Технические показатели различных по мощности технологических линий. Расчет расходов на оплату труда персонала, обеспечивающего работу различных по мощности технологических линий. Компонентный и химический состав проплавленных в электропечах РУП “БМЗ” брикетов. Характеристика плавок на РУП “БМЗ” с использованием брикетов и без них. Средние значения режимов выплавки стали опытных и сравнительных плавок (на РУП “БМЗ”). Сравнительные показатели работы ДП №2 при работе с брикетами. Результаты компьютерного моделирования доменной плавки с применением железо-коксовых брикетов

Железо-флюсо

Железо-флюсо-углеродосодержащие
брикеты – новая композиционная шихта для
металлургических переделов

В связи с постепенным истощением
разрабатываемых месторождений железорудного
сырья, уменьшением сбора металлолома,
увеличением стоимости чушкового чугуна и
железнодорожных тарифов на его доставку –
металлургическая промышленность поставлена
перед необходимостью изыскания новых видов
компонентов металлургической шихты.

В конце 2000 – начале 2001 года на рынке
металлошихты образовалась ситуация, повлекшая
за собой значительный рост цен на ферроскрап, что
побудило коммерческие и технические службы
предприятий, использующих при выплавке стали в
основном металлический лом и чугун, заняться
поисками альтернативных материалов.

Современные технологии производства
стали, ферросплавов и литья основываются на
окислительно-восстановительных процессах при
плавке железосодержащего сырья, флюсов и
легирующих добавок с применением в качестве
основного энергоносителя и восстановителя
металлургического каменноугольного кокса,
природного газа и электроэнергии в
соответствующих тепловых агрегатах (печах).

В большинстве случаев богатое
железосодержащее сырье представляет собой
тонкодисперсные концентраты, и ведение
металлургических процессов в печах требует их
окускования для обеспечения достаточной
газопроницаемости. Традиционной шихтой для
таких переделов являются агломерат, окатыши,
железо прямого восстановления, чушковый чугун,
металлолом, ферромарганец, ферросилиций и т.д., а
также минеральное сырье в качестве флюсующих
добавок.

Окускование является одной из
актуальных задач в подготовке железосодержащих
материалов к металлургическому переделу.

На сегодняшний день известны три способа
окускования мелких руд, концентратов и отходов:
агломерация, грануляция (окомкование) и
брикетирование.

Агломерация – процесс получения кусков
(агломерата) методом спекания мелкой руды и
концентрата с топливом при высокой температуре
горения.

Грануляция (окомкование-окатывание) –
процесс получения окатышей, основанный на
свойстве увлажненных тонко измельченных частиц
руды или концентрата образовывать окатыши
большей или меньшей крупности и прочности,
которым, скатыванием в специальных аппаратах,
придается необходимый размер и форма,
последующим обжигом – повышенная прочность.

Брикетирование – процесс получения
кусков (брикетов) с добавкой и без добавки
связующих веществ с последующим прессованием
смеси в брикеты нужного размера и формы. Целью
структурообразования мелких материалов
является не только получение определенного
размера кусков, но и создание в искусственных
структурах комплекса заданных физико-химических
свойств. В связи с этим существует закономерная
причинно-следственная связь технологических
параметров процессов структурообразования с
качественными характеристиками подготовленных
материалов.

Отличительной особенностью этого
процесса является возможность изготовления
брикетов из шихтовых смесей, эффективных для
основных типов агрегатов металлургического
передела.

Технология изготовления
металлургических брикетов

Наиболее экономически выгодной и
экологически безопасной является холодное
брикетирование. Недостатки ранее принятой
технологии изготовления брикетов на
штемпельных, револьверных, вальцевых прессах
(низкая производительность, сложность
оборудования, ограниченность в размерах и т.д.)
полностью устраняются на вибропрессовальных
линиях по производству строительных изделий.

В настоящее время данная технология
изготовления металлургических брикетов
отработана на различных линиях отечественного и
импортного производства.

Предложен способ изготовления брикетов,
включающий подготовку шихты, содержащей
окисленный железо-углеродосодержащий материал,
связующее или пластификатор, ее смешивание с
увлажнением водным раствором и уплотнение смеси
давлением при формовании брикета
вибропрессованием. При этом уплотнение смеси
производят с удельным давлением, равным 0,02-0,1 МПа
с одновременным воздействием на смесь вибрации с
частотой 30-70 Гц и амплитудой колебания 0,2-0,6 мм.

Опытным путем установлено, что
оптимальными являются следующие режимы
перемешивания шихты для производства
металлургических брикетов:

- перемешивание сухих материалов с
цементом без добавления водного раствора
добавки – 40-60 с;

- перемешивание шихты, затворенной
водным раствором пластификатора – 90-120 с. Данные
режимы перемешивания позволяют получить
гомогенную смесь, в которой вяжущее вещество
однородно распределено между частицами
материалов, что обеспечивает в готовом брикете
максимальную прочность.

Важным моментом отработанной технологии
являются требования по влажности формовочной
смеси, поскольку технология формования не
допускает излишков воды (смесь "плывет"), а
также не допускает недостатка воды (смесь
неэффективно уплотняется в процессе формования).
Именно для регулировки удобоукладываемости
смеси и производится введение пластифицирующей
химической добавки, которая регламентирует
объем вовлеченного в смесь воздуха и образования
пористости.

Формование брикета производится
способом вибропрессования, т.е. одновременным
воздействием на формовочную смесь вибрации и
прессования.

