Способ получения стали и устройство для его реализации

Изобретение относится к получению стали. Способ включает подготовку термитной смеси, состоящей из окалины, алюминиевой крошки и модификаторов, загрузку ее в огнеупорную емкость, активацию поджиганием и протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака. При этом термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня. Способ осуществляют в устройстве, включающем установку для непрерывного прессования стержня из термитной смеси и его подачи в реакционную камеру сферической формы, состоящую из корпуса с двумя летками, расположенными на разных уровнях, съемной крышки с отверстием для подачи непрерывного прессованного стержня из термитной смеси, и с активатором для поджигания стержня. При этом установка для непрерывного прессования выполнена с реверсом подачи стержня в камеру. Изобретение обеспечивает непрерывный подвод материала термитного стержня в зону реакции, а также позволяет повысить долю восстановленного железа и повысить производительность процесса. 2 н.п. ф-лы,1 ил.

 

Изобретение относится к способам восстановления стали из окалины и может быть использовано в металлургии.

Наиболее близким по технической сути к достигаемому результату является способ непрерывного прямого восстановления железа по патенту US 4701213 А (опубл. 20.10.1987), где в термитной смеси, содержащей окислы железа, в качестве его восстановителя используется алюминий. Смесь зажигают и в результате экзотермической реакции происходит восстановление железа.

Рассмотренный способ обладает следующими недостатками. Восстановление железа из термитной смеси, находящейся в сыпучем состоянии, является низкопроизводительным процессом с малой долей восстановления железа, т.к. в сыпучей среде не обеспечивается плотного контакта между окислами железа и восстановителем. Кроме того, сыпучая термитная смесь, первоначально попадая на разделительный слой реагента, восстанавливается неполностью, т.к. активно окисляется восстановитель (алюминий), что также снижает производительность процесса.

Данные недостатки устраняются заявляемым способом. В способе получения стали, который включает подготовку термитной смеси, состоящей из окалины алюминиевой крошки и модификаторов, загрузку ее в огнеупорную емкость, активацию поджиганием и протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака, при этом термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня.

Новым в заявленном способе является то, что термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня.

Так как в заявляемом способе термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня, производительность процесса и доля восстановленного железа возрастают. Благодаря тому что термитная смесь непрерывно загружается в виде прессованного стержня термитной смеси с плотностью большей, чем насыпная плотность, обеспечивается плотный контакт между восстанавливаемым железом и восстановителем, поэтому железо из термитной смеси восстанавливается в большем объеме и производительность процесса увеличивается.

Наиболее близким по технической сути к достигаемому результату является устройство для непрерывного прямого восстановления железа по патенту US 4701213 А (опубл. 20.10.1987), содержащее герметичный футерованный конвертер, в котором располагается труба подачи термитной смеси, в корпусе конвертера выполнены отверстия для слива образующихся в результате экзотермической реакции шлака и железа.

Рассмотренное устройство обладает следующим недостатком. Образовавшийся в результате реакции вязкий слой шлака препятствует поступлению восстановленного расплавленного железа в зону его слива.

Данный недостаток устраняется заявляемым устройством. В устройстве для получения стали, включающем установку для непрерывного прессования стержня из термитной смеси и его подачу в реакционную камеру сферической формы, состоящую из корпуса с двумя летками, расположенными на разных уровнях, съемной крышки с отверстием для подачи непрерывного прессованного стержня из термитной смеси, с активатором для поджигания стержня, установка для непрерывного прессования выполнена с реверсом подачи стержня в камеру.

Новым в заявленном устройстве является то, что установка для непрерывного прессования выполнена с реверсом подачи стержня в камеру.

Благодаря тому что устройство снабжено установкой для непрерывного прессования, выполненной с возможностью реверса подачи термитного стержня в камеру, последний продавливает образующийся слой шлака, обеспечивая непрерывный подвод материала термитного стержня в зону реакции.

Заявленный способ осуществляется при помощи устройства, представленного на чертеже. Устройство содержит корпус 1 реакционной камеры с выполненной в виде шара (для повышения эффективности процесса) внутренней полостью, съемную крышку 2, летку для скачивания шлака 3 и летку для скачивания металла 4, расположенную ниже летки для скачивания шлака 3. В крышке 2 выполнено отверстие 5 для подачи прессованного стержня 6 из прессующего устройства 7, которое выполнено с возможностью реверса для обеспечения прерывания восстановительной реакции в аварийном случае. Прессованный стержень 6 содержит термитную смесь, состоящую из алюминиевого порошка и окалины (Fe3O4), которая содержит не менее 25% О, 70% Fe и модификаторы. В качестве модификаторов могут быть использованы, например, для получения стали по химическому составу соответствующий Ст45 порошок ферросилиция ФС-45 фракции 0,5 мм с содержанием кремния 44%, остальных элементов не более: S=0,02%, P=0,05%, Al=2%, Mn=0,6%, Cr=0,5%, C=0,2%. Термитный стержень 6 в реакционной камере 1 воспламеняют активатором (на чертеже не показан). В качестве активатора реакции может использоваться электрическая дуга или специальный запал. Получаемый в результате экзотермической реакции шлак 8 вследствие меньшей плотности располагается над слоем расплавленного металла 9.

