CZ2000755A3 - Process for producing iron and steel - Google Patents
Process for producing iron and steel Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2000755A3 CZ2000755A3 CZ2000755A CZ2000755A CZ2000755A3 CZ 2000755 A3 CZ2000755 A3 CZ 2000755A3 CZ 2000755 A CZ2000755 A CZ 2000755A CZ 2000755 A CZ2000755 A CZ 2000755A CZ 2000755 A3 CZ2000755 A3 CZ 2000755A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- iron
- liquid
- furnace
- reduced iron
- carbon
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 584
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 184
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 66
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 58
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 40
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 40
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 161
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 132
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 132
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 131
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 70
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 206
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 153
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 153
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 106
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 claims description 12
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 102
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 15
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 106
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 description 31
- 239000000047 product Substances 0.000 description 30
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 22
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 20
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 20
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 20
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 18
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 14
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 13
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 13
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 12
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 10
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 9
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 4
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 3
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 2
- -1 iron ores Chemical compound 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 208000035699 Distal ileal obstruction syndrome Diseases 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000003185 calcium uptake Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229960004424 carbon dioxide Drugs 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000002716 delivery method Methods 0.000 description 1
- 238000010511 deprotection reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 210000004197 pelvis Anatomy 0.000 description 1
- 230000026731 phosphorylation Effects 0.000 description 1
- 238000006366 phosphorylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011555 saturated liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003463 sulfur Chemical class 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
Výroba železa podle navrhovaného řešení spočívá v tom, že se (a) použije oxid železnatý a uhlíkové redukční činidlo, (b) z uhlíkového redukčního činidla a oxidu železnatého se připraví vytvarovaný produkt (2) a (c) z vytvarovaného produktu se připraví pevné vyredukované železo (3), přičemž pevné vyredukované železo vykazuje stupeň metalizace alespoň 60 %, měrnou hmotnost alespoň 1,7 kg/m3 a obsah uhlíku alespoň 50 % teoretického množství potřebného k redukci oxidu železnatého zbývajícího v pevném vyredukovaném železe a (d) před ochlazováním se provádí ohřev (4a, 46) pevného vyredukovaného železa v taviči peci obloukového typu na vysokou teplotu.The production of iron according to the proposed solution lies in the fact that it is (a) using iron oxide and carbon reducing agent, (b) z carbon reducing agent and iron oxide are prepared the shaped product (2) and (c) the molded product being to prepare a solid reduced iron (3) while being solid the reduced iron has a degree of metallization of at least 60 %, specific gravity of at least 1.7 kg / m 3 and carbon content at least 50% of the theoretical amount required for reduction iron oxide remaining in the solid reduced iron and (d) heating before cooling (4a, 46) solid reduced iron in an arc furnace high temperature.
Description
Postup výroby železa a oceliProcess of iron and steel production
Oblast vynálezuField of the invention
Vynález se týká zdokonalení postupu výroby železa a postupu výroby oceli pň produkci kovového železa tepelně redukčními oxidy železa (např. železnými rudami) spolu s uhlíkovým redukčním činidlem (např. materiálem obsahujícím uhlík). Konkrétněji se vynález týká zdokonalení postupu výroby železa oceli a postupu výroby oceli, pflčemž tekuté železq. se vyrábí z vytvarovaných produktů obsahujících tepelně redukční oxidy železa spolu s uhlíkovým redukčním činidlem (peletami či briketami) v pevném stavu, a jejich následnou redukcí a roztavením. Těmito postupy lze sérií kroků od tepelné redukce až po redukční tavení zvýšit tepelnou účinnost a účinně provádět separaci složek hlušiny.The invention relates to an improvement of the iron production process and the steel production process for the production of metallic iron by heat reducing iron oxides (eg iron ores) together with a carbon reducing agent (eg carbon-containing material). More particularly, the invention relates to an improvement of the process for producing iron steel and the process for producing steel, wherein the liquid iron. is produced from shaped products containing thermally reducing iron oxides together with a carbon reducing agent (pellets or briquettes) in solid form, followed by their reduction and melting. These processes can increase the thermal efficiency and efficiently separate tailings components by a series of steps from thermal reduction to reduction melting.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Jako přímý redukční proces sloužící k výrobě výre dukovaného železa redukci oxidů železa, jako jsou železné rudy nebo pelety z oxidu železnatého, uhlíkovým materiálem nebo redukčním plynem je dosud znám postup využívající šachtové pece, jehož typickým představitelem je postup zvaný MIDREX. V postupu přímé výroby železa tohoto typu se vyredukované železo získává foukáním redukčního plynu vytvořeného ze zemního plynu atp. přes výfučnu šachtové pece ve spodní části šachtové pece a redukčního oxidu železnatého s využitím redukční síly redukčního plynu. Dále byl v nedávné doně zmiňován postup výroby vyredukovaného železa s využitím materiálu obsahujícího uhlík, např. uhlí, jako redukčního činidla místo zemního plynu, a konkrétně prakticky použit již byl tzv. postup SURN tepelně redukčních spékaných pelet železných rud společně s rafinovaným uhlím v rotační peci.As a direct reduction process for the production of produced iron by the reduction of iron oxides such as iron ores or pellets of iron oxide, carbonaceous material or reducing gas, a process using shaft furnaces, known as MIDREX, is still known. In a process for the direct production of iron of this type, the reduced iron is obtained by blowing a reducing gas formed from natural gas and the like. through the shaft furnace outlet at the bottom of the shaft furnace and reducing iron oxide using the reducing force of the reducing gas. Furthermore, the process of producing reduced iron using carbon-containing material, such as coal, as a reducing agent instead of natural gas, has been recently mentioned, and in particular the so-called SURN process of thermally reducing sintered iron ore pellets together with refined coal in a rotary furnace .
• 9 • · · • · * ·· ··«• 9 • · · · ·
-2Patent Spojených států č. 3 443 931 dále ukazuje postup výroby vyredukovaného železa, který zahrnuje smíchání uhlíkového materiálu a oxidu železnatého do hrudek a jejich tepelnou redukci v rotační nístěji. V tomto procesu je železná ruda a rafinované uhlí smícháno do hrudek, které jsou pak zpracovány tepelnou redukcí při vysoké teplotě.U.S. Pat. No. 3,443,931 further discloses a process for the production of reduced iron, which comprises mixing carbonaceous material and iron oxide into lumps and heat reducing them in a rotary hearth. In this process, iron ore and refined coal are mixed into lumps, which are then treated by heat reduction at high temperature.
Vyredukované železo vytvořené výše uvedeným postupem se využívá jako zdroj železa tak, že se dodá přímo nebo po zformování do tvaru brikety při atmosférické teplotě do elektrické obloukové pece. Protože vyredukované železo obsahuje méně kovových složek nečistot, jako jsou kovové příměsky, bylo vyredukované železo uváděno v nedávných letech, kdy nabývala na aktuálnosti recyklace kovových odpadů, jako ředidlo pro kovové příměsky obsažené v odpadech.The reduced iron produced by the above process is used as an iron source by feeding it directly or after being formed into a briquette at atmospheric temperature into an electric arc furnace. Because reduced iron contains fewer metallic impurities, such as metallic impurities, reduced iron has been reported in recent years as the recycling of metallic wastes has become current as a diluent for metallic impurities contained in wastes.
Protože však složky strusky, jako je SIO2, AI3O3 a CaO, obsažené jako hlušina v oxidech železa (železné rudě atp.), narušují uhlíkové materiály (uhlí atp.) a snižuje se kvalita železa produktů (čistota u kovového železa). Ačkoli jsou při praktickém použití pivky strusky v dalších krocích tavení odděleny a odstraněny, nárůst množství strusky snižuje výtěžek roztaveného tekutého železa a zároveň má značný nežádoucí vliv na provozní náklady elektrické obloukové pece.However, since slag components such as SIO 2 , Al 3 O 3 and CaO, contained as tailings in iron oxides (iron ore etc.), disrupt carbon materials (coal etc.) and reduce the quality of iron products (purity of metallic iron) . Although, in practical use, slag beers are separated and removed in subsequent melting steps, an increase in the amount of slag reduces the yield of molten liquid iron and at the same time has a significant adverse effect on the operating costs of the electric arc furnace.
Je třeba získat vyredukované železo s vysokým obsahem železa a nižším obsahem strusky. Avšak při plnění této potřeby se ve stávajícím procesu výroby vyredukovaného železa, jak je popsán výše, musí jako suroviny pro výrobu vyredukovaného železa používat železné rudy s vysokým obsahem železa, což značně zužuje rozsah výběru materiálů pro výrobu železa, které lze prakticky použít.It is necessary to obtain reduced iron with a high iron content and a lower slag content. However, in meeting this need, in the existing reduced iron production process as described above, iron ores with a high iron content must be used as the raw materials for the reduced iron production, which greatly narrows the range of choice of iron materials that can be practically used.
Výše popsaný postup z předcházejícího stavu techniky se dále zaměřuje na získání vyredukovaného pevného výrobku jako meziproduktu a musí obsahovat kroky , jako je briketování, chlazení, transport a uložení, dokud produkt nedospěje ke kroku redukčního tavení, což v praxi následuje. Během něho dochází k velké energetické ztrátě, případně si další zařízení či energii vyžádá briketování.The foregoing prior art process further aims at obtaining a reduced solid product as an intermediate and must include steps such as briquetting, cooling, transport and storage until the product reaches the reduction melting step, which in practice follows. During it, there is a large energy loss, or other equipment or energy will require briquetting.
Na druhé straně je znám postup získávání vyredukovaného železa v přípravné fázi přímou redukcí oxidů železa redukčním tavením, což je např. metoda DIOS. Tento postup zahrnuje přípravnou redukci oxidů železa s ·· • · • · • «ιOn the other hand, it is known to obtain reduced iron in the preparatory phase by direct reduction of iron oxides by reduction melting, such as the DIOS method. This process involves the preparatory reduction of iron oxides with
-3předredukčním poměrem 30 až 50 % a následnou redukci na kovové železo přímou redukční reakcí s pevným uhlíkem a (nebo) oxidem uhelnatým v železné lázni, vytvoření strusky a její roztavení. Protože však tento postup vytváří recyklační systém produkující redukční plyn potřebný pro krok přípravné redukce v taviči redukční nádobě a zavádění do přípravné redukční pece, je v tomto procesu problematické a nesmírně náročné dosáhnout rovnováhy. Jelikož navíc v tekutém stavu přicházejí do kontaktu tekuté oxidy železnaté (FeO) a žáruvzdorný materiál, poukazuje se na problém velké koroze žáruvzdorného materiálu.- a reduction ratio of 30 to 50% and subsequent reduction to metallic iron by direct reduction reaction with solid carbon and / or carbon monoxide in the iron bath, slag formation and melting. However, since this process creates a recycling system producing the reducing gas required for the pre-reduction step in the melter reduction vessel and introduction into the pre-reduction furnace, it is problematic and extremely difficult to reach equilibrium in this process. Moreover, since liquid iron oxides (FeO) and the refractory material come into contact in the liquid state, the problem of high corrosion of the refractory material is pointed out.
Japonská patentová publikace Hei 3-60883 popisuje další postupy míchání železných rud a uhlíkového materiálu, jejích tvarování do aglomerátů, přípravnou redukcí v ohřívací pecí typu rotační nístěje, sázení takto získaných produktů přípravné redukce bez ochlazení do tavící pece, jejich roztavení, přípravnou redukci s přidáním uhlíkového materiálu a následné vyfukování kyslíku při tavení. Protože produkty z procesu přípravné redukce jsou při tomto odesílány do taviči pece a podrobovány redukci a tavení bez chlazení, vyvolává tento postup pravděpodobně menší ztráty energie, umožňuje nepřetržitý provoz a je účinný také z hlediska produktivity.Japanese patent publication Hei 3-60883 describes further processes for mixing iron ores and carbonaceous material, forming them into agglomerates, pre-reduction in a rotary hearth furnace, setting the thus obtained pre-reduction products without cooling into the melting furnace, melting them, pre-reduction with addition carbon material and subsequent blowing of oxygen during melting. Since the products of the pre-reduction process are sent to the melting furnace and are subjected to reduction and melting without cooling, this process is likely to result in less energy loss, allows continuous operation and is also effective in terms of productivity.
Při tomto postupu výroby železa je kyslík (nebo vzduch) vyfukován s velkým množstvím materiálu obsahujícím kyslík do taviči pece, kde dochází k zahřátí a tavení. Jak je popsáno výše, je v železné rudě a uhlíkovém materiálu v produktech přípravné redukce posílaných do taviči pece hodně hlušiny, a proto je velké množství strusky vystaveno intenzivnímu pohybu tekutého železa v tavící peci. Protože do strusky proniká mnoho oxidů železnatých (FeO), vzniká velký praktický problém silné eroze žáruvzdorných materiálů ve vyzdívce, takže je obtížné aplikovat tento postup v průmyslové praxi.In this iron production process, oxygen (or air) is blown with a large amount of oxygen-containing material into a melting furnace where it is heated and melted. As described above, there is a lot of tailings in the iron ore and carbon material in the pre-reduction products sent to the melting furnace, and therefore a large amount of slag is subjected to intense movement of liquid iron in the melting furnace. Since many ferrous oxides (FeO) penetrate the slag, there is a great practical problem of the severe erosion of refractory materials in the lining, making it difficult to apply this process in industrial practice.
Každopádně pfati, že aby se zajistil dostatečný redukční potenciál redukčního plynu potřebný v peci pro přípravnou redukci v horním proudu taviči pece, a protože je nutné dodávat velké množství kyslíku a uhlíkového materiálu (několik set kgrtmi, přičemž zkratka tmi = total molten iron, tj. celkové množství tekutého železa, které má být vyrobeno) do tavící pece, kde se spalují, je tepelná zátěž na taviči pec nesmírně vysoká a žáruvzdorné materiály ve vyzdívce podléhají při prudkém pohybu tekutého železa a strusky silné erozi. Dále je pro stabilní dodávání redukčního plynu ve vhodném složení a množství potřebném v • · · · · · » · · » · · ·· • · • · • ·In any case, in order to ensure that the reducing gas reduction potential required in the furnace is sufficient for the preparatory reduction in the topstream of the melting furnace, and because it is necessary to supply a large amount of oxygen and carbon material (several hundred kgrtmi). the total amount of liquid iron to be produced) into the melting furnace where it is burned, the thermal load on the melting furnace is extremely high, and the refractory materials in the lining undergo severe erosion when the liquid iron and slag flow rapidly. Furthermore, it is for stable supply of reducing gas in a suitable composition and amount needed in the gas.
-4peci pro přípravnou redukci nesmírně problematické dosáhnout rovnováhy celého zařízení a je třeba mít řídicí systém pracující na vysoké úrovni.- Especially for the preparatory reduction, it is extremely difficult to achieve the equilibrium of the whole device and it is necessary to have a high-level control system.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Vynález byl sestaven v kontextu následujících situací. Cílem vynálezu je nabídnout postup výroby oceli využívající zdroj oxidu železnatého s vysokým obsahem železa nebo využívajíc! železné rudy s poměrně nízkým obsahem železa, aniž by docházelo k erozi žáruvzdorného materiálu. Tímto postupem výroby železa je navíc možno získat tekuté železo jednoduchým zařízením ί obsluhou a lze jej také použít pro výrobu oceli s využitím tekutého železa získaného výše uvedeným postupem.The invention has been conceived in the context of the following situations. It is an object of the present invention to provide a steel making process using a high-iron iron oxide source or using a high-iron iron oxide source. iron ores with relatively low iron content without erosion of the refractory material. In addition, this iron production process can obtain liquid iron by a simple machine operator and can also be used to produce steel using the liquid iron obtained by the above process.