Вибрация – это эффективное средство
механизированного распределения, укладки и
уплотнения на основе применения вяжущего.
Основное достоинство этого метода формирования
состоит в том, что в процессе вибрирования резко
понижается вязкость формовочной смеси. Под
действием вибрации значительно уменьшается
трение и сцепление между частицами в смеси,
вследствие чего облегчается перемешивание
частиц и уплотнение смеси. Формовочная смесь в
целом превращается из жесткой и малоподвижной в
весьма подвижную текучую массу, которая быстро
заполняет форму. Подчиняясь законам
гидростатики, разжиженная смесь при
вибрировании оказывает гидростатическое
давление на стенки формы, при этом она тщательно
заполняет формы даже со сложными очертаниями. В
результате значительного уменьшения сил
внутреннего сцепления и трения формовочная
смесь, находясь под воздействием сил тяжести,
уплотняется. Крупные частицы, взаимно скользя,
укладываются весьма компактно, пустоты между
ними заполняются вяжущим.

Пластифицирующие добавки, обволакивая
вяжущее, придают ему дополнительную текучесть.
Под воздействием вибрации формовочная смесь
теряет свою подвижность, и, будучи уплотненной,
приобретает еще большую структурную прочность,
чем до вибрирования.

Воздействие на смесь вибрации в
совокупности с прессованием позволяет получить
брикет максимальной прочности и плотности.

Формование брикета производится в
многоместных пресс-формах на деревянных или
металлических технологических поддонах. В
зависимости от требований заказчика может быть
изготовлен брикет любой конфигурации размером
от 20х20х20 мм до 500х1500х1500 мм. За один цикл (не более 30
с) может изготавливаться от 0,05 до 1,125 кубических
метров металлургических брикетов.

В зависимости от области применения
металлургического брикета возможно получение
любого, отвечающего требованиям каждого
конкретного металлургического передела и его
шихты, состава брикета, с добавлением различных
легирующих и флюсующих добавок, с заданными
механическими свойствами.

При разработке технологии производства
брикета приоритетными являлись следующие
задачи:

- получение брикета с заданными
свойствами по требованиям конкретного заказчика
(предложенная нами технология позволяет
получить брикет с заданными геометрическими
размерами, конфигурацией и физическими
свойствами);

- компонентный состав брикета, который и
определяет его металлургическую ценность,
разрабатывается с участием специалистов –
металлургов предприятия потребителя брикета;

- эффективность производства и
применения брикета, которая достигается за счет
размещения брикетной фабрики в непосредственной
близости от источников образования отходов и
плавильных агрегатов, расположенных, как
правило, на одной площадке;

- высокая производительность, низкая
стоимость вибропрессового оборудования,
минимальное количество обслуживающего
персонала.

Технология изготовления
металлургических брикетов включает в себя
следующие переделы:

1. Доставка сырьевых компонентов
(производится железнодорожным или автомобильным
транспортом).

2. Хранение вяжущего (цемента)
осуществляется в закрытых герметичных
металлических или бетонных силосах,
оборудованных аэрацией для предотвращения
слеживания цемента. Закачивание цементных
силосов, как правило, производится при помощи
пневмотранспорта (пневмопровода).

Хранение металлосодержащих компонентов
осуществляется на открытых или закрытых
площадках, оборудованных водоотводом.

Компоненты должны быть защищены от
переувлажнения (свыше 10% по массе).

Наиболее оптимальным является хранение
компонентов в секторном складе, на котором
исключается переремешивание различных
компонентов. Хранение углеродосодержащих
компонентов аналогично хранению
металлосодержащих компонентов.

Тонкодисперсные компоненты для
приготовления шихтовой смеси (например, пыль
газоочистки) с содержанием частиц менее 0,14 мм в
количестве 70% и более хранятся в закрытых
емкостях аналогично хранению цемента и
транспортируются пневмотранспортом с целью
исключения загрязнения окружающей среды.

3. Дозирование цемента производится
весовым способом электронным весовым дозатором,
который устанавливается над смесителем или
непосредственно на чаше смесителя. При выборе
весового дозатора цемента должна обеспечиваться
точность дозирования +1%.

Дозирование сыпучих сырьевых
компонентов осуществляется из промежуточных
бункеров-накопителей. Сыпучие компоненты в
бункера-накопители могут транспортироваться при
помощи элеватора-подъемника, системы ленточных
транспортеров.

Дозирование сыпучих материалов может
осуществляться двумя способами:

- каждый бункер-накопитель оснащается
ленточным питателем-дозатором, при помощи
которого производится объемно-весовое
дозирование; в этом случае возможно
одновременное дозирование компонентов из всех
бункеров;

- под системой бункеров находится
ленточный транспортер-дозатор; в этом случае
возможно только последовательное дозирование
компонентов из каждого бункера.

И в первом и во втором случаях
дозирование производится на ленточный
транспортер, который во втором случае является и
дозатором. Ленточный транспортер перемещает
отдозированные сыпучие компоненты в скиповый
подъемник, который, в свою очередь,
транспортирует компоненты в смеситель.
Дозирование тонкодисперсных компонентов
производится по аналогии с дозированием цемента.
В этом случае над смесителем устанавливается еще
один весовой дозатор.

