Патент на изобретение №2296800

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2296800 (13) C2
(51) МПК

C21C5/36 (2006.01)
C21C5/54 (2006.01)
C22B1/216 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 08.12.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2005109485/02, 01.04.2005

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

01.04.2005

(43) Дата публикации заявки: 10.10.2006

(46) Опубликовано: 10.04.2007

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
RU 2145357 C1, 10.02.2000. RU 2141535 C1, 20.11.1999. RU 2205232 C1, 27.05.2003. RU 2244017 C1, 10.01.2005. JP 60-245717 A, 05.12.1985. FR 2024836 A, 04.09.1970.

Адрес для переписки:

456910, Челябинская обл., г. Сатка, ул.Солнечная, 34, ОАО “Комбинат “Магнезит”, начальнику отдела информации И.В.Панасюку

(72) Автор(ы):

Дмитриенко Юрий Александрович (RU),
Коптелов Виктор Николаевич (RU),
Половинкина Раиса Сергеевна (RU),
Плотников Валерий Николаевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество по производству огнеупоров “Комбинат “Магнезит” (RU)

(54) СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЙ ФЛЮС И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сталеплавильному флюсу и способу его производства. Флюс содержит, мас. доля % на прокаленное вещество: оксид магния основа; оксид кальция 3,0-12,0; оксиды железа 5,0-15,0; оксид алюминия 0,2-2,5; диоксид кремния 2,0-5,0. Компоненты шихты, состоящей из природного магнезита, каустического магнезита и сидеритовой руды, смешивают непосредственно во вращающейся печи при следующем содержании компонентов шихты, мас. доля, %: природный магнезит 40-65; каустический магнезит 20-55; сидеритовая руда 5-15 и обжигают при температуре 1550-1700°С, обеспечивающей получение продукта скатанной формы. Обоженный материал охлаждают и классифицируют с получением готового продукта в виде фракции более 4 мм и фракцию менее 4 мм. Отсев обожженного материала фракции менее 4 мм используют в качестве основного исходного материала для изготовления способом брикетирования крупнокускового флюса. Изобретение позволит получить сталеплавильный флюс с высоким содержанием оксидов магния, высокой скоростью растворения в шлаковых расплавах основного состава и не разрушающийся в процессе транспортировки и хранения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к флюсам сталеплавильного производства.

Известен шлакообразующий реагент, содержащий больше 15% MgO, который получают из магнезита и доломита при добавлении 5-20% портландцемента с последующим увлажнением водой в количестве 4-30% и формовании брикетов (Патент США №4451293, С 22 B 9/10, от 29.05.87 г.).

Недостатком шлакообразующего реагента является низкое содержание MgO.

Известен металлургический флюс (Заявка ФРГ №3644518, С 04 В 5/06, от 14.07.88 г.), состоящий из природного магнезита фракции 15-0 мм.

Недостатком данного флюса является медленное его растворение в основном конвертерном шлаке за счет того, что он является практически мономинеральным материалом, содержащим MgCO3, а также к недостаткам использования данного флюса можно отнести высокие энергетические затраты, связанные при его растворении за счет высоких потерь при прокаливании магнезита (до 50%).

Наиболее близким по технической сущности является флюс известково-магнезиального состава, который содержит, мас.%: 26,0-35,0 оксида магния; 0,3-7,0 оксида алюминия; 5,0-15,0 оксидов железа; 0,5-7,0 кремнезема и остальное оксид кальция (Патент РФ №2145357, С 21 С 5/36, от 02.10.2000 г.).

Недостатком вышеуказанного известково-магнезиального флюса является низкое содержание MgO, что приводит к увеличению его разовой доли, подаваемой в конвертер при необходимости повышении оксида магния в шлаке, а следовательно, и к увеличению количества образующего шлака, и соответствующего увеличения энергозатрат на растворение его в шлаке.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ получения известково-магнезиального флюса, включающий смешение компонентов сырьевой шихты путем проведения совместного помола и окомкование материала способом обжига шлама во вращающейся печи. После охлаждения из обожженного материала выделяют два продукта, целевой в виде фракции крупнее 5 мм и отсевной в виде фракции менее 5 мм, который возвращается обратно в печь на повторное окомкование (Патент РФ №2141535, С 21 С 5/36, от 20.11.1999 г.).

