Спосіб плавлення дрібнозернистого, отриманого прямим відновленням заліза в електродуговій печі

1 Спосіб плавлення дрібнозернистого, отриманого прямим відновленням заліза, до 80 ваг % якого має зернистість не більше 3 мм, в електродуговій печі, що містить ванну розплаву заліза і на рідкому залізі шар пінистого шлаку, причому залізо, отримане прямим відновленням, під час роботи печі направляють через щонайменше одну трубу, що проходить через кришку печі, зверху крізь отвір труби у шар пінистого шлаку і на рідке залізо, який відрізняється тим, що залізо, отримане прямим відновленням, падає через трубу або труби на розплав заліза лише під дією сили тяжіння і без використання несучого газу, причому кожний вихідний отвір труби знаходиться у шарі пінистого шлаку, частка яка подається через трубу або труби у розплав заліза, отриманого прямим відновленням, по відношенню до всієї КІЛЬКОСТІ залізного матеріалу, що завантажується, становить 85-100 ваг % 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що кожна труба має можливість вертикального переміщення і її вихідний отвір підтримують у час роботи печі на приблизно ПОСТІЙНІЙ відстані від З до 100 см над поверхнею ванни розплаву заліза 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що піч має сопла для подачі вуглецевмісного матеріалу або Ог-вмісного газу 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що залізо, отримане прямим відновленням, направляють в піч при температурі в діапазоні 300-1000°С 5 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що його використовують для виплавки чавуну або сталі О со о (О Винахід відноситься до способу плавлення дрібнозернистого, отриманого прямим відновленням заліза, яке мас зернистість, щонайменше, до 80ваг%, максимально Змм, в електродуговій печі, яка містить ванну рідкого заліза і на рідкому залізі шар пінистого шлаку, причому залізо, отримане прямим відновленням, подається під час роботи печі через, щонайменше, одну трубу, яка проходить через кришку печі, і поступає зверху крізь отвір труби у шар пінистого шлаку на розплав заліза Залізо, отримане прямим відновленням, фахівці називають губчастим залізом Такий спосіб описаний у патенті ФРН DE 196 08 530 А1, причому залізо, отримане прямим відновленням, вдувають через трубу на розплав заліза за допомогою несучого газу, що складається в основному з СОг Завдяки цьому виключається утворення FeO, яке мас місце при застосуванні повітря як несучий газ і пов'язане з цим недостатнє утворення пінистого шлаку і, таким чином, запобігається зниження якості сталі, що викликається вдуванням азоту повітря в розплав сталі У патенті США US 5 433 767 описане пряме відновлення дрібнозернистої залізної руди у, щонайменше, двох псевдозріджених шарах, причому гарячий відновний газ використовують також як псевдозріджуючий газ Отримують дрібнозернисте губчасте залізо, яке потім зріджують у плавильному реакторі при температурі 1500-1700°С і піддають подальшому 60347 розплаву заліза Доцільно, щоб відстань вихідного отвору кожної труби від поверхні розплаву заліза становила 3-100 см і частіше від 5 до 50 см При цьому забезпечується, щоб вихідний отвір труби постійно знаходився всередині шару пінистого шлаку, щоб, по можливості, отримане прямим відновленням залізо не виносилося висхідним газом вгору, до кришки печі Завдяки роздільній подачі вуглецю і кисню, можна відомим способом забезпечити, щоб на розплаві заліза утворився стабільний шар пінистого шлаку і там зберігався під час роботи печі Цей шар являє собою реакційну зону, яка захищає дрібнозернисте залізо, отримане прямим відновленням, від повторного окислення Одночасно він дає можливість електроду занурюватися, що захищає його (їх) від окислення і збільшує передачу тепла від електричної дуги у розплав У розплав заліза через сопла, розташовані у нижній частині розплаву, подають матеріал, що містить вуглець, і газ, що містить Ог Вуглецевмісний матеріал може бути твердим, рідким або газоподібним, як Ог-вмістний газ Під час роботи печі з розплаву заліза постійно звичайно використовують технічно чистий кисень підіймаються гази, які відводяться вгору через Сопла у нижній частині розплаву можна, за кришку печі як газ, що відходить 3 економічних бажанням, розташувати, наприклад, у днищі міркувань бажано