Дозирование воды производится при
помощи объемных (поплавковых) или весовых
дозаторов; кроме того, существует большое
количество расходомеров воды. На автоматических
высокопроизводительных конвейерных линиях
устанавливается система автоматического
дозирования воды, состоящая из системы грубого
дозирования, системы тонкого дозирования
(долива), и автоматический влагомер, регулирующий
количество подаваемой воды. Вместо воды может в
состав шихты по такой же системе подаваться
водный раствор химической добавки, если это
требуется по технологии.

4. Приготовление шихтовой смеси включает
в себя две основных операции: перемешивание
сухих компонентов с вяжущим и перемешивание с
добавлением воды или водного раствора
химической добавки.

Перемешивание сухих компонентов
производится, как правило, в течение 40-60 с. Данная
операция предназначена для лучшего
распределения вяжущего (цемента) между частицами
других компонентов с целью получения
максимальной прочности брикета при минимальном
расходе вяжущего.

Затворение шихтовой смеси водой или
водным раствором химической добавки
производится в течение 90-120 с. В зависимости от
типа применяемого смесителя и его объема.

Для приготовления шихтовой смеси
рекомендуется использовать смесители
планетарного типа, которые позволяют
интенсифицировать процесс перемешивания. Объем
устанавливаемого смесителя зависит от
производительности применяемого вибропресса.

Влажность приготовленной шихтовой смеси
может варьировать от 8 до 11% по массе.
Приготовленная в смесителе шихтовая смесь
представляет собой сыпучую массу, которая
комкуется при сжатии в руке.

5. Транспортирование приготовленной
шихтовой смеси к расходному бункеру вибропресса
может осуществляться при помощи ленточного
транспортера, кюбеля (перемещаемого расходного
бункера). Кроме того, смеситель может быть
расположен непосредственно над расходным
бункером вибропресса. В этом случае шихтовая
смесь самотеком по течке под действием сил
гравитации пересыпается в расходный бункер
вибропресса. Следует отметить, что высота
свободного падения шихтовой смеси не должна
превышать 2 м, поскольку в противном случае
происходит самопроизвольное уплотнение
шихтовой смеси в расходном бункере, что в
дальнейшем будет осложнять процесс дозирования
смеси.

6. Формование брикетов осуществляется на
вибропрессе, оснащенном пресс-формой, задающей
конфигурацию (геометрические параметры) брикета.
Пресс-форма является сменной конструкцией
(замена производится в течение 10-40 мин. в
зависимости от типа вибропресса), поэтому
возможно изготовление брикетов различной
конфигурации.

Процесс виброформования состоит из двух
основных операций: вибродозирования и
вибропрессования.

Вибродозирование – это процесс укладки
из расходного бункера-накопителя шихтовой смеси
в матрицу пресс-формы при работающих вибраторах
вибростола. Цель вибродозирования – укладка в
каждую ячейку матрицы такого количества
шихтовой смеси, чтобы обеспечить требуемые
параметры готового брикета по плотности и
пористости.

Вибропрессование – это процесс
уплотнения шихтовой смеси в ячейках матрицы
путем одновременного воздействия вибрации и
давления.

Продолжительность процесса
виброформования (цикл) – 15-30 с, зависит от типа
применяемого вибропресса и от свойств
формовочной смеси. Следует отметить, что цикл
работы вибропресса является определяющим для
расчета производительности всех остальных
переделов (дозирование, приготовление шихтовой
смеси, пакетирование и транспортирование
готовой продукции).

7. Транспортирование отформованных
брикетов к посту набора прочности может
осуществляться автопогрузчиком, самоходной
многоярусной тележкой, электротельфером и пр.
Набор прочности может производиться путем
естественной выдержки при температуре не ниже +20
°С. Процесс набора брикетами прочности можно
ускорить, подвергая брикеты тепловлажностной
обработке при температуре +60 °С и влажности 98% в
течение 16 часов. В этом случае по окончании
процесса тепловлажностной обработки брикеты
имеют отпускную прочность (70% проектной
прочности).

Тепловлажностная обработка имеет 4
стадии:

I – предварительная выдержка – 2 часа;

II – подъем температуры до 60 °С со
скоростью не более 25 град/ч – 2 часа;

III – изотермическая выдержка при
температуре 60 °С в течение 10,5 ч;

IV – снижение температуры со скоростью не
более 30 град/ч – 1,5 ч.

При наборе прочности в естественных
условиях брикеты имеют отпускную прочность
через 5-7 суток.

8. Пакетирование готовой продукции
производится при помощи автоматических
укладывающих машин (для вибропрессовых
установок с многослойной укладкой продукта
пакетирование не требуется, так как в процессе
формования производится формирование пакета с
изделиями).

9. Транспортирование пакетов с брикетами
осуществляется вилочным или клещевым
автопогрузчиком, поскольку автопогрузчики
являются самым мобильным транспортом.

10. Расформовка брикетов для последующей
погрузки в транспортное средство или на склад
осуществляется с помощью специального
приспособления.

Для расчета экономической эффективности
приняты для рассмотрения 3 типа технологических
линий для производства металлургического
брикета способом вибропрессования различной
производственной мощностью.

Классификация металлургических
брикетов и их технологическая ценность

В сотрудничестве с рядом метпредприятий
удалось определить область применения брикетов
в металлургической промышленности и разработать
соответствующие составы для конкретных
предприятий России, Беларуси, Латвии, Украины,
Бразилии, Мексики.

