Способ прямого получения жидкой стали
Союз Советскик
Социалистических
Республик
С 21 В 13/00 (22) Заявлено 24.01.78 (21) 2574147/22-02 с присоединением заявки .% Ьвудврстввккыб кемитвт СССР ав деим изебрвтеннй и аткрыти11 (23) Приоритет Опубликовано 15 01 80 Бюллетень М2 Дата опубликования описания 18.01.80 (53) УДК 669.181.24(088.8) А. А. Гиммельфарб, H. М. Медведев, В. С. Терещенко, В. П. Иващенко, В. И. Егоренко, В. К. Савченко, В. Г. Штыря и В. М. Бондарь (72) Авторы изобретения Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЯМОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОЙ СТАЛИ Изобретение относится к металлургии нелеза и может быть использовано при производстве жидкой стали прямым путем в Известен способ прямого получения .стали в шахтной печи, включак|ций восстановление окислов железа в твердой фазе, плавление и довосстановление железа йз расплава с использованием плазменной струи и акустических колебаний, подводимых в зону высоких температур с частотой пульсации 20-35 кГц (1 . Недостаток указанного способа сос15 тоит в том, что он не устраняет лимитирующее звено процесса (ниэкотемпера. турное восстановление), так как ультразвуковая энергия направлена в зону высоких температур (в присопловую область в плаэмотрона) для деформации образующегося свода, состоящего из размягченных продуктов плавки. Этим обеспечивается только ровность хода всего столба шихты, а что касается интенсификации процес« сов восстановления железа в сыпучем материале, находящемся в в низкотемпературной зоне, то скорость восстановления остается неизменной. Таким образом, процесс плавления опережает процесс восстановления, что приводит к незавершенности восстановительного процесса в шах те. Недовосстановленные окислы нуждают« ся в довосстановлении. Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ прямого получения жидкой стали, включающий частичное восстановление окислов железа в твердой фазе и последующее их расплавление и довосстановление из расплава с использованием плазмы с температурой 2500-3000 С, о вводимой со сверхзвуковой скоуостью в зону раздела металлрасплав (2) К недостаткам известного способа прямого получения стали относится то, что из-за низких температур газа и железорудного материала в большей час3 70968 ти по высоте шахты la зоне сыпучего материала) степень восстановления сыпучего материала достигает всего лишь 10-12%, скорость плавления при этом очень высока. Таким образом, скорость плавления опережает скорость восстанов ления. Недовосстановленные окислы поступают в камеру довосстановления, где происходит довосстановление нз расплава. Следовательно, лимитируюшим звеном про-1о цесса также является малая скорость восстановления окислов железа. в кусковом материале из-аа низких температур в этой зоне. . 0ель июбретения интенсификация ., I 5 процесса путем подачи пульсирующего -аа .гретого восстановителя в зону низких температур и активизации процесса диф фузии восстановителя через норы железорудного материала, чем обеспечивается 2о высокая скорость восстановления железа. Иель достигается тем, что из нижней части шахты отбирают часть ионизированного восстановителя и иаправииот с температурой 810-115ФС чщизз аккусти- 5, ческие излучатели с частотой пуФъсация 50 65 КГц и зону K ààðå материала, который загружают по кольцевому сечению, шшты толщинОй 5» 6 диаметров MS%em мальногО куска железорудного материала. В аккустические излучатели НОсту пает газ, состояший из водорода и окиси углерода (продукты конверсии природного газа). При 810 С водород и окись углерода обладают одинаковым сродством к 35 кислороду, а следовательно, и одинаковой активностью. При такой температуре при прочих равных условиях иаибОлее полно используется восстановительный потенциал газа и поэтому в качестве нижнего 40 предела выбрана температура газа 810 С. При верхнем пределе температуры 15д С шихтовый материал еше полностью находится в сыпучем состоянии. Выше этой температуры материал начинает размягчаться и слипаться. Из механики сыпучих сред известно, что выпуск кусковых материалов требует определенного соотношения между размерами отверстий (до ) .