Металургійний агрегат фролова для одержання залізовуглецевих сплавів

Металургійний агрегат для одержання залізовуглецевих сплавів, який відрізняється тим, що містить в собі відновлювальну ванну високого тиску, яка зверху з'єднана з трактами подачі вугільної та залізорудної суміші, з боків – з трактами подачі паливоокислювальної суміші, а знизу вказана відновлювальна ванна високого тиску безпосередньо з'єднана як з одним або декількома регуляторами температури та тиску, так і з ванною утворення карбонілів заліза, яка, в свою чергу, з боків з'єднана з камерами низького тиску, які є трактами відводу карбонілів заліза до пристрою безперервного вилучення залізовуглецевого пилу та оксиду вуглецю, тракти якого через пристрій підвищення тиску з'єднані з трактами подачі паливоокислювальної суміші, крім того, знизу передбачено з'єднання відновлювальної ванни високого тиску зі шлаковою ванною. Винахід належить до металургійної галузі і може бути використан для виробництва металів із їх оксидів. Відомий металургійний агрегат, який містить в собі відновлювальну ванну, яка зверху з'єднуються з трактами подачі вугільної та залізорудної суміші, з боків з трактами подачі паливоокислювальної суміші, а знизу з трактами відводу продуктів відновлювальних процесів [1]. Недоліком цього металургійного агрегату є висока собівартість виробництва сталі із-за неможливості виробництва в ньому сталі прямим способом, необхідність виробництва сталі через доменний та сталеплавильний процеси, які потребують додатково коксохімічне та агломераційне виробництво, та висока забрудненість середовища шкідливими газами цих виробництв. Найбільш близьким по технічній суті і результатам, що досягаються, є подовий плавильний агрегат, який містить в собі одну або декілька послідовно з'єднаних між собою плавильних ванн, які в свою чергу з'єднуються, як з трактами роздільної подачі зверху металобрухту та рідкого чавуну, а також сумісної подачі гранул вугільної та залізорудної сумішей, так і подачі паливо-окислювальної суміші, яка надходить до ванни з передньої та задньої стінок плавильних ванн з горілок високого тиску, утворюючих між собою площині аеродинамічних завіс, розташованих вертикально від передньої до задньої стінок печей, до того ж кожна плавильна ванна з'єднана як з трактами розташованими в передньої та задньої стінках плавильних ванн, через які здійснюється подача до плавильних ванн палива та кисню, підігрітого в теплообмінних пристроях, так і з трактами які розташовані з боків плавильних ванн і через які безперервно відводяться через головки плавильної ванни та шлаковики до теплообмінних пристроїв продукти взаємодії відновних та окислювальних сполук, причому між головкою плавильної ванни та шлаковиком розташовані пристрої, в яких металевий пил відділяється від газових потоків, охолоджуєть (19) UA (11) 92103 (13) (21) a200901986 (22) 05.03.2009 (24) 27.09.2010 (46) 27.09.2010, Бюл.№ 18, 2010 р. (72) ФРОЛОВ ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ, ФРОЛОВ АНДРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ФРОЛОВ АРТУР ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) ФРОЛОВ ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ, ФРОЛОВ АНДРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ФРОЛОВ АРТУР ВОЛОДИМИРОВИЧ (56) UA, 41729, U, пріор. 13.11.2008 UA, 31953, U, 25.04.2008 JP, 63060213, 16.03.1998 JP, 2008089242, 17.04.2008 CA, 2343212, A1, 30.03.2000 US, 6521017, B1, 18.02.2003 JP, 2001279313, 10.10.2001 C2 1 3 ся до температури менше точки Кюрі та безперервно транспортується з подового плавильного агрегату. [2]. Недоліком цього подового плавильного агрегату є висока собівартість окислювально-відновних процесів виробництва сталі в ньому, яка пов'язана з втратою частини відновлених матеріалів з відходящими з робочого простору печі димовими газами, та висока енергоємність процесу при високому об'єму викидів шкідливих газів в атмосферу. Метою винаходу є зниження собівартості виробництва металу за рахунок зниження енергоємності процесу, підвищення вартості продукції за рахунок використовування пилу відновлених матеріалів у порошковій металургії та нанотехнологіях, і зниження забруднення атмосфери за рахунок зниження об'єму викидів шкідливих газів. Поставлена мета досягається тим, що металургійний агрегат, який містить в собі відновлювальну ванну, яка зверху з'єднується з трактами подачі вугільної та залізорудної суміші, з боків з трактами подачі паливо-окислювальної суміші, а знизу відновлювальна ванна високого тиску безпосередньо з'єднана одним або декільками регуляторами температури та тиску з ванною утворення карбонілів заліза, яка в свою чергу з боків