В настоящее время разработан и выпущен
целый ряд технических условий, отработаны
составы металлургических брикетов, начиная от
простых, в основу которых входит практически
весь перечень железо-углеродсодержащих
материалов, и, заканчивая эксклюзивными, где в
качестве углерода применяются отходы древесного
угля из эвкалипта для металлургических
предприятий Бразилии.

По технологическому предназначению
металлургические брикеты условно можно разбить
на три крупных класса.

К первому классу относятся
самовосстанавливающиеся брикеты, то есть
компоненты брикета состоят из оксидов железа и
углерода, идущего на восстановление и
науглероживание восстановленного железа. В
условиях восстановительной и окислительной
атмосферы это соотношение различно. Вторичным
фактором регулирования соотношения
углерод/оксиды железа является открытая
пористость брикета, которая в одном случае
привлекает восстановительный газ в печи для
процессов, идущих в теле брикета, в другом – не
дает доступа кислорода для дополнительного
окисления углерода. Основным принципом работы
брикетов данного класса является прямое
восстановление оксидов железа углеродом за счет
многочисленных и сильно развитых контактов этих
составляющих внутри брикетов.

В этом случае большую роль играет
фракционный состав компонентов, который должен
быть достаточно мелким, то есть для кокса фракция
– менее 3 мм, для оксидов – менее 5 мм. Данный тип
брикетов в сталеплавильном переделе заменяет
чугун или стальной лом и играет роль
карбюризатора, в доменном – экономит кокс. Очень
важно, чтобы содержание железа в брикете не было
меньше композиционной шихты металлургического
передела. Например, содержание железа в
суммарной шихте доменных печей, работающих на
передельном чугуне, составляет в среднем 44-45%.
Применение железо-углеродосодержащих брикетов с
таким содержанием железа и выше не только
экономит кокс, но и повышает производительность
агрегата. Применение шламов, колошниковой пыли,
пылей с электорофильтров, с этой точки зрения,
ограничивается в составе брикетов.

Возможность свободного изменения
соотношения окислительных и восстановительных
компонентов, а также фракционного состава
обусловливает технологическую ценность и
целесообразность применения предлагаемых нами
металлургических брикетов в качестве
составляющей металлошихты при выплавке чугуна и
стали в различных металлургических агрегатах.

Расчетное содержание компонентов для
конкретного металлургического передела
позволяет в значительной степени компенсировать
затраты тепловой энергии и металлургического
кокса, необходимого для восстановления
окисленных железосодержащих материалов.

Наличие в брикете углерода и оксидов
железа с развитой межфазной поверхностью и
необходимой пористостью обеспечивают
восстановление оксидов железа в теле брикета и
раннее образование СО по сравнению с
традиционными видами шихты.

Окисление углерода представляет собой
сложную многостадийную гетерогенную реакцию,
заканчивающуюся образованием газовой фазы в
виде смеси оксидов СО и СО2 с высокой энергетикой.
Отсюда следует, что важнейшим показателем
оксидо-железо-углеродосодержащих брикетов
являются скорость окисления углерода и,
следовательно, скорость восстановления оксидов
железа, что особенно актуально для
сталеплавильного передела.

Этот показатель определяется
фракционным составом компонентов брикета. За
счет развития твердофазных реакций
восстановления железа углеродом в теле брикета
при нагреве до 1150-1170 оС оксиды железа
восстанавливаются полностью, причем максимум
скорости окисления углерода, равный 0,5% С/мин.
находится в интервале температур 1000-1050 оС, при
этом начало твердофазного взаимодействия
происходит при температуре 800 оС. При избытке
оксидов в брикете, что важно при сталеплавильном
переделе, окисление примесей чугуна происходит
за счет кислорода оксидов, при постоянном
барботировании ванны жидкого металла
выделяющимися СО и СО2. Для доменного передела
соотношение углерода и окислов железа должно
быть подобрано так, чтобы обеспечить как можно
более полное их восстановление.

Ко второму классу относятся
металлургические брикеты, в которые не
добавляются углеродистые составляющие, то есть
их основой является восстановленное железо,
оксиды железа и флюсующее вяжущее.
Технологическая задача этих брикетов состоит в
создании фракционной шихты с высоким
содержанием железа из мелкофракционных и
тонкодисперсных материалов, к которым можно
отнести отсев чугунной дроби, чугунную стружку,
металлоотсевы, дробленую стальную стружку,
окалину и т.п. В данном случае экономический
эффект достигается за счет улучшения
газодинамики процесса, повышения содержания
железа в шихте, уменьшения потерь шихты. Данный
тип брикетов наиболее приемлем для шахтных
печей.

К третьему классу относятся специальные
брикеты и совмещенные с первым и вторым классами.
Например, брикеты на основе прокатной окалины,
имеющие высокое содержание железа общего, закиси
железа (до 60%), применяются как промывочный
железосодержащий материал металлоприемников
доменных печей, брикеты на основе
титансодержащих компонентов (металлоотсев
феррованадиевого производства), наоборот, для
наращивания гарнисажа.

Добавка мелкофракционных компонентов с
высоким содержанием марганца предназначается
для выплавки марганцовистых литейных марок
чугуна. Это в равной степени относится и к
остальным легирующим компонентам, необходимым
при производстве чугуна и стали. Брикеты этого
класса, с добавлением углеродистой составляющей,
частично объединяют преимущества первого и
второго классов, то есть экономят кокс, улучшают
газодинамику, увеличивают содержание железа,
вносят легирующие компоненты. В данном случае
требования к фракционности углеродистой
составляющей снижаются, и допускается в
отдельных случаях применение отсева кокса с
доменных печей без предварительного помола.