Postup výroby železa podle vynálezu, jímž lze řešit tento úkol, spočívá v postupu výroby železa, kdy se získává tekuté železo dodáním pevného vyredukovaného železa, vyrobeného z vytvarovaných produktů obsahujících oxid železnatý ve spojení s uhlíkovým redukčním činidlem jako hlavního materiálu pro výrobu vyredukovaného železa při vysoké teplotě bez významného chlazení v tavící peci obloukového typu. Redukční železo se v tavící peci zahřeje, přičemž postup zahrnuje předcházející metalizaci pevného vyredukovaného železa na 60 % nebo více, regulaci obsahu uhlíku v pevném vyredukovaném železe na 50 % nebo více vzhledem k teoretickému ekvivalentnímu množství potřebnému k redukci oxidu železnatého zbývajícího v pevném vyredukovaném železe a měrné tíhy pevného vyredukovaného železa na hodnotu 1,7 nebo vyšší a zahřátí pevného vyredukovaného železa tavící pecí obloukového typu za účelem získání tekutého železa s obsahem uhlíku od 1,5 do 4,5 %.The present invention relates to a process for producing iron in which liquid iron is obtained by supplying solid reduced iron produced from shaped products containing ferrous oxide in conjunction with a carbon reducing agent as the main material for producing reduced iron at high temperature without significant cooling in the arc-type melting furnace. The reducing iron is heated in the smelting furnace, the process comprising precautionary metallization of the solid reduced iron to 60% or more, controlling the carbon content of the solid reduced iron to 50% or more relative to the theoretical equivalent amount required to reduce the iron oxide remaining in the solid reduced iron; a specific weight of solid reduced iron to 1.7 or greater and heating the solid reduced iron by an arc-type melting furnace to obtain liquid iron with a carbon content of 1.5 to 4.5%.
V praxi se výše popsaný vynález používá, tak že při efektivní přípravě tavení a redukce a při minimalizaci eroze žáruvzdorných materiálů ve vyzdívce taviči pece obloukového typu je pevné vyredukované železo v tavící peci obloukového typu položeno na tekutou strusku, přičemž zásaditost tekuté strusky je přednostně regulována v rozsahu od 1,0 do 1,8 a obsah oxidu železnatého v tekuté strusce je přednostně omezen na 9 % či méně a dále je přednostně počítáno s 5 % nebo menším množstvím Fe.In practice, the invention described above is used so that, in efficient melting and reduction preparation and minimizing erosion of refractory materials in an arc-type furnace lining, solid reduced iron in the arc-type melting furnace is laid on a liquid slag, ranges from 1.0 to 1.8 and the iron oxide content in the liquid slag is preferably limited to 9% or less, and further preferably 5% or less of Fe is envisaged.
• · · · · · • · · • · · · · • · · • · · c· ··♦· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
Když je dodatečně přidáno uhlíkové redukční činidlo za účelem kompenzace nedostatečností taviči pece obloukového typu, je žádoucí dodat uhlíkové redukční činidlo do zavóžecí pozice pevného vyredukovaného železa, neboř takto může redukční tavení probíhat efektivněji.When a carbon reducing agent is additionally added to compensate for the deficiencies of the arc-type melting furnace, it is desirable to deliver the carbon reducing agent to the solid reduced iron loading position, since the reduction melting can proceed more efficiently.
Množství uhlíkového redukčního činidla aplikovaného dodatečně do lavicí pece obloukového typu je důležité při nastavování obsahu uhlíku v tekutém železe získaném redukčním tavením rozsahu od 1,5 do 4,5 % specifikovaném ve vynálezu. Pro regulaci množství uhlíkového redukčního činidla, jež bude vkládáno dodatečně, se doporučuje následující postup:The amount of carbon reducing agent applied additionally to the arc-type furnace bench is important in adjusting the carbon content of the liquid iron obtained by the reduction melting range from 1.5 to 4.5% specified in the invention. The following procedure is recommended to control the amount of carbon reducing agent that will be added afterwards:
1) Postup odebrání vzorku tekutého železa v tavící peci obloukového typu, přímá analýza tekutého železa a řízení přidaného množství uhlíkového redukčního činidla tak, aby obsah uhlíku byl v rozsahu popsaném výše nebo(1) Procedure for taking a sample of liquid iron in an arc-type smelting furnace, directly analyzing the liquid iron and controlling the amount of carbon reducing agent added so that the carbon content is within the range described above; or
2) postup změření složení a množství výfukových plynů uvolněných z tavící pece obloukového typu, stanovení obsahu uhlíku v tekutém železe výpočtem na základě ekvivalentního množství kyslíku ve výfukovém plynu vypočítaném z naměřené hodnoty a řízení přidaného množství uhlíkového redukčního činidla.2) a process for measuring the composition and amount of exhaust gas released from the arc-type melting furnace, determining the carbon content of the liquid iron by calculation based on the equivalent amount of oxygen in the exhaust gas calculated from the measured value and controlling the amount of carbon reducing agent added.
Hlavní technická vlastnost vynálezu dále spočívá v regulaci obsahu uhlíku v tekutém železe ve výše popsaném rozsahu, takže lze získat tekuté železo s obsahem 0,05 % nebo méně Si, 0,1 %nebo méně Mn, 0,1 % nebo méně P a 0,20 % nebo méně S. Tekuté železo je odsířeno a odfosfořeno postupem, který bude popsán níže. Obsah S je snížen na cca 0,050 % nebo méně a obsah P je snížen na cca 0,040 % nebo méně a lze získat tekuté železo s menším množstvím nečistot, které je vhodné jako surovina pro výrobu oceli v elektrické obloukové peci (zde dále označované jako EAF) nebo v zásadité kyslíkové peci (zde dále zkracované jako BOF).The main technical feature of the invention further consists in controlling the carbon content of the liquid iron to the extent described above, so that liquid iron containing 0.05% or less of Si, 0.1% or less of Mn, 0.1% or less of P and 0 can be obtained. 20% or less S. Liquid iron is desulphurized and de-phosphorized as described below. The S content is reduced to about 0.050% or less, and the P content is reduced to about 0.040% or less, and liquid iron with less impurities can be obtained as a raw material for the production of steel in an electric arc furnace (hereinafter referred to as EAF). or in a basic oxygen furnace (hereinafter abbreviated as BOF).
Pro odsíření a (nebo) odfosfoření se zde ve vynálezu přednostně doporučuje následující postup: přenesení tekutého železa vytvořeného v tavící peci obloukového typu do oddělené nádoby, odsíření tekutého železa s přidáním vápnitého odsiřujícího tavidla (nebo vstříknutí společně s plynem) a (nebo) odfosfoření vyfouknutím vápnitého tavidla obsahujícího zdroj pevného kyslíku (oxid železnatý atp.) a plynného oxidu.For desulfurization and / or desphosphorization, the following process is preferably recommended herein: transferring the molten iron formed in an arc-type melting furnace to a separate vessel, desulfurizing the molten iron with the addition of lime desulfurizing flux (or injected with gas) and (or) a calcium flux containing a source of solid oxygen (iron oxide, etc.) and a gaseous oxide.
V postupu podle vynálezu je redukční potenciál při redukci oxidu železnatého, jako jsou železné rudy, nižší v porovnání s výrobou železa ve • · · · • · » · • ·In the process according to the invention, the reduction potential in reducing iron oxide, such as iron ores, is lower compared to iron production in the process.
-Θvysoké peci a SiO2 ve složce hlušiny je zformován do strusky jako SIO2 bez redukce. Jelikož je tedy obsah Si v získaném tekutém železe nízký (0,05 %) nebo nižší, není potřebné žádné zvláštní opatření pro odstranění křemíku. Kromě toho, jelikož je obsah Si v tekutém železe nízký, lze snadno získat tekuté železo s nízkým obsahem P odfosfořením, jak je popsáno výše, aniž by bylo třeba použít určitý předběžný postup pro zbavení křemíku.-ΘHigh furnace and SiO 2 in the tailings component is formed into slag as SIO 2 without reduction. Therefore, since the Si content of the obtained liquid iron is low (0.05%) or lower, no special silicon removal measures are required. In addition, since the Si content of the liquid iron is low, low P-liquid liquid iron can be readily obtained by phosphorylation as described above, without the need for any preliminary silicon deprotection process.
Takto získané tekuté železo s menším obsahem nečistot lze dodat v tekutém stavu do EAF nebo BOF umístěnými u materiálu pro výrobu oceli, čímž lze systém uvést do praxe jako kontinuální průběh výroby železa a oceli. Jinak lze vytvořené tekuté železo odstranit mimo pec a kovové železo ochlazené na pevné skupenství dodat do EAF nebo BOF jako materiál pro výrobu oceli. Zejména postup výroby oceli, kdy se dodává tekutého železo při vysoké teplotě s menším množstvím nečistot podle výše uvedeného postupu v tekutém stavu jako materiál pro výrobu oceli do BOF nebo EAF se doporučuje jako nesmírně účinný též z ekonomického hlediska, neboť tepelnou energii tekutého železa lze efektivně využít jako zdroj tepla pro rafinaci.The thus obtained liquid iron with less impurity content can be supplied in the liquid state to EAF or BOF located at the steel making material, whereby the system can be put into practice as a continuous process of iron and steel production. Alternatively, the formed liquid iron may be removed outside the furnace and the solid-cooled metal iron may be supplied to EAF or BOF as a steel making material. In particular, a steelmaking process which supplies high temperature liquid iron with less impurities according to the above process in the liquid state as a steelmaking material for BOF or EAF is also recommended to be extremely efficient from an economic point of view, since the thermal energy of liquid iron can be effectively used as a source of heat for refining.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Obrázek 1 znázorňuje typický příklad kontinuálního průběhu redukce vytvarovaného produktu obsahujícího oxid železnatý ve spojení s uhlíkovým materiálem, tavení obloukového typu a výrobu oceli podle vynálezu.Figure 1 shows a typical example of a continuous process of reducing a shaped iron oxide-containing product in conjunction with a carbon material, arc type melting and steel production according to the invention.
Obrázek 2 vysvětluje charakter redukčního tavení pevného vyredukovaného železa dodaného na tekutou strusku v lavicí peci obloukového typu.Figure 2 explains the nature of the reduction melting of solid reduced iron supplied to liquid slag in an arc-type furnace bench.
Obrázek 3 je graf, znázorňující příklad vztahu mezi rychlostí redukce a dobou redukce pevného vyredukovaného železa získaného během experimentu.Figure 3 is a graph showing an example of the relationship between the reduction rate and the reduction time of the solid reduced iron obtained during the experiment.
Obrázek 4 je graf znázorňující příklad vztahu mezi rychlostí redukce a spotřebou energie v obloukové taviči peci pro pevné vyredukované železo.Figure 4 is a graph showing an example of the relationship between reduction rate and energy consumption in an arc reduced smelting furnace.
Obrázek 5 je graf znázorňující příklad metalizace a jejího rozptylu v pevném vyredukovaném železe.Figure 5 is a graph showing an example of metallization and its dispersion in solid reduced iron.
Obrázek 6 je graf znázorňující vztah mezi obsahem uhlíku v pevném vyredukovaném železe a oxidem železnatým (T - Fe) v tekuté strusce.Figure 6 is a graph showing the relationship between the carbon content of solid reduced iron and iron oxide (T - Fe) in liquid slag.
> · · · · • · • · · · • · • · • · • fc> · · · · · · · · · · Fc
-7Obrázek 7 je graf, znázorňující vztah mezí rychlostí tavení jednoho kusu pevného vyredukovaného železa a limitní rychlostí tavení pn kontinuálním dodávání.Figure 7 is a graph depicting the relationship between the melting rate of a single piece of solid reduced iron and the limiting melting rate at continuous feed.
Obrázek 8 je graf znázorňující vztah mezi obsahem uhlíku a poměrem odsíření v tekutém železe.Figure 8 is a graph showing the relationship between carbon content and desulfurization ratio in liquid iron.
Obrázek 9 je graf znázorňující vztah mezi zásaditostí a teplotou tavení strusky.Figure 9 is a graph showing the relationship between basicity and slag melting temperature.
Obrázek 10 je graf znázorňující hmotnost jednoho pevného kusu vyredukovaného železa a měrnou tíhu pevného vyredukovaného železa.Figure 10 is a graph showing the weight of one solid piece of reduced iron and the specific weight of the solid reduced iron.
Příklady.provedení vynálezu : Examples :
Celá konstrukce vynálezu bude schematicky popsána prostřednictvím celkového vývojového diagramu znázorňujícího preferované provedení, přičemž budou konkrétně vysvětleny důvody vymezení podmínek při každém kroku.The entire construction of the invention will be schematically described by means of an overall flow chart illustrating a preferred embodiment, with particular explanations for the reasons for defining the conditions at each step.
Obrázek 1 je schematický vývojový diagram znázorňující kontinuální průběh postupu výroby železa a výroby železa/oceli podle vynálezu, kde je znázorněn výrobní úsek materiálu vytvarovaného produktu 1, zařízení na výrobu vyredukovaného železa 2, tavící pec obloukového typu 3 a pec na výrobu oceli 4. Série kroků znázorněných šipkou A odpovídá výrobě železa (výrobě vyredukovaného železa) a kroky znázorněné šipkou B odpovídají postupu výroby oceli.Figure 1 is a schematic flow diagram illustrating a continuous flow of the iron and iron / steel production process of the invention, showing the production section of the molded product 1, the reduced iron manufacturing plant 2, the arc type 3 melting furnace, and the steel manufacturing furnace 4. Series the steps shown by arrow A correspond to the iron production (reduced iron production) and the steps shown by arrow B correspond to the steel manufacturing process.
Při postupu výroby železa se nejprve vytvářejí vytvarované produkty obsahující oxid železnatý s uhlíkovým materiálem (peletou či briketou) s využitím zdroje oxidu železnatého, jako jsou železné rudy, a práškového uhlíkového redukčního činidla, jako je jemné uhlí nebo koks jako surovina pro výrobní úsek materiálu vytvarovaného produktu 1. Vyrobené vytvarované produkty jsou pak postupně odeslány do výrobního zařízení na vyredukované železo. Jako výrobní zařízení na vyredukované železo 2 lze použít jakékoli zařízení, má-li zařízení funkci zahřívání vytvarovaného produktu obsahujícího oxid železnatý ve spojení s uhlíkovým materiálem (který je zde někdy uváděn jako vytvarovaný produkt) a přípravné redukce složky oxidu železnatého ve vytvarovaném produktu redukční silou uhlíkového materiálu a redukční silou plynu CO vytvořeného spalováním, • · · · • ·In the iron production process, preformed products containing iron oxide with carbon material (pellet or briquette) are first formed using a source of iron oxide such as iron ore and a pulverized carbon reducing agent such as fine coal or coke as the raw material for the production section of the preformed material. 1. The formed shaped products are then sequentially sent to a reduced iron production plant. Any device can be used as the reduced iron production plant 2, provided that the device has the function of heating a shaped product containing ferrous oxide in conjunction with a carbon material (sometimes referred to herein as the shaped product) and pre-reducing the ferrous oxide component in the shaped product with a carbon reducing force. material and the reducing force of CO gas produced by combustion,
-8• · · · · • · « » « « « · · ·· ·-8 · · »» »» 8
► * · « • · · !► * · «• · ·!
» · · 1 »· · 1
Β · · 1 • · ♦· přičemž se podstatě zachová pevná fáze v původním stavu. Lze použít např. zařízení mající strukturu rotační pece nebo pece s rotační nísiějí. Zařízení 2 je vybaveno dopravním prostředkem pro vytvarované produkty a je též vybaveno tepelným zdrojem, např. hořákem, částí pro spalování uhlíku a volitelně částí pro dodávání redukčního plynu a dále obsahuje teploměr nebo zařízení pro měření teploty tak, aby bylo možno řádně řídit stav předcházející redukce. Obrázek 1 znázorňuje zařízení typu rotační nístěje sloužící pro tepelnou redukci vytvarovaných produktů dodávaných ze vstupní části 2a, přičemž se budou pohybovat spolu s pohybem rotační nístěje a v pevném stavu se odebírají tak, jak přicházejí z následující výstupní části 2b v okamžiku, kdy dosáhnou předem stanoveného redukčního poměru.Β • 1 · · · ♦ while substantially retains the solid phases in the original state. For example, a device having a rotary kiln structure or a rotary hearth furnace may be used. The apparatus 2 is equipped with a conveying means for shaped products and is also equipped with a heat source, eg a burner, a carbon combustion part and optionally a reducing gas supply part, and further comprises a thermometer or a temperature measuring device so as to properly control the prior reduction condition. . Figure 1 illustrates a rotary hearth device for thermally reducing shaped products supplied from the inlet portion 2a, moving along with the rotary hearth movement and being removed in a solid state as they come from the next outlet portion 2b when they reach a predetermined reduction ratio.