Недостатком данного способа является низкая прочность спека, готового продукта и высокие энергозатраты, связанные с возвращением отсевного материала обратно в печь на повторное окомкование.

Задачей изобретения является создание сталеплавильного флюса, обладающего повышенным содержанием MgO, невысокой кажущейся плотностью, обеспечивающей достаточно высокую скорость растворения флюса в шлаковых расплавах основного состава. Предлагаемый способ производства позволяет производить флюс в виде окатанных гранул и брикетов необходимых размеров с высокой механической прочностью, обеспечивающей надежное хранение и транспортировку его в течение длительного времени без разрушения.

Решение поставленной задачи достигается тем, что известный сталеплавильный флюс, содержащий оксиды кальция, железа, магния, алюминия и кремнезем, согласно изобретению содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас., % на прокаленное вещество:

оксид магния основа
оксид кальция 3,0-12,0
оксиды железа 5,0-15,0
оксид алюминия 0,2-2,5
диоксид кремния 2,0-5,0

Технический результат по способу получения сталеплавильного флюса достигается тем, что смешение компонентов шихты, состоящей из природного магнезита, каустического магнезита и сидеритовой руды, производят непосредственно во вращающейся печи при следующем содержании компонентов шихты, мас. доля, %:

природный магнезит 40-65
каустический магнезит 20-55
сидеритовая руда 5-15

Сырьевую смесь обжигают при температуре 1550-1700°С, обеспечивающей получение продукта окатанной формы. Обоженный материал охлаждают и классифицируют с получением готового продукта в виде фракции более 4 мм и отсева фракции менее 4 мм. Отсев обожженного материала фракции менее 4 мм используют в качестве основного исходного материала для изготовления способом брикетирования крупнокускового флюса. Шихта для изготовления брикетированного флюса содержит в своем составе фракцию менее 4 мм и молотую составляющую того же состава при следующем содержании компонентов шихты, мас. доля, %:

отсев обожженного материала 70-90
молотая составляющая 10-30
связующее, сверх 100% 0,5-8

готовые брикеты термообрабатывают при температуре 160-230°С.

Дополнительно предлагается еще три варианта шихты брикетированного сталеплавильного флюса, отличающихся от начального тем, что в качестве молотой составляющей используются:

1. Каустический магнезит;

2. Молотая смесь, состоящая из каустического магнезита и агломератт железной руды в соотношении 50±5 – 50±5%;

3. Молотая смесь, состоящая из отсева обожженного материала 4-0 мм и агломерата железной руды в соотношении 60±5 – 40±5% при том же содержании компонентов в шихте.

Основными действующими веществами флюса являются оксид магния и его соединения с оксидами железа. Они хорошо взаимодействуют с компонентами сталеплавильного шлака и растворяются в нем. Оксид магния флюса взаимодействует с такими агрессивными по отношению к огнеупорной футеровке компонентами шлака, как FeO и SiO2 и связывает их в нейтральные соединения как мервинит, монтичеллит, ферриты и вюститы магния. Последние два являются огнеупорными соединениями и во взаимодействии с компонентами шлака образуют непрерывный ряд твердых растворов ферритов и вюститов сложного состава, в связи с этим происходит повышение вязкости шлака, что положительно влияет на степень пропитки шлаком футеровки. За счет общего повышения MgO в шлаке происходит снижение химического градиента по данному компоненту на границе «огнеупорная футеровка – шлак» и в конечном итоге уменьшается скорость растворения периклазсодержащей футеровки плавильной печи. Вместе с тем создание вязкого расплава шлака, содержащего до 10-12% MgO, обеспечивает хорошую адгезию его к футеровке. После слива металла подготовленный шлак наносят на футеровку конвертера посредством раздува его азотом высокого давления. На поверхности футеровки шлак кристаллизуется и образует защитный слой, стойкость данного слоя достигает двух плавок. После смыва защитного слоя операцию по подготовке и раздуву шлака повторяют.

