Емкость для прямой плавки и способ прямой плавки

 

Изобретение относится к металлургии железа, в частности к емкости для получения металла из металлсодержащего исходного материала в процессе прямой плавки. Емкость включает под, выполненный из огнеупорного материала и имеющий основание, боковые стороны, контактирующие с расплавленным металлом, и боковые стенки, проходящие вверх от боковых сторон пода и контактирующие со слоем шлака и заполненным газом пространством. Боковые стенки содержат водоохлаждаемые панели и слой шлака на них. Емкость также содержит одну или более трубок или фурм, проходящих вниз в емкость и подводящих в емкость выше слоя металла кислородсодержащий газ, и множество трубок или фурм, подводящих в жидкую ванну, по меньшей мере, часть металлсодержащего исходного материала и углеродсодержащий материал с газом-носителем для их проникновения в слой металла. В способе осуществляют управление введением твердых материалов и/или кислородсодержащего газа и/или скоростью протекания воды через водоохлаждаемые панели таким образом, что потеря тепла через панели составляет менее 150 кВт/м² их площади, подверженной воздействию внутреннего пространства емкости. Изобретение позволяет осуществлять в емкости с водоохлаждаемыми панелями в боковых стенках и своде процесс прямой плавки, при котором накапливается и затем поддерживается на панелях слой шлака, действующий как эффективная тепловая изоляция, в результате чего уменьшаются потери тепла из емкости. 2 с. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)и

Формула изобретения

1. Емкость для прямой плавки металлосодержащего исходного материала для получения металла, содержащая жидкую ванну, имеющую слой металла и слой шлака, расположенный на слое металла, и имеющую заполненное газом пространство выше слоя шлака, включающая под, выполненный из огнеупорного материала и имеющий основание и боковые стороны, контактирующие с расплавленным металлом, боковые стенки, проходящие вверх от боковых сторон пода и контактирующие со слоем шлака и заполненным газом пространством, причем боковые стенки, которые контактируют с заполненным газом пространством, содержат водоохлаждаемые панели и слой шлака на панелях, при этом потеря тепла через водоохлаждаемые панели составляет менее 150 кВт/м² площади панелей, подверженной воздействию внутреннего пространства емкости, в нормальных рабочих условиях, одну или более трубок или фурм, проходящих вниз в емкость для подвода выше слоя металла кислородсодержащего газа, множество трубок или фурм, подводящих в жидкую ванну, по меньшей мере, часть металлсодержащего исходного материала и углеродсодержащий материал с газом-носителем для их проникновения в слой металла, средство для выпуска расплавленного металла и шлака из емкости.

2. Емкость по п.1, содержащая свод, который контактирует с заполненным газом пространством и содержит водоохлаждаемые панели со слоем шлака на них.

3. Емкость по п.1 или 2, в которой каждая водоохлаждаемая панель включает внутренний по отношению к внутренней части емкости трубопровод водяного охлаждения, который имеет змеевидную форму, впускное отверстие для воды на одном конце и выпускное отверстие для воды на другом конце.

4. Емкость по п.3, в которой каждая водоохлаждаемая панель включает внешний трубопровод водяного охлаждения, который имеет змеевидную форму, впускное отверстие для воды на одном конце и выпускное отверстие для воды на другом конце.

5. Емкость по п.4, в которой каждая водоохлаждаемая панель включает огнеупорный материал, которым при помощи набивки или напыления заполнены пространства панели, не занятые трубопроводами.

6. Емкость по п.4 или 5, в которой как внешний, так и внутренний трубопроводы водяного охлаждения включают параллельные горизонтальные секции, проходящие в направлении по ширине панели, и изогнутые секции, связывающие между собой концы горизонтальных секций.

7. Емкость по п.6, в которой внешний трубопровод водяного охлаждения смещен относительно внутреннего трубопровода водяного охлаждения таким образом, что горизонтальные секции внешнего трубопровода водяного охлаждения не расположены непосредственно позади горизонтальных секций внутреннего трубопровода водяного охлаждения.

8. Емкость по любому из пп.1-7, в которой внутренняя по отношению к внутренней части емкости, подверженная воздействию поверхность каждой панели водяного охлаждения имеет фактуру, например, волнистость или ячеистость, которая увеличивает площадь подверженной воздействию поверхности панели и способствует прикреплению к поверхности застывшего шлака.

