RU2718838C1 - Брикет для производства чугуна в вагранке - Google Patents
Брикет для производства чугуна в вагранке Download PDFInfo
- Publication number
- RU2718838C1 RU2718838C1 RU2020103384A RU2020103384A RU2718838C1 RU 2718838 C1 RU2718838 C1 RU 2718838C1 RU 2020103384 A RU2020103384 A RU 2020103384A RU 2020103384 A RU2020103384 A RU 2020103384A RU 2718838 C1 RU2718838 C1 RU 2718838C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- briquette
- containing material
- carbon
- cupola
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
- C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
- C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
- C22B1/244—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic
- C22B1/245—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic with carbonaceous material for the production of coked agglomerates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
- C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
- C22B1/248—Binding; Briquetting ; Granulating of metal scrap or alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и литейного производства, в частности к подготовке материалов для ваграночной плавки чугуна. Брикет содержит железосодержащий материал, включающий чугунную, стальную стружку и оксиды железа, углеродосодержащее вещество и известковую пыль. В качестве углеродсодержащего вещества применяется отработанная воскообразная модельная композиция (ОВМК) при следующем соотношении компонентов, мас.%: ОВМК – 10-20, известковая пыль – 5-10, железосодержащий материал – остальное. При этом в качестве источника оксидов железа используется замасленная стальная окалина в количестве до 12% от массы железосодержащего материала. Изобретение обеспечивает компактность, максимальную гидрофобность, минимальную осыпаемость брикета при наличии в его составе мелкодисперсных и пылевидных составляющих, интенсификацию ваграночной плавки и минимизацию содержания серы в выплавляемом чугуне при его использовании. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии и литейного производства, в частности, к подготовке материалов для ваграночной плавки чугуна.
Известна шихта для изготовления брикетов металлургического производства, содержащая железоуглеродистые отходы электросталеплавильного производства, карбюризатор и связующий материал [1].
К ее недостаткам относятся использование связующего сульфатно-шлакового происхождения, что способствует дополнительному шлакообразованию в ходе плавки и внесению вредной примеси серы в выплавляемый металл, а также высокая гидрофильность и подверженность активной атмосферной коррозии при хранении из-за наличия в составе мелкодисперсных и пылевидных компонентов.
Известен брикет для металлургического передела, включающий железосодержащий материал, углеродсодержащее вещество и связующее, отличающийся тем, что связующее изготовлено из смеси строительного цемента и пластифицирующей воздухововлекающей добавки – адипинового щелочного пластификатора, имеющего химическую формулу СООН(СН2)4СООNа [2].
К недостаткам такого брикета относятся его гидрофильность при хранении, интенсивное шлакообразование при плавке из-за наличия цемента в составе, а также повышенная температура плавления по причине образования при нагреве тугоплавких соединений типа n(CaO)SiO2, что в конечном итоге снижает количество полезного тепла, идущего непосредственно на расплавление металлической шихты, замедляет процесс плавки и снижает производительность печи.
Известен брикет для производства чугуна и стали, включающий стальную окалину, углеродсодержащий материал и связующее, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала он содержит электродный бой, а в качестве связующего смесь диоксида кремния, оксида кальция, оксида натрия и оксида алюминия [3].
Однако данный брикет не свободен от недостатков. Наличие в его составе целой линейки материалов, взятых в определенных соотношениях, а также необходимость их предварительного измельчения перед прессованием до размеров регламентированной фракции, проведения обжига в печи в течение 0,5-1,0 ч при 700-1000°C с последующим охлаждением на воздухе повышают трудоемкость, длительность и стоимость изготовления брикета, использование в ходе изготовления брикета жидкого стекла для обеспечения его механической прочности ведет к образованию «камня» силикат-глыбы (окускованию), а по ходу плавки – к повышенному шлакообразованию, что неизбежно увеличивает время плавки. Кроме того, присутствие в составе брикета в качестве углеродосодержащего вещества боя графитовых электродов в количестве до 30% по массе ведет к загрязнению выплавляемого металла примесью серы.
