Спосіб виробництва залізовуглецевих сплавів в металургійному агрегаті фролова

Спосіб виробництва залізовуглецевих сплавів в металургійному агрегаті, який включає подачу у відновлювальну плавильну ванну металургійного агрегату зверху частинок окислювальних та відновних матеріалів до підігрітих газових потоків, які переміщують як вздовж, так і поперек робочого простору плавильної ванни агрегату, які надходять до робочого простору з пальників високого тиску, причому критерій Біо частинок окислювальних та відновних матеріалів значно менший 0,25, критерій Рейнольдса газових потоків, які перемішують частинки матеріалів окислювальних та відновних сполук між стінками, більший 2300, а критерій теплообміну Нуссельта між газами та частинками C2 2 (11) 1 3 тиску з двох боків назустріч один одному з передньої та задньої стінок плавильного агрегату, причому критерій Біо кускових матеріалів окислювальних та відновних сполук значно менший 0,25, а критерій Рейнольдса газових потоків, які перемішують частки матеріалів окислювальних та відновних сполук між стінками, більший за 2300, та критерій теплообміну Нуссельта між газами та частинками окислювальних та відновних матеріалів більший 100, до того ж швидкість подачі матеріалів окислювальних та відновних сполук до газового потоку пов'язана з коефіцієнтом передачі тепла від газового потоку до часток матеріалів окислювальних та відновних сполук, так подача сумішей окислювальних та відновних сполук починається з коефіцієнта передачі тепла від газового потоку до частинок матеріалів окислювальних та відновних сполук більшого за 63КВт/(м3 К), причому при підвищенні коефіцієнта передачі тепла на 100КВт/(м3 К) швидкість подачі сумішей окислювальних та відновних сполук до газового потоку збільшується більше ніж на 15т/год [1]. Недоліком цього способу виплавки металу є низька екологічність відновлювальноокислювальних процесів виробництва металу, яка пов'язана з високим викидом димових газів в атмосферу планети. Найбільш близьким по технічній суті і результатам, що досягаються, є спосіб виплавки сталі в плавильному агрегаті, який включає подачу в плавильний агрегат зверху окислювальних та відновних матеріалів до підігрітих газових потоків, які переміщуються як уздовж робочого простору плавильної ванни від каналів, в яких в теплообмінному пристрою димові гази передають тепло газовим потокам кисню, які рухаються в протилежному напрямку до плавильного агрегату і повертають тепло в робочий простір плавильної ванни, так і поперек її, які надходять до робочого простору з пальників високого тиску з двох боків назустріч один одному з передньої та задньої стінок плавильного агрегату, причому критерій Біо кускових матеріалів окислювальних та відновних сполук значно менший 0,25, а критерій Рейнольдса газових потоків, які перемішують частки матеріалів окислювальних та відновних сполук між стінками, більший за 2300, та критерій теплообміну Нуссельта між газами та частинками окислювальних та відновних матеріалів більший 100, до того ж швидкість подачі матеріалів окислювальних та відновних сполук до газового потоку пов'язана з коефіцієнтом передачі тепла від газового потоку до часток матеріалів окислювальних та відновних сполук, причому до часток матеріалів окислювальних та відновних сполук передають тепло відновлювальні гази (наприклад, водню), які гріються в теплообмінному пристрою [2]. Недоліком цього способу виплавки металу є недостатня економічність відновлювальноокислювальних процесів виробництва металу, яка пов'язана з високими енергетичними витратами при виробництві металу. Метою винаходу є підвищення економічної доцільності одержання металу при зниженні екологі 92102 4 чного навантаження не тільки на регіони розташування плавильних агрегатів, а і на всю планету. Поставлена мета досягається тим, що спосіб виробництва металу в металургійному агрегаті Фролова, який включає подачу в відновлювальну ванну металургійного агрегату зверху окислювальних та відновних матеріалів до підігрітих газових потоків, які переміщуються як уздовж так і поперек робочого простору плавильної ванни, які надходять до робочого простору з пальників високого тиску, причому критерій Біо кускових матеріалів окислювальних та відновних сполук значно менший 0,25, а критерій Рейнольдса газових потоків, які перемішують частки матеріалів окислювальних та відновних сполук між стінками, більший за 2300, та критерій теплообміну Нуссельта між газами та частинками окислювальних та відновних матеріалів більший 100, до того ж швидкість подачі матеріалів окислювальних та відновних сполук до газового потоку пов'язана з коефіцієнтом передачі тепла від газового потоку до часток матеріалів окислювальних та відновних сполук, так подача сумішей окислювальних та відновних сполук починається з коефіцієнта передачі тепла від газово: о потоку до частинок матеріалів окислювальних та відновних сполук більшого за 63КВт/(м3 К), причому при підвищенні коефіцієнта передачі тепла на 100КВт/(м3 К) швидкість подачі сумішей окислювальних та відновних сполук до газового потоку збільшується більше, ніж на 15т/год., до того тиск в робочому в просторі відновлювальної ванни підтримують в межах за 7-15атм., а температуру більшою температури рівноваги реакції відновлення кисню заліза вуглецем при даному тиску, а тиск та температуру в камерах низького тиску підтримують не більшими відповідно ніж 1атм. та 100°С при закритому шибері між ванною карбонілів заліза та камерою низького тиску, при чому при відкритому шибері між ванною карбонілів заліза та камерою низького тиску відновлювальні гази з камери низького тиску під тиском більшим на 3-7атм. ніж тиск в робочому просторі відновлювальної ванни направляють в відновлювальну ванну до пристроїв регулюючих