Способ получения губчатого железа из тонкоизмельченных концентратов

88528 С 40 50 Поставленная цель достигается те,что в способе получения губчатого железа из тонкоизмельченных концентратов, включающем восстановление, уплотнение в восстановленной атмосфереи одновременный по зонам индукционный нагрев и науглероживание наружнойкорки при 950-1100 С, одновременнос индукционныМ нагревом через заготовку пропускают электрический ток, а в 0.зонах создают электромагнитное полес частотой, со ступенчатым увеличением от верхней зоны к последующей, обратно пропорционально квадрату диаметра заготовки каждой зоны. 15На чертеже представлена схема целиаппаратов и последовательность технологических операций.Схема включает ввод 1 сухого горячего (700-750 фС) железорудного концентрата, реактор 2 для предварительного восстановления и науглероживаниячастично восстановленного концентрата,ввод 3 горячего газа-восстановителя,ввод 4 подогретого природного Газа, 25ввод 5 возвратного газа из индукционной печи, содержащего Н и,СО, вы-:дачу 6 для транспортирования в индукционную печь предварительно металлизованного концентрата, верхний торец 7 50заготовки из губчатого железа, индукционную печь 8, электрод-подпрессовшик9, боковые подвижные плиты 10, заготовку 11, боковые подпрессощики 12,обжимные ролики 13, индукторы 14,фурмы 15 для ввода природного газа,электрод-холодильник 16.Способ осуществпяется следующимобразом.Богатый железорудный концентрат 1,%;, железа 69;кремнезема 3;серы 0,015и остальных примесей 1) в ректоре 2предварительно сушат, нагревают и восстанавливают на 80% при температуре,исключающей налипание восстановленныхчастиц на стенках оборудования (5500 С).Совместно с газом-восстановителем 3и реакционное пространство реактора 2вводят природный газ 4, предварительно подогретый до 550 С, в количествео50 н м/т исходного сухого концентрата. В результате крекинга метана и других углеводородов природного газа наактивных частичках восстановленногожелеза выделятся сажный углерод, ко 55торый при последующем нагреве концентрата в индукционной печи до 9501100 С полностью восстанавливает метал- о 4лическое железо, а водород и углеродот восстановления окислов углеродом,направляются в реактор, где участвуютв восстановлении новых порций концентрата,Частично восстановленный, науглероженный, горячий (500 С) концентрат 6транспортируется и поступает на верхнюю торцевую часть подпрессованнойзаготовки 7, опускающейся в индукционную печь 8, Здесь концентрат предварительно подпрессовывается электродомподпрессовшиком 9 и боковыми подвижными плитами 10, формируясь в заготовку 11;Заготовка уплотняется по мере еедвижения вниз в результате обжатиябоковыми подпрессовшиками 12, спекания частиц и протяжки ее обжимнымироликами 13. При нагреве поверхностных слоев заготовки индукционными токами, возбуждаемыми индукторами 14,образуется кожух заготовки, благодарякоторому заготовка протягивается и обжигается в индукционной печи,С целью цементации поверхностногокожуха, повышения прочности, улучшения скольжения при протяжке заготовки на ее поверхность наносится сажа путем подачи на заготовку подогретогоприродного газа через фурмы 15 в количестве 5 нм /т заготовки. Для созда 3ния необходимой прочности заготовкии довосстановления металлического же- .леза на 98%, заготовка нагреваетсяодновременно по всему объему: поверхностные слои преимущественно за счетиндукционного нагрева, а центральныеэа счет кондуктивного нагрева током,пропускаемым между электродом-под,прессовшиком 9 и скользящим электродом-холодильником 16, Каждая зонауплотнения греется собственным индуктором. Причем отношение активных.диаметров индуктора и эоны уплотненияна всех ступенях обжатия постоянно, ис целью минимизации потерь магнитного потока выбрано таким образом, чтообеспечивается свободное передвижениеуплотняемой заготовки, Принимая вовнимание тот факт, что уменьшение диаметра нагреваемой заготовки при прочих равных параметрах системы индукционного нагрева влечет за собой уменьшение электрического КПД системы, а,минимальная эффективная частота нагрева связана с диаметром соотношениемь Ргде- удельное электрическое сопротивление материала,с точностью, удовлетворяющей инженерные расчеты, може бытьпринято одинаковым; для всехзон уплотнения;у - магнитная пронипаемость материала, для диапазона рассматриваемых температур-, диаметр уплотняемого восстанавливаемого материала.Для поддерживания одинаково высоким0,8 электрического КПД на всех ступенях обжатия относительная частота тока,питающего каждый нижестоящий индуктор,увеличивается на величину, пропорциональную квадрату отношения диаметров зоиуплотнения. Это позвоаяет равномернои эффективно осуществлять нагрев поверхностных слоев уплотняемой массы на всехступенях обжатия. Причем, как занижение,так и завьппение установленной частотыэлектромагнитного поля отрицательновлияют на технологию процесса, В первом случае замедляется нагрев поверх- .ности заготовки в связи с уменьшением электрического КПД, во втором имеет место чрезмерное оплавление периферийных зов заготовки, что может привести к ее разрыву.