SU855039A1 - Брикет дл выплавки черных металлов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к литейному производству и может быть использовано дл  плавки стали, а также чугуна.

Известны брикеты различного состава , состо щие из чугунной стружки с. добавкой науглероживател , которые используютс  при плавке чугуна и стали . При плавке этих брикетов происходит расплавление стружки (или другой железосодержа1дей составл ющей) и науглероживание расплава 1 и 2 .

Недостатком этих брикетов  вл ютс  повышенные потери углерода науглероживател  вследствие потерь углерода при хранении, перемещении и загрузке брикетов из-за сравнительно низкой их плотности и прочности, а также значительного угара углерода при взаимодействии с кислородом пла- вильного пространства печи.

При перемещении этих брикетов в плавке не происходит рафинировани  металла от вредных примесей, а наоборот расплав насыщаетс  серой из кокса , в котором содержание этого элемента достигает 1,4%, что особенно важно учитывать при выплавке стали, так как качество стали ухудшаетс .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности -и достигаемому

результату  вл етс  брикет, составл ющие компоненты которого вз ты при следующем количественном соотношении, вес.%:

Коксова  мелочь15-35

Св зующее (цемент) 8-20 Окйсь железа0-25

Отходы чугуна и стали небольших размеров Остальное

10 Расчетное содержание химических компонентов в брикете находитс  в следующих пределах,%: С 15-35; Si 0,3-0,9; «п 0,2-0,6; S 0,08-0,35.

Минералогический состав цемента 15 (ЗСаОSltXj ; 2CaOSiUa; BCaOAljjOj; 4СаО-Alyj O -Fe Oj; СаЗОд-ZH O) В присутствии окисей железа обеспечивает образование активного шлака.

Изготовление брикета производитс  20 путем перемешивани  составл ющих брикета с добавлением воды, после чего готовую массу запивают в форкол и высушивают до -затвердевани  цемента . При использовании бРикета в плав25 ке происходит переплав металлолома, шлакообразование и науглероживание расплава. Сравнительно проста  технологи  изготовлени  брикета позвол ет утилизировать отходы кокса, чугун30 |ной и стальной стружки. Кроме

ТОГО, брикет обладает сравнительно высокой механической прочность до 136 кгс/см fSj.

Однако высокое содержание коксово мелочи в брикете приводит к повышенному содержанию в расплавленном металле серы (до 0,35%), что, как известно , отрицательно вли ет на свойства черных металлов и особенно стали . Это требует в свою очередь проведени  активного рафинировани  десульфурации расплава, но СаО в составе цемента находитс  в значительной мере в св занном состо нии, что уменьшает способность брикета к десульфурации расплава.

Несмотр  на сравнительно высокую прочность брикета, он имеет недостаточную термостойкость, так как в его составе в качестве св зующего используетс  цемент, имеющий низкую огнеупорность , что приводит к механическим потер м I вследствие разрушени  брикетов) и преждевременному повьииенному угару углерода вследствие его окислени  (выгорани ) до расплавлени  брикета. Повышенный угар углерода во врем  плавки не позвол ет предопределить его содержание в расплавленном металле, поэтому его химический состав нестабильный.

Необходимо также отметить, что в св зи с тем, что в состав брикета входит незначительное количество металлического лома, он имеет небольшой удельный вес, в результате чего увеличиваютс  потери со шлаком и уменьшаетс  производительность печи Цель изобретени  - улучшение качества , стабилизаци  химического состава, а также снижение себестоимости выплавленных сплавов.

Поставленна  цель достигаетс  тем что предлагае1 аз1й брикет содержит в качестве св зующего побочный продукт производства кристаллического кремни  в сочетании с водой и щелочью, а в качестве шлакообразующей добавки - шамотный порошок и дополнительно галит, известн к и плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов , вес.%:

Коксова  мелочь 4,0-5,0 Шамотный .порошок 10-22 Галит2,0-3,0

Известн к5,9-6,7

Плавиковый шпат 1,1-1,3 Побочный продукт производства кристаллического

кремни  , 1, Щелочь0,92-1,10

Вода2,84-3,40

Измельченный

стальной лом Остальное Св зующее готов т следующим образом .

Щелочь (едкий натр) раствор ют в расчетном количестве воды при комнатной температуре. Далее ввод т побочный продукт производства кристаллического кремни  и ведут растворение его, непрерывно помешива  до получени  однородного раствора при 80-90 с в течение 2-2,5 ч, обеспечива  технологически приемлемую в зкость 2530 сПз.

Готовое св зующее после охлаждени   вл етс  устойчивым коллоидным раствором, в котором частицы побочного продукта производства кристаллического кремни  наход тс  в виде высокомолекул рных кремниевых кислот.

Побочный поодукт производства кристаллического кремни  представл ет собой тонкую, непористую, высококремнеземистую a юpфнyю пыль общего химического состава, вес.%:

Двуокись кремни  80-90 Углерод3-10

Q Окись алюмини  ,6 Окись кальци  0,3-1,7 Наличие в составе св зующего углерода способствует дополнительному науглероживанию расплава, а кремцезем и другие окислы принимают активное участие в шлакообразовании.