Изучение металлургических свойств
осуществлялось, прежде всего, лабораторными
методами на образцах, выпиленных из промышленных
брикетов.

Внедрение брикетов в
сталеплавильном производстве на территории
Республики Беларусь

Опытно промышленные плавки с заменой
части металлургической шихты
железо-углеродосодержащими брикетами у нас в
стране проводились на Республиканском унитарном
предприятии "Белорусский металлургический
завод" (РУП "БМЗ").

По технологии "ЭкоМашГео" на
территории России были изготовлены пять видов
железо-углеродосодержащих брикетов (по 60 т
каждого) и поставлены на РУП "БМЗ".

Прочность на сжатие изготовленных
брикетов составила 15,3-15,6 МПа, открытая
пористость 15-16%.

Определение осыпаемости брикетов
производилось по двум методикам: по ГОСТ 2787-75 и по
методике сталеплавильного производства РУП
"БМЗ". Брикеты успешно прошли испытания на
осыпаемость по обеим методикам, т.е. потеря массы
по ГОСТ 2787 составила 2,7% после 10-кратного
сбрасывания 5,8% с выходом фракции – 5 мм в
потерянной массе – 3,6%.

Определение температурного интервала
размягчения проводилось на лабораторной
установке по определению температурного
интервала размягчения железорудных материалов
по ГОСТ 26517-85 в токе азота.

Результаты испытаний размягчаемости
брикетов следующие:

температура начала размягчения – 995 оС;

температура окончания размягчения – 1400
оС;

температурный интервал размягчения – 405
оС;

(для вариантов №1, 2, 3, 5).

Брикеты загружали на "подушку" из
легковесного лома весом 5-7 т в завалочные и
подвалочные корзины. При загрузке наблюдали
частичное разрушение углов и ребер брикетов.
Брикеты располагались по периметру корзины
компактно, аналогично загрузке чушкового чугуна.
Расплавление металлошихты производили в режиме
штатной технологии.

Для сравнения в период испытания было
взято количество одних и тех же марок стали
практически с одинаковым составом металлошихты,
но без брикетов, где также определялся
химический состав на содержание С, Р, S при
расплавлении.

Массовую долю брикетов в завалку
рассчитывали исходя из необходимого содержания
углерода в металле по расплавлении. При анализе
результатов химического состава в опытных
плавках с брикетами и сравнительных без брикетов
наблюдается значительный прирост процентного
содержания углерода. Например, в 20 опытных
плавках стали ст3сп среднее содержание углерода
по расплавлении брикетов составило 0,23%, в то же
время в 24 плавках без брикетов этих же марок
стали содержание углерода в первой пробе
равнялось 0,14%.

Аналогично виден прирост содержания
углерода в сталях марки ст1сп, 25Г2С, 460В. Анализ
большого массива плавок с брикетами и без
брикетов показывает, что увеличение содержания
углерода по расплавлении колеблется и находится
в пределах от 0,05% до 0,09%. Это связано с различным
содержанием углерода в брикетах.

Процесс восстановления визуально хорошо
наблюдался, когда при ручном вводе нескольких (5-7)
брикетов в жидкий расплав ванны печи происходило
выделение пузырьков газа, которые мгновенно
вспыхивали за счет догорания СО.

При этом электропечь работала стабильно,
без оголения электрической дуги.

Положительный эффект раннего
образования пенистых шлаков влияет на процесс
окисления твердых частиц углерода, находящихся в
брикетах с образованием СО, что в дальнейшем, при
использовании в шихте брикетов, позволит
получить значительное снижение удельного
расхода электроэнергии и кокса, что и было
отмечено на плавках, где удельный расход
составлял 498-506 кВт на тонну годной заготовки.

На основании вышеизложенного, можно
сделать следующие выводы:

- железо-углеродосодержащие брикеты
являются новым шихтовым материалом, частично или
полностью заменяющим чугун или стальной лом;

- брикеты вспенивают шлак и обеспечивают
более раннее и полное экранирование
электрических дуг;

- брикеты имеют правильную форму и вес,
обладают высокой прочностью и хорошей
транспортабельностью;

- брикеты улучшают восстановительную
атмосферу в печи.

Таким образом, подтверждается
несомненная технологичность нового вида шихты –
железо-углеродосодержащих брикетов, а также
возможность совершенствования металлургических
свойств с целью улучшения технико-экономических
параметров плавки и расширения сортамента
подготовленной шихты для
электросталеплавильного передела.

Внедрение брикетов в доменном
переделе на территории России

ОАО "Тулачермет" (Россия, г. Тула)
провело опытно-промышленные испытания
металлургических брикетов в качестве компонента
доменной шихты в 2002г. Затем, в начале 2003г. был
организован цех по производству
металлургических брикетов, в основу которого был
приобретен вибропресс "Рукис" с проектной
производительностью до 3 000 т брикетов в месяц.
ОАО

Василий Котенев, Елена Барсукова,
Владимир Зарытовский, ООО "ЭкоМашГео", г.
Тула.

Иван Курунов "МГИСиС"
(Технологический университет), г. Москва.

Владимир Власов, Сергей Мурат, ОАО
"Тулачермет", г. Тула.

Виктор Маточкин, Владимир Эндерс, РУП
"Белорусский металлургический завод", г.
Жлобин.

