Установка для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза

Реферат: Установка для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза, яка включає конвеєр подачі руди, завантажувальний пристрій, джерело подачі водню. Вона містить обертову піч діаметром не більше 3 м і довжиною від 10-15 м, яка розміщена на платформі під кутом нахилу до горизонту 3-10° за допомогою домкратів, при цьому вона обертається з швидкістю 3-10 обертів за хвилину, за допомогою вінцевої шестірні і котків, а водень подається в обертову піч з нижнього кінця через редуктор, лічильник, вентиль, що розміщений на трійнику, в трубу попередньо підігрітий електронагрівачем до температури 720 °C, причому водень подається таким чином, щоб складові рухались протитечією до руди, яка подається завантажувальним пристроєм зверху в обертову піч, а відхідні гази з обертової печі подаються в конденсатор водяної пари, а конденсат води подається у збірник води, а водень в газгольдер. UA 96834 U (54) УСТАНОВКА ДЛЯ БЕЗПЕРЕРВНОГО ОДНОСТАДІЙНОГО ОДЕРЖАННЯ ГУБЧАТОГО ЗАЛІЗА UA 96834 U UA 96834 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії, а саме до установок для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза, зокрема для виробництва легованих сталей будьякого складу, в залежності від мети одержання м'яких або твердих сталей, жаротривких і жароміцних, твердих і броньованих сталей. Відома схема одержання губчатого заліза в шахтній печі, яка включає зону відновлення, зону охолодження, конвеєр подачі руди, завантажувальний пристрій, фурми горючого газу, газовідводи, пиловловлювачі, скрубер, азотонагрівач, фурми охолоджуючого газу, а як залізота вуглецевмісні матеріали використовують рудно-вугільні брикети та котуни з відновленням до вмісту заліза не менше 0,28, а в зону відновлення вдувають азот з температурою більше 713 °C, яке здійснюється за рахунок вигорання газу, що відходить із зони відновлення. [1]. Недоліком відомого винаходу є періодичність роботи, жорсткі вимоги до гранулометричного складу руди. По технічній суті, найбільш близькою є установка для одержання губчатого заліза в киплячому шарі, яка включає завантажувальний пристрій для подачі руди або концентрату, джерело подачі водню, під тиском 1,5 МПа. Під тиском водню забезпечується гарний контакт газовідновлювача із частками оксидів заліза [2]. Недоліком прототипу є необхідність на виході установки киплячого шару ставити електрофільтри, що призводить до подорожчання технологічного процесу, а також важко контролювати повноту процесу відновлення залізної руди, що призводить до збільшення перевитрат відновника. Крім того жорсткі вимоги щодо гранулометричного складу руди, а також висока запиленість газової фази. В основу корисної моделі поставлена задача створити установку для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза, яка дозволила б забезпечити зниження собівартості та енергоємності, досягнення високої екологічності процесу, а також збільшення продуктивності за рахунок безперервності та одностадійності процесу. Поставлена задача вирішується тим, що установка для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза, яка включає конвеєр подачі руди, завантажувальний пристрій, джерело подачі водню, згідно з корисною моделлю містить обертову піч діаметром не більше 3 м і довжиною від 10-15 м, яка розміщена на платформі під кутом нахилу до горизонту 3-10° за допомогою домкратів, при цьому вона обертається з швидкістю 3-10 обертів за хвилину, за допомогою вінцевої шестірні і котків. Водень подається в обертову піч з нижнього кінця через редуктори, лічильник, за допомогою вентиля, розміщеного на трійнику, в трубу попередньо підігрітий електронагрівачем до температури 720 °C, причому подається таким чином, щоб складові рухалися протитечією до руди, яка подається завантажувальним пристроєм зверху в обертову піч, а відхідні гази з обертової печі подаються в конденсатор водяної пари, а конденсат води подається у збірник води, а водень в газгольдер і далі відвідною трубою з вентилем для подачі водню подається в рецикл. Після виходу обертової печі у робочий