температуру та тиск в робочому просторі ванни карбонілів заліза. Відновлення окислювальних сполук в металургійному агрегаті Фролова здійснюють використовуючи сполуки вуглецю таким чином, щоб в агрегаті послідовно протікали одночасно взаємопов'язані три процеси. В відновлювальній ванні здійснюється процес відновлення кисню заліза, який краще протікає при низькому тиску, в ванні карбонілів заліза утворюються карбоніли заліза, краще цей процес здійснюється при високому тиску, в камерах низького тиску утворюється пил заліза, краще цей процес здійснюється при низькому тиску. Технологічний процес виробництва металу в металургійному агрегаті Фролова пов’язав не тільки з температурою, а і з тиском в робочому просторі відновлювальної ванни та ванни карбонілів заліза і камерою низького тиску. Нижня межа тиску в відновлювальній ванні 7 атм стримується термодинамічними умовами 5 отримання карбонілів заліза при взаємодії оксиду вуглецю та заліза. Верхня межа тиску в відновлювальній ванні 15 атм стримується критичними температурними умовами роботи відновлювальної ванни. Нижня межа підвищення тиску в відновлювальних газах з камери низького тиску над тиском в відновлювальній ванні менш ніж на 3атм. стримується умовами зворотного прослизання газів з відновлювальної ванни до камери низького тиску. Верхня межа підвищення тиску в відновлювальних газах з камери низького тиску над тиском в відновлювальній ванні більш ніж на 7 атм тиску в відновлювальній ванні економічно недоцільне. Нижня межа температури в відновлювальній ванні більшою ніж температура рівноваги реакція відновлення кисню заліза вуглецем при даному тиску стримується термодинамічними умовами взаємодії вуглецю та кисню заліза. Спосіб виробництва металу в металургійному агрегаті Фролова полягає в наступному і пояснюється на Фіг., де показана принципова схема виробництва металу в металургійному агрегаті Фролова. Для запропонованого способу виробництва металу в металургійному агрегаті Фролова, який наприклад, складається із відновлювальної ванни 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 2431. 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 пристрою 7 регулюючого температуру та тиск в робочому просторі відновлювальної ванни 1. З низу ванна карбонілів заліза 6 з'єднана каналом 35, який перекривається шибером 36, з шлаковою ванною 37. Спосіб здійснюється таким чином. Процес виробництва металу в металургійному агрегаті Фролова розпочинають з прогріву відновлювальної ванни 1 та ванною карбонілів заліза 6 для цього під тиском подається паливо з киснем в тракти подачі горючих газів високого тиску 2. Для цього в камері низького тиску 8 відкривають шибер 24 з'єднуючий її через канал 16 з ванною карбонілів заліза 6 і направляють до відновлювальної ванни 1 до пристроїв 7 регулюючих температуру та тиск в робочому просторі ванни карбонілів заліза гази. Після нагріву відновлювальної ванни 1 та ванною карбонілів заліза 6 до температури більшій 92102 6 ніж температура термодинамічної рівноваги реакції відновних процесів кисню заліза з вуглецем з бункерів над склепінням 3 з трактів подачі матеріалів сумішей окислювальних та відновних сполук 4 подають суміші окислювальних та відновних сполук 4, наприклад вугільної та залізорудної суміші, і включають додаткове джерело енергії, підтримуючи необхідний тиск та температуру в відновлювальної ванні 1 та ванні карбонілів заліза 6. При цьому закривають шибер 24 в каналі 16, і відкривають шибер 25 з'єднуючий камеру низького тиску 9 через канал 17 з ванною карбонілів заліза 6 та підключають пристрій безперервного вилучення металевого пилу 32, з якого металевий пил потрапляє до бункеру накопичення металевого пилу 33. Як тільки тиск в камері низького тиску 9 досягне заданого тиску, закривають шибер 25 в каналі 17, і відкривають шибер 26 з'єднуючий камеру низького тиску 10 через канал 18 з ванною карбонілів заліза 6. Таким чином в револьверній черзі циклу переходячи послідовно від камери низького тиску 8 до камери низького тиску 15 здійснюється виробництво металевого пилу. Після того, як на поду ванни карбонілів заліза 6 скопиться достатньо шлаку, відкривають шибер 36 з'єднуючий шлакову ванну 37, яка працює як камера низького тиску і через канал 35 з ванни карбонілів заліза 6 видаляють разом з карбонілів заліза шлаки. Порівнювальний аналіз із найближчим аналогом показує, що заявлений спосіб виробництва металу в металургійному агрегаті Фролова відрізняється від цього і відповідає критерію винаходу "новизна". Порівняння заявленого способу виробництва металу в металургійному агрегаті Фролова з іншими технічними рішеннями показує, що він має нові властивості, що дозволяє зробити висновок про відповідність технічного рішення критерію "істотні відмінності". Запропонований спосіб виробництва залізовуглецевих сплавів в металургійному агрегаті дозволяє підвищити продуктивність виробництва металу в металургійному агрегаті до 5 млн. тонн сталі на рік, при цьому собівартість виробництва її в 2-2,5 рази стає меншою, ніж собівартість виробництва сталі із чавуну при двостадійному виробництві, а витрати кисню і екологічні показники в 4-4,5 рази кращі, ніж при двостадійному виробництві сталі в конверторах та чавуну в доменних печах, до того ж енергетичні показники процесу виробництва металу стають набагато кращі, ніж при двостадійному виробництві чавуну в доменних печах та сталі в мартенівських агрегатах. Джерела інформації, що прийняти до уваги при розгляді заявки: 1. Доменное производство. Справочник, с.297300. Изд-во «Металлургия», М. 1989. 2. С.Л.Левин. Сталеплавильные процессы, с.81-86. Гос. Изд-во техн. лит. К.1963. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 92102 8 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