Эгил Купшис, Владимир Яковенко, АО
"Лиепаяс Металургс", г. Лиепая

 

Таблица 1. Технические показатели
различных по мощности технологических линий

			Тип технологической линии
			I	II	III
1.	Производительность	тыс.т/мес.	5	20	50
2.	Требуемый производственный персонал (4-х сменный 4-х бригадный непрерывный график работы)	чел.	43	39	39
3.	Стоимость оборудования, включая СМР и НДС 20%.	тыс. EUR	250	2 000	5 000
4.	Расход электроэнергии	тыс. кВт/ч в мес.	36	210	340
5.	Расход пара	ГКал в мес.	240	950	2 400
6.	Расход воды (технич.)	м3/мес.	500	2 000	5 000
7.	Расход цемента	т/мес.	500	2 000	5 000

Таблица 2. Расчет расходов на оплату
труда персонала, обеспечивающего работу
различных по мощности технологических линий.

		Тип технологической линии
		I			II			III
		чел.	Оклад, руб.	расходы на з.п, руб.	чел.	Оклад, руб.	расходы на з.п., руб.	чел.	Оклад, руб.	расходы на з.п., руб.
Основной производственный персонал
1.	операторы ПУ	4	6500	26000	4	6500	26000	4	6500	26000
2.	оператор БСУ	8	6000	48000	8	6000	48000	8	6000	48000
3.	водитель автопогрузчика	8	6000	48000	8	6000	48000	8	6000	48000
4.	упаковщики	8	5500	44000	4	5500	22000	4	5500	22000
5.	машинист крана	4	5500	22000	4	5500	22000	4	5500	22000
6.	мастер смены	4	8000	32000	4	8000	32000	4	8000	32000
Итого по основному производственному персоналу: -численность 119 зарплата -начисления на з.п. 37,7%		36 220 000 82 940			32 198 000 74 646			32 198 000 74 646
Вспомогательный производственный персонал
1	Сантехник	4	6000	24000	4	6000	24000	4	6000	24000
2	Слесарь	4	6000	24000	4	6000	24000	4	6000	24000
3	Электрик	4	6000	24000	4	6000	24000	4	6000	24000
4	Уборщик	4	5000	20000	4	5000	20000	4	5000	20000
Итого по вспомогательному производственному персоналу: -численность 119 зарплата -начисления на з.п. 37,7%		16 92 000 34 684			16 92 000 34 684			16 92 000 34 684
Административно-управленческий персонал
1.	начальник цеха	1	10000	10000	1	10000	10000	1	10000	10000
2.	зам. Начальника цеха	1	9500	9500	1	9500	9500	1	9500	9500
3.	бухгалтер-учетчик	1	7000	7000	1	7000	7000	1	7000	7000
Итого по административно-управленческому персоналу: -численность 119 зарплата -начисления на з.п. 37,7%		3 26500 9991			3 26500 9991			3 26500 9991
Итого по всему персоналу: -численность 119 зарплата -начисления на з.п. 37,7%		55 338 500 127 615			51 316 500 119 321			51 316 500 119 321

Таблица 3. Компонентный и химический
состав проплавленных в электропечах РУП “БМЗ”
брикетов

Наименование партии	Компонентный состав, % по массе	Химический анализ, % по массе
Вариант №1 БЖУ 50/16.19 Вес нетто 65 тонн Вагон №67006225	Прокатная окалина– 69,0 Углеродосодержащий материал – 21,8 Связующее – 9,2	Feобщ – 50,15 CuO – 4,90 MgO – 0,70 K2O+Na2O – 0,07 Al2O3 – 0,10 P2O5 – 0,01	C – 16,10 SiO2 – 2,90 S – 0,25 MnO – 0,30 Cr2O3 – 0,06 TiO2 – 0,09
Вариант №2 БЖУ 51/16.19 Вес нетто 65 тонн Вагон №67006225	Прокатная окалина– 69,0 Углеродосодержащий материал – 21,8 Связующее – 9,2	Feобщ – 50,10 CuO – 4,95 MgO – 0,68 K2O+Na2O – 0,07 Al2O3 – 1,08 P2O5 – 0,01	C – 16,00 SiO2 – 2,98 S – 0,24 MnO – 0,29 Cr2O3 – 0,06 TiO2 – 0,09
Вариант №3 БУЖ 51/15.19 Вес нетто 65 тонн Вагон №64331259	Прокатная окалина– 70,7 Углеродосодержащий материал – 20,1 Связующее – 9,2	Feобщ – 51,95 CuO – 4,85 MgO – 0,84 K2O+Na2O – 0,08 Al2O3 – 1,11 P2O5 – 0,01	C – 15,12 SiO2 – 2,89 S – 0,21 MnO – 0,28 Cr2O3- 0,06 TiO2 – 0,09
Вариант №4 БЖУ 54/17.19 Вес нетто 65 тонн Вагон №62740023	Прокатная окалина– 46,0 Углеродосодержащий материал – 21,8 Связующее – 9,2 Металлодобавка – 23,0	Feобщ – 54,25 CuO – 4,89 MgO – 0,88 K2O+Na2O – 0,07 Al2O3 – 1,08 P2O5 – 0,02	C – 17,2 SiO2 – 3,40 S – 0,30 MnO – 0,35 Cr2O3 – 0,06 TiO2 – 0,09
Вариант №5 БЖУ 51/19.19 Вес нетто 65 тонн Вагон №63903256	Прокатная окалина– 69,0 Углеродосодержащий материал – 28,8 Связующее – 9,2	Feобщ – 51,16 CuO – 5,0 MgO – 0,85 K2O+Na2O – 0,07 Al2O3 – 0,60 P2O5 – 0,009	C – 19,8 SiO2 – 2,10 S – 0,20 MnO – 0,32 Cr2O3 – 0,06 TiO2 – 0,09