підтримувати КІЛЬКІСТЬ газу, що розплаву або у бічних стінках Газовий простір над відходить, невеликою Залізо, що вводиться, пінистим шлаком доцільно містить один або отримане прямим відновленням, спочатку попадає декілька інжекторів для введення Ог-вмістного у більш або менш пінистий шар шлаку, де воно газу, щоб забезпечити там часткове додаткове або безпосередньо розплавляється, або під дією спалення СО власної ваги і переміщень розплаву, які виникають завдяки електричним струмам, занурюється у Розплав заліза печі складається звичайно, розплав заліза Шар пінистого шлаку перешкоджає щонайменше, до 90ваг%, з рідкого заліза Можна тому, щоб дрібнозернисте залізо, що вводиться використати піч для виробництва чавуну або рідкої через трубу, отримане прямим відновленням, сталі Рідкий метал відводять з печі з підхоплювалося висхідними газами і виносилося з температурою у діапазоні 1300-1700°С і печі, що приводило б до підвищених втрат заліза переважно, щонайменше, 1350°С у разі чавуну і, Завдяки ВІДМОВІ від несучого газу, що щонайменше, 1550°С у випадку сталі продувається через трубу, ці втрати Можливості ЗМІНИ способу пояснюються за підтримуються на незначному рівні Залізо, що допомогою креслень захоплюється, може також осісти у вигляді пригару На фіг 1 показаний розріз по вертикалі по лінії у верхній частині печі або у трубопроводах для 1-І фіг 2 електродугової печі, працюючої на газу, що відходить, і, таким чином, привести до постійному струмі, у схематичному зображенні, порушень режиму роботи печі фіг 2 - розріз по горизонталі по лінії 1 - 1 на 11 фіг 1, Електродугова піч може працювати відомим способом за допомогою постійного або змінного фіг 3 - електродугова піч, працююча на струму Відомо також, що електроди, що змінному струмі, у зображенні аналогічно ф і г 1 , у вводяться через кришку печі, можна виконати розрізі по лінії ІІІ-ПІ фіг 4, і рухомими по вертикалі і під час роботи печі фіг 4 - розріз по горизонталі по лінії IV-IV на поступово піднімати, так щоб їх відстань від фіг З поверхні ванни розплаву під час режиму Електродугова піч (1) згідно з фіг 1 і 2 має завантаження залишалася приблизно постійною обмежений вогнетривкою кладкою робочий простір (2) і знімну кришку (3) Робочий простір Дрібнозернисте залізо, отримане прямим оснащений, щонайменше, одним, розташованим у відновленням, подається на розплав заліза зверху днищі електродом (4) Через отвори у кришці (3) через кришку печі по одній або декількох трубах, проходять причому трубу або труби можна обладнати, якщо потрібно, водяним охолодженням Доцільно зверху усередину печі і виступають верхній запобігти контакту вихідного отвору труби або труб електрод (5) і три порожнисті труби (6), з яких на з рідким залізом ванни розплаву Кожна труба фіг 2 можна бачити лише дві КІЛЬКІСТЬ верхніх виконана з можливістю регулювання по вертикалі, електродів (5) і труб (6) можна вибрати також причому и вихідний отвір під час роботи печі іншою, чим на кресленні Труби (6) виконані підтримується приблизно на однаковій відстані водоохолоджуваними, що на кресленні не над поверхнею розплаву заліза Є можливість показано відводити трубу так само, як і електроди, вгору в Під час роботи у печі (1) знаходиться розплав міру того як буде підвищуватися рівень дзеркала (8) заліза, який доходить до дзеркала (8а) ванни відновленню Отримання дрібнозернистого губчастого заліза описане також у патенті США 5 603 748 У основі винаходу лежить задача вводити у розплав заліза під час роботи печі отримане прямим відновленням дрібнозернисте залізо також у гарячому стані простим способом, у достатній мірі без втрат, при утворенні невеликих кількостей газів, що відходять Згідно з винаходом, це вдається в описаному вище способі завдяки тому, що залізо, отримане прямим відновленням, падає через трубу або труби на розплав заліза лише під дією сили тяжіння і без використання несучого газу Нарівні з дрібнозернистим, отриманим прямим відновленням залізом у розплав заліза можна також подавати інший зернистий або кусковий залізний матеріал, наприклад, стальний скрап, брикетоване у гарячому стані залізо або чавун Частка отриманого прямим відновленням дрібнозернистого заліза, що подається через трубу або труби, по відношенню до загальної КІЛЬКОСТІ, що завантажується, становить