Патент Российской Федерации
Суть изобретения
Изобретение относится к области металлургии. Желаемым техническим результатом является получение возможности экономичной переработки различных носителей железа в изменяющихся количественных составах. Установка для получения расплавов железа (24), в частности расплавов стали, таких, как нерафинированная сталь, оснащена: емкостью электродуговой печи (1), емкостью для переплава (3), расположенной за емкостью печи (1) и соединенной с ней сливом (34), который переходит в дно емкости для переплава за счет как минимум частичного наклона вниз. Емкость (3) содержит устройство подачи кислорода (35, 36), отвод для расплава железа (41), размещенный у ее конца, дальнего от емкости печи (1). Установка также имеет емкость для сцеживания (2), расположенную за емкостью печи (1) и имеющую с ней общее дно, емкость (2) имеет отвод для шлака (43), размещенный у ее конца, дальнего от емкости печи (1); устройство подачи (21) для подачи жидкого чушкового чугуна (20) и открывающееся в емкость печи (1); шахту предварительного нагрева (5) для подачи твердых носителей железа (7). Шахта для предварительного нагрева расположена над емкостью (1) и открывается в емкость (1) через ее крышку (4) посредством газопроницаемого охлаждаемого изолирующего устройства (6); загрузочную шахту (10), расположенную над емкостью печи (1) и открывающуюся в емкость (1) посредством газонепроницаемого охлаждаемого изолирующего устройства (11). Способ получения расплавов железа включает загрузку в емкость печи (1) 20 - 70% жидкого чушкового чугуна от общего количества загружаемых носителей железа: предварительно нагретого лома и твердых кусковых носителей железа, содержащих часть окисного железа, например губчатое железо, карбид железа, предварительно восстановленную руду, брикетированную пыль и т.д. Расплав железа, текущий через емкость для переплава (3), подвергают непрерывному переплаву и одновременному нагреву в емкостях (1) и (3). Шлак, текущий в направлении, противоположном потоку расплава, непрерывно восстанавливают в отношении его FeO-компонента и одновременно охлаждают. 2 с. и 20 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 ил.
Номер патента: 2147039
Класс(ы) патента: C21C5/52, C21C5/56, F27B3/08
Номер заявки: 97118334/02
Дата подачи заявки: 09.04.1996
Дата публикации: 27.03.2000
Заявитель(и): Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ (AT)
Автор(ы): Димитров Стефан (AT); Рамаседер Норберт (AT); Пирклбауэр Вилфред (AT); Фриц Эрнст (AT); Мюллер Хейнц (AT)
Патентообладатель(и): Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ (AT)
Описание изобретения
Изобретение относится к установке для получения расплавов железа, в частности расплавов стали, таких как расплавы нерафинированной стали, а также к способу получения таких расплавов.
В настоящее время типовой агрегат для получения электротехнической стали представляет собой электродуговую печь переменного или постоянного тока. Загружаемые носители железа, которые состоят из: 70 - 100% стального лома, железа, полученного прямым восстановлением, то есть губчатого железа, в различных количественных соотношениях, и, возможно, карбид железа (обычно до 10 - 15% общей загрузки) и 2 0-30% жидкого и/или твердого чушкового чугуна, плавят при посредстве одной или нескольких электрических дуг с использованием кислородной фурмы (фурм) - если это желательно, горелки (горелок), сопел и/или продувки инертного газа - и при добавлении носителей углерода и шлакообразующих веществ. После этого стальную ванну в электродуговой печи в течение периода спокойной ванны (5 - 10 мин) доводят до температуры и состава, требуемых для отвода, и раскисляют в ковше во время отвода. Потребление энергии и материала, а также производительность установки сильно изменяется как функция соответствующих загрузочных соотношений и технологии плавления.
Благодаря внедрению во всем мире вторичных металлургических процессов, а также ряда доработок в конструкционной, электрической и технологической части электродуговых печей, таких как, например, охлаждаемые панели и крышки, улучшенное качество электродов и использование охлаждения электродов, введение электродуговых печей постоянного тока в дополнение к электродуговым печам переменного тока, повышенные выходные мощности преобразования, использование горелок, фурм, сопел и/или продувочных кирпичей для плавления, нагрева, переплава, продувки твердых веществ и/или продувки инертного газа; использование токопроводящих электродных скоб, а также регулировки электродов; оптимизация формы и размера печи (включая отводное отверстие); обработка вспененного шлака; предварительный нагрев лома различными способами; использование губчатого железа, если это желательно, в виде горячей загрузки, способ плавления в электродуговой печи за последние два десятилетия превратился в гибкий и эффективный процесс в смысле использования сырья и качества получаемой стали, который показывает все более и более существенные преимущества по сравнению с конвертерной металлургией и составляет ей серьезную конкуренцию.