Таблица 4. Характеристика плавок на
РУП “БМЗ” с использованием брикетов и без них

С использованием брикетов						Без использования брикетов
Среднее содержание по массе, %			Среднее содержание по массе, %
C	P	S	С	Р	S
Ст3сп	20	4800	0,23	0,007	0,047	Ст3сп	24	0,14	0,003	0,041
Ст1сп	16	4700	0,17	0,006	0,048	Ст1сп	18	0,12	0,004	0,039
25Г2С	13	5000	0,18	0,007	0,042	460В	18	0,13	0,003	0,043
SAE1008	2	4500	0,12	0,008	0,043
AT500C	4	4700	0,24	0,007	0,048
Ст3сп	3	4200	0,13	0,006	0,043
20Г2	1	4800	0,15	0,005	0,047
Всего:	59					Всего:	60

Таблица 5. Средние значения режимов
выплавки стали опытных и сравнительных плавок
(на РУП “БМЗ”)

Средние значения
Удельный расход э/энергии, кВт/Дж	Удельный расход э/энергии, кВт/тг	Удельный расход СаО, кг/тг	Удельный расход кокса, кг/тг	Удельный расход О2, м3/тг	Выход годного, %	Удельный расход металло-шихты, кг/тг
Опытные (59 пл.)	514,38	523,12	61,24	4,42	15,64	87,93	1142,9
Сравнительные (60 пл.)	509,83	522,49	51,65	5,41	12,89	88,09	1140,6

Таблица 6.

Естественное твердение
1 сутки	До 5 суток
Прочность, МПа - проектная - отпускная	6,0 4,2	3,83	6,9	2,3	2,5-6,05
Влажность, %	8	7,4	5,8	11,1	5,5
Осыпаемость, %	10	6,2	2,3	9,9	5,8
Плотность, кг/см2, не менее	1900	2300

Таблица 7.

Фракционный состав, %
+10 мм	+5 мм	-5 мм	-0,08 мм
Коксовая мелочь	7,2	780	0,5	15	84,5	-
Колошниковая пыль	13,3	885	-	-	100	-
Шлам аглодоменный	19,6	1200	35	13	52	-
Прокатная окалина	3,9	2100	3	11	86	-
Металлоконцентрат МК-10	2,7	2060	4	23	73	-
Цемент	0,5	1100	-	-	-	90

Таблица 8.

Дозировка материалов на 1 замес		Отклонения от нормы, %
Кг	%	план	Факт.
Прокатная окалина*	46	295	43,4	3	3,4
Коксовая мелочь	20	139,5	20,6	3	0,6
МК-10	4	26,2	3,8	3	0.2
Шлам аглодоменный	10	80,0	11,8	3	1,8
Колошниковая пыль	10	64,0	9,4	3	0,6
Цемент	10	75,0	11,0	2	1,0
* Отсев прокатной окалины проходил рассев на копровом участке через сетку 150х150 мм для извлечения из нее крупных включений; из 780 т окалины, поступившей на копровый участок, 5,1% осталось на сетке.

Таблица 9.

Июнь			Июль
Расчет	Факт	Укладки (от среднего) Fe+1,0; C+ 1,0; Осн.+0,1	Расчет	Факт	Укладки (от среднего) Fe+1,0; C+ 1,0; Осн.+0,1
Fe	44,03	43,0	7,15	44,03	44,27	20%
C	19,14	17,79	21,4%	19,14	16,25	33,3%
CaO	7,8	10,08	-	7,8	9,83	-
SiO2	5,88	7,48	-	5,88	7,07	-
Осн.= CaO/SiO2	1,33	1,35	71,4%	1,33	1,39	46,7%
MgO	0,53	0,82	-	0,53	0,70	-
S	0,25	0,25	-	0,25	0,24	-

Таблица 10. Сравнительные показатели
работы ДП №2 при работе с брикетами

Периоды
12-20.06 без брикетов	С брикетами 24.06-13.07
Производство чугуна, т/сутки		1327	1478	151
Объем печей		1033	1033	0
Расход влажного скип. кокса, кг/т		659	619	-40
Расход сухого скип. кокса, кг/т		641,8	598,7	-43,1
Содержание Fe в жрч шихты, %		55,58	56,66	1,1	-6,9	24,36
Периоды
12-20.06 без брикетов	С брикетами 24.06-13.07
Расход металлодобавок, кг/т		134	135	1,0	-0,2	0,66
Серы	0,49	0,494	0,004	0,08	-0,16
Влаги	2,61	3,272	0,7
Золы	11,4	11,37	0,00	-0,25	0,52
Простои, % номинальн. времен.		1,04	0,3	-0,7	-2,37	14,73
Тихий ход, % номинальн. времен.		0	0	0,0	0,00	0,00
Содержание кислорода в дутье, %		21,22	21,3	0,1	0,10	2,55
Температура горячего дутья, 0С		972	969	-3,0	0,57	-1,19
Расход природного газа, м3/т		0,5	12,9	12,4	-8,68
Давление газа под колошником, ати		0,54	0,54	0,0	0,00	0,00
Содержание Si в чугуне, %		2,757	2,654	-0,1	-7,93	16,40
Содержание Mn в чугуне, %		0,603	0,566	0,0	-0,47	0,98
Содержание S в чугуне, %		0,03	0,027	0,0	1,93	-3,98
Интенсивн. плавки по коксу, т/м3 сут.		0,825	0,857	0,032	4,98	25,74
Выполнение графика выпусков, %		100	100	0,0	0,00	0,00
Выход шлака, кг/т		303	261	-42,0	-9,43	33,44
Расход брикетов, кг/т		0	70	70,0
ИТОГО:					-28,6	114,05
Приведенная производительность		1327	1364	37
Приведенный расход кокса		641,8	627,4	-14,4

