Способ прямого получения жидкой стали

(22) Заявлено 24,01,78 (21) 25741472202с присоединением заявки,% Ьеударетвевай квинтет СССР ае аеим изебретеннй и аткрцтиВ(23) Приоритет Опубликовано 15 01 80 Бюллетень М 2 Дата опубликования описания 18.01.80(72) Авторы изобретения Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт(54) СПОСОБ ПРЯМОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОЙ СТАЛИИзобретение относится к металлургии келеза и может быть использовано при производстве жидкой стали прямым путем в 5Известен способ прямого получения .стали в шахтной печи, включакций 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 111. Недостаток указанного способа сос 15 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 е 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 металл-расплав 2К недостаткам известного способа прямого получения стали относится то, что из-за низких температур газа и железорудного материала в большей час3 70968ти по высоте шахты в зоне сыпучегоматериала) степень восстановлении сыпучего материала достигает всего лищь10-12%, скорость плавления при этомочень высока. Таким образом, скоростьплавления опережает скорость восстановления, педовосстановленные окислы поступают в камеру довосстановления, гдепроисходит довосстановление нз расплава.Следовательно, лимитирующим звеном прооцесса также является малая скорость восстановления окислов железа в кусковомматериале из-аа низких температур вэтой зоне,, Иель иж)бретенияинтенсификация.,5процесса путем подачи пульсирующего на,гретого восстановителя в зону низкихтемператур и активизации процесса диффузии восстановителя через норы железорудного материала, чем обеспечивается 2 овысокая скорость восстановления железа.Иаъ достигается тем, что из нижнейчасти шахты отбирают часть ионизированного восстановителя и иаправивот стемпературой 810-1150 С чщез аккусти, чески 9. Излучатели с частотой пуяьса 3 ия50 65 КГц и зону кускового материала,который загружают по кольцевому сечению; Вшты толщиной 5 е 6 диаметров макс%амального куска желеэорудиого материала.В аккустические излучатели поступает газ, состоящий из водорода и окисиуглерода (продукты конверсии природногогаза). При 810 С водород и окись углерода обладают одинаковым сродством к 35кислороду, а следовательно, и одинаковойактивностью. При такой температуре припрочих равных условиях наиболее полноиспользуется восстановительный потенциал газа и поэтому в качестве нижнего 4 Определа выбрана температура газа810 С. При верхнем пределе температуры 115 дС шихтовый материал ещеполностью находится в сыпучем состоянии. Выше этой температуры материал 45начинает размягчаться и слипаться.Из механики сыпучих сред известно,что выпуск кусковых материалов требует определенного соотношения междуразмерами отверстий ( до ) и разме рами куска ( д) При нарушенииэтого соотношения в отверстиях могутобразовываться зависания, Минимальныйразмер отверстия, обеспечивающего нормальное движение материалов, колеблется от 3-4 до 7-8 диаметров куска, Таккак этот размер зависит от свойств сыпучего материала, то для каждого конкрет 8 4ного материала отношение б Д к имеет свое значение, Опытным путем было установлено, что для окатышей величина отношения не должна превышать 56 диаметров максимального куска.Излучатель до 150 йб с частотой пульсации газа 50-65 кГц не только приводит прилегакхцие к нему кусочки в колебательное движение относительно их положения равновесия, ио и вызывает постоянное смещение их. У поверхности восстанавливаемого окисла имеется диффузионный слой, перенос восстановителя через который осуществляется исключительно молекулярной диффузией, Ультразвуковые колебаний активизируют частицы восстановителя, что способствует быстрейшему преодолению диффузионного слоя. Вместе с тем распространяющиеся в любой среде упругие водны поглощаются, что обусловлено многими факторами, например силами внутреннего трения, теплопроводимостью идр. Опытным путем было установлено, что для полной обработки слоя ультразвуковой энергией толщина слоя не должна превышать 5 6 диаметров максимального куска материала. П р и и е р. Перед началом плавки реактор разогревают до рабочих темпераотур (1600 С) и затем сгружают кусковым материалом (окатьпци или агломерат)Производят запуск шахтных плазма- тронов и плазматронов камеры довосстановлення, Поток плазмы, образующийся 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 (плазматроны двустороннего истечения газа) отбирают часть ионизированного восстановнтельо ного газа с температурой 810-1150 С и направляют через акустические излучатели (с частотой пущсации 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 шнхты. В нижней части шахты восстановленный материал расплавляется н перетекает в камеру довосстановления и ;доводки стали ло наклонной лешади. После5 700688 6 доводки металла до заданного состава цесс плавления, умеьшиь время довоспродукты плавки периодически выпускают. становления окислов иэ шлака, перешедшего в камеру довосстановления, и в роПульснруюшнй поток восстановитель- зультате высокой скорости тепло- и массо ного газа повышает среднемассовую обмена производительность агрегата резко5температуру материала, находящегося ввозрастает.днизкотемпературной зоне до 950 С и ак-Данные об эффективности изобретения тивизирует реагирующие компоненты. Это с учетом роста производительности придает возможность интенсифицировать про- ведены в таблице,Среднемассовая температура газа изоне кускового материала,С 950 Степень восстановления кусковогоматериала, %Производительность тУч м 3,5 Постоянные расходы по переделу, р./т:Элек гроэнерли 9,71 6,3 Природный газКислород 3,18 5,4 формула изобретения30 Составитель Л. Панникова Редактор Н. Корченко Техред Н, Ковалева Корректор А. ГриценкоЗаказ 8708/33 Тираж 603 Подписное ННИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Способ прямого получения жидкой ста-. ли в шахтной печи, включающий частичное восстановление окислов железа в твердой фазе с последующим их расплав лением и довосстановлением нэ расплава с использованием в процессе ннэкотемпературной плазмы путем введения иониэированного восстановителя с температурой 2500-3000 С в зону раздела ме" ш талл - расплав, о т л н ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации процесса, иэ нижней части шахты отбирают часть ионизированного восстановитея и нюравляют с температурой 8101150 С через аккустическне излучатели с частотой пульсации 50-65 кГц в зону кускового материала, который загружают по кольцевому сечению шахты толшиной 5-6 диаметров максимального куска железорудного материала,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке2375981/22-02клС 21 В 13/ОО, 1976.2Авторское свидетельство СССР489462, кл. С 21 В 13/00, 1974.