Предпочтительно, технологические газы дожигают путем подачи кислородсодержащего газа в шлак и/или на шлак и/или над ним в емкость для переплава, в емкость печи и/или в шахту предварительного нагрева.
Желательно, чтобы плавлению лома способствовало вдувание кислородсодержащего газа.
Способ по изобретению может иметь широкое применение благодаря следующим преимуществам: подача загрузочных веществ (носителей железа, носителей углерода, флюсов, обработанной органической легкой фракции и газов), плавление, переплав и нагрев, а также выгрузка полученных продуктов (нерафинированная сталь, шлак и отработанные газы) в шахту предварительного нагрева и/или в загрузочную шахту и/или в емкость печи и/или в сцеживающую емкость и/или в емкость для переплава осуществляют непрерывно или полунепрерывно с периодическим отводом нерафинированной стали из емкости для переплава и без воздействия на протекание процесса или его прерывания в непосредственно предшествующих/последующих узлах установки.
Предпочтительно, уровень ванны металла в емкости для переплава поддерживают ниже, чем в емкости печи, чтобы избежать обратного примешивания.
Далее изобретение поясняется более подробно на нескольких примерных вариантах осуществления, схематически показанных на чертежах, где фиг. 1 представляет собой вертикальный разрез установки в соответствии с первым вариантом, а фиг. 2 показывает сечение по линии II-II фиг. 1. Фиг. 3 представляет собой вид сверху с частичным разрезом установки, представленной на фиг. 1. Каждый из фиг. 4 - 6 показывает альтернативные варианты осуществления изобретения, иллюстрируя их аналогично фиг. 1.
Емкость печи 1 электродуговой печи постоянного тока с одной стороны оснащена сцеживающей емкостью 2, а с другой стороны - емкостью для переплава 3, то есть непосредственно соединена с каждой из этих емкостей 2 и 3 таким образом, что образуется единая установка, содержащая три операционные зоны. Емкость печи 1 электродуговой печи служит зоной плавления или плавления с восстановлением, емкость для переплава 3 служит зоной переплава и нагрева, а сцеживающая емкость 2 служит зоной сцеживания. Посередине, то есть по центру емкости печи 1, на ее крышке 4 расположена шахта предварительного нагрева 5, включающая газопроницаемое и водоохлаждаемое изолирующее устройство 6. В шахту предварительного нагрева 5 могут загружаться металлические загрузочные вещества 7 - в первую очередь, стальной лом, возможно также, твердый чушковый чугун - предпочтительно, при помощи ленточного транспортера 8, через приемное отверстие 9. Параллельно с шахтой предварительного нагрева 5 имеется по крайней мере одна расположенная непосредственно сбоку загрузочная шахта 10 (предпочтительна конструкция с несколькими загрузочными шахтами), которая также открывается в емкость печи 1 и включает газонепроницаемое и водоохлаждаемое изолирующее устройство 11, ориентированное внутрь печи. Загрузочная шахта может загружаться твердыми кусковыми носителями железа 12 (железо, полученное прямым восстановлением, предварительно восстановленная железная руда, агломераты, окалина, пыль из фильтров и/или брикеты шлама, и т. д.) и/или носителями углерода 13 (кокс, прессованные частицы органической легкой фракции и т.д.) и/или шлакообразующие вещества 14 (известь, флюорит, кварцевый песок, боксит и т.д.) через ленточный транспортер 15 или ленточные транспортеры. Узел, состоящий из емкости печи 1, емкости для переплава 3, сцеживающей емкости 2, шахты предварительного нагрева 5, размещенной сверху, и боковых загрузочных шахт 10, образует ядро установки по изобретению.
Емкость печи 1 оснащена несколькими наклонными графитовыми электродами 16, подключенными в качестве катодов, возможно, выполненными в виде полых электродов, которые предпочтительно размещены симметрично относительно электродуговой печи и шахты предварительного нагрева 5, расположенной сверху. Электроды 16 могут поворачиваться в пределах угла наклона от 0 до 30o относительно вертикали в направлении к центру емкости печи 1, и до 10o в противоположном направлении - к стенке емкости печи 1. Угол наклона может по разному регулироваться и/или контролироваться для каждого отдельного электрода 16. Во время операции плавления этот угол обычно составляет 15 - 20o. В отдельных случаях поворотная способность электродов 16 может быть устранена. Противоположным электродом 17 служит донный анод, расположенный по центру дна 18 емкости печи 1.