9. Емкость по любому из пп.1-8, в которой каждая панель водяного охлаждения содержит элементы, такие, как штыри и колпачки, которые выступают внутрь от внутренней, подверженной воздействию поверхности панели и способствует образованию и нарастанию застывшего шлака на панели.

10. Емкость по любому из пп.1-9, в которой, по меньшей мере, секция боковых стенок, которые контактируют со слоем шлака, включает водоохлаждаемые панели, футеровку из огнеупорного материала, расположенную на внутренней стороне панелей, и слой шлака на футеровке.

11. Емкость по любому из пп.1-10, содержащая переходную зону, образованную восходящими и впоследствии нисходящими брызгами, каплями и струями расплавленного материала, в заполненном газом пространстве выше слоя шлака, причем некоторые из этих брызг, капель и струй соприкасаются с боковыми стенками емкости и наносят на них расплавленный шлак.

12. Емкость по п.11, в которой боковые стенки включают водоохлаждаемые панели, контактирующие с переходной зоной.

13. Емкость по п.12, в которой отвод тепла через водоохлаждаемые панели достаточен для накопления и поддержания слоя шлака на водоохлаждаемых панелях, контактирующих с переходной зоной.

14. Емкость по любому из пп.11-13, в которой боковые стенки включают водоохлаждаемые панели, расположенные выше переходной зоны.

15. Емкость по п.14, в которой отвод тепла через водоохлаждаемые панели достаточен для накопления и поддержания слоя шлака на панелях, которые расположены выше переходной зоны.

16. Емкость по любому из пп.1-15, в которой трубки или фурмы для введения твердого материала проходят вниз и внутрь в емкость под углом 30-60° к вертикали.

17. Емкость по любому из пп.1-16, в которой нижние концы трубок или фурм для введения твердого материала находятся выше уровня расплавленного металла.

18. Емкость по любому из пп.11-15, в которой введение твердого материала через трубки или фурмы для введения твердого материала вызывает движение брызг, капель и струй расплавленного материала вверх в заполненное газом пространство.

19. Емкость по любому из пп.11-15 и 18, в которой одна или более трубок или фурм для подвода кислородсодержащего газа расположены таким образом, чтобы вводить кислородсодержащий газ в переходную зону для последующего сгорания газов реакции моноксида углерода и водорода в переходной зоне.

20. Емкость по любому из пп.1-19, в которой средство выпуска включает наполнитель для обеспечения непрерывной выгрузки расплавленного металла из емкости.

21. Способ прямой плавки для получения металлов из металлсодержащего исходного материала, включающий образование жидкой ванны, имеющей слой металла и слой шлака, расположенный на слое металла, подвод, по меньшей мере, части металлсодержащего исходного материала и твердого углеродсодержащего материала с газом-носителем в жидкую ванну через множество трубок или фурм и плавку металлсодержащего материала в слое металла, причем подвод твердых материалов создает поток газа из слоя металла, который захватывает расплавленный материал в слое металла, переносит расплавленный материал вверх в виде брызг, капель и струй и образует переходную зону в заполненном газом пространстве в емкости выше слоя шлака, в результате чего брызги, капли и струи расплавленного материала контактируют с боковыми стенками емкости и образуют защитный слой шлака, подвод кислородсодержащего газа в емкость через одну или более трубок или фурм и последующее сгорание газов реакции, выходящих из жидкой ванны, в результате чего восходящие и впоследствии нисходящие брызги, капли и струи расплавленного материала облегчают передачу тепла в жидкую ванну, управление введением твердых материалов, и/или введением кислородсодержащего газа, и/или скоростью протекания воды через водоохлаждаемые панели таким образом, что потеря тепла через водоохлаждаемые панели составляет менее 150 кВт/м² площади панелей, подверженной воздействию внутреннего пространства емкости, в нормальных рабочих условиях.

22. Способ по п.21, в котором потеря тепла через водоохлаждаемые панели составляет менее 100 кВт/м² площади панелей, подверженной воздействию внутреннего пространства емкости, в нормальных рабочих условиях.

23. Способ по п.22, в котором потеря тепла через водоохлаждаемые панели составляет менее 90 кВт/м² площади панелей, подверженной воздействию внутреннего пространства емкости, в нормальных рабочих условиях.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30