Способ получения стали осуществляют следующим образом. Подготавливают термитную смесь, содержащую алюминиевую крошку, окалину и модификаторы. Термитная смесь из прессующего устройства 7 в виде прессованного стержня 6 через отверстие 5 в крышке 2 подается в реакционную камеру корпуса 1. Прессованный стержень 6 в реакционной камере корпуса 1 воспламеняют активатором. Процесс восстановления стали протекает в реакционной камере корпуса 1 быстро, последовательно распространяясь на весь объем термитного стержня 6, расположенного в реакционной камере корпуса 1, и проходит по реакции:

3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe.

В процессе прохождения термитной реакции образуется шлак 8, который всплывает в полном объеме к поверхности образующегося металла 9. Шлак непрерывно скачивается из реакционной камеры корпуса 1 через летку 3, а металл через летку 4. При подъеме из зоны реакции термитного стержня 1 в результате осуществления реверса процесс восстановления прекращается.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для его осуществления позволяют в непрерывном режиме получать сталь однородной структуры без применения плавильных печей.

1. Способ получения стали, включающий подготовку термитной смеси, состоящей из окалины, алюминиевой крошки и модификаторов, загрузку ее в огнеупорную емкость, активацию поджиганием и протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака, при этом термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня.

2. Устройство для получения стали, включающее установку для непрерывного прессования стержня из термитной смеси и его подачи в реакционную камеру сферической формы, состоящую из корпуса с двумя летками, расположенными на разных уровнях, съемной крышки с отверстием для подачи непрерывного прессованного стержня из термитной смеси, и с активатором для поджигания стержня, при этом установка для непрерывного прессования выполнена с реверсом подачи стержня в камеру.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению стали. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению карбидосталей. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению сплавов из железосодержащих отходов производства. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению сплавов железа из железосодержащих отходов. .

Изобретение относится к способу и устройству для получения риформированных газов. .

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к производству ферросплавов . .

Изобретение относится к пирометаллургии и термитной сварке, а именно к составам термитных смесей, и может найти применение в машиностроении, транспортном, промышленном и энергетическом строительстве.

Изобретение относится к пирометаллургии и термитной сварке, а именно к составам термитных смесей, и может найти применение в машиностроении, транспортном, промышленном и энергетическом строительстве.

Изобретение относится к получению стали
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве металлов и сплавов металлотермическим способом, в частности плавкой «на блок»
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения легированных сплавов железа из железосодержащих отходов производства
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения легированных сплавов железа из железосодержащих отходов производства

Изобретение относится к металлургии
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способам выплавки стали, легированной азотом

Изобретение относится к получению алюминотермитной реакционной смеси для сварки железнодорожных рельсов методом промежуточного литья

Изобретение относится к внепечному производству чистых металлов и сплавов в оксидных металлотермических процессах, в частности алюминотермических, протекающих за счет выделения тепла в химических реакциях восстановления металлов из оксидов или концентратов

Изобретение относится к способам восстановления стали из окалины и может быть использовано в металлургии. Осуществляют подготовку термитной смеси, содержащей окалину, алюминиевую крошку и модификаторы, загружают ее в огнеупорную емкость, осуществляют активацию поджиганием и протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака. При этом термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня с установкой по центру стальной или алюминиевой проволоки. Изобретение обеспечивает получение стали однородного химического состава в непрерывном режиме с повышенной производительностью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечном производстве металлов и сплавов в оксидных металлотермических процессах, протекающих за счет выделения тепла в химических реакциях восстановления металлов из оксидов или концентратов. В способе экзотермическую шихту загружают на газопроницаемую уплотненную огнеупорную засыпку на днище копильника и в тонкостенный цилиндр, который предварительно устанавливают в шахте плавильного горна коаксиально его перфорированным стенкам. Пространство между тонкостенным цилиндром, стенками копильника и шахты горна засыпают зернистым газопроницаемым огнеупорным материалом, затем тонкостенный цилиндр, разделяющий металлотермическую шихту и зернистый огнеупорный материал, удаляют, шихту засыпают сверху также зернистым газопроницаемым огнеупорным материалом, инициируют начало экзотермической реакции, во время которой происходит дренажный отвод газов через газопроницаемый огнеупорный материал и перфорированные стенки горна. Плавильный горн снабжен вакууматором и разделяющей газопроницаемый огнеупорный материал шахты горна и копильника газонепроницаемой огнеупорной прокладкой, внутренний диаметр которой равен диаметру упомянутого тонкостенного цилиндра, а внешний диаметр равен диаметру опорного фланца шахты горна, при этом стенки копильника выполнены с отверстиями, а на его внутренней поверхности закреплена металлическая сетка, при этом копильник сопряжен с вакууматором и герметично соединен с корпусом шахты горна по периметру через упомянутую газонепроницаемую прокладку для обеспечения условий вакуумирования металла непосредственно в объеме копильника. Изобретение позволяет повысить плотность структуры металла и снизить в нем концентрации остаточных газов путем вакуумирования металла на заключительном этапе плавки. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Наверх