Металлические загрузочные вещества 7, нагретые в шахте предварительного нагрева 5 посредством восходящих отработанных газов 19, загружают в емкость печи 1 установки непрерывно или партиями, исключительно при включенном токе. Если это влечет за собой риск поломки электродов, электроды 16 временно разворачивают в направлении стенки емкости печи 1 при включенной электроэнергии, или извлекают вверх при выключенной электроэнергии. Загрузку лома 8, имеющего большой вес отдельных кусков (отходы при производстве заготовок, таких как слябы, сутунки или блюмы, пакетированный лом и т.д.), производят при кратковременном прерывании подачи тока и подъеме электродов 16.
Загрузку в электродуговую печь твердых носителей железа 12, содержащих окисную часть (губчатое железо, предварительно восстановленная руда, брикетированная пыль и т.д.), и, если необходимо, носителей углерода 13, таких как кокс, прессованные частицы органической легкой фракции и т.д., а также шлакообразующих веществ 14 (известь, флюорит, кварцевый песок, боксит и т.д. ) осуществляют через боковые загрузочные шахты 10 непрерывно и/или партиями/периодически, независимо от загрузочных операций, которые осуществляют через шахту предварительного нагрева 5.
Так же независимо осуществляют подачу жидкого чушкового чугуна 20 в электродуговую печь, непрерывно или партиями/периодически, через устройство подачи чушкового чугуна 21, выполненного в виде желоба и открывающегося в емкость печи 1. С одной стороны емкости печи 1, которая расположена напротив желоба, имеется дверца 22 для управления технологическим процессом, для введения дополнительного манипулятора для фурм 23 и для проведения работ по обслуживанию в области емкости печи 1.
Формой установки обусловлен тот факт, что загрузка и плавление внутри емкости печи 1 всегда осуществляются с жидким отстоем 24. Последний обеспечивает возможность почти непрерывной квазистационарной операции плавления со вспененным шлаком 25, который почти полностью окружает электрические дуги 26, что дает высокую выходную мощность преобразования и термическую эффективность при снижении уровня шума.
Чтобы соответствовать следующим требованиям: переработка тонкоизмельченных носителей железа 12' (в частности, карбида железа, отходов при просеивании губчатого железа, пыли из фильтров и т.д.); выработка и контроль вспененного шлака 25; ускорение процесса плавления загрузочных веществ 7, 12, 13, 14 путем повышения потребления энергии электродуговой печью (включая дожигание CO и H2 в отработанных газах 19 внутри или над вспененным шлаком 25) и уравновешивания концентрационного и температурного градиентов внутри ванны расплава 24, а также замена части требуемой электроэнергии более дешевыми видами первичной энергии, дополнительно тонкоизмельченные носители железа 12', и/или тонкоизмельченный уголь 13' или другие носители углерода (обработанная органическая легкая фракция, в частности, легкая фракция из шредера), и/или тонкоизмельченные шлакообразующие вещества 14' (известь, флюорит и т.д.), и/или газообразный кислород и/или другие окисляющие газы 27 (CO2, H2O и т.д.), а также вторичный воздух 28, и/или CH4 или другие углеводороды 29, и/или инертные газы 30 (N2, Ar) подают в регулируемых количествах в соответствии с требованиями места и времени, через один или несколько полых электродов 16 для вдувания сверху по крайней мере одного из вышеупомянутых веществ 12', 13', 14', 29, 30 за исключением кислорода и кислородсодержащих газов и/или защищенных и/или незащищенных сопел и/или фурм 32 (подвижных и/или фиксированно установленных фурм, возможно, выполненных в виде комбинированных фурм/горелок) в различных точках крышки и стенок электродуговой печи над и/или под поверхностью шлака для вдувания сверху или вдувания внутрь по крайней мере одного из вышеупомянутых веществ 12', 13', 14', 27, 28, 29, 30 и/или защищенных подванных сопел 33 (предпочтительно сопел высокого давления) и/или донных продувочных кирпичей для продувки или подванных сопел для вдувания внутрь по крайней мере одного из вышеупомянутых веществ 12', 13', 14', 27-30, или продувочных кирпичей для инертных газов 30.