Pevné vyredukované železo prošlé redukci a odebrané z výrobního zařízení na vyredukované železo 2 je dále odesláno bez významného ochlazení do taviči pece obloukového typu 3, v níž dochází k přípravě tepelné redukce oxidů železa zbývajících ve vytvarovaných produktech v nevyredukovaném stavu a vyredukované železo je současně roztaveno. Protože pevné vyredukované železo odebrané z výrobního zařízení na vyredukované železo 2 obvykle dosáhne teploty 700 až 1300°C a toto teplo je využito jako zdroj tepla pro tavící pec obloukového typu 3, může takto napomáhat ke snížení spotřeby energie v taviči peci.The solid reduced iron undergoing reduction and taken from the reduced iron manufacturing plant 2 is further sent without significant cooling to an arc type 3 melting furnace in which the thermal reduction of the iron oxides remaining in the shaped products in the non-reduced state is prepared and the reduced iron is simultaneously melted. Since solid reduced iron taken from the reduced iron production plant 2 typically reaches a temperature of 700 to 1300 ° C and this heat is used as a heat source for the arc type 3 melting furnace, it can thus help to reduce energy consumption in the melting furnace.
Zde používaná taviči pec obloukového typu 3 slouží k zahřívání tekutého železa bez vynuceného pohybu při využití obloukového zahřívání a k efektivní přípravě redukce a tavení při současném omezení eroze žáruvzdorného materiálu ve vyzdívce do nejvyšší možné míry, přičemž ponořený oblouk vzniká na základě vložení elektrod 3a do strusky plovoucí na tekutém železe v taviči peci 3 a takto indukovaným elektrickým proudem. Dále je do blízkosti části obloukového ohřívání (tzn. do úseku vkládání elektrody 3a) umístěn vstupní úsek pro materiál 3b (pevné vyredukované železo), takže pevné vyredukované železo dodané do tavící pece obloukového typu 3 je rychle redukováno a roztaveno vlivem obloukového zahřívání. Pak je umístěn další vstupní úsek 3c pro uhlíkové redukční činidlo tak, že je protilehlá k poloze dodávání pevného vyredukovaného železa.The arc type 3 melting furnace used herein serves to heat liquid iron without forced movement using arc heating and effectively prepares reduction and melting while reducing erosion of the refractory material in the lining as much as possible, the submerged arc being formed by inserting electrodes 3a into slag floating on liquid iron in the melting furnace 3 and the electric current thus induced. Further, an inlet section for material 3b (solid reduced iron) is disposed adjacent to a portion of the arc heating (i.e., the electrode insertion section 3a), so that the solid reduced iron supplied to the arc furnace 3 is rapidly reduced and melted by arc heating. Then, a further carbon reducing agent inlet section 3c is positioned so as to be opposite the solid reduced iron feed position.
Pak se v taviči peci obloukového typu 3 vytvoří redukcí a roztavením dodaného pevného vyredukovaného železa A tekuté žeiezo (někdy téžThen, in the arc-type 3 melting furnace, the liquid iron (sometimes also produced by reducing and melting the solid
99
-99 · * · 9-99 · * · 9
99 označované jako tekutý kov nebo tekuté železo), které je dále spojeno a sloučeno s již vzniklým tekutým železem, a prvky hlušiny vyskytující se v pevném vyredukovaném železe A se zformují do tekuté strusky a spojí se s tekutou struskou plovoucí na tekutém železe. V okamžiku, kdy se tedy v taviči peci obloukového typu 3 nahromadí předem stanovené množství tekutého železa a tekuté strusky, může být tekuté železo postupně odčerpáno ze spodní polohy boční stěny tavící pece 2 nebo může být tekutá struska řádně odčerpána z polohy poněkud nad hranicí mezi tekutou struskou a tekutým železem.99, referred to as liquid metal or liquid iron), which is further coupled and merged with the already formed liquid iron, and tailings elements occurring in solid reduced iron A are formed into liquid slag and combined with liquid slag floating on the liquid iron. Thus, when a predetermined amount of liquid iron and liquid slag has accumulated in the arc furnace 3, the liquid iron can be gradually pumped from the lower position of the side wall of the melting furnace 2 or the liquid slag can be properly pumped from a somewhat above the liquid slag and liquid iron.
Takto získané tekuté železo je po vyčištění, tj. podle potřeby odsíření a odfosfoření, odesláno do pece na výrobu oceli 4 jako materiál pro výrobu oceli. Jako pec na výrobu oceli 4 se používá EAF 4a nebo BOF 4b, v nichž se provádí tavení v příměsi s železným odpadem či surovým železem, V tomto případě se z hlediska tepelné účinnosti nejvíce preferuje, je-li pec na oceli 4 umístěna vedle taviči pece obloukového typu 3. neboř tekuté železo při vysoké teplotě lze takto dodávat bezvýznamného snížení teploty jako materiál pro pec na výrobu oceli 4, čímž lze využít teplo tekutého železa v tomto stavu jako zdroj tepla pro tavení. V závislosti na povrchu lze tekuté železo získané v tavící peci obloukového typu 3 dodat do licí formy atp., ochladit za účelem ztuhnutí a vytvarovat do formy komerčního zboží jako mezisurovina pro výrobu oceli nebo je lze poslat jako materiál pro výrobu oceli do pece na výrobu oceli na vzdáleném místě.The liquid iron thus obtained is, after cleaning, i.e., desulfurization and phosphorous desorption, as appropriate, sent to a steel-making furnace 4 as a steel-making material. As the steel furnace 4, EAF 4a or BOF 4b is used in which the smelting is carried out in admixture with ferrous waste or pig iron. In this case, it is most preferable in terms of thermal efficiency if the steel furnace 4 is located next to the melting furnace arc type 3, or liquid iron at high temperature, can thus be provided with insignificant temperature reduction as a material for the steel furnace 4, whereby the heat of liquid iron in this state can be used as a heat source for melting. Depending on the surface, the liquid iron obtained in the arc type 3 melting furnace can be delivered to the casting mold, etc., cooled for solidification and formed into commercial goods as an intermediate raw material for steel production or can be sent as steel material to a steel furnace in a remote place.
Protože tekuté železo získané podle vynálezu obsahuje méně kovových nečistot v porovnání s výše popsaným odpadem, lze jej účinně využít jako ředidlo pro kovové nečistoty v odpadech, kombinuje-li se v přiměřeném množství s odpady.Since the liquid iron obtained according to the invention contains fewer metallic impurities compared to the waste described above, it can be effectively used as a diluent for metallic impurities in wastes when combined with the wastes in appropriate quantities.
Základní kroky vynálezu jsou popsány výše a pro úspěšnou aplikaci těchto kroků v průmyslu je nesmírně důležité regulovat metalizaci pevného vyredukovaného železa, obsah uhlíku v pevném vyredukovaném železe a měrnou tíhu pevného vyredukovaného železa ve výrobním zařízení na vyredukované železo a je též nesmírně důležité správně regulovat obsah uhlíku v tekutém železe vytvořeném redukčním tavením v tavící peci obloukového typu 3. Konkrétní popis bude uveden.The basic steps of the invention are described above, and for the successful application of these steps in industry, it is extremely important to control the metallization of solid reduced iron, the carbon content of solid reduced iron and the specific gravity of solid reduced iron in the reduced iron production plant. in liquid iron formed by reduction melting in an arc type 3 melting furnace.
Nejprve, když jsou vytvořeny vytvarované produkty obsahující oxid žeieznatý dodávané do výrobního zařízení na vyredukované železo 2, smíchá se zdroj oxidu železnatého, jako je nap. železná ruda, a každé z práškovýchFirst, when shaped articles containing gelatinous oxide are supplied to a reduced iron manufacturing plant 2, a source of iron oxide such as e.g. iron ore, and each of the powdered
-10uhlíkových redukčních činidel, uhlí nebo koks, jakožto tvarovací materiál, volitelně s přiměřeným množstvím pojivá, smíchané produkty jsou vytvarovány pomocí zvoleného paletizačního zařízení nebo peletizéru do volitelného tvaru i jsou podrobeny přípravnému spékání podle potřeby a použití. Pro výrobu vytvarovaných produktů je žádoucí efektivně provést fázi předcházející redukci ve výrobním zařízení pro vyredukované železo 2, smíchat uhlíkové redukční činidlo potřebné k získání cílového množství reziduálního uhlíku spoíu se zdrojem oxidu železnatého při uvážení teoretického ekvivalentního množství potřebného pro redukci oxidu železnatého a vlastnostech redukční reakce výrobního zařízení na vyredukované železo. K získání pevného redukčního železa s metalizací 60% nebo vyšší, což je důležité pro stabilní průběh postupu podle vynálezu, je přimíchán uhlíkový materiál potřebný k dosažení získání předem stanovené cílové metalizace, čímž lze řádně řídit atmosférickou teplotu a dobu reakce v redukční peci.The 10-carbon reducing agents, coal or coke as molding material, optionally with a reasonable amount of binder, the mixed products are formed into a selectable shape by means of a selected palletizer or pelletizer, and are subjected to pre-sintering as needed and use. To produce shaped products, it is desirable to efficiently carry out the pre-reduction stage in the reduced iron production plant 2, to mix the carbon reducing agent needed to obtain the target residual carbon content with the ferrous oxide source, considering the theoretical equivalent amount required for ferrous oxide reduction and equipment for reduced iron. To obtain a solid reducing iron with a metallization of 60% or higher, which is important for the stable operation of the process of the invention, the carbon material needed to achieve a predetermined target metallization is admixed so that the atmospheric temperature and reaction time in the reduction furnace can be properly controlled.
Ve vynálezu je poté důležitým faktorem přípravná metalizace pevného vyredukovaného železa získaného v kroku přípravné redukce ve výrobním zařízení na vyredukované železo 2 o hodnotě 60 % nebo vyšší. To znamená, že pro efektivní a stabilní vedení a kontinuální průběh přípravné redukce výrobním zařízením na vyredukované železo 2 až po redukci tavením v taviči peci obloukového typu 3 v následujícím kroku je nutné minimalizovat rozptyl metalizace pevného vyredukovaného železa dodávaného z výrobního zařízení na vyredukované železo 2 do tavieí pece obloukového typu 3. Je-li metalizace do velké míry variabilní, je obtížné řídit provozní podmínky, jako je např. dodatečné vkládání uhlíkového redukčního do lavicí pece 3, i provozní podmínky typu tepelných poměrů, a tím se ztěžuje rychlé redukční tavení pevného vyredukovaného železa, aíe vzniká též problém s řízením obsahu uhlíku v tekutém železe.In the invention, then, an important factor is the pre-metallization of the solid reduced iron obtained in the pre-reduction step in the reduced iron production plant of 60% or higher. This means that for efficient and stable conduction and continuous pre-reduction reduction by the reduced iron production plant 2 to the reduction by melting in an arc type 3 melting furnace in the next step, it is necessary to minimize the metallization dispersion of solid reduced iron supplied from the reduced iron production plant 2 If the metallization is largely variable, it is difficult to control operating conditions, such as additional loading of the carbon reduction into the furnace bench 3, as well as operating conditions of the thermal conditions type, thereby making it difficult to rapidly reduce the solid reduced There is also a problem of controlling the carbon content of liquid iron.
To znamená, že je-li metalizace pevného vyredukovaného železa dodávaného do lavicí pece obloukového typu 3 rovna 60 % či je-li nižší, musí být do tavící pece 3 přiváděno velké množství tepla za účelem kompenzace tepla potřebného pro redukci (endotermická reakce) nevyredu kované ho oxidu železnatého zbývajícího v pevném vyredukovaném železe. Konkrétně musí být na elektrodu při obloukovém zahřívání přiváděno velké množství elektrické energie, což podstatně zvyšuje redukční zátěž na taviči povrch, jelikož vzrůstá • 9 ♦ · ··This means that if the metallization of the solid reduced iron supplied to the bench type 3 furnace is equal to or less than 60%, a large amount of heat must be supplied to the furnace 3 to compensate for the heat required for the reduction (endothermic reaction) iron oxide remaining in the solid reduced iron. Specifically, a large amount of electrical energy must be supplied to the electrode during arc heating, which substantially increases the reduction load on the melting surface as it increases • 9 ♦ · ··
-11 eroze žáruvzdorného materiálu ve vyzdívce v tavícím povrchu, což má za následek dramatické zkrácení životností taviči pece 3, a proto je obtížné toto aplikovat v průmyslové praxi. ZvýšHi se však metalizace pevného vyredukovaného železa na 60 % či více, přednostně na 70 % a výše, není na taviči pec obloukového typu 3 kladena žádná nadbytečná zátěž, je možno se vyhnout následujícím problémům a lze řídit hladký průběh redukčního tavení.The erosion of the refractory material in the lining in the melting surface, which results in a dramatic reduction in the service life of the melting furnace 3, and is therefore difficult to apply in industrial practice. However, the metallization of the solid reduced iron to 60% or more, preferably to 70% and above, does not impose any excess load on the melting furnace of arc type 3, the following problems can be avoided and the smooth reduction melting process can be controlled.
Neexistují žádná specifická omezení konkrétních prostředků ke zvyšování metalizace pevného vyredukovaného železa, získaného ve výrobním zařízení na vyredukované železo 2 na 60 % a více. Toho lze dosáhnout správným řízením množství příměsi uhlíkového redukčního činidla při výrobě vytvarovaných produktů (ekvivalentní poměr vzhledem ke složce oxidu žeieznatého)a podmínek přípravné redukce ve výrobním zařízení na vyredukované železo 2 (teploty, redukčního potenciálu, doby zpracování atp.). Pokud se jedná o podmínky, když je předem prověřen v přípravném experimentu vztah mezi podmínkami a metalizací, a toto je aplikováno na skutečný provoz, lze snadno zajistit předem stanovenou metalizací bezvýznamného rozptylu.There are no specific limitations on the specific means for increasing the metallization of solid reduced iron obtained in the reduced iron production plant 2 to 60% or more. This can be achieved by properly controlling the amount of carbon reducing agent in the production of the shaped products (equivalent ratio to the gelatinous component) and the pre-reduction conditions in the reduced iron production plant 2 (temperatures, reducing potential, processing time, etc.). With respect to conditions, when the relationship between conditions and metallization is pre-tested in a preparatory experiment, and this is applied to actual operation, a predetermined metallization of insignificant scattering can easily be ensured.
Dále je pro pevné vyredukované železo dodávané do taviči pece obloukového typu 3 důležité reguíovaí měrnou tíhu pevného vyredukovaného železa, aby měla hodnotu 1,7 nebo více, a obsah uhlíku v pevném vyredukovaném železe byl 50 % či více vzhledem k teoretickému ekvivalentnímu množství potřebnému k redukci oxidu železnatého zbývajícího v pevném vyredukovaném železe.Further, for solid reduced iron supplied to an arc type 3 melting furnace, it is important to regulate the specific weight of the solid reduced iron to be 1.7 or more, and the carbon content of the solid reduced iron was 50% or more relative to the theoretical equivalent amount needed to reduce iron oxide remaining in the solid reduced iron.
