Способ получения стали

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

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ получения стали и устройство для его реализации по патенту РФ №2366722, согласно которому в устройстве для получения стали, включающем установку для непрерывного прессования стержня из термитной смеси и его подачу в реакционную камеру, где производят активацию термитной смеси поджиганием и проводят восстановительную реакцию с образованием жидкого металла и шлака, при которой термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в виде непрерывного прессованного стержня.

Получаемый по известному способу прессованный стержень из термитной смеси имеет недостаточную плотность, а следовательно, и прочность, обеспечивающую его непрерывность. Прессованный стержень может разрушаться. Обломки прессованного стержня попадают на поверхность горячего шлака, сгорают без образования металла, образуя шлак. За время формирования прессованного стержня из термитной смеси и его контактирования с жидким металлом шлак успевает затвердеть и препятствует контакту жидкого металла со стержнем, что требует повторения процесса запуска реакции в реакционной камере. Это снижает надежность процесса получения стали из окалины, что приводит к снижению производительности способа.

Задачей заявляемого изобретения является повышение производительности получения стали из окалины.

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в обеспечении прочности и непрерывности прессованного из термитной смеси стержня.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения стали, включающем подготовку термитной смеси, содержащей окалину, алюминиевую крошку и модификаторы, 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, причем в стержне устанавливают стальную или алюминиевую проволоку.

Заявляемый способ характеризуется совокупностью следующих существенных признаков.

Ограничительные:

способ получения стали, включающий подготовку термитной смеси, содержащей окалину, алюминиевую крошку и модификаторы, 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.

Отличительные:

в стержне устанавливают стальную или алюминиевую проволоку.

Кроме того, проволоку устанавливают по центру стержня.

Благодаря тому что в прессованном из термитной смеси стержне устанавливают проволоку, возможно прессование термитной смеси в стержень с большей плотностью, т.к. наличие проволоки в прессуемой смеси позволяет прессовать смесь валками до большей плотности, чем без проволоки, и, кроме того, наличие проволоки обеспечивает повышение прочности стержня.

Благодаря тому что в прессуемом непрерывном стержне устанавливают стальную проволоку (необходимого сечения), достигается сокращение площади сечения части стержня, состоящей из термитной смеси, что позволяет повысить массовый выход расплава стали за счет ее поступления из стальной проволоки.

Или благодаря тому что в прессуемом из термитной смеси непрерывном стержне устанавливают алюминиевую проволоку (необходимого сечения), достигается сокращение площади сечения части стержня, состоящей из смеси и подвергаемой уплотнению, что позволяет увеличить производительность получения расплава стали за счет сокращения операции равномерного распределения шихтовых материалов в термитной смеси.

Благодаря тому что проволоку устанавливают по центру прессуемого из термитной смеси непрерывного стержня, возможно прессование смеси до наибольшей плотности, что обеспечивает прочность стержня.

Заявленный способ осуществляется с помощью 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 3 для скачивания шлака и летку 4 для скачивания металла, расположенную ниже летки 3 для скачивания шлака. В крышке 2 выполнено отверстие 5 для подачи прессованного стержня 6 с установленной в центре стальной проволокой 7 из прессующего устройства 8, которое содержит валки 9 и которое выполнено с возможностью реверса для обеспечения прерывания восстановительной реакции в аварийном случае. Прессованный стержень 6 содержит термитную смесь, состоящую, например, из алюминиевого порошка и окалины (Fe3O4), которая содержит не менее 25% O, 70% Fe и модификаторы, и стальную проволоку 7, расположенную в центре стержня. В качестве модификаторов могут быть использованы, например, для получения стали, по химическому составу соответствующей 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 с проволокой 7 в реакционной камере воспламеняют активатором (не показан). В качестве активатора реакции может использоваться электрическая дуга или специальный запал. Получаемый в результате экзотермической реакции шлак вследствие меньшей плотности располагается над слоем расплавленного металла.

Способ получения стали осуществляют следующим образом. Подготавливают термитную смесь, содержащую алюминиевую крошку, окалину и модификаторы. Термитная смесь со стальной проволокой 7 из прессующего устройства 8 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, расположенный в реакционной камере корпуса 1, и проходит по реакции

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

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

Заявленный способ при использовании признаков по п.2 формулы изобретения осуществляется при помощи того же устройства, представленного на чертеже.

Прессованный стержень 6 содержит термитную смесь, состоящую из алюминиевой проволоки 7, расположенной в центре стержня, и окалины (Fe3O4), которая содержит не менее 25% O, 70% Fe и модификаторы. В качестве модификаторов могут быть использованы, например, для получения стали, по химическому составу соответствующей Ст45, порошок ферросилиция ФС-45 фракции 0,5 мм, с содержанием кремния 44%, остальных элементов не более: S=0,02%, P=0,05%, Ak=2%, Mn=0,6%, Cr=0,5%, C=0,2%. Термитный стержень 6 с алюминиевой проволокой 7 в реакционной камере 1 воспламеняют активатором (не показан). В качестве активатора реакции может использоваться электрическая дуга или специальный запал. Получаемый в результате экзотермической реакции шлак 9 вследствие меньшей плотности располагается над слоем расплавленного металла 10.

Способ получения стали осуществляют следующим образом. Подготавливают смесь, содержащую окалину и модификаторы. Смесь с алюминиевой проволокой 7 из прессующего устройства 8 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, расположенный в реакционной камере корпуса 1, и проходит по реакции

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

В процессе прохождения термитной реакции образуется шлак 9, который всплывает в полном объеме к поверхности образующегося металла 10. 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, предлагаемое изобретение позволяет в компактном устройстве в непрерывном режиме осуществить получение стали однородного химического состава без применения плавильных печей с повышенной производительностью.

1. Способ получения стали, включающий подготовку термитной смеси, содержащей окалину, алюминиевую крошку и модификаторы, 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, отличающийся тем, что термитную смесь загружают в виде непрерывного прессованного стержня со стальной или алюминиевой проволокой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проволоку располагают по центру стержня.



 

Похожие патенты:

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 получению алюминотермитной реакционной смеси для сварки железнодорожных рельсов методом промежуточного литья. .
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способам выплавки стали, легированной азотом. .

Изобретение относится к металлургии. .
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 и может быть использовано при производстве металлов и сплавов металлотермическим способом, в частности плавкой «на блок». .

Изобретение относится к получению стали. .

Изобретение относится к получению стали. .

Изобретение относится к получению стали. .

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.

Изобретение относится к переработке отвального сталеплавильного шлака. Способ включает грохочение с выделением негабаритных кусков шлака, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем, дробление на щековой дробилке, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем полученного после дробления продукта, дробление на центроударной дробилке и магнитную сепарацию. Полученный магнитный продукт, состоящий из оксида железа, оксида кремния и оксида кальция, измельчают в валковой дробилке до частиц размером 150-200 м2/кг и смешивают с порошком металлического алюминия. Полученную смесь подают в муфель и восстанавливают с образованием расплавленного металлического железа и жидкого расплава, состоящего из оксида алюминия, оксида кальция и оксида кремния. Упомянутый жидкий расплав сливают из муфеля в электролизную ванну с токопроводящей шиной, после чего сливают из муфеля, расплавленное металлическое железо, а в жидкий расплав в электролизной ванне вводят криолит и фтористый алюминий и растворяют их в расплаве с диссоциацией оксидов алюминия и кремния. В электролизную ванну опускают графитовый электрод и пропускают через расплав электрический ток с образованием под слоем расплава силумина. Обеспечивается извлечение металлического железа и силумина из отвального сталеплавильного шлака. 1 ил.
Наверх