Брикет для выплавки стали

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к брикетированию и использованию железосодержащих отходов. Брикет содержит железосодержащие отходы металлургического производства, включающие колошниковую пыль 1-40 мас.%, пылевидный доломит 5-30 мас.%, цемент в качестве связующего 1-5 мас.% и пыль газоочистки электросталеплавильного производства 40-80 мас.%. Изобретение обеспечивает увеличение выхода годного по железу на 0,1%, повышение механической прочности брикетов, утилизацию отходов производства стали.

 

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 также способ выплавки стали в конвертере, включающий ввод в конвертер металлического лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом, присадку извести и в качестве шлакообразующего материала железного известково-магнезиального флюса [2].

Существенными недостатками изобретения являются:

- использование первородного материала, существенно увеличивающего стоимость стали;

- применение кускового материала повышает длительность процесса плавления и приводит к увеличению продолжительности плавки.

Известен также выбранный в качестве прототипа [3] брикет для металлургического производства, содержащий окисленный железосодержащий материал, карбюризатор, связующее, легирующую добавку и пластификатор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит измельченный железоуглеродистый сплав и флюсующую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%:

окисленный железосодержащий материал	5-57
карбюризатор	20-30
связующее	10-20
легирующая добавка	1-15
измельченный железосодержащий сплав	1-30
флюсующая добавка	1-10

пластификатор - сверх 100% в количестве 0,1-0,5% от массы связующего

Существенным недостатком данного брикета являются:

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

- низкая механическая прочность брикета в связи с присутствием пластификатора;

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

- низкая степень дефосфорации;

- высокая агрессивность брикета по отношению к футеровке печи в связи с отсутствием необходимого количества MgO.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

- увеличение выхода годного и повышение производительности сталеплавильного агрегата;

- повышение механической прочности брикетов;

- утилизация отходов производства;

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

- увеличение степени дефосфорации стали;

- снижение износа футеровки печи.

Для этого предлагается брикет для выплавки стали, содержащий железосодержащие отходы металлургического производства, включающие колошниковую пыль, пылевидный доломит и цемент в качестве связующего, отличающийся тем, что брикет дополнительно содержит пыль газоочистки электросталеплавильного производства при следующем соотношении, мас.%:

пыль газоочистки электросталеплавильного производства	40-80
колошниковая пыль	1-40
пылевидный доломит	5-30
цемент	1-5

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем. Пыль газоочистки электросталеплавильного производства обеспечивает вследствие входящих в ее состав оксидов кальция, магния, марганца, кремния, аммония 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 40% содержащихся в брикете окислов недостаточно для успешного формирования шлака, а при концентрации более 80% снижается защитная функция брикета из-за высокого содержания FeO в шлаке и низких значений MgO.

Колошниковая пыль введена как составляющая, содержащая в том числе углерод, необходимый для проведения операции вспенивания шлака в дуговых электропечах для защиты водоохлаждаемых элементов от нагрева при излучении от электродугового переплава. Причем при введении более 40% возможно сильное науглероживание стали и снижение производительности печи в связи с окислением избыточно введенного в сталь углерода, а при введении менее 1% углерода недостаточно для вспенивания шлака.

Пылевидный доломит введен в состав брикета в качестве компонента, содержащего MgO и способствующего защите футеровки от «разъеданиям, причем при повышении содержания более 30% возможно получение вязких нереакционноспособных шлаков, а при снижении концентрации пылевидного доломита менее 5% не обеспечивается защитная функция футеровки при использовании брикета.

Цемент используется в качестве связки, причем при использовании менее 1% не удастся получить требуемую механическую прочность брикета, а при увеличении более 5% возрастают непроизводительные затраты на производство брикетов и затрудняется формирование жидкоподвижного 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% Cr₂O₃; 1-19,4% SiO₂; 0,3-13% Al₂О₃; 5,1-7,9% С; 0,20-0,28% P₂О₅;

- 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% P₂O₅; 0,3-0,4% MnO;

- пылевидный доломит: 85-90% MgO, 3-6% CaO, 2-4,5% SiO₂;

- 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% MgO; до 0,05% P₂O₅.

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%,

- удовлетворительную физико-механическую прочность брикетов (прочность при сжатии не менее 12МПа, 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%,

- повышение стойкости футеровки (расход огнеупоров снижен на 0,05 кг/т).

Источники информации

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

2. Патент РФ №2164952, кл. С21С 5/28.

3. Патент РФ №2183679, кл. С21С 5/52, С21В 3/00, С22В 1/24, 1/242.

Брикет для выплавки стали, содержащий железосодержащие отходы металлургического производства, включающие колошниковую пыль, пылевидный доломит и цемент в качестве связующего, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пыль газоочистки электросталеплавильного производства при следующем соотношений компонентов, мас.%:

Пыль газоочистки электросталеплавильного производства	40-80
Колошниковая пыль	1-40
Пылевидный доломит	5-30
Цемент	1-5