Наиболее близким к изобретению является брикет для производства чугуна в вагранке, содержащий углеродосодержащее вещество и железосодержащей материал, включающий чугунную и стальную стружку, оксиды железа, отличающийся тем, что в него введена известковая пыль, а в качестве источника оксидов железа – пыль системы вентиляции электродуговых печей, при следующем соотношении компонентов в брикете, мас.%:
углеродосодержащее вещество | 10-15 |
известковая пыль | 5-10 |
железосодержащий материал | остальное |
При этом содержание в нем пыли системы вентиляции электродуговых печей составляет 10-15% по массе [4].
Однако данный брикет имеет ряд недостатков. Он характеризуется высокой осыпаемостью, что серьезно затрудняет его хранение без упаковки и транспортировку перед загрузкой в печь. Наличие в составе брикета в качестве углеродосодержащего вещества пылевидной фракции боя графитовых электродов в количестве 10-15% по массе не снимает риска внесения вредной примеси серы в выплавляемый чугун, а известковой пыли и пыли системы вентиляции электродуговых печей с высокими значениями удельной поверхности способствует насыщению брикета влагой атмосферного воздуха.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решается задача получения компактного, удобного для хранения и транспортировки железосодержащего брикета, успешно и одновременно выполняющего функции топлива и компонента шихты, обеспечивающего эффективность протекания ваграночной плавки в части нагрева и науглероживания металла и чистоту получаемого чугуна по примеси серы.
Технический результат – компактность, максимальная гидрофобность, минимальная осыпаемость брикета при наличии в его составе мелкодисперсных и пылевидных составляющих; интенсификация ваграночной плавки и минимизация содержания серы в выплавляемом чугуне при его использовании.
Технический результат достигается тем, что согласно изобретению в брикет для производства чугуна в вагранке, содержащий железосодержащий материал, включающий чугунную, стальную стружку и оксиды железа, углеродосодержащее вещество и известковую пыль, в качестве углеродсодержащего вещества введена отработанная воскообразная модельная композиция (ОВМК) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ОВМК | 10-20 |
известковая пыль | 5-10 |
железосодержащий материал | остальное |
При этом в составе железосодержащего материала чугунная и стальная стружка берутся в любом соотношении, а в качестве источника оксидов железа используется замасленная стальная окалина в количестве до 12% от его массы.
Присутствие в составе брикета известковой пыли в количестве 5-10% по массе благоприятно сказывается на процессе плавки, шлакообразования и химическом составе получаемого чугуна [4].
Замасленная стальная окалина в составе брикета используется в качестве источника оксидов железа. Содержание окалины с содержанием минерального масла 10% масс. в железосодержащем материале брикета в количестве более 12% от массы железосодержащего материала нарушает технические нормы по маслосодержанию брикета (не более 1% масс.), создает риск недостаточной степени восстановления железа при плавке и ведет к повышенному дымовыделению и ухудшению экологической ситуации.
Отработанные воскообразные модельные композиции (ОВМК), относящиеся к группе материалов, которые представляют собой твердые легкоплавкие гидрофобные вещества, обладающие кристаллическим строением и низкой механической прочностью [5].
Характерным примером такой модельной композиции может служить широко применяемый в практике модельный состав ПС 50/50 (смесь парафина и стеарина), в достаточном количестве имеющийся в распоряжении отечественных машиностроительных предприятий, реализующих способ производства заготовок литьем по выплавляемым моделям. Согласно рекомендациям специалистов, после 8-10 циклов использования модельный состав ПС 50/50 должен полностью или частично освежаться, в связи с чем возникает задача его утилизации.
Парафиностеариновые двухкомпонентные составы широко распространены в отечественной промышленности вследствие легкости приготовления, невысокой температуры их плавления (в среднем 50-60°С), жидкотекучести и низкой зольности (0,01-0,04%).
Парафин представляет собой смесь твердых насыщенных (предельных) углеводородов метанового ряда СnН2n+2 (при n=25-40), получаемых при возгонке нефти, бурого угля и сланцев. Парафин пластичен, температура его размягчения составляет около 30°С [6].
