Спосіб виробництва сталі в агрегатах рідкофазного відновлення заліза за губіним

Реферат: Спосіб виробництва сталі в агрегатах рідкофазного відновлення заліза включає термічний вплив на залізорудну сировину. Залізорудну сировину завантажують разом з вугіллям і добавками в плавильно-відновлювальний реактор-газифікатор, де під дією високої температури піддають відновленню. При цьому відновлення руди і навуглецювання металу здійснюють у шарі вугілля. Після цього навуглецьоване залізо розплавляють і подають через шар вугілля і шлаку, потім утворений в плавильному реакторі шлак видаляють з робочого об'єму, чавун обробляється струменями кисню спрямованими на шар металу через додаткові фурми, і призводять його обезвуглецювання і перетворення в сталь. UA 114839 U (12) UA 114839 U UA 114839 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до процесу безкоксової металургії заліза. Найбільш близьким до заявленого є спосіб отримання металу, у якому використовують плавильні реактори-газифікатори, де здійснюється плавлення і відновлення залізорудної сировини до чавуну (Губін Г.В., Півень В.А. Сучасні промислові способи безкоксової металургії заліза. - Кривий Ріг, 2010. - 232с). Виробництво металу способом рідкофазного відновлення має ряд переваг, серед яких головними є виведення коксу із процесу і можливість роботи без огрудкування залізорудної сировини. Недоліком відомого способу є те, що він не включає виробництво сталі і кінцевим продуктом є чавун. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу безкоксової металургії заліза за рахунок того, що: - вуглець вугілля використовується в першу чергу, як джерело відновлення реагенту в реакціях відновлення оксидів заліза; - навуглецьований метал у вигляді чавуну з низьким вмістом кремнію, марганцю і фосфору накопичується у нижній частині реактора, а потім за допомогою сифона перетікає в спеціальний накопичувач; - кисень для обезвуглецювання чавуну і окислення інших домішок подається в метал через додаткові фурми, розташовані на рівні шару металу; - кисень для переділу чавуну в сталь подається в кількості, необхідній для окислення вуглецю, тому що чавун рідкофазного відновлення майже не містить кремнію, мало марганцю і фосфору; - газ, який утворився при окисленні вуглецю, містить в основному монооксид вуглецю, піднімається в вище розміщений шар і бере участь у відновленні оксидів заліза, а також є джерелом додаткового тепла; - газ накопичувача направляється в загальний газопровід, який відходить від плавильного реактора. Технічний результат, який досягається при використанні корисної моделі, полягає в тому, що можна отримати якісну сталь, яка додатково відзначена високою рентабельністю виробництва і техніко-економічними показниками. Це дозволяє створювати продукцію, яка за своїми показниками відповідає всім вимогам сучасної металургії. Поставлена задача вирішується тим, що у способі безкоксової металургії заліза включає термічний вплив на залізорудну сировину, згідно з корисною моделлю, залізорудну сировину завантажують разом з вугіллям і добавками в плавильно-відновлювальний реактор-газифікатор, де під дією високої температури піддаються відновленню, відновлення руди і навуглецювання металу здійснюють у шарі вугілля, після цього навуглецьоване залізо розплавляють і подають через шар вугілля і шлаку, потім утворений в плавильному реакторі шлак видаляють з робочого об'єму, чавун обробляється струменями кисню, спрямованими на шар металу, через додаткові фурми, що призводять до його обезвуглецювання і перетворення в сталь. У плавильно-відновлювальному реакторі послідовно відбуваються процеси газифікації вугілля, відновлення заліза, навуглецювання заліза, утворення рідкого чавуну зі шлаком, а також сталі. Вихідними потоками такого реактора є сталь, газ для видобутку тепла і електрики, і шлак як будівельний матеріал. Основними операціями