з'єднана з камерами низького тиску, які є трактами відводу карбонілів заліза до пристрою безперервного вилучення металевого пилу та оксиду вуглецю, тракти якого через пристрій підвищення тиску з'єднані з трактами подачі паливо-окислювальної суміші. На Фіг. показана принципова схема металургійного агрегату Фролова. Металургійний агрегат Фролова складається із відновлювальної ванни 1 до якої з боків примикають тракти подачі горючих газів високого 1 до якої з боків примикають тракти подачі горючих газів високого тиску 2, зверху (склепінь 3) примикають тракти подачі матеріалів сумішей окислювальних та відновних сполук 4, наприклад вугільної та залізорудної суміші. З низу відновлювальна ванна 1 з'єднана одним або декільками каналами 5 з ванною карбонілів заліза 6, в якому є пристрої 7 регулюючи температуру та тиск в робочому просторі ванни 6. З боків ванна карбонілів заліза 6 з'єднана з камерами низького тиску 8 -15 каналами 16-23, які перекриваються шиберами 24-31. З камер низького тиску 8-15 металевий пил за допомогою пристрою безперервного вилучення металевого пилу 32 відводиться до бункеру накопичення металевого пилу 33, а частина газів через пристрій підвищення тиску 34 відводиться до відновлювальної ванни 1. З низу ванна карбонілів заліза 6 з'єднана каналом 35, який перекривається шибером 36, з шлаковою ванною 37. Металургійний агрегат Фролова працює таким чином. Процес виробництва металу в металургійному агрегаті Фролова починають з подачі до робочого простору відновлювальної ванни 1 через тракти 2 горючих газів високого тиску. Після прогріву робочого простору відновлювальної ванни 1 до неї із склепінь 3 через тракти подачі матеріалів сумішей окислювальних та відновних сполук 4 подають під 92103 4 високим тиском в робочий простір відновлювальної ванни 1 гранули сумішей окислювальних та відновних сполук вугілля та залізорудної руди. При високій швидкості руху гранул та значній температурі газових потоків гранули швидко нагріваються до температури термодинамічної рівноваги реакції відновлення окислювальних сполук заліза і при утворенні оксиду вуглецю розпадаються на маленькі частки, утворюючи металевий пил. При високому тиску та великій поверхні взаємодії оксид вуглецю швидко реагує з залізом утворюючі карбоніли заліза Після прогріву гранул, відновлення кисневих з'єднань та утворення карбонілів заліза, їх подають через канали 5 до ванни карбонілів заліза 6, нагріваючи до необхідної температури пристроєм 7. З ванни карбонілів заліза 6 карбоніли заліза попадають до камер низького тиску 8 -15 попадають по каналам 16-23 при відкритті шибера 24-31, контролюючого відповідний канал. При низькому тиску та високій швидкості руху, утворюючій кавітаційні потоки карбоніли заліза розпадаються на пилинки заліза та оксид вуглецю. Частинки металевого пилу залишаються в камерах низького тиску 8-15, де вони швидко охолоджуються до температури значно менший точки Кюрі і набувають властивостей магнітних матеріалів, це дозволяє за допомогою пристрою безперервного вилучення металевого пилу 32 витягнути їх із газової фази і направити до бункеру накопичення металевого пилу 33. В той час димовий газ, в якому в складі найбільша частка знаходиться оксиду вуглецю, направляється через пристрій підвищення тиску 34 до відновлювальної ванни 1, де він знову підігрівається і взаємодіє з пилинками заліза, утворюючи карбоніли заліза. Після того, як ванни карбонілів заліза 6, наповниться шлаками відновлювальних процесів відкривається шибер 36, виштовхуючи їх в шлакову ванну 37. Порівнювальний аналіз із найближчим аналогом показує, що заявлений металургійний агрегат Фролова відрізняється від цього і відповідає критерію винаходу "новизна". Порівняння заявленого способу металургійний агрегат Фролова з іншими технічними рішеннями показує, що він має нові властивості, що дозволяє зробити висновок про відповідність технічного рішення критерію "винахідницький рівень". Запропонований металургійний агрегат Фролова дозволяє знизити собівартість виробництва продукції в 2-2,5 рази стає менш ніж собівартість виробництва сталі через доменне виробництво, при чому екологічні показники в 4 рази кращі ніж при виробництві сталі в сталеплавильному виробництві із чавуну, виробленого в доменних печах, до того ж енергетичні показники процесу виробництва металу дозволяють знизити умовне паливо більш ніж на 27%. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель. Подовий плавильний агрегат №31953. 2. Заявка на патент на корисну модель. Подовий плавильний агрегат №u200813158 від 13.11.08. 5 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 92103 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601