Důvody vymezení výše zmíněných faktorů jsou popsány níže. Pevné vyredukované železo A, které má být vsazeno do taviči pece obloukového typu 3, je položeno např. tak, jak ukazuje obrázek 3 (schematické znázornění), na tekutou strusku S již vytvořenou v tavící peci 3 a plovoucí na tekutém kovu. Pro rychlou přípravu redukce účinným zahřátím pevného vyredukovaného železa A obloukovým zahříváním je nutné, aby pevné vyredukované železo A bylo ponořeno v tekuté strusce S a přijímalo teplo z celého povrchu. Různé experimenty potvrdily, že pak se pevné vyredukované železo rychle ponoří do tekuté strusky a redukce může rychle pokračovat tím, že se měrná tíha pevného vyredukovaného železa A nastaví na hodnotu 1,7 nebo větší, a obsah uhlíku v pevném vyredukovaném železe A bude 50 % nebo vyšší vzhledem k ·· 00The reasons for defining the above factors are described below. The solid reduced iron A to be charged in the arc type 3 melting furnace is laid, for example, as shown in Figure 3 (schematic representation), on the liquid slag S already formed in the melting furnace 3 and floating on the liquid metal. For rapid preparation of the reduction by effectively heating the solid reduced iron A by arc heating, it is necessary that the solid reduced iron A is immersed in the liquid slag S and receives heat from the entire surface. Various experiments have confirmed that the solid reduced iron is then immersed rapidly in liquid slag and the reduction can proceed rapidly by setting the specific weight of solid reduced iron A to 1.7 or greater, and the carbon content of solid reduced iron A is 50% or higher relative to ·· 00
0 «0 «
0 10 1
0 10 1
0 <0 <
• 0 00 «« ···« • · · • 0 0 · 0• 0 00 «0 · 0 · 0 · 0
-12požadovanému teoretickému množství pro redukci oxidu železnatého zbývajícího v pevném vyredukovaném železe A.-12 the required theoretical amount for reducing the iron oxide remaining in solid reduced iron A.
Měrná tíha strusky je obecně asi 2,4 až 2,7 a důvod, proč se pevné vyredukované železo A s měrnou tíhou asi 1,8 ponoří do tekuté strusky S je uveden níže. Konkrétně platí, že pevné vyredukované železo A dodané do tekuté strusky S v tavící peci 3 přijímá teplo z povrchu tekuté strusky S a na okraji pevného vyredukovaného železa A se redukční reakcí uvolní větší množství plynného CO a menší množství CO2, což je vyvoláno uhlíkovým redukčním činidlem zůstávajícím uvnitř, poté se plyny smíchají v tekuté strusce S do pěnové formy, dochází k vyfukování (viz obr. 2A) a snížení měrné tíhy tekuté strusky S. Jak se pak pevné vyredukované železo A dále ponořuje do tekuté strusky S (obr. 2B), množství plynu generované z pevného vyredukovaného železa A se dále zvyšuje, a protože se dále zvyšuje množství plynu uvolněného z pevného vyredukovaného železa A, dochází k dalšímu rychlému vyfukování, Čímž se zrychluje vyfukování tekuté strusky S. Měrná tíha dále klesá a pevné vyredukované železo A se více ponořuje do tekuté strusky S. V okamžiku poté, co se pevné vyredukované železo A zcela potopí do strusky S, bude teplo přijímáno celým povrchem vyredukovaného železa A (obr. 2C) a dojde k rychlé redukci a roztavení pevného vyredukovaného železa A. Tekuté železo se pak postupně přechází na tekuté železo Fe a složky strusky jako vedlejší produkt na tekutou strusku S.The specific gravity of the slag is generally about 2.4 to 2.7, and the reason why solid reduced iron A with a specific gravity of about 1.8 is immersed in the liquid slag S is given below. Specifically, the solid reduced iron A supplied to the liquid slag S in the melting furnace 3 receives heat from the surface of the liquid slag S and at the edge of the solid reduced iron A releases more CO gas and less CO 2 by the reduction reaction. with the agent remaining inside, then the gases are mixed in the liquid slag S into a foam mold, blowing out (see Fig. 2A) and reducing the specific gravity of the liquid slag S. How the solid reduced iron A is then submerged in the liquid slag S (Fig. 2B). ), the amount of gas generated from solid reduced iron A increases further, and as the amount of gas released from solid reduced iron A further increases, further rapid blowing occurs, thereby accelerating the blowing of liquid slag S. Specific gravity further decreases and solid reduced iron And it is more immersed in liquid slag Once the solid reduced iron A is completely sinked into the slag S, the heat will be absorbed by the entire surface of the reduced iron A (FIG. 2C) and the solid reduced iron A is rapidly reduced and melted. The liquid iron is then gradually converted to the liquid iron Fe and slag components as a by-product to the liquid slag S.
V tomto případě, je-li měrná tíha pevného vyredukovaného železa menší než 1,7, nebude se pevné vyredukované železo A položené na tekutou strusku S v tavící peci 3 dále ponořovat do tekuté strusky S, bude však v tomto stavu na tekuté strusce S plovat, jak ukazuje obrázek 2A. Tím se zmenší dotyková plocha s tekutým železem S, a sníží se tak tepelná účinnost a zkrátí se rychlost redukční reakce a zpracováni tedy bude trvat déle. V důsledku toho podstatně poklesne produktivita a je obtížné tento proces prakticky aplikovat z technického i ekonomického hlediska.In this case, if the specific gravity of the solid reduced iron is less than 1.7, the solid reduced iron A deposited on the liquid slag S in the melting furnace 3 will no longer be submerged in the liquid slag S but will float on the liquid slag S in this state. as shown in Figure 2A. This reduces the contact surface with the liquid iron S, thus reducing the thermal efficiency and shortening the rate of the reduction reaction, and thus the processing will take longer. As a result, productivity drops substantially and it is difficult to apply this process from a technical and economic point of view.
Je-li naopak měrná tíha pevného vyredukovaného železa A rovna 1,7 nebo je větší, přednostně 1,8 či větší, nebo ještě lépe 1,9 či vyšší, ponoří se pevné vyredukované železo A položené na roztavenou strusky S do tekuté strusky S v důsledku rozdílu měrné tíhy v nesmírně krátkém okamžiku, jak ukazují obrázky 2B, 2C. Bude přijímat teplo tekuté strusky S po celém povrchu aConversely, if the specific gravity of solid reduced iron A is 1.7 or greater, preferably 1.8 or greater, or more preferably 1.9 or greater, solid reduced iron A laid on molten slag S is immersed in liquid slag S v due to the difference in specific gravity at an extremely short time, as shown in Figures 2B, 2C. It will receive the heat of the liquid slag S over the entire surface and
0 0· • 00 0 · 0
-1300 00-1300 00
0 0 · • * · 10 0 · 1
0 0 · ·· 00* dojde k rychlé redukci, takže se podstatně zvýší účinnost redukce a redukční reakce proběhne rychle. Množství oxidu železnatého roztaveného v tekuté strusce Θ je také minimalizováno a lze též minimalizovat erozí žáruvzdorných materiálů ve vyzdívce.0 0 · ·· 00 * a rapid reduction occurs so that the reduction efficiency is significantly increased and the reduction reaction proceeds rapidly. The amount of iron oxide melted in the liquid slag také is also minimized and can also be minimized by erosion of refractory materials in the lining.
Pro účinnost redukce pevného vyredukovaného železa A je, velice důležitá účinnost vedení tepla obloukového zahřívání, přenášeného tekutou struskou S, jak je popsáno výše, I když je měrná tíha přiměřená, je-li množství uhlíkového redukčního činidla obsaženého v pevném vyredukovaném želez A nedostatečné, nelze provést uspokojující redukci. V tavičí peci 3 je také možné dodatečně přidat uhlíkové redukční činidlo potřebné pro redukci odděleně od pevného vyredukovaného železa A, ale uhlíkové redukční činidlo přidané dodatečně je v podstatě dodáváno na okraj vyredukovaného železa A. Dávka tedy nezasahuje dovnitř pevného vyredukovaného železa A, takže pokud není pevné vyredukované železo A roztaveno, nelze efektivně dosáhnout redukční síly a redukční rychlost v pevném vyredukovaném železe A závisí na množství uhlíkového redukčního činidla, které je přítomno v pevném vyredukovaném železe A.For the efficiency of the reduction of solid reduced iron A, the heat transfer efficiency of the arc heating transmitted by the liquid slag S as described above is very important, although the specific gravity is adequate if the amount of carbon reducing agent contained in the solid reduced iron A is insufficient. make a satisfactory reduction. In the melting furnace 3, it is also possible to additionally add the carbon reducing agent required for the reduction separately from the solid reduced iron A, but the carbon reducing agent added additionally is substantially supplied to the edge of the reduced iron A. Thus, the batch does not reach into the solid reduced iron A. the solid reduced iron A melted, the reduction force cannot be efficiently achieved and the reduction rate in the solid reduced iron A depends on the amount of carbon reducing agent present in the solid reduced iron A.
Z hlediska popsaného výše byly studií množství uhlíkového redukčního činidla obsaženého v pevném vyredukovaném železe A zjištěny další faktory pro účinné zpracování tepelné redukce pevného vyredukovaného železa A dodaného do taviči pece 3 v krátkém časovém okamžiku: redukce oxidu železnatého v pevném vyredukovaném železe A postupuje rychle přijetím vnějšiho tepla za účelem dosažení vysoké účinnosti redukce a tavení, jestliže je obsah uhlíku v pevném vyredukovaném železe A vymezen na 50 % nebo více, lépe 70 % nebo více, vzhledem k teoretickému ekvivalentnímu množství potřebnému k redukci oxidů železa zůstávajících v pevném vyredukovaném železe A.In view of the above, by studying the amount of carbon reducing agent contained in solid reduced iron A, other factors have been found to efficiently process the thermal reduction of solid reduced iron A delivered to the melting furnace 3 in a short period of time: reduction of iron oxide in solid reduced iron A proceeds rapidly by taking out heat to achieve a high reduction and melting efficiency when the carbon content of solid reduced iron A is limited to 50% or more, preferably 70% or more, relative to the theoretical equivalent amount required to reduce the iron oxides remaining in solid reduced iron A.
Volitelně se definuje obsah uhlíku jako 100 % nebo vyšší. Avšak potvrdilo se, že je-li obsah uhlíku cca 50 %, jen zřídka dochází v praxi k problémům s jeho nedostatkem, protože oxid železnatý, které v nevyredukovaném stavu vyplave při tavení pevného vyredukovaného železa A, se při nedostatku uhlíkové složky rychle redukuje po dalším dodání uhlíkového redukčního činidla. Pokud je tedy obsah uhlíku v pevném nevyredukovaném železe A dodávaném do tavící pece obloukového typu pro teoreticky ekvivalentní složku potřebnou pro redukci oxidu ·« ·00· • *Optionally, the carbon content is defined as 100% or higher. However, it has been confirmed that, if the carbon content is about 50%, there is rarely a lack thereof in practice, since the iron oxide, which in the non-reduced state floats when the solid reduced iron A melts, is rapidly reduced in the absence of the carbon component. supplying a carbon reducing agent. Thus, if the carbon content of solid non-reduced iron A supplied to the arc-type melting furnace is for the theoretically equivalent component needed to reduce the oxide.
0 ·♦0 · ♦
-140· • 0 0 • ·0-140 · 0 0 0 0
0· • 0 0 • W žeieznatého zbývajícího v nevyredukovaném stavu menší než 100 %, lze obsah železa při jeho nedostatečnosti doplnit dodatečně jako uhlíkové redukční činidlo v blízkosti části, kde se dodává pevné vyredukované železo A.0 · • 0 0 • W of iron remaining in the non-reduced state of less than 100%, the iron content can be additionally added as a carbon reducing agent near the part where solid reduced iron A is supplied.
Protože měrná tíha pevného vyredukované ho železa vyrobeného v zařízení na výrobu pevného vyredukovaného železa se liší v závislosti na vlastnostech a směsném poměru suroviny dodávané do výrobního zařízení na vyredukované železo a redukčních podmínkách ve výrobním zařízení na vyredukované železo (zejména atmosférické teplotě a času), vztah mezi podmínkami a měrnou tíhou je předem potvrzen přípravným experimentem, na jehož základě lze nastavit vhodné podmínky.Since the specific weight of solid reduced iron produced in the solid reduced iron production plant varies depending on the properties and the mixing ratio of the raw material supplied to the reduced iron production plant and the reducing conditions in the reduced iron production plant (especially atmospheric temperature and time), between the conditions and the specific gravity is pre-confirmed by a preparatory experiment on the basis of which suitable conditions can be set.
Dále lze přizpůsobit zbytkové množství uhlíku v pevném vyredukovaném železe úplnou analýzou redukčních vlastností ve výrobním, zařízení na vyredukované železo, stanovením množství směsi při posouzení vlastností redukční reakce na základě druhu a složení materiálů směsi a správnou regulací podmínek pro redukci (teploty, času, složení atmosférického plynu).Furthermore, the residual carbon content of the solid reduced iron can be adapted by a complete analysis of the reduction properties in the reduced iron production plant, by determining the amount of the mixture when assessing the reduction reaction properties based on the type and composition of the materials, and properly controlling the reduction conditions (temperature, time, atmospheric composition). gas).
Pak je třeba vysvětlit, proč se obsah uhlíku v tekutém železe A získaném v tavící peci obloukového typu 3 stanovuje v rozsahu od 1,5 do 4,5 %.It should then be explained why the carbon content of the liquid iron A obtained in the arc type 3 melting furnace is determined to be in the range of 1.5 to 4.5%.
V případě vyredukovaného železa vyrobeného z vytvarovaných produktů s obsahem oxidu železnatého spolu s uhlíkovým redukčním činidlem zůstane obvykle ve vyredukovaném žeieze asi 70 % obsahu síry obsažené v uhlíkovém redukčním činidle, jako je např, uhlí. Když je pak v tavící pecí vyredukované železo roztaveno, zejména je-li roztaveno vyredukované železo s nízkou metalizaci, v taviči peci obvykle nedochází k odsíření, takže většina síry obsažené v taviči peci přechází do tekutého železa, čímž vzniká tekuté železo s vysokým obsahem S.In the case of reduced iron produced from preformed iron oxide products together with a carbon reducing agent, about 70% of the sulfur content of the carbon reducing agent, such as coal, typically remains in the reduced iron. Then, when the reduced iron is melted in the melting furnace, especially when the reduced iron is reduced to low metallization, the desulphurisation usually does not occur in the melting furnace, so that most of the sulfur contained in the melting furnace is transferred to liquid iron, thereby producing high S liquid.
Obsah síry v tekutém žeieze lze odstranit po odčerpání z taviči pece v licí pánvi zejména s využitím vápnitého tavidla. Je-li však obsah uhlíku (C) v tekutém železe menší než 1,5 %, zvýší se hladina obsahu kyslíku 0 přítomného v rovnovážném stavu v tekutém železe a značně poklesne účinnost následujícího odsíření. Aby tedy vzrostla účinnost odsíření a bylo možno vyrobit tekuté železo s nízkým obsahem S, je nutné zvýšit obsah (C) v tekutém železe vytvořeném v taviči peci obloukového typu 3 na 1,5 % nebo více. Avšak (C) v tekutém žeieze je v podstatě saturováno kolem 4,5 % a pro stabilní získávání tekutého žeieza se saturovaným (C) je nutné dodat do tavící pece velký nadbytek uhlíkového ·· ···· • · · • « · ·· • · · · ·· ··· • · · ♦ · ·The sulfur content of the liquid iron can be removed after being pumped from the melting furnace in the ladle, in particular using a calcareous flux. However, if the carbon (C) content in the liquid iron is less than 1.5%, the level of oxygen content present in equilibrium in the liquid iron will increase and the efficiency of the subsequent desulfurization will decrease considerably. Therefore, in order to increase the desulfurization efficiency and to produce low S liquid liquid iron, it is necessary to increase the content (C) of the liquid iron formed in the arc type 3 melting furnace to 1.5% or more. However, (C) in the liquid gel is substantially saturated at about 4.5% and for stable recovery of the liquid gel with saturated (C) it is necessary to supply a large excess of carbon to the melting furnace. • · · · · · · · ·
-15redukčního činidla. Ve strusce v peci je pak vždy přítomno uhlíkové redukční činidlo v množství asi 10 % či větším, což zvyšuje náklady na uhlíkové redukční činidlo a při následujícím tavení roste dekarbonizační zátěž, což není žádoucí. Ke zvýšení operační stability je nejvíce preferována dolní hranice obsahu uhlíku v tekutém železe ve výši 2,0 %, zatímco preferovaná horní hranice je 3,5 %.-15 reducing agent. The carbon reducing agent is then always present in the furnace slag in an amount of about 10% or more, which increases the cost of the carbon reducing agent and the subsequent melting increases the decarbonisation load, which is not desired. To increase operational stability, a lower limit of 2.0% carbon content in liquid iron is most preferred, while a preferred upper limit is 3.5%.