Стеарин представляет собой смесь жирных кислот. Основой является стеариновая кислота СН3(СН2)16СООН (или C17H35COOH), в качестве примесей выступают преимущественно пальмитиновая и олеиновая кислоты (соответственно СН3(СН2)14СООН и СН3 – (СН2)7 – СН = СН – (СН2)7 – СООН). Температура размягчения стеарина около 70°С [6].
Низкие температуры размягчения и хорошая жидкотекучесть парафина и стеарина способствуют проявлению их композицией отличных связующих свойств, поскольку этот материал без особых проблем может пропитывать пористые среды (спрессованный брикет стальной и чугунной стружки) и удерживать мелкодисперсную и даже пылевидную фракцию технологических добавок, препятствуя осыпаемости брикета, насыщению его влагой и протеканию коррозионных процессов при хранении на открытом воздухе.
Важной особенностью парафина и стеарина является тот факт, что они не горят в твердом и жидком (расплавленном) виде. Однако при нагреве до температур выше 400°С эти вещества переходят в парообразное состояние, распадаясь на активные углеводородные радикалы, легко вступающие в реакцию с кислородом с выделением большого количества тепла.
В условиях доступа (избытка) кислорода идут реакции горения парафина
2CnH2n+2 + (3n +1) O2 = 2nCO2↑ + (2n + 2) H2O↑ (n=25-40)
и стеарина
C17H35COOH + 26O2 = 18CO2↑+ 18H2O↑,
то есть ОВМК успешно выполняет важнейшую для вагранки функцию эффективного топлива.
В условиях недостатка кислорода и анаэробного нагрева парафина и стеарина протекают реакции
CnH2n+2 + (n +1/2) O2 = nCO↑ + (n + 1) H2O↑
CnH2n+2 + 1/2(n +1) O2 = nC + (n + 1) H2O↑
и
C17H35COOH + 17O2 = 18CO↑+ 18H2O↑
C17H35COOH + 8O2 = C + 18H2O↑,
то есть ОВМК обеспечивает науглероживание расплава и одновременно восполняет дефицит кислорода в рабочем пространстве печи.
Температура пламени при горении паров парафина и стеарина достигает уровня 1400˚С для парафина и 1500˚С для стеарина, что при использовании ОВМК в ваграночной плавке обеспечивает интенсификацию протекающих процессов за счет повышения и выравнивания температуры в шахте вагранки и, в конечном итоге, способствует повышению производительности печи.
Ряд опытных составов брикета проходил проверку на осыпаемость, компактность (стабильность геометрии при транспортировке и выполнении разгрузочно-погрузочных операций), и влагосодержание в сравнении с прототипом (таблица 1). Брикеты по прототипу размером 150х100х60 мм изготавливали холодным прессованием в форме под давлением 15-16МПа. В опытные брикеты того же размера вводили ОВМК ПС50/50, количество которой варьировалось от 3 до 25% от массы брикета. При этом содержание замасленной стальной окалины фиксировалось на уровне до 12% масс. железосодержащего материала опытного брикета, стальная и чугунная стружка, взятые в соотношении 50:50 в % масс., – остальное, а доля известковой пыли в брикете соответствовала прототипу.
Ударные нагрузки на брикет при проведении испытаний на осыпаемость и компактность имитировались падением брикета с высоты 50 см на стальную плиту. Влагосодержание контролировалось весовым методом после погружения брикета на 1 мин в емкость с водой комнатной температуры.
Результаты проверки приведены в таблице 2.
Наилучшими показателями по осыпаемости, компактности и влагосодержанию обладают опытные брикеты третьего и четвертого вариантов состава с содержанием ОВМК 10-20% от массы брикета.
Проводили повторные испытания брикетов с содержанием ОВМК 10-20% от массы брикета, варьируя соотношение чугунной и стальной стружки в металлосодержащем материале брикета. Рассматривались варианты соотношений 0:100, 25:75, 75:25, 100:0. Результаты показали, что показатели осыпаемости, компактности и влагосодержания брикетов не зависят от соотношения чугунной и стальной стружки в составе железосодержащего материала брикета.