Таблица 11. Химический состав
промывочных брикетов, %

H2O	C	Fe	CaO	SiO2	S	MgO	CaO/SiO2
6,40	1,0	59,00	7,40	5,30	0,11	0,5	1,40

Таблица 12. Химический состав
промывочных брикетов, %

H2O	C	Fe	FeO	CaO	SiO2	S	MgO	P2O5	CaO/SiO2
6,0	1,2	53,0	52,0	6,1	10,1	0,12	0,11	0,01	0,6

Таблица 13. Химический состав
шихтовых материалов, используемых при выплавке
передельного и литейного чугуна в доменной печи,
%

Материалы	Fе	SiO2	Аl20з	СаО	МgО	Мп	Р	W, %
Окатыши Лебединские	65,73	5,96	0,45	0,3	0,5	0,053	0,020	2,6
Руда Михайловская	37,51	47,81	0,74	0,84	0,51	0,03	0,061	1,15
Руда марганцевая	5,77	14,27	2,92	3,52	1,13	38,07	0,151	11,4
Известняк	0,50	1,02	0,90	52,91	0,79	-	-	1,40
Доломит	1,38	1,6	0,84	31,36	19,30	-	-	2,10

Таблица 14.

Периоды
Базовый	С брикетами
Производство, т/сут.	1009,97	966,65		-43,32	–	–
Простои, %	0,09	0,56		+0,47	-1,24	+7,12
Тихий ход, %	0,897	1,97		+1,073	-2,84	16,3
Удельный расход сухого скипового кокса, кг/т	529,64	558,99		+29,34	–	–
Содержание железа в железорудной части шихты, %	65,94	65,3		-0,64	-3,39	+12,3
Расход материалов, кг/т:
окатыши Лебединского горно-обогатительного комбината	1307,2	1481,9		+ 174,7	–	–
руда железная	–	8,344		+ 8,344	–	–
Брикеты металлургические	–	51,83		+ 51,83	–	–
скрап оборотный	185,04	8,977		- 176,1	- 16,8	+ 53,3
руда марганцевая	7,51	11,99		+ 4,48	–	–
Шунгит	12,74	37,07		- 24,37	+ 19,5	–
Известняк	108,76	121,72		+ 12,96	- 3,43	+ 6,5
Доломит	67,07	91,7		+ 24,63	- 5,21	+ 9,9
Температура дутья, °С	1029,18	993		- 36,18	- 7,68	+14,64
Расход природн. газа, м3/т	64,21	54,81		- 9,4	- 7,52	–
Давление колошникового газа, атм.	0,71	0,742		+ 0,032	+ 0,33	- 0,3
Содержание в чугуне, %:
Si	1,671		2,049	+0,378	-4,45		+8,48
Mn	0,247		0,405	+0,158	-1,673		+0,31
S	0,022		0,022	–	–		–
Основность шлака(CaO/SiO2)	1,02		1,031	+0,011	–		–
Выход шлака, кг/т	243,92		249,64	+5,72	-1,059		+3,43
Приведенный расход кокса, кг/т	529,64		523,5	–	-35,5		–
Приведенная производит., т/сут.	1009,97		1101,68	–	–		+135,00
Примечание: 1. Коэффициент замены кокса шунгитом по результатам плавок принят равным 0,8 кг/кг в соответствии с содержанием Si в опытном периоде. 2. ?К и ?П – изменение расхода кокса и производительности доменной печи при использовании железо-коксовых брикетов.

Таблица 15. Результаты компьютерного
моделирования доменной плавки с применением
железо-коксовых брикетов

Периоды
Базовый	опытный 1	опытный 2
Расход материалов, кг/т:
окатыши Лебединские	1241,7	1192,6	1043,9
металлодобавка	175,8	173,1	174
Известняк	103,3	80,7	46,0
Доломит	63,7	56,6	54,5
Шунгит	12,2	-	-
марганцевая руда	7,2	7,1	7,1
брикеты Б1	-	69,5	262
Кокс	529,3	500,6	432,3
Расход природного газа, м3/т	65,8	65,8	65,8
Дутье:
расход, м3/т	1595	1533	1456
температура, °С	1029	1029	1029
влажность, г/м3	10	10	10
Давление колошникового газа, кПа	170	170	170
Выход колошникового газа, м3/т	2307	2216	2101
Калорийность газа, МДж/м3	3,48	3,55	3,76
Шлак:
выход, кг/т	233	213	206,6
основность (СаО/SiO2)	0,997	0,998	0,998
Содержание, %:
МgО	9,26	9,28	9,30
[Si]	1,67	1,67	1,67
[S]	0,021	0,022	0,022
Производительность, т/сут.	1002	1042	1095