Спосіб виготування брикетів з феросплавів

Изобретение относится к безотходной технологии в области металлургии, в частности к утилизации металлосодержащих отходов, например, ферросплавного производства с получением брикетов, используемых для прямого раскисления, легирования или модифицирования стали и сплавов. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления брикетов из ферросплавов, включающий приготовление смеси из крупно- и мелкофракционного ферросплава с добавлением неорганического связующего - алюминий содержащего материала и дальнейшее формование полученной смеси. Формование осуществляют нагревом смеси до 850-900°С в пресс-форме с получением брикетов. Шихтовую смесь получают смешиванием крупно- и мелкофракционного ферросплава в соотношении 1:(1,21,5) [1]. Недостатком известного способа является низкая степень усвоения компонентов ферросплава и высокие энергетические затраты на получение брикетов. Использование в данном способе для получения шихтовой смеси крупно- и мелкофракционного (тонкодисперсного) ферросплава в соотношении 1 :(1,2-1,5), соответственно, не даст возможность получить плотную упаковку частиц в брикете. Полученные брикеты имеют невысокую объемную плотность, что значительно ухудшает условия растворения компонентов ферросплава жидким металлом. Процесс расплавления брикета сопровождается высоким угаром компонентов, что значительно снижает степень усвоения ферросплавов. Для получения достаточной прочности брикетов процесс формования их требует обязательного нагрева шихтовой смеси до определенной высокой температуры. Таким образом, для данного способа характерны высокие энергетические затраты. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа изготовления брикетов из ферросплавов, в котором за счет того, что процесс подготовки смеси ведут при новом соотношении ее фракционного состава в сочетании с новым связующим, обеспечивается значительное улучшение термодинамики и кинетики реакции растворения компонентов ферросплава, изменение температурного режима процесса формования брикетов, что позволит повысить степень усвоения легирующи х компонентов жидким металлом и снизить энергетические затраты на процесс. Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления брикетов из ферросплавов, включающем приготовление смеси из крупно- и мелкофракционного ферросплава с добавлением неорганического связующего с последующим формованием брикетов согласно изобретению крупнофракционных ферросплавов смешивают с мелкофракционным в соотношении (2-4): 1, при одновременном введении связующего, а в качестве неорганического связующего используют жидкое стекло в количестве 2-5 % от массы шихты. При этом размеры зерен крупнофракционного ферросплава выбирают в пределах 5-25 мм, а мелкофракционного - 0,1-3 мм. Смешение крупнофракционных компонентов шихты, у которых размеры фракции составляет 5,0-25,0 мм и мелкофракционных с размером фракций 0,1-3,0 мм, соответственно, в соотношении (2-4): 1, позволяет получить оптимальную объемную плотность брикетов. Брикеты, попадая в жидкий металл, максимально погружаются в него. При этом происходит равномерное расплавление брикета, при котором скорость диффузионных процессов на границе жидкость-брикет соответствует скорости растворения легирующего компонента ферросплава. Для процесса характерно максимальное усвоение легирующи х компонентов жидким металлом. Кроме того, наличие в брикете относительно большого количества крупной фракции ферросплава способствует более длительному расплавлению отдельных зерен, увеличивает время растворения легирующего компонента, что повышает степень усвоения его жидким металлом. Использование в качестве связующего жидкого стекла, вводимого в течение всего процесса смешения, позволяет получить характерную структур у в брикете. В процессе формирования брикета сопровождающимся соответствующими физическими превращениями, на поверхности зерен ферросплава формируется слой жидкого стекла, в котором присутствуют соединения типа R 2O (например, Nа2О, К2О и др), играющих роль катализаторов реакции растворения легирующего компонента. Одновременно эти соединения при расплавлении образуют легкоплавкие эвтектики, которые улучшают термодинамику и кинетику из процесса растворения легирующего компонента, снижают температуру проведения процесса. Все это положительно влияет на процесс усвоения компонентов жидким металлом и снижение энергетических затрат. Необходимое соотношение разных фракций ферросплавов получено экспериментально. Способ изготовления брикетов из ферросплавов осуществляют следующим образом. Пример 1 (в таблице, пример № 4). В лопастный смеситель помещают 11,25 кг крупнофракционного ферросплава (дисперсностью 5-25 мм) представляющий собой отсевы производства ферросилиция (в качестве ферросплава могут использоваться: FeMn, FeCr, Si Mn, FeTi, FeNi и др.). Затем включают смеситель и попеременно вводят мелкофракционный ферросплав (тот же отсев) дисперсностью 0,3-3,0 мм) и жидкое стекло. Количество введенного мелкофракционного ферросплава - 3,75 кг, а жидкого стекла - 0,45 кг. Плотность - 1,45 г/см , модулем 2,75, и содержание щелочей 25,9 %. Перемешивание смеси осуществляют в течение 10 минут до получения однородной массы. Формование смеси производили на штемпельном прессе, в котором масса испытывала давление в 65 МПа. В результате формования получены брикеты размером 150x150 мм, которые подвергались предварительному грохочению, после чего отправлялись на склад. Ускорение высыхания брикетов возможно за счет нагрева их до 50-80°С в течение 0,5 час. Готовые брикеты обладают высокой прочностью (Чс - число сбрасываний с высоты 2 м равно 16, Ry -разрушающее усилие - 4 тс/брикет). Использование полученных брикетов при производстве легированной стали марки ХВГ показали, что степень усвоения ферросплава составляет 0,85. Снижение энергетических затрат на процесс, по сравнению с прототипом, составляет 70 %. Примеры осуществления способа, отражающие предельные и допредельные значения, соотношения фракционного состава ферросплава и вводимого связующего представлены в таблице. Использование предлагаемого технического решения позволит повысить степень усвоения ферросплава жидким металлом на 6-8%, уменьшить энергетические затраты на производство брикетов (по сравнению с прототипом) на 65-70 %. Дополнительный эффект от использования изобретения заключается в расширении сферы применения брикетов (для реагирования, раскисления и модифицирования любых марок сталей и сплавов, а также возможности модифицирования стали щелочноземельными металлами.