Neexistuje žádné zvláštní omezení konkrétního postupu regulace obsahu uhlíku v tekutém železe vytvořeném tavící pecí obloukového typu 3 v rozsahu 1,5 až 4,5 % popsaném výše. Je možné předem stanovit optimální podmínky pro zajištění obsahu uhlíku přípravným experimentem (množství uhlíkového materiálu použitého při výrobě vytvarovaných produktů, podmínky přípravné redukce ve výrobním zařízení na vyredukované železo, množství dalšího dodávaného uhlíkového redukční činidla a provozní podmínky, v taviči peci obloukového typu) a řídit celou operaci v takto stanovených podmínkách. Kvalita zdroje oxidu železnatého a uhlíkového redukčního činidla jako suroviny pro tvarované produkty však není vždy stabilní, aie obvykle značně koiísá, takže je žádoucí aplikovat např. následující postupy, jimiž lze získat tekuté železo se stabilním obsahem uhlíku v přiměřeném rozsahu nezávisle na tomto faktoru fluktuace.There is no particular limitation on the specific process for controlling the carbon content of the liquid iron produced by the arc type 3 melting furnace in the range of 1.5 to 4.5% described above. It is possible to predetermine the optimum conditions for ensuring the carbon content by a preliminary experiment (the amount of carbon material used in the production of shaped products, the pre-reduction conditions in the reduced iron production plant, the amount of additional carbon reducing agent and operating conditions in the arc-type melting furnace) the entire operation under the conditions specified. However, the quality of the source of the iron oxide and carbon reducing agent as the raw material for the molded products is not always stable, but usually varies considerably, so it is desirable to apply, for example, the following processes to obtain liquid iron with stable carbon content to an appropriate extent independently of this fluctuation factor.
1. Postup odebrání vzorku tekutého železa v taviči peci obloukového typu, regulace přidaného množství uhlíkového redukčního činidla na základě analýzy tekutého železa a skutečné změření obsahu uhlíku v tekutém železe.1. A process for taking a sample of liquid iron in an arc-type smelting furnace, controlling the amount of carbon reducing agent added based on the liquid iron analysis, and actually measuring the carbon content of the liquid iron.
2. Postup změření složení a množství výfukových plynů z tavící pece obloukového typu, stanovení obsahu uhlíku v tekutém železe na základě ekvivalentního množství kyslíku ve výfukových plynech vypočítaného ze změřené hodnoty stanoveného výpočtem a regulací množství uhlíkového redukčního činidla, které bude přidáno dodatečně podle obsahu uhlíku.2. A process for measuring the composition and amount of exhaust from an arc-type melting furnace, determining the carbon content of liquid iron based on the equivalent amount of oxygen in the exhaust gas calculated from the measured value determined by calculating and controlling the amount of carbon reducing agent to be added additionally according to the carbon content.
Když je pevné vyredukované železo vyredukováno a současně roztaveno v tavící peci obloukového typu, tekutá struska vzniklá na složce hlušiny v pevném vyredukovaném železe plove na tekutém železe. V praxi je velmi účinné vhodně regulovat zásaditost a obsah železa v tekuté strusce za účelem zvýšení efektivity redukce a separace tekuté strusky v tavící peci a potlačení eroze žáruvzdorných materiálů v tavící peci. Při aplikaci vynálezu v praxi je žádoucí, aby byla zásaditost tekuté strusky regulována v rozsahu 1,0 až 1,8 (více preferována je spodní hranice 1,1a horní hranice1,5). Celkový obsah železa (zde zkracováno • · ·· · • · ♦ • · ·When the solid reduced iron is reduced and simultaneously melted in an arc-type melting furnace, the liquid slag formed on the tailings component in the solid reduced iron floats on the liquid iron. In practice, it is very effective to properly control the alkalinity and iron content of the liquid slag in order to increase the efficiency of reducing and separating the liquid slag in the melting furnace and suppressing the erosion of the refractory materials in the melting furnace. When practicing the invention, it is desirable that the basicity of the liquid slag be regulated in the range of 1.0 to 1.8 (more preferably a lower limit of 1.1 and an upper limit of 1.5). Total iron content (abbreviated here)
-1β9 99 * 9 · fc · · • · · • 9 9 jako T-Fe), tzn. celkové množství obsahu železa přítomného ve formě oxidu železnatého v tekuté strusce, je řízen tak, aby dosáhl 9 % či nižší hodnoty, raději však 5 % či nižší hodnoty.-1β9 99 * 9 · fc · · · · · 9 9 as T-Fe), ie. the total amount of iron present in the form of iron oxide in the liquid slag is controlled to reach 9% or less but preferably 5% or less.
Zásaditost strusky je jednou ze základních a typických vlastností charakterizujících vlastnosti strusky a reprezentuje ji poměr CAO a SiO2 jako typických složek obsažených v tekuté strusce, konkrétně (CaO)(SiO2). Přesáhneli zásaditost tekuté strusky 1,8, vzroste rychle bod tavení strusky, čímž se sníží tekutost a vazkost přípravné redukce a pokud se teplota tekuté strusky záměrně nezvyšuje, je tavení v tavící peci. Dále platí, že je-li zásaditost menší než 1,0, bude docházet k rozsáhlé erozi žáruvzdorných materiálů ve vyzdívce. Eroze žáruvzdorných materiálů ve vyzdívce tavící pece také roste s tím, jak se v tekuté strusce zvyšuje množství oxidu železnatého. Tento trend se evidentně vyvíjí, přesáhne-li (T-Fe) tekuté strusky 9 %. Aby tedy redukce a tavení pevného vyredukovaného železa v tavící peci proběhlo efektivně v krátkém časovém intervalu a prodloužila se životnost tavící pece při minimalizaci eroze žáruvzdorných materiálů ve vyzdívce taviči pece, je žádoucí správné odebrání vzorku tekuté strusky v průběhu kroku redukčního tavení pevného vyredukovaného železa v tavící peci obloukového typu, změření zásaditostí a množství (T-Fe), správné řízení zásaditostí strusky ve vhodném rozsahu dodáváním činidel určených k regulaci zásaditostí strusky (CaO nebo SiO2) nebo regulace množství přidávaného uhlíkového redukčního činidla k potlačení množství (T-Fe) v tekuté strusce.Slag alkalinity is one of the basic and typical properties characterizing the slag properties and is represented by the ratio of CAO and SiO 2 as typical constituents contained in liquid slag, namely (CaO) (SiO 2 ). If the base of the liquid slag exceeds 1.8, the melting point of the slag increases rapidly, thereby reducing the flowability and viscosity of the pre-reduction, and if the temperature of the liquid slag is not intentionally increased, the melting is in the melting furnace. Furthermore, if the alkalinity is less than 1.0, there will be extensive erosion of the refractory materials in the lining. The erosion of refractory materials in the lining of the melting furnace also increases as the amount of ferrous oxide increases in liquid slag. This trend is evident when (S-Fe) liquid slag exceeds 9%. Thus, for the reduction and melting of solid reduced iron in the melting furnace to take place efficiently within a short period of time and to prolong the life of the melting furnace while minimizing erosion of refractory materials in the lining of the melting furnace. arc-type furnace, measurement of alkalinity and quantity (T-Fe), proper control of slag basicity to an appropriate extent by supplying reagents designed to control slag basicity (CaO or SiO 2 ), or controlling the amount of added carbon reducing agent to suppress (T-Fe) liquid slag.
Redukcí a roztavením v tavící peci obloukového typu 3, jak je popsáno výše, lze získat tekuté železo s obsahem uhlíku 1,5 až 4,5 % a obsahem Sí asi 0,05 % či nižším. Poněkud odlišně, v závislosti na obsahu (C) v tekutém železe, lze tekuté železo v tekutém stavu dodávat do tavící pece na výrobu oceli, např. EAF nebo BOF, při teplotě asi 1350°C čí vyšší, nebo je lze vyjmout do formy a ochladit tak, aby ztuhlo, a využít jako meziprodukt pro výrobu oceli, jak vysvětluje odkaz na obrázek 1. Protože však při výše uvedeném postupu bude v tekutém železe obsaženo příliš mnoho síry a fosforu, je žádoucí tuto síru a fosfor před fází výroby oceli odstranit.By reducing and melting in the arc type 3 melting furnace as described above, liquid iron with a carbon content of 1.5 to 4.5% and a Si content of about 0.05% or less can be obtained. Somewhat differently, depending on the content (C) in the liquid iron, the liquid iron in the liquid state can be fed to a steel melting furnace, such as EAF or BOF, at a temperature of about 1350 ° C or higher, or can be removed into a mold. However, since too much sulfur and phosphorus are present in the liquid iron in the above process, it is desirable to remove this sulfur and phosphorus prior to the steel production stage.
Jako preferovaný postup odsíření aplikovaný v tomto případě ize zmínit např. metodu odčerpání tekutého železa vyrobeného v taviči peci 3 do licí pánve atp., přičemž se za účelem odsíření dodává vápnité tavidlo přednostně tak, že se ·· • · · • · · • · · • · · • *As a preferred desulphurization process applied in this case, mention may be made, for example, of the method of pumping liquid iron produced in the melting furnace 3 into a ladle, etc., for the purpose of desulphurisation by supplying a calcareous flux such that · · · ·
-17···· • * • · ·Φ • · ·· · • · · • · · · • · ··»· • * ·-17 · · 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17
9· · vstříkne společně s inertním plynem do tekutého železa, přičemž se použije foukací přívodní trubka ponořená tak, aby tavidfo zachycovalo síru, která se pak oddělí a odstraní jako struska na tekutém železe. Dále lze jako preferovaný postup odsíření zmínit např. postup, kdy se dodává pevný zdroj kyslíku (oxidu železnatého atp.) nebo plynný zdroj kyslíku (kyslíku jako takového, vzduchu atp.) spolu s vápnitým tavidlem do tekutého železa odčerpaného do licí pánve atp., složka fosforu se přednostně okysličí, zachytí tavidlem a pak bude plovat na tekutém železe za účelem separace. Na výše popsaný postup odsíření a odfosfoření nejsou kladena žádná zvláštní omezení, je však samozřejmě možné aplikovat jiné známé postupy odsíření a odfosfoření. Preferuje se však použití druhého z uvedených postupů odfosfoření, protože obsah (Si) v tekutém železe vzniklém v tavící peci je na rozdíl od surového železa pouze 0,05^% či nižší, jak je popsáno výše, a lze zajistit vysokou rychlost odfosfoření bez speciálního odstraňování křemíku.It is injected together with the inert gas into the liquid iron using a blowing tube submerged so that the flux retains the sulfur, which is then separated and removed as slag on the liquid iron. Further preferred processes for desulfurization include, for example, a solid source of oxygen (iron oxide, etc.) or a gaseous source of oxygen (oxygen as such, air, etc.) together with a calcareous flux into liquid iron pumped into a ladle, etc., the phosphorus component is preferably oxygenated, fluxed and then floated on liquid iron for separation. There are no particular limitations to the desulfurization and desphosphorization processes described above, but it is of course possible to apply other known desulfurization and desphosphorization processes. However, it is preferable to use the second of said de-phosphorizing processes, since the content (Si) of the liquid iron formed in the melting furnace is only 0.05 ^% or less, as described above, and as described above, and a high de-phosphorizing rate without special silicon removal.
Výše popsaným postupem odsíření a odfosfoření lze docílit tekutého železa vysoké čistoty, které obsahuje 1,5 až 4,5 % (C), asi 0,05 % nebo nižší procento (Si), asi 0,1 % nebo nižší procento (Mn), asi 0,05 % nebo nižší procento (S), asi 0,04 % nebo nižší procento (P) a v podstatě rovnováhu Fe, jehož lze využít nesmírně efektivně jako surovinu na výrobu oceli. Zejména proto, že tekuté železo, získané tímto postupem vyniká vysokou čistotou s velmi nízkým obsahem kovových složek ve formě nečistot, pak využívá-li se jako materiál pro výrobu oceli, např. ve 20 až 50 % spolu s dalšími zdroji železa (odpadového nebo čistého železa), působí jako ředidlo pro kovové složky nečistot pronikající z odpadu, čímž lze získat ocel s nižším obsahem kovových složek nečistot. Je samozřejmé, že poměr vyredukovaného železa, jež bude použito v této kombinaci lze zvolit z výše uvedeného rozsahu v závislosti na obsahu kovových složek nečistot v odpadech, s nimiž bude používáno. K vytvoření oceli o vysoké čistotě je také možno použít 100 % vyredukovaného železa a dále budou v konečné fázi kroku výroby ocele dodávány další kovové složky s využitím EAF či BOF k produkci ocelových slitin .High purity liquid iron containing 1.5 to 4.5% (C), about 0.05% or less (Si), about 0.1% or less (Mn) of the above-described desulfurization and phosphor desulfurization process , about 0.05% or less percent (S), about 0.04% or less percent (P), and essentially an Fe balance that can be used extremely efficiently as a raw material for steel production. Especially since the liquid iron obtained by this process excels in high purity with a very low content of metallic constituents in the form of impurities, when used as a material for steel production, eg in 20 to 50% together with other iron sources (waste or pure iron) acts as a diluent for metallic impurities from the waste, thereby obtaining steel with a lower content of metallic impurities. It goes without saying that the ratio of reduced iron to be used in this combination can be selected from the above range depending on the content of the metallic constituents of the impurities in the wastes with which it will be used. It is also possible to use 100% reduced iron to produce high purity steel, and further metal components using EAF or BOF to produce steel alloys will be supplied at the final stage of the steel production step.
V každém případě platí, že jelikož vyredukované železo, získané postupem podle vynálezu má tu stěžejní vlastnost, že obsah kovových nečistot je extrémně nízký, lze toto obecně aplikovat při výrobě oceli nebo různých druhů ocelových slitin s využitím výhod daných těmito vlastnostmi.In any case, since the reduced iron obtained by the process of the invention has the essential property that the content of metallic impurities is extremely low, this can generally be applied to the production of steel or various types of steel alloys taking advantage of these properties.
··*« • ···· ···· «· ···· ·
-18Pak bude uveden podrobnější popis na základě stanovení “metalizace pevného vyredukovaného železa: 60 % nebo vyšší, obsahu uhlíku v pevném vyredukovaném železe: 50 % nebo více teoreticky ekvivalentního množství potřebného k redukci oxidu železnatého zbývajícího v pevném vyredukovaném železe (zde někdy označovaného jako obsah uhlíku pro redukční ekvivalentní množství FeO), měrné tíhy pevného vyredukovaného žeieza: 1,7 nebo vyšší a obsahu uhlíku v roztaveném železe vyrobeném v tavící peci obloukového typu: 1,5% až 4,5 %.18 Then, a more detailed description will be given based on the determination of "metallization of solid reduced iron: 60% or more, carbon content in solid reduced iron: 50% or more of the theoretically equivalent amount needed to reduce the iron oxide remaining in solid reduced iron" carbon for reducing equivalent amount of FeO), the specific weight of the solid reduced gland: 1.7 or higher, and the carbon content of the molten iron produced in the arc-type melting furnace: 1.5% to 4.5%.
Základ pro stanovení “metalizace pevného vyredukovaného žeieza: 60 % nebo vyššíBasis for Determining Metallization of Solid Reduced Gland: 60% or Higher
Křivka metalizace pevného vyredukovaného železa vyrobeného ve výrobním zařízení na pevné vyredukované železo se přirozeně různí v závislosti na složení a směsném poměru suroviny oxidu železnatého a uhlíkového redukčního činidla, které budou smíchávány, a dále na podmínkách redukce. Křivka metalizace má např. průběh znázorněný na obrázku 3.The metallization curve of the solid reduced iron produced in the solid reduced iron production plant naturally varies depending on the composition and the mixed ratio of the iron oxide feedstock and the carbon reducing agent to be mixed, and further on the reduction conditions. For example, the metallization curve has the waveform shown in Figure 3.