и разме-50 рами куска (d g ) При нарушении этого соотношения в отверстиях могут образовываться зависания. Минимальный размер отверстия, обеспечивающего нормальное движение материалов, колеблется от 3-4 до 7-8 диаметров куска. Так как этот размер зависит от свойств сы пучего материала, то для каждого конкрет8 ф ного материала отношение д /д < имеет свое значение. Опытным путем было установлено, что для Окатышей величина отношения не должна превышать 5««6 диаметров максимального куска. Излучатель до 150 йб с частотой пульсации газа 50-65 кГц не только приводит прилегакицие к нему кусочки в колебательное движение относительно их положения равновесия, но и вызывает постоянное смешение их. У поверхности восстанавливаемого окисла имеется диффузионный слой, перенос восстановителя через который осушествляется исключительно молекулярной диффуэией. Ультразвуковые колебаний активизируют частицы восстановителя, что способствует быстрейшему преодолению диффузионного слоя. Вместе с тем распространяюшиеся в любой среде упругие волны поглошаются, что обусловлено многими факторами, например силами внутреннего трения, теплопроводимостью и др. Опытным путем было установлено, что для полной обработки слоя ультразвуковой энергией толшина слоя не должна превышать 5 6 диаметров максимального куска материале. П р и и е р. Перед началом плавки реактор разогревают до рабочих темперао тур (1600 С) и затем загружают кусковым материалом (окатьпци или агломерат) ° Производят запуск шахтных плаэматронов и плазматронов камеры довосстановлення. Поток плазмы, образуюшийся в шахтных плазма тронах, поступает через анод сопло в нижнюю часть шахты для частичного восстановления и полного плавления материала, а через сопло - катод из этих же плазматронов (плаэматроны двустороннего истечения газа) отбирают часть ионизированного восстановнтельо ного газа с температурой 810-1150 С и направляют через акустические излучатели (с частОтОЙ п)чтьсации Газа 50» 65 КГц) в зону низких температур шахты. В эту зону засыпным аппаратом н специальным устройством подают железорудный материал по кольцевому сечению шахты, где происходит интенсивное восстановление кускового материала. Для полной обработки движущегося материала ультразвуком толщина кольцевой щели равна 5-6 диаметрам максимального куска шихты. В нижней части шахты восстановленный материал распла ляется н перетекает в камеру довосстановления н ;доводки стали ло наклонной лешади. После 5 700688 6 до одки м т па до зданного става ц плавлеещя, уьыль вр, до,с продукты плавки периодически выпускают становления окислов нэ шлака, перешедшего в камеру довосстановления, и в роПульсируюшнй поток восстановитель- зультате высокой скорости тепло- и массо ного газа повышает среднемассовую обмена производительность агрегата резко 5 температуру материала, находяшегося в возрастает. 0 низкотемпературной зоне go 950 С и ак- Данные об эффективности изобретения тивизирует реагируюшие компоненты. Это с учетом роста производительности придает возможность интенсифицировать про- ведены в таблице. Среднемассовая температура газа и зоне кускового материала, С 950 Степень восстановления кускового материала, % Производительность т/ч м 5,95 3,5 Постоянные расходы по переделу, р./т: Электроэнергия 9,71 16,5 6,3 Природный газ Кислород 3,18 5,4 Формула изобретения Составитель Л. Панникова РедактоР Н. КоРченко Техред Н. Ковалева Корректор А. Гриценко Заказ 8708/33 Тираж 603 Подписное ННИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Способ прямого получения жидкой ста. ли в шахтной печи, включавший частичное восстановление окислов железа в твердой фазе с последутаким их расплавлением и довосстановлением нэ расплава с использованием в процессе ннэкотемпературной плазмы путем введения иониэированного восстановителя с температурой 2500-3000 С в зону раздела ме.- 1О талл - расплав, о т л н ч а ю ш и йс я тем, что, с целью интенсификации процесса, иэ нижней части шахты отбирают часть ионизированного восстаповителя и нж равляют с температурой 8101150 С через аккустическне излучатели с частотой пульсации 50-65 кГц в эолу кускового материала, который загру жают по кольцевому сечению шахты тол шиной 5-6 диаметров максимального куска железорудного материала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2375981/22-02 кл.. С 21 В 13/ОО, 1976. 2 ° Авторское свидетельство СССР № 489462, кл. С 21 В 13/00, 1974.