В заявленных способах производства флюса в сравнении с прототипом используются менее затратные переделы производства:

– на переделе приготовления сырьевой смеси исключается энергозатратный передел приготовления шлама;

– возврат мелкого продукта фракции менее 4 мм обратно в печь на повторный обжиг заменяется переделом брикетирования специально приготовленной шихты,

– способ производства флюса посредством брикетирования шихты, содержащей дополнительно каустический магнезит и/или его молотую составляющую с агломератом железной руды, позволяет изготавливать флюс, отличающийся высокой скоростью растворения его в шлаковых расплавах основного состава.

Приготовление флюса указанного химического состава с кажущейся плотностью менее 3,0 г/см3 позволяет обеспечить растворение его в основных шлаковых расплавах в течение не более 10 минут.

Анализ известных в технической и патентной литературе способов получения флюсов сталеплавильного шлака не выявил применение заявленных признаков, обеспечивающих минимальные энергетические затраты окомкованного флюса, не разрушающегося в процессе транспортировки и хранения, что свидетельствует о не очевидности заявляемого изобретения.

Пример конкретного выполнения.

Природный магнезит крупностью менее 40 мм, каустический магнезит в виде уловленного пылевыноса из вращающейся печи и сидеритовую руду в соотношении, указанном в таблице 1, подают во вращающуюся печь. Сырьевые компоненты шихты, проходя через зоны подготовки и декарбонизации печи, смешиваются, и в зону обжига шихта поступает в относительно однородном состоянии. В зоне высоких температур печи за счет образования легкоплавких соединений, в основном ферритов кальция и присутствия каустического магнезита, шихта спекается с образованием окатышей с размерами до 40 мм. Обжиг сырьевой смеси проводили в диапазоне температур 1550-1700°С. Температура обжига ниже 1550°С приводит к значительному снижению выхода целевого крупнокускового продукта, а температуры выше 1700°С приводят к повышению не производительных расходов топлива.

Количество окатанного материала и его кажущаяся плотность имеют прямо пропорциональную зависимость от количества подаваемой в печь каустической пыли. Обожженный материал рассевали с получением готового продукта фракции более 4 мм и отсевного продукта фракции менее 4 мм. Выход фракции менее 4 мм в среднем составил 40%.

Утилизацию фракции менее 4 мм производили способом брикетирования полусухих масс, содержащих в исходной шихте молотую составляющую, и в качестве связки использовали сухой фенольный порошок (СФП) с растворителем – этиленгликоль в количестве 3,0% и 1,5% соответственно сверх 100%. После брикетирования брикеты термообрабатывали при температуре 160-230°С. Выбранный диапазон температур позволяет получать брикеты с максимально возможной прочностью.

Составы масс представлены в таблице 2.

Готовый флюс в виде окатышей и брикетов испытывали на прочность, сроки хранения и скорость растворения в расплавленном конвертерном шлаке при температуре 1610±10°С. Исходный конвертерный шлак, флюс и конечный шлак с присадкой к нему 10% флюса имели следующий химический состав, мас. доля в %:

MgO SiO2 Fe2О3 CaO FeO Al2O3 MnO
Исходный шлак 4,0 18,9 6,9 47,6 11,8 1,4 9,4
Флюс 86,1 3,0 6,8 3,6 0,5
Конечный шлак 10,5 18,3 9,4 42,8 8,9 1,4 8,7

Усвоение шлаком MgO составило 85% относительно расчетного.

Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Анализ приведенных результатов показывает, что применение заявляемых способов производства позволяет получать флюс прочный, не разрушающийся в процессе транспортировки и хранения, а также имеющий не высокую кажущуюся плотность и как следствие относительно высокую скорость растворения в сталеплавильном шлаковом расплаве.