Na křivce 1 na obrázku 3 znázorňuje bod A bod metalizace 76 % a zbytkového množství 4,8 % uhlíku a bod B znázorňuje bod metalizace 85 % a zbytkového množství 1,6 % uhlíku. Zbytkové množství uhlíku je v bodě A rovno 142 % a v bodě B je 63,5 % vzhledem k obsahu uhlíku redukčního ekvivalentu FeO a zbytkové množství uhlíku klesá se snižováním redukční doby. Křivka 2 na obrázku 3 je příkladem restrikce metalizace pevného vyredukovaného železa změnou směsného poměru surovin. V každém případě metalizace rychle roste v prvé řadě s průběhem doby redukce a růstová křivka se mění, jak se s průběhem času zvyšuje metalizace.In curve 1 of Figure 3, point A shows a metallization point of 76% and a residual amount of 4.8% carbon and point B shows a metallization point of 85% and a residual amount of 1.6% carbon. The residual amount of carbon at point A is 142% and at point B is 63.5% relative to the carbon content of the FeO equivalent and the residual amount of carbon decreases as the reduction time decreases. The curve 2 in Figure 3 is an example of the restriction of metallization of solid reduced iron by changing the mixing ratio of the raw materials. In any case, the metallization rapidly increases primarily as the reduction time progresses and the growth curve changes as the metallization increases over time.
V kontinuálním procesu výroby pevného vyredukovaného železa a jeho redukčního taveni aplikovaného ve vynálezu má metalizace pevného vyredukovaného žeieza vzniklého ve výrobním zařízení na pevné vyredukované železo významný účinek na práci tavící pece obloukového typu (dále označovanou jako obloukovou tavící pec). Např. na obrázku 4 je graf znázorňující vztah mezi metalizací pevného vyredukovaného železa a spotřebou energie v redukčním tavení oxidu železnatého v obloukové taviči peci. Při kontinuální práci výrobního zařízení na vyredukované železo a obloukové tavící pece je důležité zajistit stabilitu fungování obloukové tavící pece. Jak se zvyšujeIn the continuous process for the production of solid reduced iron and its reduction smelting applied in the invention, the metallization of the solid reduced iron produced in the solid reduced iron production plant has a significant effect on the operation of the arc-type melting furnace (hereinafter referred to as arc melting furnace). E.g. Figure 4 is a graph showing the relationship between metallization of solid reduced iron and the energy consumption of reducing iron oxide melting in an arc melting furnace. In the continuous operation of the reduced iron production plant and the arc furnace, it is important to ensure the stability of the operation of the arc furnace. As it increases
-1944 «··· • 4 4 • · 4 »4 • · · · « ·-1944 «··· • 4 4 • · 4» 4
999999
9 ·9 • · ·9 · 9
4 44 4
4 «44 >44 «44> 4
4 4 • 4 4 ♦ 4 44 4 • 4 4 ♦ 4 4
4 elektrický příkon obloukové tavící pece, roste i tepelná zátěž elektrody a zvyšují se tepelné šoky působící na žáruvzdorné materiály ve vyzdívce tavícího povrchu. Proto je třeba zvýšit velikost tělesa pece, aby se zmírnily tepelné šoky na zařízení elektrod a stěnu pece, což je z praktického i ekonomického hlediska nevhodné.4 the electric input of the arc melting furnace, the electrode heat load and the thermal shocks on the refractory materials in the lining of the melting surface increase. Therefore, it is necessary to increase the size of the furnace body in order to mitigate the thermal shocks on the electrode device and the furnace wall, which is both practical and economical.
V obvyklé peci obloukového typu se tento problém zřetelně projeví, přesáhne-li energetická spotřeba 800 kWh/tmi. Aby bylo tedy možné eliminovat výše uvedený problém, je metalizace pevného vyredukovaného železa dodávaného do obloukové tavící pece regulována tak, aby činila 60 % nebo více, lépe však 70 % nebo více.In a conventional arc-type furnace, this problem becomes evident when the energy consumption exceeds 800 kWh / tmi. Thus, in order to eliminate the above problem, the metallization of the solid reduced iron fed to the arc furnace is controlled to be 60% or more, preferably 70% or more.
Rozptyl metalizace pevného vyredukovaného železa vyrobeného ve výrobním zařízení na vyredukované železo dále značně trpí vlivem absolutní hodnoty metalizace a rozptyl se zvyšuje s společně s tím, jak klesá metalizace. Na obrázku 5 je graf, znázorňující výsledek studie metalizace pevného vyredukovaného železa se střední hodnotou metalizace 62,8 % a 80,2 %. Lze potvrdit, že rozptyl je znatelný s tím, jak klesá metalizace. V praxi, protože cílená metalizace je při zvětšování rozptylu při metalizací sama o sobě nestabilní, je důležité k zajištění stabilní cílové metalizace slanovíf vyšší metalizací. V důsledku různých experimentů bylo potvrzeno, že střední hodnota metalizace by měia být 60 % či vyšší, lépe však 70% či vyšší, aby se omezil rozptyl metalizací v míře, kdy je možno skutečné fungování.Furthermore, the metallization scattering of the solid reduced iron produced in the reduced iron production plant suffers greatly from the absolute value of the metallization and the scattering increases as the metallization decreases. Figure 5 is a graph showing the result of a solid reduced iron metallization study with a mean metallization of 62.8% and 80.2%, respectively. It can be confirmed that the scattering is noticeable as the metallization decreases. In practice, since targeted metallization is itself unstable when scattering in metallization increases, it is important to ensure stable target metallization by higher metallization. As a result of various experiments, it has been confirmed that the mean metallization value should be 60% or higher, but preferably 70% or higher, in order to limit the dispersion of the metallization to the extent that actual operation is possible.
Základ pro stanovení obsahu uhlíku v pevném vyredukovaném železe: 50 % nebo více obsahu uhlíku pro redukční ekvivalentní množství FeOBasis for the determination of the carbon content of solid reduced iron: 50% or more of the carbon content for reducing equivalent amounts of FeO
Na obrázku 6 je graf znázorňujíc! výsledek studující vztah mezi obsahem uhlíku pro redukční ekvivalentní množství FeO v pevném vyredukovaném železe a obsahem uhlíku v tekuté strusce, což se týká pevného vyredukovaného železa vyrobeného za různých podmínek. V tomto experimentu se používá pevné vyredukované železo s metalizací od 78 do 82 %, mající různá množství uhlíku redukčního ekvivalentního množství FeO a obsah oxidu železnatého (T-Fe) v tekuté strusce při tavení užitím 20- tunové EAF. Jak vyplývá iaké z obrázku, lze potvrdit, že když je v pevném vyredukovaném železe obsah uhlíku odpovídající redukčnímu ekvivalentnímu množství FeO (teoretické ekvivalentní množství uhlíku pro redukci neredukovaného oxidu železnatého), (T-Fe) v tekutém železeFIG. 6 is a graph showing FIG. a result studying the relationship between the carbon content for the reducing equivalent amount of FeO in solid reduced iron and the carbon content in liquid slag, referring to solid reduced iron produced under different conditions. In this experiment, solid reduced iron having a metallization of from 78 to 82%, having varying amounts of carbon reducing equivalent amount of FeO and a content of ferrous oxide (T-Fe) in liquid slag by melting using 20-ton EAF, is used. As can be seen from the figure, it can be confirmed that when the solid reduced iron has a carbon content corresponding to a reducing equivalent amount of FeO (theoretical equivalent amount of carbon to reduce unreduced iron oxide), (T-Fe) in liquid iron
-20je omezeno na nízkou hodnotu, zatímco když je obsah uhlíku menší než 50 % obsahu uhlíku pro redukční ekvivalentní množství FeO (množství uhlíku pro redukční ekvivalentní množství FeO x 0,5), poroste rychle (T-Fe) v tekuté strusce, čímž se výrazně projeví eroze žáruvzdorných součástí ve vyzdívce. Pro minimalizací eroze žáruvzdorných součástí ve vyzdívce k zajištění stabilního fungování by měl obsah uhlíku v pevném vyredukovaném železe činit 50 % nebo více obsahu uhlíku pro redukční ekvivalentní množství FeO.-20 is limited to a low value, while when the carbon content is less than 50% of the carbon content for the reducing equivalent amount of FeO (the amount of carbon for the reducing equivalent amount of FeO x 0.5), it grows rapidly (T-Fe) in the liquid slag it will significantly affect the erosion of refractory components in the lining. To minimize erosion of the refractory components in the lining to ensure stable operation, the carbon content of the solid reduced iron should be 50% or more of the carbon content for the reducing equivalent amount of FeO.
V tomto experimentu je pro regulaci obsahu uhiíku v tekutém železe vyrobeném v obloukové taviči peci v rozsahu od 2,1 do 2,4 do obloukové tavící pece dodatečně přidán uhlíkový materiál, čímž se vyrovná jeho nedostatek. Obsah (T-Fe) v tekuté strusce však nelze dostatečně redukovat, pokud zbytkové množství uhlíku v pevném vyredukovaném železe nedosáhne 50 % nebo vyššího procenta množství uhlíku pro redukční ekvivalentní množství FeO, a to v podstatě nezávisle na tomto množství přidaného uhlíkového materiálu. Lze samozřejmě považovat za možné redukovat (T-Fe) v tekuté strusce dalším dodáním uhlíkového materiálu v množstvím dostatečném k zajištění obsahu uhlíku redukčního ekvivalentního množství a cílového množství uhlíku v pevném vyredukovaném železe do oxidu železnatého zbývajícího v pevném vyredukovaném železe. Je však nesmírně obtížné udržet konstantní hodnotu obsahu uhlíku v tekutém železe, aby byla menší než nasycené množství uhlíku. Obsah uhlíku v tekutém železe se zvyšuje postupně s průběhem doby zpracováni, a proto neni možné získat tekuté železo se zamýšleným množstvím uhlíku, což je nežádoucí.In this experiment, carbon material is additionally added to the arc melting furnace to control the carbon content of the liquid iron produced in the arc melting furnace in the range of 2.1 to 2.4, thereby compensating for the lack thereof. However, the content (T-Fe) in the liquid slag cannot be sufficiently reduced if the residual carbon in the solid reduced iron does not reach 50% or more of the carbon for the reducing equivalent amount of FeO, substantially independent of this amount of added carbon material. It can of course be considered possible to reduce (T-Fe) in the liquid slag by further supplying the carbonaceous material in an amount sufficient to provide the carbon content of the reducing equivalent amount and the target carbon in the solid reduced iron to the iron oxide remaining in the solid reduced iron. However, it is extremely difficult to keep the carbon content of the liquid iron constant to be less than the saturated amount of carbon. The carbon content of the liquid iron increases gradually over time, and therefore it is not possible to obtain liquid iron with the intended amount of carbon, which is undesirable.
Základ pro stanovení “měrné tíhy pevného vyredukovaného železa: 1,7 či vyššíBasis for the determination of specific reduced iron specific gravity: 1,7 or higher
V případě aplikace postupu podle vynálezu k získání pevného vyredukovaného železa přípravnou redukcí vytvarovaného produktu z oxidu železnatého s uhlíkovým materiálem v pevném stavu je měrná tíha pevného vyredukovaného železa podstatně nižší v porovnání s měrnou tíhou železa z přípravné redukce vytvořeného např. postupem MIDREX. Důvodem je to, že uvnitř každého z vytvarovaných produktů se při míchání uhlíkového materiálu s dalším materiálem v přípravné redukci tvoří značné dutiny.When applying the process of the present invention to obtain solid reduced iron by preparative reduction of a solid iron oxide product with a carbon material in the solid state, the specific weight of solid reduced iron is substantially lower compared to the specific iron weight of a pre-reduction produced e.g. This is because within each of the formed products, substantial cavities are formed when mixing the carbon material with the other material in the preparatory reduction.
Na druhé straně však, jak znázorňuje např. obrázek 2, se účinnost redukce a tavení pevného vyredukovaného železa při redukci a tavení pevného • 0On the other hand, however, as shown, for example, in Figure 2, the reduction and melting efficiency of solid reduced iron in reducing and melting the solid.
-21 vyredukovaného železa v obloukové peci zvyšuje tak, že pevné vyredukované železo dodané do obloukové taviči pece se rychle potopí do tekuté strusky na tekutém železe a účinně přijímá teplo oblouků po celém povrchu. Z tohoto hlediska má měrná tíha pevného vyredukovaného železa velký efekt. Na obrázku 7 je graf znázorňující prověřování účinku měrné tíhy pevného vyredukovaného železa na rychlost redukce a tavení při provádění redukce a tavení v obloukové tavící peci užitím pevného vyredukovaného železa s měrnou tíhou od 1,60 do 1,75 (průměrná měrná tíha: 1,65) a od 1,8 do 2,3 (průměrná měrná tíha: 2,1), kde vodorovná osa představuje rychlost tavení, když jednotlivé kusy pevného vyredukovaného železa jsou dodávány na tekutou strusku samostatně a svislá osa představuje mezní rychlost tavení, při níž lze jednotlivé kusy pevného vyredukovaného železa pro redukční tavení dodávat kontinuálně. Jak je zřejmé z obrázku, v případě pevného vyredukovaného železa se střední měrnou tíhou 1,65, je-ii pevné vyredukované železo na tekutou strusku vkládáno kontinuálně, není pozorován jev ponořování pevného vyredukovaného železa do tekuté strusky, dojde však k redukci většiny pevného vyredukovaného železa a tavení na povrchu tekuté strusky. Rychlost tavení pn kontinuálním odebírání pevného vyredukovaného železa je tedy asi 100-násobná v porovnání s tím, když je pevné vyredukované železo dodáváno jednotlivě. Při této rychlosti tavení nelze v praxi provádět redukci a tavení kontinuálním dodáváním. A naopak, pro pevné vyredukované železo se střední měrnou tíhou 2,1 se pevné vyredukované železo položené na tekutou strusku rychle potopí do strusky a bude účinně probíhat redukce a tavení, takže rychlost tavení se při kontinuálním dodávání pevného vyredukovaného železa rychle zvýší v porovnání se samostatným dodáváním, a lze tak docílit asi 300-násobné rychlosti kontinuálního tavení. Při této hodnotě rychlosti tavení lze kontinuální redukční tavení účinně prakticky aplikovat v průmyslové sféře.The -21 reduced iron in the arc furnace increases such that the solid reduced iron supplied to the arc melting furnace rapidly sinks into the liquid slag on the liquid iron and effectively receives the heat of the arcs over the entire surface. In this respect, the specific weight of the solid reduced iron has a great effect. Figure 7 is a graph illustrating the effect of solid reduced iron specific gravity on reduction and melting rate when performing reduction and melting in an arc melting furnace using solid reduced iron with specific gravity from 1.60 to 1.75 (average specific gravity: 1.65) ) and from 1.8 to 2.3 (average specific gravity: 2.1), where the horizontal axis represents the melting rate when the individual pieces of solid reduced iron are supplied separately to the liquid slag and the vertical axis represents the melting limit at which individual pieces of solid reduced iron for reducing melting delivered continuously. As can be seen from the figure, in the case of solid reduced iron with a mean specific gravity of 1.65, when solid reduced iron is applied continuously to liquid slag, the phenomenon of immersion of solid reduced iron into liquid slag is not observed, but most solid iron is reduced. and melting on the surface of the liquid slag. Thus, the melting rate pn of continuous removal of solid reduced iron is about 100-fold compared to when solid reduced iron is supplied individually. In practice, at this melting rate, reduction and melting by continuous feed cannot be performed. Conversely, for solid reduced iron with a mean specific gravity of 2.1, solid reduced iron deposited on liquid slag sinks rapidly into the slag, and reduction and melting efficiently take place so that the melting rate will increase rapidly when continuously delivering solid reduced iron compared to a separate feed, and a continuous melt rate of about 300 times can be achieved. At this melting rate, continuous reduction melting can be effectively applied in the industrial sphere.
Pokud se jedná o účinek měrné tíhy pevného vyredukovaného železa, zrněni se situace v souvislosti s tavením významně pro střední měrnou tíhu 1,7 jako hraniční hodnotu, při níž dojde k rychlé změně rychlosti kontinuálního tavení. Je-li pak střední měrná tíha menší než 1,7, nelze dosáhnout rychlosti tavení uspokojující potřeby kontinuálního provozu v průmyslové sféře a rychlost tavení postačující k vedení kontinuálního provozu lze zajistit, když je střední měrná tíha 1,7 nebo vyšší, přednostně 1,9 nebo vyšší.As regards the effect of the specific gravity of the solid reduced iron, the melting situation is significantly reduced for the mean specific gravity of 1.7 as a threshold at which the rate of continuous melting is rapidly changed. If the mean specific gravity is less than 1.7, a melting rate satisfying the need for continuous industrial operation cannot be achieved and a melting rate sufficient to conduct continuous operation can be ensured when the mean specific gravity is 1.7 or higher, preferably 1.9 or higher.