При помощи новых технологических усовершенствований было достигнуто значительное уменьшение времени плавления и удельного потребления электроэнергии, а следовательно, и сокращение удельных эксплуатационных расходов и капиталовложений для производства электротехнической стали в электродуговых печах, путем применения встроенного приспособления для предварительного нагрева лома и/или горячей загрузки губчатого железа/железа, полученного прямым восстановлением и горячим брикетированием; непрерывного добавления большой доли загрузочных веществ (носителей железа, носителей углерода, флюсов и т. д.) при одновременной минимизации времени выключения электроэнергии для проведения загрузочных операций; оптимальной обработки вспененного шлака; более дешевых источников первичной энергии (уголь, природный газ и т. д. ) в качестве замены электроэнергии, включая частичное дожигание CO/H2 внутри и/или выше вспененного шлака.
Однако в известных способах производства электротехнической стали посредством электродуговых печей, используемых в качестве плавильных агрегатов, потенциальные преимущества вышеупомянутых усовершенствований до сих пор использовались лишь в ограниченной степени. Кроме того, они не решают в достаточной степени - несмотря на возросшие требования - проблемы переработки в жидкую сталь больших количеств жидкого чушкового чугуна и/или других обогащенных углеродом носителей железа (губчатого железа, карбида железа и т.д.), а также имеющегося в избытке лома (утилизированных автомобилей), в количестве 30-70% загружаемых в электродуговые печи, с высокой производительностью и высоким коэффициентом использования энергии, а в случае использования автомобильного лома - также при низком загрязнении окружающей среды. Технология и установка на основе электродуговой печи, высокоэффективные в таких условиях с экономической точки зрения, до сих пор не созданы.
Вышеупомянутые ограничения, существующие при использовании электродуговых печей, обусловлены исключительно конфигурацией печей, которая не обеспечивает квазистационарное непрерывное протекание процесса. Операции загрузки, плавления, переплава, нагрева и отвода осуществляются на одном участке, с необходимостью большего или меньшего сдвига по времени и с прерыванием (прерываниями) загрузки и текущей подачи - по крайней мере до и после отвода - для того чтобы получить желаемый состав и температуру (гомогенность и перегрев в отношении температуры ликвидуса) нерафинированной стали. В настоящее время протекание процесса в электродуговой печи является периодическим, что ограничивает его эффективность. В связи с этим замечено следующее:
1) при достижении периодов от выпуска до выпуска 55 - 60 мин с весом выгрузки 70 - 150 тонн возможность дальнейшего снижения фазы выключения электроэнергии сильно ограничена. Это же относится и к фазам включения электроэнергии, поскольку в этих условиях почти достигаются пределы экономичного потребления энергии на тонну загрузки и единицу времени и, следовательно, общего времени плавления;
2) начиная с определенного размера кусков, непрерывная загрузка лома становится практически невозможной. Тяжелый и массивный лом загружается при помощи корзины для лома при выключении электроэнергии;
3) при непрерывной загрузке, а также при переплаве и нагреве во время операции спокойной ванны, которая занимает значительно большее время при больших загрузочных количествах губчатого железа и особенно жидкого чушкового чугуна и карбида железа (около 6,1% C), фактическая выходная мощность преобразования, как правило, в электродуговых печах используется не полностью.
Из AT-В-295566 известен способ непрерывного производства стали путем плавления предварительно восстановленной руды и последующего переплава расплава стального полуфабриката до получения стали. Процесс осуществляют в электродуговой плавильной печи, содержащей плавильный под, с которым соединяется зона переплава и как минимум одна камера для осаждения шлака. В этом способе предварительно восстановленную железную руду вводят в зону электрической дуги плавильного пода в виде кусков или гранул, металл внутри пода непрерывно перемешивают и приводят в круговое движение, а переплав его до получения стали осуществляют при протекании через зону переплава посредством вдувания кислородсодержащего газа, в то время как поток шлака направляют против течения металла по крайней мере вдоль части зоны переплава. Поток шлака останавливается в камере для осаждения шлака в отсутствие интенсивного перемешивания ванны, и затем его отводят из камеры для осаждения шлака.
В этом известном способе в установку можно загружать лом и жидкий чушковый чугун, но только в очень ограниченном количестве. Отвод отработанных газов происходит непосредственно в зоне переплава, то есть не через электродуговую плавильную печь. В этом способе для предотвращения застывания расплава в зоне переплава требуется добавление большого количества кокса/угля. Следовательно, данный процесс может быть применен лишь в ограниченной степени, в первую очередь для получения нерафинированной стали из предварительно восстановленной руды.