RU2026357C1

RU2026357C1 - Method of use of induction crucible furnace for ferrocarbon process

Info

Publication number: RU2026357C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Буканин; А.С. Доронин; В.Г. Ладожский; А.П. Орехов; О.Г. Карлов; А.Л. Резуненко; А.В. Свидо
Original assignee: Буканин Владимир Анатольевич; Доронин Александр Сергеевич; Ладожский Вадим Георгиевич; Орехов Александр Павлович; Карлов Олег Германович; Резуненко Александр Львович; Свидо Александр Викторович
Priority date: 1987-11-24
Filing date: 1987-11-24
Publication date: 1995-01-09

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: briquetted ore-coal raw material is fed inside the guard ring extending above the allowable slag level. The guard ring is installed in the crucible for location of one more guard ring between it and crucible lining. After installation of the additional ring main guard ring with slag sticked to it and remainders of briquetted raw material are removed from the crucible. EFFECT: facilitated procedure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к прямому получению железа и может быть использовано в металлургической промышленности для получения стали. The invention relates to the direct production of iron and can be used in the metallurgical industry to produce steel.

Известен способ эксплуатации индукционной тигельной печи для ферроуглеродного процесса, который заключается в дискретном получении металла при непрерывном погружении брикетированного рудоугольного сырья, состоящего из рудного концентрата (Fe₃O₄) недефицитных углей, связующего и обессеривающего компонентов, в расплав железа, обеспечивая при этом подвод тепла в зону реакции путем теплообмена между металлом, поглощающим электромагнитную энергию и поверхностью брикета, и в изменении уровня жидкого железа и шлака по высоте плавильного тигля.A known method of operating an induction crucible furnace for a ferrocarbon process, which consists in discrete metal production by continuous immersion of briquetted ore-coal raw materials consisting of non-deficient coal ore concentrate (Fe ₃ O ₄ ), binder and desulfurizing components, in the molten iron, while providing heat supply into the reaction zone by heat exchange between a metal that absorbs electromagnetic energy and the surface of the briquette, and by changing the level of liquid iron and slag along the height of the melting t the needle.

Однако производительность процесса ограничена сроком службы плавильного тигля. Постоянное изменение уровня жидкого железа и шлака по высоте тигля не позволяет, например, увеличивать толщину футеровки в зоне контакта шлака с материалом тигля из-за снижения электрического КПД печи. Поэтому основным недостатком этого способа является низкая стойкость футеровки в месте контакта ее со шлаком, что приводит к необходимости останавливать процесс и производить замену футеровки, а также относительно низкая температура шлака, что затрудняет его удаление и приводит к необходимости прекращать подачу брикетированного рудоугольного сырья и осуществлять механическое удаление шлака, что часто приводит к повреждению футеровки. However, the performance of the process is limited by the life of the melting crucible. A constant change in the level of liquid iron and slag along the height of the crucible does not allow, for example, to increase the thickness of the lining in the zone of contact of the slag with the material of the crucible due to a decrease in the electrical efficiency of the furnace. Therefore, the main disadvantage of this method is the low resistance of the lining at the point of contact with the slag, which leads to the need to stop the process and replace the lining, as well as the relatively low temperature of the slag, which makes it difficult to remove and makes it necessary to stop the supply of briquetted ore-coal raw materials and to carry out mechanical slag removal, which often leads to damage to the lining.

Кроме того, при взаимодействии материала тигля с расплавом вьюстита, находящегося в шлаке, изменяется основность шлака, что не способствует удалению из металла нежелательных примесей (серы, фосфора) и существенно снижает качество металла и приводит к увеличению количества шлака при осуществлении процесса. In addition, the interaction of the crucible material with the melt of Wustite, located in the slag, changes the basicity of the slag, which does not contribute to the removal of unwanted impurities from the metal (sulfur, phosphorus) and significantly reduces the quality of the metal and leads to an increase in the amount of slag during the process.

Целью изобретения является увеличение производительности печи, повышение качества получаемого металла и уменьшение количества шлака. The aim of the invention is to increase the productivity of the furnace, improving the quality of the resulting metal and reducing the amount of slag.

В описываемом способе осуществляют постоянную защиту футеровки плавильного тигля от воздействия шлака за счет использования защитного кольца, внутрь которого подают брикетированное рудоугольное сырье. Защитное кольцо выполняют из материала, обладающего химической стойкостью по отношению к металлу и шлаку, и средней плотностью меньше плотности жидкого металла и больше средней плотности шлака. Высоту защитного кольца поддерживают выше допустимого уровня шлака. Защитное кольцо устанавливают в тигле с возможностью размещения между ним и футеровкой тигля по крайней мере еще одного дополнительного кольца, не прекращая подачи рудоугольного сырья. После установки дополнительного защитного кольца одновременно удаляют из тигля основное защитное кольцо с налипшим на него шлаком и остатки брикетированного сырья. In the described method, the lining of the melting crucible is constantly protected from the effects of slag through the use of a protective ring, into which briquetted raw coal is fed. The protective ring is made of a material having chemical resistance to metal and slag, and with an average density less than the density of the liquid metal and more than the average density of the slag. The height of the protective ring is maintained above the permissible level of slag. The protective ring is installed in the crucible with the possibility of placing between it and the lining of the crucible at least one additional ring, without stopping the supply of ore raw materials. After installing an additional protective ring, the main protective ring with the slag adhering to it and the remnants of the briquetted raw material are simultaneously removed from the crucible.