-22Základ pro stanovení obsahu uhlíku v tekutém železe vyrobeném v tavící peci obloukového typu: 1,5 % - 4,5 %-22Basic for the determination of the carbon content of liquid iron produced in an arc-type melting furnace: 1,5% - 4,5%
Obecně existuje těsný vztah mezi množstvím uhlíku a rozpuštěným množstvím kyslíku v tekutém železe. Množství rozpuštěného kyslíku v tekutém železe se zvyšuje s tím, jak klesá obsah uhlíku v tekutém železe. Když je tedy množství rozpuštěného kyslíku vyšší, je vyšší i kyslíkový potenciál v tekutém žeieze, což představuje nevýhodu pro odsíření. Spolu s tím se také zvyšuje kyslíkový potenciál tekuté strusky v rovnováze s tekutým žeiezem a roste obsah FeO v tekuté strusce a reaktivita se žáruvzdorným materiálem, čímž dochází k velké erozi žáruvzdorného materiálu ve vyzdívce tavící pece. Proto je třeba stanovit poněkud vyšší obsah uhlíku v tekutém železe za účelem zvýšení poměru odsíření při provádění odsíření a potlačení eroze žáruvzdorných materiálů ve vyzdívce taviči pece, aby se tak prodloužila její životnost.In general, there is a close relationship between the amount of carbon and the dissolved amount of oxygen in liquid iron. The amount of dissolved oxygen in the liquid iron increases as the carbon content of the liquid iron decreases. Thus, when the amount of dissolved oxygen is higher, the oxygen potential in the liquid gel is higher, which is a disadvantage for desulfurization. Along with this, the oxygen potential of the liquid slag in equilibrium with the liquid iron is also increased and the FeO content in the liquid slag and the reactivity with the refractory material increases, thereby causing a high erosion of the refractory material in the furnace lining. Therefore, it is necessary to determine a somewhat higher carbon content in the liquid iron in order to increase the desulfurization ratio when performing desulfurization and suppress erosion of the refractory materials in the lining of the melting furnace in order to extend its service life.
Na obrázku 8 je graf souhrnně znázorňující vztahy mezi obsahem uhlíku a poměrem odsíření v tekutém železe získané na základě různých experimentů. V tomto experimentu se používá metoda vstříknutí CaO jako odsiřovacího činidla do tekutého žeieza v íicí pánvi a data odpovídající situaci, kdy je konstantní spotřeba odsiřovacího činidla. Jak vyplývá z obrázku, je-ii obsah uhiíku v tekutém železe nižší než 1,5 %, je třeba k zajištění cíleného poměru odsíření vsfříknout odsiřovací činidla. V důsledku toho se do strusky dostává velké množství kovového železa, a tímto velkým množstvím se zvyšuje ztráta žeieza. To znamená, že aby bylo možno vynález prakticky realizovat, je také iřeba zvážit další problémy, jako je např. zpracování strusky po odsíření, přičemž obsah uhlíku v tekutém železe by měl být 1,5 % či vyšší, přednostně 2,0 % či vyšší tak, aby bylo správně řízeno odsíření v licí pánvi s menší spotřebou materiálu k odsíření.Figure 8 is a graph summarizing the relationships between carbon content and desulfurization ratio in liquid iron obtained from various experiments. In this experiment, the method of injecting CaO as desulfurizing agent into the liquid gland in the pelvis and using data corresponding to a situation where the desulfurizing agent consumption is constant is used. As can be seen from the figure, if the carbon content of the liquid iron is less than 1.5%, desulfurizing agents must be injected to provide a targeted desulfurization ratio. As a result, a large amount of metallic iron enters the slag, and this large amount increases the loss of gland. This means that other problems, such as the treatment of slag after desulphurisation, need to be considered in order to practice the invention, and the carbon content of the liquid iron should be 1.5% or more, preferably 2.0% or more. so that desulfurization in the ladle is properly controlled with less material for desulfurization.
Obsah uhlíku v tekutém žeieze však dosáhne nasycení při asi 4,5 % a k získání tekutého železa s nasyceným obsahem uhlíku je třeba nadbytek množství uhlíkového redukčního činidla, což není hospodárné. Protože navíc roste i neoxidační zátěž na následující rafinaci, je žádoucí omezit obsah uhlíku na 4,5 % nebo méně, raději však na 3,5 % nebo méně.However, the carbon content of the liquid gel reaches a saturation at about 4.5% and an excess of carbon reducing agent is required to obtain a carbon-saturated liquid iron, which is not economical. In addition, since the non-oxidizing burden for the subsequent refining is increasing, it is desirable to limit the carbon content to 4.5% or less, but preferably to 3.5% or less.
• · • · · ·• • •
·· ··* ·· · ·» ··························
-23Zásaditost tekuté strusky 1,0 -1,8-23 Liquid slag background 1.0 -1.8
Zatímco zásaditost (poměr CaO/SíO2) není základní podmínkou vynálezu, ovlivňuje účinnost redukčního tavení pevného vyredukovaného železa v obloukové tavící peci a má velký vliv na erozi žáruvzdorných materiálu ve vyzdívce tavícího povrchu.While alkalinity (CaO / SiO 2 ratio) is not a basic condition of the invention, it affects the reduction melting efficiency of solid reduced iron in an arc melting furnace and has a large effect on the erosion of refractory materials in the lining of the melting surface.
To znamená, že zásaditost tekuté strusky má také významný vliv na její tekutost a jak ukazuje např. obrázek 9, kiesá teplota tavení strusky s tím, jak klesá zásaditost. Tím se docílí preferovaného oviívnění účinnosti redukčního tavení pevného vyredukovaného železa, přičemž se však zvyšuje reaktivita se žáruvzdorným materiálem a síií eroze žáruvzdorných materiálů. Na druhé straně současně s růstem zásaditost! roste i teplota tavení strusky a k roztavení strusky je tedy třeba podstatně zvýšit tepíotu v peci, což je nevhodné z hlediska spotřeby energie a kromě toho také v důsledku vysoké tepoty síií tepelné účinky ns těleso pece. Tento trend, znázorněný na obrázku 9, je průkazný, když je zásaditost menší než 1,0 nebo přesáhne 1,8, takže zásaditost tekuté strusky v tavící obloukové peci by měla být regulována, aby se pohybovala v rozsahu od 1,0 do 1,8, přednostně od 1,3 do 1,6.That is, the alkalinity of the liquid slag also has a significant effect on the flowability of the slag and, as shown in FIG. This achieves the preferred effect of reducing the melting efficiency of the solid reduced iron, while increasing the reactivity with the refractory material and the net erosion of the refractory materials. On the other hand, along with growth alkalinity! the slag melting temperature also increases, and the slag melting requires a substantial increase in the furnace temperature, which is unsuitable in terms of energy consumption and, moreover, due to the high temperature, the thermal effects of the furnace body. This trend, shown in Figure 9, is evident when the basicity is less than 1.0 or exceeds 1.8, so that the basicity of the liquid slag in the arc furnace should be controlled to be in the range of 1.0 to 1, 8, preferably from 1.3 to 1.6.
Níže jsou popsány příklady vynálezu. Vynáiez se neomezuje na následující příklady, může však být realizován s příslušnými úpravami, pokud jsou v rozsahu vynálezu a jsou obsaženy v technickém vymezení vynálezu.Examples of the invention are described below. The invention is not limited to the following examples, but may be implemented with appropriate modifications as long as they are within the scope of the invention and are included within the technical scope of the invention.
PříkladyExamples
Použijí se jednotlivé produkty pulverizace železné rudy, uhlí a malé množství pojivá (bentonitu), které se smíchají tak, aby uhlík v uhlí byl v teoreticky ekvivalentním množství k oxidu železnatému v železných rudách. Materiál by! v peletizačním zařízení vytvarován do zhruba kulového tvaru o průměru 13 až 20 mm a jako surové vytvarované produkty byly použity vytvarované produkty obsahující oxid železnatý ve spojení s uhlíkovým materiálem. Příklad použitého složení železné rudy a uhlí je uveden níže.Individual iron ore pulverization products, coal and a small amount of bentonite are used, which are mixed so that the carbon in the coal is theoretically equivalent to the iron oxide in the iron ores. Material by! in a pelletizer, it was shaped into a roughly spherical shape with a diameter of 13 to 20 mm, and shaped products containing ferrous oxide in conjunction with a carbon material were used as raw shaped products. An example of iron ore and coal composition used is given below.
Složení železné rudy:Iron ore composition:
T - Fe = 65%, FeO = 0,7%, SiO2 = 2,5%T - Fe = 65%, FeO = 0.7%, SiO2 = 2.5%
AI2O3 = 2,10%, CaO = 0,04%Al 2 O 3 = 2.10%, CaO = 0.04%
Složení uhlí:Coal composition:
Celkové množství uhlí = 77,6 %, pevný uhlík = 71,2% ······ · · · ·· · · • · · · · · 4«·γ>Total amount of coal = 77.6%, solid carbon = 71.2% · 4 · · γ>
Í· * · · · ··· « « · · • · · 4 «······ ·· « • · · · · * ···« ·* ··· 4 4 4 ·· 4 ·Í · · · · 4 4 4 4 · 4 «4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
-24«-24 «
Prchavá složka = 17,0%, popel = 11,8%Volatile component = 17.0%, ash = 11.8%
Vytvarované produkty (čerstvé pelety) byly dodány do výrobního zařízení na vyredukované železo typu rotační nístěje a byla provedena redukce při teplotě 1250 až 1350°C při střední době 7 až 9 minut v rotační peci za účelem vytvoření vyredukovaného železa. Množství nevyredukovaného oxidu železnatého a množství reziduálního uhlíku ve výsledném pevném vyredukovaném železe se liší v závislosti na podmínkách tepelné redukce. V tomto příkladu byly podmínky tepelné redukce řízeny tak, že metalizace oxidu železnatého v pevném vyredukovaném železe činila v každém případě 60%. Tabulka 1 ukazuje příklad metalizace a složení pevného vyredukovaného železa. Hmotnost a měrná tíha pevného vyredukovaného železa získaná obdobným experimentem je dále např.na obrázku 10, kde je střední měrná tíha v intervalu 1,7 až 2,5 bez vyjádřeného vztahu k hmotnosti najeden kus.The shaped products (fresh pellets) were fed to a rotary hearth reduced iron production plant and a reduction was performed at a temperature of 1250 to 1350 ° C for a mean time of 7 to 9 minutes in a rotary kiln to form the reduced iron. The amount of unreduced iron oxide and the amount of residual carbon in the resulting solid reduced iron vary depending on the thermal reduction conditions. In this example, the thermal reduction conditions were controlled such that the metallization of the iron oxide in the solid reduced iron was in each case 60%. Table 1 shows an example of metallization and composition of solid reduced iron. The weight and specific gravity of solid reduced iron obtained by a similar experiment is furthermore shown, for example, in Figure 10, where the mean specific gravity is in the range of 1.7 to 2.5, not expressed per weight.
Tabulka 1Table 1
Poznámka: Ceq: množství uhlíku pro redukční ekvivalentní množství FeONote: C eq : the amount of carbon for the reducing equivalent amount of FeO
Ceq/2 : 1/2 množství, odpovídajícího množství uhlíku pro redukční ekvivalentní složku FeO.C eq / 2: 1/2 amount corresponding to the amount of carbon for the reducing equivalent component of FeO.
Pevné vyredukované železo získané z výrobního zařízení na vyredukované železo bylo kontinuálně vkládáno v takovém stavu, aby pokud možno nedošlo ke kontaktu s atmosférickým vzduchem a bylo udržováno ph ► · · · « • · • * · ♦The solid reduced iron obtained from the reduced iron production plant was continuously fed in such a condition as to avoid contact with atmospheric air as far as possible and to maintain the pH.
-25vysoké teplotě (v tomto experimentu 1000°C) v obloukové tavící peci umístěné u výrobního zařízení na vyredukované železo a podrobeno vystaveno další redukci a tavení. V tomto případě bylo v tavící peci udržováno předem stanovené množství tekutého železa, zásaditost tekuté strusky plovoucí na tekutém železe byla nastavena na rozsah 1,0 až 1,8, byl dodáván elektrický proud ponořením elektrod pro obloukové zahřívání do tekuté strusky, přičemž byl využit systém ohřívání zanořeným obloukem. Pak byio pevné vyredukované železo dodáno do blízkosti úseku, kde probíhalo obloukové zahřívání, do pozice pro dodávku pevného vyredukovaného železa byio dále vloženo uhií a byla provedena příprava redukčního tavení obloukovým zahříváním.-25High temperature (1000 ° C in this experiment) in an arc melting furnace located at a reduced iron production plant and subjected to further reduction and melting. In this case, a predetermined amount of liquid iron was maintained in the melting furnace, the basicity of the liquid slag floating on the liquid iron was set to a range of 1.0 to 1.8, supplied with electric current by dipping the electrodes for arc heating into the liquid slag. immersion heating. Thereafter, the solid reduced iron was supplied near the arc heating section, the solid reduced iron supply position was further loaded with charcoal, and the reduction melting preparation by arc heating was carried out.
Pevné vyredukované železo ve fázi redukčního tavení obsahuje větší množství SiO2 než jiných oxidů při tvorbě strusky. Pokud jde o zásaditost, sníženou v předcházejícím kroku tavení vyredukovaného železa v tavící peci, přidává jako činidlo ovlivňující zásaditost tavidlo obsahující zejména oxid vápenatý a volitelně pálený dolomit, jímž se reguluje zásaditost tekuté strusky v rozsahu od 1,0 do 1,8. Potvrdilo se také, že přesáhne-li zásaditost tekuté strusky 1,8%, jak je popsáno výše, stane se tekutá struska viskózní a pevné vyredukované železo se ponoří méně do strusky, čímž se sníží efektivita redukce. Je-li na druhé straně zásaditost menší než 1,0, projeví se eroze žáruvzdorných součástí ve vyzdívce.Solid reduced iron in the reduction smelting phase contains a greater amount of SiO 2 than other oxides in slag formation. As to the alkalinity reduced in the previous melting step of the reduced iron in the melting furnace, a flux containing mainly calcium oxide and optionally burnt dolomite is added as the alkalizing agent to control the alkalinity of the liquid slag in the range of 1.0 to 1.8. It has also been confirmed that if the alkalinity of the liquid slag exceeds 1.8%, as described above, the liquid slag becomes viscous and the solid reduced iron is submerged less in the slag, thereby reducing the reduction efficiency. If, on the other hand, the alkalinity is less than 1.0, the erosion of the refractory components in the lining will occur.
V tepelně redukční fázi tavení přijímalo pevné vyredukované železo položené na tekutou strusku v doteku s tekutou síruskou teplo z obiouků, přičemž před redukcí oxidu železnatého zbýval ve strusce uhlík, na povrch pevného vyredukovaného železa se uvolňoval plynný CO a pevné vyredukované železo se vlivem CO rychle pohybovalo po tekuté strusce. Pevné vyredukované železo se pak v důsledku snižování měrné tíhy způsobeném vyfukováním a sníženou redukci tepla ponořtio do tekuté strusky, čímž došlo k podstatné redukci nevyredukovaného železa a roztavení vlivem uhlíkového redukčního činidla aplikovaného na jeho okraj, které se pak stalo součástí spodního tekutého železa.In the heat-reducing phase of melting, the solid reduced iron deposited on the liquid slag in contact with the liquid sulfide received heat from the clouds, with carbon remaining in the slag prior to the reduction of ferrous oxide, gaseous CO was released to the solid reduced iron surface. after liquid slag. The solid reduced iron is then immersed in the liquid slag due to the reduction of the specific gravity caused by blowing and reduced heat reduction, thereby substantially reducing the non-reduced iron and melting due to the carbon reducing agent applied to its periphery, which then becomes part of the lower liquid iron.