Величина тока, подводимого к заготовйе, кондуктивно определяется, исходя из того, что последняя к низу ступень обжатия заготовки совместно с. электродом-холодильником выполняетроль токоподвода, и следовательно, недолжна перегреваться, Это усаовие выполияетс при плотности тока в ней 1015 А/см .Благодаря предлагаемому способукомбинированнбго нагрева основная частькондуктивного тепла выдедяется ь верхнем ,торце заготовкки 7, где частичнометаллизованный концентрат еще недостаточно уплотнен, а частички слабо сварены между собой, Максимальное выделение тепла в верхней части печи обеспечивает интенсификацию процесса нагре ва и восстановления металлического жвдеза, а также ускорение сваривания частиц для увеличения тепаопроводиости ипрочности заготовки.Образующиеся в заготовке в рмультате комбинированного протекания электротока электромагнитные поля ускоряютдовосстановдение металлического железа на окончательной стадии, требующейрекристаллизации решеток окислов,П р и м е р 1. Предварительно просушенный суперконцентрат, содержащий69% железа, в количестве 1 т восстанавливают в реакторе до 80% при 500 С.оу Совместно с газом- восстановителем вреакционное пространство реактора вводят природный газ, предварительно подогретый до 550 дС в количестве 50 нмВосстановленный до 80% наугдеро 31 женный нргретый до 500 С концентраттранспортируетсяна верхнюю часть заготовки-затравки. 0 алее концентратуплотняется при помощи электродаподпрессовщика и обжимных плит с одф повременным нагревом индуктированны,ми токами и током, протекающим междуэлектродом-подпрессовщиком и электродом-холодильником,Уплотнение осуществляется в четыЗО ре ступени: на 1 верхней ступени обжатия диаметр формируемой заготовки составляет 0,5 м, на П - О,З м, на 1 И0 2 м, на 1 Ч01 1 м.С целью цементации поверхностного2 кожуха на поверхность заготовки наносится сажа путем подачи на нее подогретого природного газа в количестве5 нм.Питание индукторов осуществляетсяЗр от тиристорных преобразователей мощностью 50 кВт, Для каждого диамет- ра установленаоптимальная частотасверху вниз соответственно 120 Гц,320 Гц, 725 Гц, и 2900 Гц.Электрод-подпрессовщнк и электродхоаодильник подключаются к трансформатору ТО, Ток в цепи составляет5000 А при напряжении 5 В.Процесс восстановления осуществляется при 1100 С и длится Зч. 15 мин,Степень восс тановления полученной заготовки составляет 98%, расход электроэнергии - 680 кВт ч,1П р и м е р 2. В условиях приме 45ра 1 заготовку нагревают индуктированным током, частота которого во всехиндукторах установляет 120 Гц, Заготовка со степенью металлизации. 98% получена за 4 ч 20 мин, расход электроэнергии - 810 кВт ч,П р и м е р 3. В условиях примера 1 заготовку нагревают индуктированными токами частотой 320 Гц. Процессвосстановления заготовки до 98% металлического железа длится 4 ч 10 мин,фф расход электроэнергии составляет 800 кВт,П р и и е р 4, В условиях примера 2 нагрев заготовки осуществляют индуктированными токами с частотой 125 Гц,0 и сокращается расход электроэнергии, на 15% увеличивается производительность сталеплавильных печей, сокращается угар металла, отпадает необходимость расхоЭ да угольных электродов.7 88528 Процесс восстановления длится 4 ч, рзс.4 ход электроэнергии составляет 780 кВт ч.П р и м е р 5, В условиях примера 1 заготовку нагревают индуктированными токами частотой 2900 Гц, Процесс восстановления до 98% металлического железа длится 4 ч 15 мин, расход электр роэнергии - 790 кВт ч.Губчатое железо, полученное предлагаемым способом, может быть исполь-. 16 зовано в качестве заготовки для дальнейшей прокатки его в сортовую сталь (круг, квадрат, полоса), трубный лист, Наибольший экономический эффект может быть получен при применении этих И заготовок в качестве проплавляемых электродов в электродуговых сталеплавильных или ферросплавных печах, а также в печах электрошлакового переплава при добавках в исходный частично метал- д лизованный концентрат извести, доломита, плавикого шпата и легирующих металлов (никеля, вольфрама и т. п.).Экономический эффект от интенсификации процесса нагрева и восстановления 2 З металлического железа на 15% составит 1 руб/т за счет снижения накладных рас. ходов, что с учетом общего объема производства металлизованных материалов с высокой степенью металлизации сос- щ тавит 250 тыс,руб. Кроме того, нщ 8% формула изобретения Способ получения губчатого железа из тонкоизмельченных концентратов, включающий восстановление, уплотнение в восстановительной атмосфере и одновременный по зонам индукционный нагрев и науглероживание наружной корки при 950-1100 С, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности процесса восстановления, одновременно с индукционным нагревом через заготовку пропускают электрический ток, а в зонах создают электромагнитное цоле частотой, со ступенчатым увеличением от верхней зоны к последующей, обратно пропорционально квадрату диаметра заготовки кажпой зоны.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР М 202185, кл. С 21 В 13/14, 1977.2, Авторское свидетельство СССР М 499305, кл. С 21 В 13/14, 1978.е885280 0 тавитель А. Сред И. Надь е рректор А. Лзятк едактор Г. Лущникова Заказ 10450/3 621о комитетаЙ и открытиаущскаи наб Тираж ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Р