звичайно 85-100ваг% 60347 розплаву Над дзеркалом 8а розплаву під час роботи печі виникає бажаний шар (9) з пінистих шлаків Через сопла (10) і (11) у нижній частині розплаву у розплав (8) заліза направляють вуглецевмісний матеріал і/або СЬ-вмісний газ Через подвійну трубу (12) - див фіг 2 - у шар (9) шлаку можна вдувати кисень і вуглецевмісний матеріал через відкриті дверці (13) печі і при цьому відомим способом посилювати утворення піни За допомогою бічних, похило розташованих над розплавом сопел (14) розплав відомим способом можна вдувати у кисень Горизонтальні інжектори (15) служать також відомим способом для подачі кисню для додаткового спалення CO Верхній електрод (5) можна, як вже також відомо, переміщувати по вертикалі, так щоб його відстань від дзеркала (8а) розплаву при зростаючому рівні ванни розплаву заліза підтримувалася приблизно постійною Через труби (6) дрібнозернисте залізо, отримане прямим відновленням, вводиться у піч (1) з не показаного на кресленні накопичувача таким чином, щоб воно попадало у ванну розплаву (8) заліза без помітних втрат Для цієї мети отвори (ба) трубок (6) знаходяться на відносно невеликій відстані над дзеркалом (8а) ванни розплаву у шарі (9) пінистого шлаку Труби (6) так само, як і верхні електроди (5), можуть переміщатися по вертикалі вгору, щоб підтримувати бажану постійну відстань отворів (ба) трубок (6) від дзеркала розплаву Ця відстань знаходиться звичайно у діапазоні 3-100см і переважно 5-50см, і вона підтримується під час роботи печі, переважно, постійною Залізо, що поступає від установки прямого відновлення, можна вводити у піч через труби (6) також гарячим, наприклад, з температурою 300-1000°С Піч (1) працює у режимі завантажень окремими партіями, і в КІНЦІ фази плавлення рідкий чавун або рідку сталь вивантажують через випускний отвір (16), що перекривається, порівняй з фіг 2 Електродугова піч (1а) за фіг 3 і 4, працююча на змінному струмі, має три верхніх електроди (5), з яких на фіг 3 можна бачити лише один В усьому іншому цифрові позначення мають вже пояснене у зв'язку з фіг 1 і 2 значення Приклад Робота проводиться в електродуговій печі, працюючій на 3-фазному змінному струмі, як це представлене на фіг 3 і 4 Піч виконана з можливістю перекидання Робочий простір (2) має МІСТКІСТЬ 150т розплаву заліза, струм подається від трансформатора на 100МВ А Три електроди (5) виконані з графіту, їх відстань від розплаву заліза підтримується постійною біля 5см Перед тим як після тривалої зупинки подати у піч перше отримане прямим відновленням залізо, спочатку шляхом часткового плавлення 40т стального скрапу створюють рідкий розплав при 1560°С Через три водоохолоджувані трубки (6) у цей розплав подають отримане прямим відновленням залізо з верхньою межою зернистості 1,2мм, яке поступає з установки для прямого відновлення дрібної руди і має температуру 650°С Отримане прямим відновленням залізо містить нарівні з металевим залізом ще 7ваг % FeO, 4ваг % SiO2, 2 аг % АІ2О3 і 1 ваг % С Отвори (6а) трубок (6) мають відстань від дзеркала (8а) розплаву, рівну 8см, яка регулюється і підтримується постійною над всією розплавленою фазою Швидкість подачі заліза, отриманого прямим відновленням становить 1,2т/хв на кожну трубу Через сопло (11) у нижній частині ванни кожну хвилину у піч подають 5Нм3 технічно чистого кисню і 25кг вуглецю у формі мазуту, додатково вводять 300кг вапна на хвилину Крім того, через подвійну трубу (12), яка виконана відомим способом з можливістю переміщення, і яка занурюється у шар (9) пінистого шлаку, вдувають невеликі КІЛЬКОСТІ кисню і вуглецю, щоб підтримати утворення стабільного шару пінистого шлаку Провадять розплав сталі з 1650°С, який після закінчення часу роботи вивантажують з печі Залізо, отримане прямим відновленням, вуглець, кисень і вапно, що завантажуються у піч, дають при температурі 1630°С сталь у КІЛЬКОСТІ 150Т З ВМІСТОМ С 0,1 ваг % Отриманий шлак має основність (вагове співвідношення СаО/БіОг) приблизно 2,5 Після зливу у печі залишається 30т сталі, щоб при наступній плавці можна було починати негайно ж з завантаження заліза, отриманого прямим відновленням, без необхідності розплавлення стального скрапу 60347 фіг І 60347 Комп'ютерна верстка О Кураєв 10 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119