запропонованого способу є газифікація вугілля, відновлення оксидів заліза, коксування заліза, утворення чавуну, шлаку і сталі. Всі ці процеси відбуваються в одному агрегаті - плавильно-відновлювальному газифікаторі. Газифікація вугілля відбувається у шарі палива, який розміщений на поверхні металу. Продуктами газифікації вугілля переважно є монооксид вуглецю і водень, а також продукти їх окислення. Спосіб реалізується наступним чином. Залізорудні матеріали завантажуються разом з вугіллям і добавками в плавильновідновлювальний реактор-газифікатор. Продукти газифікації на своєму шляху зустрічають залізорудний матеріал і піддають його відновленню. Оксиди залізашвидко відновлюються, в результаті утворюється ванна розплавленого металу, в який розчиняється вуглець, що міститься у вугіллі. Кінцеве відновлення здійснюється у шарі вугілля і шлаку. Навуглецьоване залізо розплавляється і проходить через шар вугілля і шлаку, тим самим підвищується вміст вуглецю в рідкому металі і здійснюється процес десульфурації. Щоб здійснювати процеси десульфурації чавуну потрібен високоосновний шлак. Для отримання високоосновного шлаку м'яко випалене вапно завантажують разом з рудою в плавильний реактор. Для коригування складу шлаку безпосередньо в плавильний реактор додають інші добавки. Високий вміст закису 1 UA 114839 U 5 10 15 20 25 заліза в шлаку, що досягають 3-6 %, є причиною низького вмісту кремнію і марганцю, а також високого ступеня перепаду фосфору в шлак. Типовий чавун містить 4,1-4,5 % вуглецю, 0,02-0,06 % марганцю і 0,02-0,04 % фосфору за умовою в руді приблизно 0,12 %. На нижньому рівні металу розташовані кисневі фурми, до яких направляється окислювач. У місці контакту кисневого струменя з чавуном в першу чергу окислюється залізо згідно з реакцією [Fe] + 1/2O2=FeO. Концентрація заліза у ванні у багато разів вище концентрації інших елементів. Утворений закис заліза розноситься по шару металу, розчиняється в шлаку і металі, збагачуючи метал киснем: FeO = [Fe] + [О]. Велика частина вуглецю чавуну окислюється розчиненим у металі киснем з реакції [С] + [О] = СО. Деяка кількість вуглецю окислюється на кордоні шлак-метал з реакції [C] + (FeO) = CO+Fe і в результаті безпосереднього впливу з газоподібним киснем з реакції [С] + 1/2O2 = СО. У результаті цих реакцій відбувається обезвуглецювання металу і перетворення малокремністого чавуну в сталь. Остання перетікає в накопичувач або безпосередньо в пічківш, де проводяться операції розкислення і легування. Спалювання газу, що виходить з реакційної зони, але яке містить значну кількість монооксиду вуглецю, утворюється в конвертері над ванною з вугіллям і розплавом, після чого відпрацьований газ з плавильного агрегату піддається очищенню від пилу, від парів води і діоксину, вуглевод направляється на енергетичні цілі. Таким чином, пропонується спосіб безкоксової металургії, в якому передбачено в одному агрегаті як кінцевий продукт з руди виробляти сталь. Це найбільш раціональний спосіб виробництва сталі з руди в одну стадію в порівнянні з традиційними двостадійними технологіями. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Спосіб виробництва сталі в агрегатах рідкофазного відновлення заліза, що включає термічний вплив на залізорудну сировину, який відрізняється тим, що залізорудну сировину завантажують разом з вугіллям і добавками в плавильно-відновлювальний реактор-газифікатор, де під дією високої температури піддають відновленню, при цьому відновлення руди і навуглецювання металу здійснюють у шарі вугілля, після чого навуглецьоване залізо розплавляють і подають через шар вугілля і шлаку, потім утворений в плавильному реакторі шлак видаляють з робочого об'єму, чавун обробляється струменями кисню спрямованими на шар металу через додаткові фурми, і призводять його обезвуглецювання і перетворення в сталь. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2