режим температура всередині обертової печі підтримується на рівні 750-800 °C, а процес завершення відновлення руди здійснюється по кількості зібраної в збірнику води. По завершенні відновлення залізної руди до губчатого заліза у кількості, достатній для заповнення індукційної печі, припиняється подача водню в обертову піч за допомогою вентиля на вході трійника, а за допомогою другого вентиля на трійникові здійснюється подача попередньо нагрітого азоту до температури 750-800 °C в обертову піч до повного витіснення водню з неї. Далі відкривається вивантажувальний пристрій для відбору одержаного губчатого заліза в кількості, достатній для заповнення індукційної печі, закривається вивантажувальний пристрій і припиняється подача азоту в обертову піч, після чого довантажується обертова піч новою порцією залізної руди та відновлюється подача водню в обертову піч. Одержане губчате залізо через вивантажувальний пристрій подається в індукційну піч, при цьому через дозатори індукційної печі подаються відповідні легуючі елементи в залежності від мети одержання сталей - конструкційні, інструментальні, жаростійкі, жароміцні, тверді, броньовані. Далі розливають по формах, а шлак відокремлюється від отриманої сталі за допомогою відомих способів. Суть конструкції та дії запропонованої установки для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза пояснюється кресленням, де: 1 - конвеєр подачі руди; 2 - завантажувальний пристрій; 3 - обертова піч; 4 - вінцева шестірня; 5 - редуктор; 6 - котки; 7 - платформа; 1 UA 96834 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 - домкрати; 9 - труба для подачі водню; 10 - вентиль регулюючий подачу водню; 11 - лічильник газу (водню); 12 - електронагрівач; 13 - конденсатор; 14 - збірник; 15 - газгольдер; 16 - вивантажувальний пристрій; 17 - індукційна піч; 18 - дозатори легуючих елементів; 19 - відвідна труба. 20 - вентиль для подачі водню в рецикл; 21 - трійник для подачі водню або азоту; 22 - вентиль для подачі азоту. Установка для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза працює наступним чином. За допомогою конвеєра подачі руди 1, через завантажувальний пристрій 2, подається залізна руда в обертову піч 3, яка розміщена на платформі 7 під кутом нахилу до горизонту 3-10°, за допомогою домкратів 8, при цьому вона обертається із швидкістю 3-10 обертів за хвилину, за допомогою вінцевої шестірні 4 і котків 6. Після завантаження обертової печі 3, завантажувальний пристрій 2 герметизується і включається електронагрівач 12 труби для подачі водню 9. Нагрітий більше 720 °C водень через редуктор 5, лічильник 11, вентиль 10, що розміщений на трійнику 21 для почергової подачі водню або азоту, подається таким чином, щоб складові в ній рухались протитечією. В результаті реакцій відновлення, руда металізується з отриманням губчатого заліза. Продукти відновлення, відхідні гази, що не використалися у обертовій печі 3 подаються у конденсатор 13. Конденсована вода збирається у збірнику 14, а водень подається у газгольдер 15. Зібраний у газгольдері 15 водень вводиться у рецикл одержання губчатого заліза через відвідну трубу 19, яка контролюється вентилем 20. Цей прийом дозволяє суттєво зменшити витрати водню для одержання губчатого заліза. Після виходу обертової печі 3 у робочий режим температура всередині обертової печі 3 підтримується на рівні 750-800 °C. Після завершення відновлення залізної руди до губчатого заліза у кількості достатній для заповнення індукційної печі 17 припиняється подача водню в обертову піч 3 за допомогою вентиля 10 на вході трійника 21, а за допомогою другого вентиля 22 на трійникові 21 здійснюється подача попередньо нагрітого азоту в обертову піч 3 до повного витіснення водню з неї, відкривається вивантажувальний пристрій 16 для відбору губчатого заліза в кількості, достатній для заповнення індукційної печі 17, закривається вивантажувальний пристрій 16, припиняється подача азоту в обертову піч 3 за допомогою вентиля 22, після чого довантажується обертова піч 3 новою порцією залізної руди та відновлюється подача нагрітого водню в обертову піч 