V tomto případě se dodané pevné vyredukované železo po položení z horní částí tekuté strusky rychle ponořilo do tekuté strusky a byla-li měrná tíha dodávaného pevného vyredukovaného železa 1,7 nebo vyšší, přednostně 1,8 nebo vyšší, ještě lépe 1,9 nebo vyšší, došlo k efektivní tepelné redukci v krátkémIn this case, the delivered solid reduced iron was quickly immersed in the liquid slag after being laid from the top of the liquid slag and if the specific gravity of the supplied solid reduced iron was 1.7 or higher, preferably 1.8 or higher, more preferably 1.9 or higher , there was an effective thermal reduction in the short
-26• · · · » 0 • · · · · « ·-26 · · · · · · · · · · ·
0 0 0 • · · • · Ν · · • · 0 0 0 ,· ί časovém okamžiku. Byia-ii měrná tíha menší než 1,7, pevné vyredukované železo se méně ponořovalo do tekuté strusky, takže tepeiné vedení z tekuté strusky bylo nedostatečné, došlo ke snížení vyfukování a podstatnému prodloužení doby potřebné pro tepelnou redukci. S tím souvisí zvýšení roztaveného množství oxidu železnatého v tekuté strusce a tendence k erozi žáruvzdorných materiálů ve vyzdívce tavícího povrchu.0 0 0 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0 · · · · If the specific gravity was less than 1.7, the solid reduced iron was less submerged in the liquid slag, so that the thermal conduction from the liquid slag was insufficient, the blowing was reduced and the time required for the thermal reduction was significantly prolonged. This is associated with an increase in molten iron oxide in the liquid slag and a tendency to erode the refractory materials in the lining of the melting surface.
Účinnost redukce byla nedostatečná a rychlost redukce nízká dále také v případě, kdy byl obsah uhlíku v pevném vyredukovaném železe menší než 50% teoretického množství uhlíku potřebného pro redukci nevyredukovaného oxidu železnatého v pevném vyredukovaném železe, i když bylo do tavící pece přidáno dodatečně uhlíkové redukční činidlo, přičemž se značně zvýšil obsah oxidu železnatého v tekuté strusce zvýši! a způsobil erozi žáruvzdorných součástí ve vyzdívce.The reduction efficiency was inadequate and the rate of reduction was also low even if the carbon content in the solid reduced iron was less than 50% of the theoretical amount of carbon needed to reduce the non-reduced iron oxide in the solid reduced iron, even if an additional carbon reducing agent was added to the melting furnace. and the iron oxide content in the liquid slag has increased considerably. and caused the erosion of the refractory components in the lining.
Dále byly ve fázi tepelné redukce periodicky odebírány vzorky tekutého železa ke změřeni obsahu uhlíku a množství přidaného uhlíkového redukčního činidla bylo regulováno tak, aby obsah uhlíku byl v rozsahu 1,4 až 4,5%.Further, in the heat reduction phase, liquid iron samples were taken periodically to measure the carbon content, and the amount of carbon reducing agent added was controlled so that the carbon content was in the range of 1.4 to 4.5%.
Krok tavení spočívající v tepeiné redukci byl prováděn kontinuálně a v případě, že předem stanovené množství tekutého žeieza v tavící peci stagnovaio, bylo odstraněno z odpichového otvoru, umístěno do spodní části pece k licí pánvi a ve stejném okamžiku bylo za účelem řízení množství strusky, zbývajícího v peci, otvorem pro vývod strusky na boční stěně tavící pece odstraněno přiměřené množství tekuté strusky.The arterial reduction melting step was carried out continuously, and when a predetermined amount of liquid gelatin in the stagnovaio melting furnace was removed from the tap hole, placed in the bottom of the furnace to the ladle and at the same time, to control the amount of slag remaining in the furnace, an adequate amount of liquid slag has been removed through the slag outlet opening on the side wall of the melting furnace.
Konkrétní podmínky vedení tohoto tavení tepelnou redukcí a jeho výsledky jsou uvedeny v příkladech dole:Specific conditions for conducting this melting by thermal reduction and its results are shown in the examples below:
(Vlastnosti vyredukovaného železa)(Properties of reduced iron)
Složení pevného vyredukovaného železa atp.: Č. 8 (metalizace: 80%) v Tabulce 1Composition of solid reduced iron, etc.: No. 8 (metallization: 80%) in Table 1
Teplota dodáváni do taviči pece obloukového typu: 1Q00°CDelivery temperature to arc-type melting furnace: 100 ° C
Metoda dodávání: kontinuální (Provozní stav taviči pece obloukového typu)Delivery Method: Continuous (Operating State of Arc Type Melting Furnace)
Energetická spotřeba elektrody obloukového zahřívání:Energy consumption of arc heating electrode:
Asi 5S5 kWh/tmi (mi = tekuté železo, které má být vytvořeno, í - celkem) (Druh a množství vkládaného materiálu)About 5S5 kWh / tmi (mi = liquid iron to be produced, i - total) (Type and amount of material to be loaded)
Oxid vápenatý: 92,2 kgňmi, pálený dolomit: 21,5 kgAmi • · · · » · 9Calcium oxide: 92.2 kgm, burnt dolomite: 21.5 kgAmi 9
9 9 9· ·9 9 9 ·
··
-27• 9 ···· 9-27 • 9 ···· 9
99 < · 9 ·99 <· 8 ·
9 9 ·9 9 ·
9 « 99 «9
Další vkládané množství uhlí: asi 20 kg/ími Jednotková spotřeba vyredukovaného železa: 1227 kgAmi (Cílové složení pro tekuté železo a sírusku)Additional Coal Load: approx. 20 kg / mi Reduced Iron Unit Consumption: 1227 kgAmi (Target Composition for Liquid Iron and Sulfur)
Tekuté železo:Liquid iron:
C: 2,0%, Si; 0,03% nebo méně, Mn: 0,05% nebo méněC: 2.0%, Si; 0.03% or less, Mn: 0.05% or less
P: 0.043%, S: 0,137%, teplota: 1550°C Vytvořená struska: CaO. 36,5%, SiO2:26,1%, AI2O3:18,2%, MgO: 10,0%P: 0.043%, S: 0.137%, temperature: 1550 ° C Slag produced: CaO. 36.5%, SiO 2 : 26.1%, Al 2 O 3 : 18.2%, MgO: 10.0%
T-Fe: 6,3%, zásaditost: 1,4T-Fe: 6.3%, basicity: 1.4
Jak plyne z předcházejícího, obsah Si v tekutém železe se ve fázi redukčního tavení dostatečně snížil, a protože obsah S a obsah P je v surovině pro výrobu oceli příliš vysoký, bylo v licí pánvi provedeno odsíření a odfosfoření k získání tekutého železa následujícího složení. . .As indicated above, the Si content of the liquid iron was sufficiently reduced during the reduction melting phase, and since the S content and the P content in the steel feedstock were too high, desulfurization and de-phosphorization were carried out in the ladle to obtain the liquid iron of the following composition. . .
Materiál pro odsíření: vápnité tavidloMaterial for desulphurization: calcareous flux
Složení: CaO: 83 - 90%, CaF2:6 - 10%, C: 4,0%Composition: CaO: 83 - 90%, CaF 2 : 6 - 10%, C: 4,0%
Spotřeba: asi 12 kgAmi Materiál pro odsíření: vápnité tavidlo + Fe2O3 Consumption: about 12 kgAmi Desulphurization material: calcareous flux + Fe 2 O 3
Složeni: CaO: 44 - 45%, CaF2:7 - 8%, Fe2O3:47 - 48 %Composition: CaO: 44 - 45%, CaF 2 : 7 - 8%, Fe 2 O 3 : 47 - 48%
Spotřeba: asi 20 kg/tmiConsumption: about 20 kg / tmi
Složení tekutého železa po odsíření a odfosfořeníComposition of liquid iron after desulphurisation and desphosphorization
C: 1,8 - 2,0 %, Si: stopové množství, Mn: 0,02 %, P: 0,032 %, S: 0,038 %C: 1.8 - 2.0%, Si: trace amount, Mn: 0.02%, P: 0.032%, S: 0.038%
Tekuté železo (1450°C) po odsíření a odfosfoření bylo dodáno společně s železnými odpady a surovým železem s následující směsí do EAF a bylo provedeno tavení v elektrické peci při dodání následujících materiálu a vyfouknutí malého množství kyslíku za účelem vytvoření tekuté oceli následujícího složení. (Materiál dodaný do elektrické obloukové pece)Liquid iron (1450 ° C) after desulphurisation and phosphorus desulfurization was supplied together with ferrous wastes and pig iron with the following mixture to EAF and melted in an electric furnace on delivery of the following materials and blowing a small amount of oxygen to form liquid steel of the following composition. (Material delivered to the electric arc furnace)
Odsířené a odfosfořené tekuté železo: 40 %Desulphurized and phosphorized liquid iron: 40%
Odpad: 50 %, surové železo 10 % (Další materiál)Waste: 50%, pig iron 10% (Other material)
Oxid vápenatý: 50,2 kgAmi, pálený dolomit. 10 kg/tmiCalcium oxide: 50.2 kgAmi, burnt dolomite. 10 kg / tmi
Křemičitý kámen: 15,1 kg/tmiSilica: 15.1 kg / tmi
Vyfouknuté množství kyslíku: asi 18 NmMmi (Složení získané tekuté oceli)Oxygen deflated: about 18 NmMmi
C: 0,10%, Mn: 0,06 %, Si: stopové množství, S: 0,022 %, P = 0,018 %C: 0.10%, Mn: 0.06%, Si: trace amount, S: 0.022%, P = 0.018%
-28Následující experimenty ukazují příklady dodávání tekutého železa, připravovaného v taviči peci obloukového typu a podrobeného odsíření a odfosfoření, do EAF v tekutém stavu, konkrétně ve stavu, kdy je udržováno při vysoké teplotě a používá se jako materiál pro výrobu železa. Tekuté železo však lze dodávat také do BOF jako materiál pro výrobu oceli, kdy lze tekuté žeiezo vyjmout do licí formy, ochladit a účinně využít jako dílčí materiál pro výrobu oceli.The following experiments show examples of supplying liquid iron prepared in an arc-type smelting furnace and subjected to desulfurization and de-phosphography to the EAF in a liquid state, particularly in a state where it is maintained at high temperature and used as a material for iron production. However, liquid iron can also be supplied to BOF as a steel making material, whereby the liquid iron can be removed into a casting mold, cooled and effectively used as a steel making sub-material.
Nakonec bychom měli poznamenat, že ve smyslu výše uvedených postupů lze provádět různé modifikace a variace předloženého vynálezu. Proto je třeba mít na paměti, že v rámci připojených patentových nároků ize vynález realizovat i jinak, než jak je zde konkrétně popsáno.Finally, it should be noted that various modifications and variations of the present invention may be made within the meaning of the above procedures. Therefore, it is to be understood that within the scope of the appended claims, the invention may be practiced otherwise than as specifically described herein.
Tato přihláška je založena na japonské patentové přihlášce č. Hei 9236214 podané v Japanese Patent Office v září 1997 a veškerý její obsah je zde zahrnut v odkazech.This application is based on Japanese Patent Application No. Hei 9236214 filed at the Japanese Patent Office in September 1997 and all of its contents are incorporated herein by reference.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Vynález byl sestaven tak, jak je uvedeno výše. Je tedy schopný udržet stálou efektivitu redukce, minimalizovat erozi žáruvzdorných materiálů ve vyzdívce provozované pece a prodloužit životnost pece a spolu s výše uvedenými účinky je schopen efektivně docílit výroby redukované ocelí užitím vytvarovaných produktů obsahujících oxid ve spojení ve spojení s uhlíkovým redukčním činidlem jakožto hlavního materiálu a výroby tekutého železa vysoké čistoty další redukcí a tavením získaného pevného vyredukovaného železa v průmyslovém měřítku s malou energetickou ztrátou. Protože vyredukované železo získané tímto postupem má menší obsah kovových nečistot, užití vyredukovaného železa jako materiálu pro výrobu železa nejenže umožňuje výrobu ocelových materiálů o vysoké čistotě, napomáhá však také při regulaci složek při výrobě ocelových slitin. Když je pec na výrobu oceii umístěna u taviči pece obloukového typu a tekuté železo vytvořené tavící pecí nebo tekuté odsířené a odfosfořené žeiezo je dodáno v roztaveném stavu, kdy obsahuje velkou tepelnou energii, do pece na výrobu oceli jako surovina pro výrobu oceii, pak protože teplo obsažené v tekutém železe ize efektivně využít jako tepelný zdroj pro výrobu oceli, lze dále redukovat tepelnou energii a ize tak aplikovat z ·· ·» * « • » « · • » · · • · · * • · fl ·The invention has been constructed as described above. Thus, it is able to maintain constant reduction efficiency, minimize erosion of refractory materials in the furnace lining and extend the life of the furnace, and together with the above-mentioned effects it is able to efficiently achieve reduced steel production using molded oxide containing products in conjunction with carbon reducing agent as the main material; production of high purity liquid iron by further reducing and melting the recovered solid reduced iron on an industrial scale with low energy loss. Since the reduced iron obtained by this process has a lower content of metallic impurities, the use of the reduced iron as a material for the production of iron not only allows the production of high purity steel materials, but also aids in the regulation of the components in the steel alloy production. When the steel-making furnace is placed near an arc-type melting furnace and the liquid iron produced by the melting furnace or the liquid desulphurized and phosphorized iron is supplied in a molten state containing high thermal energy, to the steel furnace as a steel-producing feedstock, contained in liquid iron can be effectively used as a heat source for the production of steel, it is possible to further reduce the heat energy and thus apply it from
-29praktického hlediska velmi efektivní postup jako plynulý systém od výroby vyredukovaného železa až po výrobu oceli.In practice, it is a very efficient process as a continuous system from reduced iron production to steel production.
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2000755A CZ2000755A3 (en) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Process for producing iron and steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2000755A CZ2000755A3 (en) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Process for producing iron and steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2000755A3 true CZ2000755A3 (en) | 2001-07-11 |
Family
ID=5469792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2000755A CZ2000755A3 (en) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Process for producing iron and steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2000755A3 (en) |
-
1998
- 1998-08-28 CZ CZ2000755A patent/CZ2000755A3/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1021570B1 (en) | Method of making iron and steel | |
| KR102830692B1 (en) | Method for producing liquid pig iron using DRI products | |
| RD et al. | The slag foaming practice in EAF and its influence on the steelmaking shop productivity | |
| EP2248916B1 (en) | Process for removal of copper contained in steel scraps | |
| US6503289B2 (en) | Process for manufacturing molten metal iron | |
| AU1810400A (en) | Method of producing molten iron in duplex furnaces | |
| JP4249417B2 (en) | Method of processing slag or slag mixture in iron bath | |
| JP3509072B2 (en) | Iron and steel making | |
| US6582491B2 (en) | Method for producing molten iron in duplex furnaces | |
| JP2003520899A5 (en) | ||
| CN113056566A (en) | Carbon increasing material and carbon increasing method using same | |
| KR100516732B1 (en) | A method for operating a steelmaking furnace to manufacture a carbon steel product | |
| JP3750589B2 (en) | Decarburization furnace slag manufacturing method and steel making method | |
| KR910009962B1 (en) | Method for manufacturing low chromium-containing molten iron | |
| RU2813429C1 (en) | Method of producing liquid cast iron from dri-product | |
| RU2820427C1 (en) | Liquid iron refining method | |
| RU2818100C1 (en) | Liquid iron refining method | |
| JP2020100889A (en) | Desulfurization process of molten iron | |
| SU789619A1 (en) | Method of processing zinc-containing dust in blast furnace and steel smelting production | |
| JPH0730385B2 (en) | Method for removing Cu from molten iron | |
| JP2003171713A (en) | Carbonizing material, and steel making method using the same | |
| JPS60106943A (en) | Production of stainless steel | |
| MXPA00002121A (en) | Method of making iron and steel | |
| SU1726531A1 (en) | Method of steelmaking in open hearth furnaces | |
| CN120989321A (en) | A desulfurization process using molten iron ladle and scrap steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |