RU2089618C1 - Способ получения железоуглеродистого продукта и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ получения железоуглеродистого продукта и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089618C1 RU2089618C1 SU925048744A SU5048744A RU2089618C1 RU 2089618 C1 RU2089618 C1 RU 2089618C1 SU 925048744 A SU925048744 A SU 925048744A SU 5048744 A SU5048744 A SU 5048744A RU 2089618 C1 RU2089618 C1 RU 2089618C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- iron
- furnace
- melting
- steel scrap
- Prior art date
Links
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 241001519451 Abramis brama Species 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к области металлургии, в частности к выплавке железоуглеродистого полупродукта. Сущность: к торцу печи жидкофазного восстановления с жидкой шлаковой ванной примыкает ломоплавильная шахтная печь, которая соединена с печью отверстием. Верхняя кромка отверстия расположена выше уровня подины плавильной печи, а отношение площади поперечного сечения шахты печи и площади подины плавильной емкости равно 0,3-0,65. Стальной лом загружают в шахтную печь, формируя в торце плавильной печи погруженный в шлак столб, верхний торец которого расположен выше уровня барботируемого шлака. Столб лома нагревается отводимыми из шлаковой ванны технологическими газами и плавится. Соотношение количества исходного железосодержащего сырья составляет 30-50% от количества стального лома. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к выплавке железоуглеродистого продукта для производства стали.
Известен способ непрерывной плавки стального лома в устройстве, содержащем вертикальную шахту, установленную над плавильной печью (1). Способ включает продувку жидкого металла в печи кислородом и порошкообразным углем с использованием тепла образующихся газов для нагрева и плавления стального лома в шахте. Недостаток данного способа плавки и устройства для его осуществления, присущий любому скрап-процессу, состоит в том, что постоянно растущие примеси цветных металлов (главным образом меди) в стальном ломе полностью переходят в конечный продукт плавки, снижая его качество.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения железоуглеродистого продукта в печи жидкофазного восстановления, включающий загрузку железосодержащего сырья и твердого углеродистого топлива и жидкую шлаковую ванну, барботирование кислородным дутьем, обеспечивающим взаимодействие загружаемого железосодержащего сырья, топлива и дутья с выделением тепла и образованием шлака, металла и технологических газов и их отвод (2). Способ характеризуется получением продукта с минимальным содержанием примесей цветных металлов.
Наиболее близким устройством по технической сущности и достигаемому результату является устройство для получения железоуглеродистого продукта, содержащее шахтную печь со средствами для подачи газа, расположенными в несколько рядов по ее высоте, и сочлененную с шахтной печью плавильную емкость с кессонированным сводом и стенами, продувочные фурмы, расположенные в стенах плавильной емкости, и отстойник шлака и металла (3).
Недостатками известного способа и устройства являются большие потери физического и химического тепла с отходящими технологическими газами и невозможность плавки кускового стального лома.
Технической задачей изобретения является повышение качества конечного продукта плавки и увеличение производительности за счет эффективного использования выделяющегося тепла для плавки кускового стального лома.
Эта задача решается тем, что в способе получения железоуглеродистого продукта, включающем загрузку железосодержащего сырья и твердого углеродистого топлива в жидкую шлаковую ванну, барботирование кислородным дутьем, обеспечивающим взаимодействие загружаемого железосодержащего сырья, топлива и дутья с выделением тепла и образованием шлака, металла и технологических газов и их отвод, осуществляют дополнительную загрузку стального лома путем формирования в торце ванны погруженного в шлак столба, верхний торец которого расположен выше уровня барботируемого шлака, при этом столб стального лома нагревают отводимыми из шлаковой ванны технологическими газами, а количество железосодержащего сырья составляет 35-50% от количества стального лома.
В устройстве для получения железоуглеродистого продукта, содержащем печь со средствами для подачи газа, расположенными в несколько рядов по ее высоте, и сочлененную с шахтной печью емкость с кессонированным сводом и стенками, продувочные фурмы, расположенные в стенках плавильной емкости, и отстойник шлака и металла, шахтная печь примыкает к торцевой стенке плавильной емкости и соединена с ней отверстием, верхняя кромка которого расположена выше уровня подины плавильной емкости, при этом отношение площади поперечного сечения шахты печи к площади плавильной емкости равно 0,3-0,65. Средства для подачи газа выполнены в виде воздушных фурм.
В качестве железосодержащего сырья может использоваться железная руда, железорудные концентраты, осушенные конвертерные и доменные шламы и др. Его загрузка в количестве 35-50% по отношению к стальному лому соответствует оптимальным условиям использования физического и химического тепла газообразных продуктов жидкофазного восстановления. При загрузке менее 35% железосодержащего сырья теплосодержание технологических газов становится недостаточным для эффективного расплавления стального лома, при загрузке более 50% чрезмерно возрастают потери тепла с газами, отходящими из ломоплавильной шахты.
Погружение основания столба стального лома в шлак производят на уровень подины плавильной емкости. Омывание нагретого в шахте лома подвижным шлаком, имеющим температуру выше точки плавления лома, способствует ускорению его плавления и уменьшает окисление лома технологическими газами.
Отношение площади поперечного сечения шахты к площади пода плавильной емкости в пределах 0,3-0,65 обеспечивает оптимальные условия теплообмена при предлагаемом соотношении загрузки железосодержащего сырья и стального лома. При отношении менее 0,3 газопроницаемая емкость шахты недостаточна для пропуска газов, выделяющихся из барботируемой шлаковой ванны, при отношении более 0,65 скорость газов в шахте недопустимо снижается, что ведет к ухудшению теплопередачи от газов к лому.
Далее приводится пример практической реализации заявляемого способа.
В плавильной емкости печи с площадью пода 15,5 м2 образуют жидкую шлаковую ванну путем заливки доменного шлака с температурой 1350oC. Ниже поверхности ванны через муфты подают кислородное дутье с интенсивностью 18 000 нм3/ч. Подача дутья приводит к образованию верхней барботируемой и нижней спокойной зоны шлаковой ванны.
В барботируемую зону ванны через загрузочное устройство подают уголь в количестве 20,0 т/ч и железную руду в количестве 28 т/ч. Попадая в ванну, руда нагревается, расплавляется и восстанавливается за счет взаимодействия с углем. Источником тепла для поддержания температуры ванны, нагрева, плавления и восстановления сырья служит горение части угля в результате его взаимодействия с кислородом дутья, подаваемого через фурмы.
Капли восстановленного металла, укрупняясь, выпадают из расплава барботируемой зоны, проходят через слой шлака спокойной зоны и формируют ванну металлического расплава.
Образующиеся при плавке технологические газы в количестве 50 000 нм3/ч поступают в ломоплавильную шахту. Состав газов в объемных процентах: CO 75, H2 20, CO2 2, О2 1; температура 1500oC. В ломоплавильную шахту загружают стальной лом в количестве 70 т/ч. Загрузка руды по отношению к лому составляет 28:70•100=40% Диаметр шахты 3,5 м, отношение площади поперечного сечения шахты к площади пода плавильной емкости 0,62. Технологические газы проходят через столб лома в шахте, подвергаясь дожиганию на нескольких уровнях с доведением коэффициента избытка кислорода на верхнем уровне до величины, близкой к единице. В результате теплообмена между газами и стальным ломом происходит его нагрев и расплавление, которое дополнительно интенсифицируется за счет смывания основания столба лома шлаком. При загрузке железной руды в количестве 40% по отношению к стальному лому температура газов, отходящих из шихты, будет на уровне 400oC. Образующийся при расплавлении стального лома жидкий металл смешивается с металлом, поступающим из барботирующей шлаковой ванны, усредняется по составу и температуре, переходит в металлический отстойник и выводится из печи через выпускное отверстие. Производительность печи составляет 86 т/ч. При 40% загрузке железной руды содержание меди в конечном продукте плавки по сравнению с ее содержанием в стальном ломе снижается на 20%
На фиг. 1 изображена печь для осуществления предлагаемого способа плавки в продольном разрезе, на фиг. 2 в поперечном разрезе.