Таблица 1
Номер шихты Состав шихты, содержание компонентов, % Химический состав флюса, мас. доля, % Выход
MgO CaO SiO2 Al2О3 Fe2О3 mпрк фр. менее 4 мм, %
магнезит природный магнезит каустический руда сидеритовая
прототип 30,3 50,5 4,6 4,6 10,0 0,1 17,6
1 65 20 15 77,6 5,31 4,10 1,94 10,9 0,16 41,5
2 40 50 10 83,8 3,36 3,20 1,52 8,31 0,12 29,8
3 50 45 5 87,3 3,38 2,99 0,95 5,16 0,32 36,1
Таблица 2
Номер шихты отсев обожженного материала 4-0 мм Содержание фракций, % Химический состав брикетированного флюса, мас. доля, %
Молотая составляющая, приготовленная из:
4-0 мм к.маг. к.маг. + агл. 4-0 + агл. MgO CaO SiO2 Al2О3 Fe2O3 mпрк
1a 85 15 83,4 4,23 3,41 1,48 7,42 0,1
2a 90 10 84,8 4,05 3,29 0,76 6,65 0,81
80 20 76,5 3,67 3,93 2,34 12,60 3,30
4a 70 30 74,8 3,81 4,21 2,42 14,4 0,36

Таблица 3
Номер опыта Плотность кажущаяся. г/см3 Прочность на сжатие, Н/гранулу Разрушаемость при хранении 30 суток, % Время растворения флюса, мин
прототип 2,98 31,5 16,0 11,4
1 2,89 52,1 4,0 8,6
2 2,65 53,6 3,6 9,4
3 2,71 56,1 3,8 10,0
1a 2,41 51,4 2,8 9,6
2a 2,32 43,2 2,1 8,7
2,38 41,1 2,6 8,6
4a 2,46 44,6 2,6 8,4

Формула изобретения

1. Сталеплавильный флюс, содержащий оксиды магния, кальция, железа, алюминия и диоксид кремния, отличающийся тем, что он содержит указанные оксиды при следующем соотношении, мас.% на прокаленное вещество:

Оксид магния Основа
Оксид кальция 3,0-12,0
Оксиды железа 5,0-15,0
Оксид алюминия 0,2-2,5
Диоксид кремния 2,0-5,0

2. Способ получения сталеплавильного флюса, включающий смешение сырьевых компонентов шихты, обжиг шихты во вращающейся печи, выделение из обожженного материала целевого продукта в виде крупной фракции, отличающийся тем, что в качестве компонентов сырьевой шихты используют природный магнезит, каустический магнезит и сидеритовую руду, которые смешивают непосредственно во вращающейся печи, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Природный магнезит 40-65
Каустический магнезит 20-55
Сидеритовая руда 5-15

и обжигают ее при температуре 1550-1700°С, обеспечивающей получение продукта окатанной формы.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что обожженный материал охлаждают и классифицируют с получением готового продукта в виде фракции более 4 мм и отсева фракции менее 4 мм.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что отсев обожженного материала фракции менее 4 мм используют в качестве основного исходного материала для изготовления крупнокускового флюса способом брикетирования.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что шихта для изготовления брикетированного флюса содержит фракцию менее 4 мм и молотую составляющую того же состава, при следующем содержании компонентов шихты, мас.%:

Отсев обожженного материала 70-90
Молотая составляющая 10-30
Связующее, сверх 100% 0,5-8

готовые брикеты термообрабатывают при 160-230°С.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что шихта для изготовления брикетированного флюса дополнительно содержит молотую составляющую в виде каустического магнезита.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что шихта для изготовления брикетированного флюса дополнительно содержит молотую составляющую в виде молотой смеси, состоящей из каустического магнезита и агломерата железной руды в соотношении (50±5:50±5) %.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что шихта для изготовления брикетированного флюса дополнительно содержит молотую составляющую в виде молотой смеси, состоящей из отсева обожженного материала и агломерата железной руды в соотношении (60±5:40±5) %.


PC4A – Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:

Открытое акционерное общество по производству огнеупоров “Комбинат “Магнезит”

(73) Патентообладатель:

Общество с ограниченной ответственностью “Группа “Магнезит”

Договор № РД0038555 зарегистрирован 17.07.2008

Извещение опубликовано: 27.08.2008 БИ: 24/2008


Categories: BD_2296000-2296999