Шамотный ПОРОШОК (ГОСТ 3272-71)  вл етс  шлакообразуюшей добавкой и способствует получению жидкоподвижного шлака. Кроме того, шамотный порошок - огнеупорный наполнитель и в соединении с новым св зующим образует огнеупорный слой, который обеспечи- вает высокую прочность и термостойкость брикета (до 1100°С) и предохран ет. углерод кокса от нежелательного контакта с КИСЛОРОДОМ атмосферы печи и преждевременного (до расплавлени  брикета) выгорани , что значительно сокращает угар углерода

д и, следовательно, повышает его усваиваемость . Это позвол ет сократить количество вводимой в брикет коксо- . вой мелочи.

Уменьшение насыщени  металла серой достигаетс за счет, снижени  в составе брикета содержани  коксовой лелочи и введени  активных обессеривающих добавок - известн ка (ГОСТ 7618-70 ) при их соотношении 5:1. Это соотношение  вл етс  наиболее эффективным по воздействию на расплав и экономичным в св зи с дефицитностью и высокой стоимостью плавикового шпата.

Применение галита (ГОСТ 13830-68) 5 в составе брикета обеспечивает увеличение прочности брикета и, кроме того, поглощение примесей масла и эмульсии с поверхности стружки, а также более эффективное удаление п этих примесей в шлак. Это приводит к уменьшению загр знени  атмосферы выделени ми пыли и дыма при плавке брикета. В процессе плавки гллит дополнительно -рафинирует расплав от c неметаллических включений. в качестве измельченного металлического лома в брикете используетс  стальна  стружка. Состав боикета позвол ет улучшить качество отливок и слитков за счет меньшего содержани  вредных примесей в выплавленном металле в св зи со зн чительным уменьшением вводимой в состав коксовой мелочи, а также за.счет введени  обессеривающих добавок - известн ка и плавикового шпата, Обессеривание происходит в микрообъеме брикетов при их плавлении, т.е. сера, со держаща с  в брикете переходит в шлак при его плавке и не попадает в расплав. За счет использовани  галита происходит дополнительное рафинирование расплава от неметаллических включений . Введение в состав брикета огнеупорного наполнител  - шамотного порошка в сочетании с кремнесодеожа щим св зующим позвол ет повысить его термостойкость, что способствует снижению угара углерода при расплаве металла, и тем самым стабилизировать его химический состав. Введение всех этих компонентов позвол ет, получить брикет, химический состав которого находитс  в регламентируемых пределах , соответствующих химическому составу передельного чугуна,что позвол ет заменить передельный чугун полностью или частично при плавке черных металлов и тем самым снизить себесто имость выплавл емых металлов. Кроме того, удельный вес брикета больше по соавнению с известным за счет большего использовани  количесх.ва вводимой стружки, что способствует уменьшению потерь углерода кокса в шлаке и в конечном счете также вли ет на снижение с ебестоимости выплавленного металла. Изготовление брикетов осушествл етс  следующим образом. В шаровой мельнице измельчают коксовую мелочь, шамотный порошок, галит , известн к и плавиковый шпат до фракции 3 мм, которые затем перемешивают с добавлением волы (1-3% сверх 100% всех составл ющих брикета компонентов ) . При перемешивании компонентов происходит равномерное оаспределение огнеупорного наполнител  в объеме смеси, что в последующем обеспечивает увеличение термостойкости брикета в целом. В полученную смесь внос т предварительно дробленную до фракции не . более 30 мм стальную стружку и св зукидее и осуществл ют их вторичное перемешивание. Подготовленную смесь брикетируют под давлением 100-200 кгс/см. Сырые брикеты продувают углекислым газом при давлении 1,2-3 атм 1-1,5 мин При продувке брикета св зующее тер ет алсорбированную влагу, при этом растет прочность брикета, так как увеличиваетс  в зкость смеси (пленка св зующего на поверхности частиц наполнителей брикета становитс  более жесткой, и увеличиваетс  концентраци  щелочи непосредственно в пленке св зующего на поверхности составл ющих брикет компонентов; что приводит к полимеризации поликремниевых-кислот основы св зующего. Затем брикет подвергают сушке в печи при 160-180 С в течение 2 ч или при бОО-доо С в течение 3-6 мин. При этом происходит окончательное доупрочнение брикета и удаление остатков влаги из него. Оптимальный размер брикета выбран из условий обеспечени  достаточной прочности 100 мм и высотой 80-100 мм. В табл.1 представлены следующие составы смесей дл  получени  коксостружечных брикетов с различным содержанием компонентов. Таблица 1 Коксова  35 4 4,5 5 мелочь Побочный продукт производства кристаллического сочетани  с водой и щелочью Шамотный 22 17 порошок 2 2 Известн к и. плавиковый шпат, соотношение 5:1 7 7,5 8 Измельченный 25 60 64 стальной лом Вода (сверх в табл.2 привод тс  сравнительные данные механических характеристик брикетов.

Таблица 2

136

160

3 3 4

180

210

)0предел етс  по количеству сбрасываний с высоты 2 м на чугунную плиту до разрушени  брикета.

Как видно из табл.2 прочность предлагаемого брикета значительно вьшле, чем у известного. Наибольшей прочностью обладает брикет состава 3

Ниже приведен химический состав предлагаемого брикета и передельного чугуна.

Брикет Передельный чугун М2 (ГОСТ 805-69)

С 3,9-4,1 Не регламентируетс 

0,5-0,9

0,2-0,5

Si ДО 1,5 0,4-0,50 Mn До 0,06 . 0,04-0,q8

s . До 0,30 0,03-0,04 p

Как видно, содержание химических элементов в брикетах на.ходитс  в пределах , соответствующих передельному чугуну. При этом содержание S1, Мп и Р находитс  на нижнем пределе, В целом химический состав брикета отвечает требовани м, предъ вл емым к брикету как заменителю передельного чугуна.

Известно, что при выплавке различньох марок стали в электрических и мартеновских печах машиностроительных заводов в составе металлошихты используют передельный чугун в количестве от 6 (при плавке в электродуговых печах) до 40-50% (при плавке в мартеновских печах), стальной лом, в том числе стружку россыпью, брикетированную и в пакетах, ферродобавки и легирующие.

Например, дл  выплавки стали марки 10 шихта имеет следующий состав, вес.%:

Стальные отходы (в т.ч. стальна  стружка россыпью и в пакетах . дн Л.0%). .. Передельный чугун15 Сверх 100% ферродобавки и присадки , вес.%:

Ферросилиций ФС75 0,1 Марганец0,15

АЛЮМИНИЙ (раскислитель )0,1

При опробовании дл  выплавки стали марки 10 примен ют шихту следующего состава, вес.%:

Стальные отходы°

(сталь 45)85

Брикеты15

Сверх 100%, вес.%: Ферросилиций ФС75 0,1 Марганец0,15

Алюминий Э (раскислитель)0,1

Опытные плавки провод т на ЛПО Кировский завод. Плавки осуществл ют в индукционной печи емкостью 120 кг. Футеровка магнезитова . Вес садки 100 кг. Испытуемые брикеты укладывают на дно, а отходы стали загружают сверху. При расплавлении шихты заливают пробы на химический анализ выплавленной стали. Затем заливают клиновую пробу после присадки в расплав ферросилици  ФС75. марганца , а также после раскислени  стали алюминием в ковше.

Результаты сравнительного исследовани  свойств стали, выплавленной по известному процессу и с применением брикетов приведены в табл.3.

Т а б л и ц а 3

Сталь выплавэтена с использованием предлагаемых , 0,26-0,28 0,31-0,34 брикетов 0,99-1,04 Сталь выплавлена с использованием пре дельного 0,26-0,34 0,24-0,40 чугуна 0,95-1,0-2 0,016-0,019 0,028-0,030 52-56 0,032-0,040 0,030-0,035 48-50

Как видно из табл.3, сталь, выплавленна  с использованием предлагаемых брикетов имеет меньшее содержание вредных примесей Р и S , в частности содержание Р меньше в 2 раза, чем при плавке с передельным чугуном . Содержание S i и Мп примерно одинаково а содержание углерода на 0,02% (по верхнему пределу) больше. Меньшее содержание фосфора обусловлено , его меньшим содержанием в брикете по сравнению с передельным чугуном , а меньшее содержание серы значительным уменьшением вводимой в состав коксовой мелочи и рафипирующйм1 действием известн ка и плавикового шпата, вход щих в состав брикета. Твердость стали, выплавленной с использованием предлагаемых брикетов несколько больше, чем стали, выплавленной с передельным чугуном, что обусловлено более высоким содержанием углерода и меньшим количеством вредных примесей - фосфора н серы. Разброс химического состава стали, выплавленной с использованием брикетов незначителен. Результаты испытаний показывают также,что коэффициентусвоени  углерода при плавке брикетов высокий и равен 92-98%.

При плавке стали в электрических .печах использование брикетов позвол ет заменить передельный чугун на 100%. Из-за значительного шлакообразовани  в мартеновских печах целесообразна замена до 25-37% количества передельного чугуна на брикеты в зависимости от марки выплавл емой стали .

Предлагаемые брикеты могут быть также испрльзованьл при плавке чугуна

Ориентировочный расчет показывает , что стоимость 1 т брикетов составл ет 27 р. с учетом затрат на их изготовление ПРОТИВ 60 р. за 1 т передельного чугуна, что позвол ет получить экономический эффект 5-6 р. при выплавке 1 т жидкой стали с учетом даже частичной Зс1мены передельного чугуна брикетами.

Claims (3)

1. Авторское свидетельство СССР If 258530, кл. С 22 В 3/02, 06.05.70.

40 2. Авторское, свидетельство СССР 246542, кл. С 21 С 5/04, 20.06.69.

3. Патент США 4063944, кл. В 21 С 37/00, опублик. 20.12.77.