На фиг. 1 изображена печь для осуществления предлагаемого способа плавки в продольном разрезе, на фиг. 2 в поперечном разрезе.
Печь имеет футерованную плавильную емкость 1 с отстойниками металла 2 и шлака 3, имеющими выпускные отверстия 4 и 5 и переточный канал 6. Стены 7 и свод 8 плавильной емкости 1 выполнены кессонированными с испарительным охлаждением. В стенах установлены продувочные фурмы 9, в своде загрузочное устройство 10. Со стороны, противоположной отстойникам, к торцу плавильной емкости примыкает ломоплавильная шахта 11. Нижняя высокотемпературная часть шахты выполнена футерованной, в ее стенках установлены в несколько рядов по высоте фурмы 12 для дожигания технологических газов. Шахта имеет наклонную лещадь 13 и соединена с плавильной емкостью 1 боковым отверстием 14, верхняя кромка которого расположена выше уровня продувочных фурм 9, а нижняя на уровне подины плавильной емкости.
Печь работает следующим образом. Кампанию начинают с предварительного разогрева футеровки ванны, отстойников и шахты, при этом фурмы 9 работают в режиме горелок, отстойники разогреваются специальными горелками. По достижении внутренними поверхностями футеровки температуры 1450-1500oC разогрев завершают, загружают шахту ломом 15 и производят заливку в печь жидкого чугуна 16 до уровня, обеспечивающего перекрытие переточного канала 6. Затем заливают жидкий шлак 17 до уровня порога выпускного отверстия 4. Во время заливки шлака и после нее в продувочные фурмы 9 подается кислородное дутье, через загрузочное устройство 10 производится загрузка угля и железосодержащего сырья. Дутье, поступающее через фурмы 9, барботирует шлаковую ванну и, взаимодействуя с загружаемым углем и железосодержащим сырьем, обеспечивает выделение необходимого количества тепла и протекания реакций жидкофазного восстановления. Выделяющиеся из барботирующего расплава газы поступают через боковое отверстие 14 в шахту 11 и, отдавая свое тепло лому 15, обеспечивают его нагрев и плавление. Дожигание газов в шахте осуществляется подачей воздуха (или кислорода) через фурмы 12, расположенные в несколько рядов по высоте, с доведением коэффициента избытка воздуха на верхнем уровне до величины, близкой к единице. Благодаря многорядному расположению фурм обеспечивается равномерность тепловыделения в шахте. Образующийся при расплавлении стального лома жидкий металл смешивается с металлом, поступающим из барботирующей шлаковой ванны, переходит в металлический отстойник 2 и непрерывно выпускается через отверстие 5.
Использование предлагаемого способа и печи для его осуществления позволяет за счет совмещения плавки железосодержащего сырья и стального лома достичь максимальной производительности в одном агрегате при повышенном качестве конечного продукта.
Claims (3)
1. Способ получения железоуглеродистого продукта, включающий загрузку железосодержащего сырья и твердого углеродистого топлива в жидкую шлаковую ванну, барботирование кислородным дутьем, обеспечивающим взаимодействие загружаемого железосодержащего сырья, топлива и дутья с выделением тепла и образованием шлака, металла и технологических газов и их отвод, отличающийся тем, что осуществляют дополнительную загрузку стального лома путем формирования в торце ванны погруженного в шлак столба, верхний торец которого расположен выше уровня барботируемого шлака, при этом столб стального лома нагревают отводимыми из шлаковой ванны технологическими газами, а количество железосодержащего сырья составляет 35 50% от количества стального лома.