3 за допомогою вентиля для подачі водню 10. Одержане губчате залізо з обертової печі 3 через вивантажувальний пристрій 16 подається в індукційну піч 17. Завершення процесу відновлення руди здійснюється по кількості води, зібраної в збірнику 14. Після плавки губчатого заліза в індукційній печі 17 до розплаву заліза через дозатори 18 додаються відповідні легуючі елементи в залежності від мети одержання сталей - конструкційні, інструментальні, жаростійкі, жароміцні, тверді, броньовані і одержані сталі розливаються по формах (на фігурі не вказані). Відокремлюється шлак від отриманої сталі за допомогою відомих способів. Пропонована нами установка для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза характеризується високими економічними показниками, екологічною чистотою, значним соціальним ефектом, крім того при впровадженні даної установки в промислове виробництво буде досягнута економія водню в порівнянні з прототипом майже в 2 рази, а коефіцієнт завантаження обертової печі рудою коливається в межах 25±5 % від її повного об'єму. Корисна модель може бути використана на заводах чорної металургії, зокрема у виробництві сталей в залежності від мети одержання сталей - конструкційні, інструментальні, жаростійкі, жароміцні, тверді, броньовані. Джерела інформації: 1. Патент України № 89602 МПК С21В 13/02. Бюл. № 3, 2010 р. Спосіб одержання губчатого заліза в шахтній печі. Томош О.А., Жерліцина О.В., Ожогін В.В., Чернова С.Т. 2. Є.Φ. Соболев, М.Р. Захарян. Конспект лекцій з хімічної технології // ХАДТ - 2010. С. 10-11 - прототип. 60 2 UA 96834 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 1. Установка для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза, яка включає конвеєр подачі руди, завантажувальний пристрій, джерело подачі водню, яка відрізняється тим, що містить обертову піч діаметром не більше 3 м і довжиною від 10-15 м, яка розміщена на платформі під кутом нахилу до горизонту 3-10° за допомогою домкратів, при цьому вона обертається з швидкістю 3-10 обертів за хвилину, за допомогою вінцевої шестірні і котків, а водень подається в обертову піч з нижнього кінця через редуктор, лічильник, вентиль, що розміщений на трійнику, в трубу попередньо підігрітий електронагрівачем до температури 720 °C, причому водень подається таким чином, щоб складові рухались протитечією до руди, яка подається завантажувальним пристроєм зверху в обертову піч, а відхідні гази з обертової печі подаються в конденсатор водяної пари, а конденсат води подається у збірник води, а водень в газгольдер і далі відвідною трубою з вентилем подається в рецикл, а після виходу обертової печі у робочий режим температура всередині обертової печі підтримується на рівні 750-800 °C, а процес завершення відновлення руди здійснюється по кількості води, зібраної в збірнику, по завершенні відновлення залізної руди до губчатого заліза у кількості, достатній для заповнення індукційної печі, припиняється подача водню в обертову піч за допомогою вентиля на вході трійника, а за допомогою другого вентиля на трійникові здійснюється подача попередньо нагрітого азоту до температури 750-800 °C в обертову піч до повного витіснення водню з неї, після чого відкривається вивантажувальний пристрій для відбору губчатого заліза в кількості, достатній для заповнення індукційної печі, закривається вивантажувальний пристрій і припиняється подача азоту в обертову піч, після чого довантажується обертова піч новою порцією залізної руди та відновлюється подача водню в обертову піч, а одержане губчате залізо через вивантажувальний пристрій подається в індукційну піч, при цьому через дозатори індукційної печі подаються легуючі елементи в залежності від мети одержання сталей конструкційні, інструментальні, жаростійкі, жароміцні, тверді, броньовані, далі розливають по формах, а шлак відокремлюється від отриманої сталі за допомогою відомих способів. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що коефіцієнт завантаження обертової печі рудою коливається в межах 25±5% від її повного об'єму. 3 UA 96834 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4