В условиях действующего производства проводилась серия плавок чугуна марки СЧ20 ГОСТ 1412 в газовой вагранке с содержанием в шихте 10% масс. брикетов состава, взятого по прототипу, и брикетов предлагаемого состава, мас.%:
ОВМК | 10-20 |
известковая пыль | 5-10 |
железосодержащий материал | остальное |
При этом соотношение чугунной и стальной стружки не регламентировалось, а количество замасленной стальной окалины в составе железосодержащего материала составляло 10-12% от его массы.
По результатам проведенного химического анализа содержание примесей серы в металле оказалось равным 0,12% при использовании в шихте брикетов состава, взятого по прототипу, и 0,07% при использовании брикетов предлагаемого состава при допустимом содержании примесей серы до 0,15% согласно требованиям стандарта.
Таким образом, практическая проверка подтвердила эффективность применения брикета предлагаемого состава в сравнении с прототипом.
Источники информации
1. Патент на изобретение РФ №2352648, кл. C22 B1/243, 2009.
2. Патент на изобретение РФ №2228377, кл. C22 B1/242, 2004.
3. Патент на изобретение РФ №2083681, кл. C21 C5/06, C22 B1/24, C22 B1/242, 1997.
4. Патент на изобретение РФ №2549029, C22 B1/242, 2015 – прототип.
5. Большая энциклопедия нефти и газа. – URL: https://www.ngpedia.ru/id137721p1.html (дата обращения 26.11.2019).
6. Слета, Л.А. Химия: справочник / Л.А. Слета. – Харьков: ФОЛИО; М.: ООО «Издательство АСТ», 2000. – 496с.
Таблица 1
Составы брикета ваграночной плавки чугуна
№ варианта |
Железосодержащий материал,
% масс. |
Углеродсодержащий материал, % масс. |
Технологические добавки,
% масс. |
|||
пыль системы вентиляции дуговых сталеплавильных печей |
окалина стальная
замасленная |
стружка чугунная /
стружка стальная |
пылевидная фракция боя графитовых электродов дуговых сталеплавильных печей | отработанная модельная композиция ПС 50/50 | известковая пыль | |
прототип | 10-15 в железосодержащем материале | – | остальное (50/50) | 10-15 | – | 5-10 |
1 | – | до 12 в железосодержащем материале | остальное (50/50) | – | 3-5 | по прототипу |
2 | – | до 12 в железосодержащем материале | остальное (50/50) | – | 5-10 | по прототипу |
3 | – | до 12 в железосодержащем материале | остальное (50/50) | – | 10-15 | по прототипу |
4 | – | до 12 в железосодержащем материале | остальное (50/50) | – | 15-20 | по прототипу |
5 | – | до 12 в железосодержащем материале | остальное (50/50) | – | 20-25 | по прототипу |
Таблица 2
Результаты испытаний брикета
Номер варианта | прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Осыпаемость, % масс. | 10 | 5 | 2 | 0,5 | 0 | 0 |
Компактность | удовлетворительная | хорошая | хорошая | хорошая | удовлетворительная | геометрия брикета нестабильна |
Влагосодержание, % масс. | 6 | 3 | 1 | 0 | 0 | 0 |
Claims (3)
- Брикет для производства чугуна в вагранке, содержащий железосодержащий материал, включающий чугунную, стальную стружку и оксиды железа, углеродосодержащее вещество и известковую пыль, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего вещества применяется отработанная воскообразная модельная композиция (ОВМК) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
ОВМК 10-20 известковая пыль 5-10 железосодержащий материал остальное, - при этом в качестве источника оксидов железа используется замасленная стальная окалина в количестве до 12% от массы железосодержащего материала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020103384A RU2718838C1 (ru) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Брикет для производства чугуна в вагранке |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020103384A RU2718838C1 (ru) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Брикет для производства чугуна в вагранке |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2718838C1 true RU2718838C1 (ru) | 2020-04-14 |
Family
ID=70277936
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020103384A RU2718838C1 (ru) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Брикет для производства чугуна в вагранке |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2718838C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2006143501A (ru) * | 2006-12-07 | 2008-06-20 | ООО "Регионстрой" (RU) | Брикет |
RU2009137646A (ru) * | 2009-10-13 | 2011-04-20 | Михаил Леонидович Герман (BY) | Металлургический брикет для выплавки чугуна |
RU2549029C1 (ru) * | 2013-11-13 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Литейно-механический завод" | Брикет для металлургического передела |
KR101589103B1 (ko) * | 2014-05-20 | 2016-01-28 | 호남석회공업(주) | 함철부산물을 이용한 제강로 철원용 단광 및 그의 제조방법 |
FR3053673A1 (fr) * | 2016-07-08 | 2018-01-12 | S.A. Lhoist Recherche Et Developpement | Procede de fabrication de briquettes contenant un compose calco-magnesien et un compose a base de fer, et briquettes ainsi obtenues |
RU2710622C1 (ru) * | 2019-07-18 | 2019-12-30 | ООО "Амком Технологии" | Брикет для металлургического производства |
-
2020
- 2020-01-28 RU RU2020103384A patent/RU2718838C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2006143501A (ru) * | 2006-12-07 | 2008-06-20 | ООО "Регионстрой" (RU) | Брикет |
RU2009137646A (ru) * | 2009-10-13 | 2011-04-20 | Михаил Леонидович Герман (BY) | Металлургический брикет для выплавки чугуна |
RU2549029C1 (ru) * | 2013-11-13 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Литейно-механический завод" | Брикет для металлургического передела |
KR101589103B1 (ko) * | 2014-05-20 | 2016-01-28 | 호남석회공업(주) | 함철부산물을 이용한 제강로 철원용 단광 및 그의 제조방법 |
FR3053673A1 (fr) * | 2016-07-08 | 2018-01-12 | S.A. Lhoist Recherche Et Developpement | Procede de fabrication de briquettes contenant un compose calco-magnesien et un compose a base de fer, et briquettes ainsi obtenues |
RU2710622C1 (ru) * | 2019-07-18 | 2019-12-30 | ООО "Амком Технологии" | Брикет для металлургического производства |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3966456A (en) | Process of using olivine in a blast furnace | |
US7658782B2 (en) | Lime-based additive for steel smelting and the preparation method thereof | |
CA1257476A (en) | Solid fuel and a process for its combustion | |
CN101851106B (zh) | 抗氧化铝质不烧碳砖及其制备方法 | |
RU2718838C1 (ru) | Брикет для производства чугуна в вагранке | |
EP1093527A1 (en) | Coal combustion enhancer and method of using in blast furnace | |
US1994378A (en) | Iron-bearing briquette and method of making the same | |
RU2352648C2 (ru) | Шихта для изготовления брикетов для металлургического производства | |
RU2721249C1 (ru) | Состав шихты для выплавки безуглеродистого железа | |
KR102122009B1 (ko) | 제강용 가탄제 및 제강방법 | |
RU2294389C1 (ru) | Брикет для промывки горна доменной печи | |
RU2805114C1 (ru) | Способ выплавки стали в электродуговой печи | |
RU2343202C2 (ru) | Шихта для выплавки чугуна в вагранке | |
RU2083681C1 (ru) | Брикет для производства чугуна и стали | |
RU93055860A (ru) | Способ брекитирования стальной окалины, являющейся отходом металлургического производства | |
RU2356952C2 (ru) | Брикет для выплавки чугуна | |
RU2150514C1 (ru) | Шихтовой брикет для производства высококачественной стали и способ его получения | |
SU998558A1 (ru) | Шихта дл получени ферросилици | |
SU855039A1 (ru) | Брикет дл выплавки черных металлов | |
SU1477755A1 (ru) | Брикет дл плавки чугуна | |
RU2020172C1 (ru) | Шихта для сульфидизирующей шахтной плавки | |
SU1557187A1 (ru) | Шихта дл выплавки углеродистого ферромарганца | |
RU2303073C1 (ru) | Брикет для выплавки чугуна | |
KR20090097700A (ko) | 금속 제련용 첨가제 조성물 | |
CN116770013A (zh) | 熔融废钢铁水成分调节剂、制备方法及应用 |