2. Устройство для получения железоуглеродистого продукта, содержащее шахтную печь со средствами для подачи газа, расположенными в несколько рядов по ее высоте, и сочлененную с шахтной печью плавильную емкость с кессонированным сводом и стенами, продувочные фурмы, расположенные в стенах плавильной емкости, и отстойник шлака и металла, отличающееся тем, что шахтная печь примыкает к торцевой стенке плавильной емкости и соединена с ней отверстием, верхняя кромка которого расположена выше уровня подины плавильной емкости, при этом отношение площади поперечного сечения шахты печи к площади подины плавильной емкости равно 0,3 0,65.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что средства для подачи газа выполнены в виде воздушных фурм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU925048744A RU2089618C1 (ru) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | Способ получения железоуглеродистого продукта и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU925048744A RU2089618C1 (ru) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | Способ получения железоуглеродистого продукта и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2089618C1 true RU2089618C1 (ru) | 1997-09-10 |
Family
ID=21607519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU925048744A RU2089618C1 (ru) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | Способ получения железоуглеродистого продукта и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2089618C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2152436C2 (ru) * | 1998-04-14 | 2000-07-10 | Васильев Михаил Георгиевич | Способ плавки материалов в жидкой ванне и печь для его осуществления |
| CN108642237A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-10-12 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 一种炼钢设备 |
-
1992
- 1992-04-16 RU SU925048744A patent/RU2089618C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент США N 4786321, кл. C 21 B 13/14, 1988. Патент США N 4913734, кл. C 21B 11/00, 1989. Авторское свидетельство СССР N 1471034, кл F 27 B 1/00, 1989. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2152436C2 (ru) * | 1998-04-14 | 2000-07-10 | Васильев Михаил Георгиевич | Способ плавки материалов в жидкой ванне и печь для его осуществления |
| CN108642237A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-10-12 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 一种炼钢设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5286277A (en) | Method for producing steel | |
| SU1496637A3 (ru) | Способ непрерывного рафинировани стали в электропечи и устройство дл его осуществлени | |
| RU2106413C1 (ru) | Способ производства чугуна | |
| EP1067201B1 (en) | Start-up procedure for direct smelting process | |
| RU2090622C1 (ru) | Способ получения железа из железосодержащих сырьевых материалов в конвертере | |
| US4456476A (en) | Continuous steelmaking and casting | |
| KR19980703491A (ko) | 금속 및 금속합금 제조방법 | |
| CA2603121A1 (en) | Operation of iron oxide recovery furnace for energy savings, volatile metal removal and slag control | |
| US4615511A (en) | Continuous steelmaking and casting | |
| EP0219824A1 (en) | Method and apparatus for preheating charge materials for continuous steelmarking | |
| RU2127321C1 (ru) | Способ получения стали и устройство для его осуществления | |
| KR930009970B1 (ko) | 집괴(潗塊)나 광석으로부터 철 및 다른 금속을 제련하는 용광로 | |
| US4025059A (en) | Device for the continuous production of steel | |
| US5417740A (en) | Method for producing steel | |
| US5336296A (en) | Method of obtaining steel in a liquid bath and the device to carry it out | |
| RU2089618C1 (ru) | Способ получения железоуглеродистого продукта и устройство для его осуществления | |
| US1948695A (en) | Method and apparatus for the production of molten steel | |
| RU2344179C2 (ru) | Способ непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов и агрегат для его осуществления | |
| RU2295574C2 (ru) | Способ получения металла и установка для его осуществления | |
| RU2548871C2 (ru) | Способ прямого получения металла из содержащих оксиды железа материалов (варианты) и устройство для его осуществления | |
| US3964897A (en) | Method and arrangement for melting charges, particularly for use in the production of steel | |
| RU2815145C1 (ru) | Агрегат восстановления железа | |
| RU2760199C9 (ru) | Агрегат непрерывного получения стали | |
| JPH1150118A (ja) | 溶融還元設備及びその操業方法 | |
| RU2299246C1 (ru) | Способ выплавки стали в мартеновской печи и мартеновская печь |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070417 |