дробят, очищают, добавляют связующий материал, перемешивают и уплотняют в пресс-форме.

Изобретение относится к области подготовки сырья к металлургическому переделу. Способ производства железорудных окатышей включает подготовку шихты для сырых окатышей, окомкование шихты с получением сырых окатышей, сушку, обжиг и охлаждение окатышей.
Изобретение относится к области подготовки сырья к металлургическому переделу. Железорудные окатыши для металлургического производства содержат железосодержащий материал и связующее вещество, а также отсев кокса.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к области подготовки железорудного сырья к металлургическому переделу, и может быть использовано в технологии окускования шихты при получении железорудных окатышей.
Наверх