Шлак, образующийся в зоне реакции, накапливается внутри защитного кольца, что исключает его контакт с футеровкой тигля и продлевает срок службы тигля. Уменьшается количество шлака за счет исключения образования шлака в результате химического взаимодействия материала футеровки со шлаком и изменения основности шлака, износа футеровки. Улучшается удаление из металла нежелательных примесей, таких как сера, фосфор. Slag formed in the reaction zone accumulates inside the protective ring, which excludes its contact with the lining of the crucible and extends the life of the crucible. The amount of slag is reduced due to the elimination of slag formation as a result of chemical interaction of the lining material with the slag and changes in the basicity of the slag, wear of the lining. The removal of unwanted impurities from the metal, such as sulfur, phosphorus, is improved.

Продление срока службы плавильного тигля повышает производительность печи, так как существенно сокращается время простоя оборудования, вызванного заменой футеровки плавильного тигля. Стенки тигля выполняются минимально допустимой толщины для получения высокого значения электрического КПД, так как защитное кольцо подвижно и перемещается одновременно с изменением уровня металла и шлака и тем самым осуществляется возможность выполнения футеровки однородной по составу и постоянной толщины, что упрощает технологию изготовления тигля, сокращает время его изготовления и позволяет в зависимости от марки выплавляемого металла, температуры и особенностей технологического процесса применять нужный вид футеровки (кислую, основную или нейтральную). Extending the life of the melting crucible increases the productivity of the furnace, as it significantly reduces the downtime of the equipment caused by the replacement of the lining of the melting crucible. The walls of the crucible are made of the minimum permissible thickness to obtain a high value of electrical efficiency, since the protective ring is movable and moves simultaneously with a change in the level of the metal and slag, and thus it is possible to make the lining uniform in composition and constant thickness, which simplifies the technology of making the crucible and reduces its time manufacture and allows, depending on the brand of smelted metal, temperature and process characteristics to apply the desired type of lining (acid, basic or neutral).

На чертеже изображена индукционная тигельная печь для прямого получения железа. The drawing shows an induction crucible furnace for direct production of iron.

Печь для ферроуглеродного процесса представляет собой футеровку, как правило, цилиндрической формы, выполненную из огнеупорного материала и помещенную в полость индуктора 1, подключенного к источнику переменного тока. Футеровка состоит из плавильного тигля 2 со сливным носком 3 и так называемым "воротником" 4. Плавильный тигель 2 установлен на подине 5, снабжен крышкой 6 и окружен слоем тепловой изоляции 7. Защитное кольцо 8 размещено в тигле с зазором по отношению к футеровке. Внутри кольца подают рудоугольные брикеты 9 с помощью устройства 10. The furnace for the ferrocarbon process is a lining, usually of a cylindrical shape, made of refractory material and placed in the cavity of the inductor 1 connected to an AC source. The lining consists of a melting crucible 2 with a drain toe 3 and a so-called “collar” 4. The melting crucible 2 is mounted on the bottom 5, provided with a cover 6 and is surrounded by a layer of thermal insulation 7. The protective ring 8 is placed in the crucible with a gap with respect to the lining. Inside the ring serves coal briquette 9 using the device 10.

Способ эксплуатации печи для ферроуглеродного процесса осуществляют следующим образом. A method of operating a furnace for a ferrocarbon process is as follows.

Сначала плавильный тигель заполняют наполнителем, которым является расплав 11 железа (сталь 3, армко). В тигле устанавливается уровень 12 расплава. В циркулирующий расплав железа непрерывно погружают брикетированное рудоугольное сырье. Температуру расплава поддерживают в пределах 1590-1700^оС. Индукционный нагрев обеспечивает подвод тепла к расплаву 5-6,2 КДЖ на 1 г получаемого железа, которое передается путем конвективного теплообмена к поверхности погруженной части брикета, обеспечивая при этом тепловой поток 50-200 Вт/см². Сначала происходит процесс восстановления до вьюстита за счет взаимодействия с жидким железом, а затем вьюстит восстанавливается (тощим) углем и получаемую металлическое железо плавится. Образующийся при реализации указанного процесса шлак 13 скапливается между поверхностью брикета 9 и внутренней поверхностью защитного кольца 8, изготовленного из материала, плотность которого меньше плотности расплава 11 железа и больше плотности шлака 13, и обладающего высокой огнеупорностью и термостойкостью, а также химической стойкостью по отношению к расплавленному металлу и шлаку при рабочих температурах, например материалы на основе окислов алюминия или хрома (Аl₂О₃, ВеО и т.д.). Плотность защитного кольца 8 (

= 3,96, ρ_BeO =3,01) меньше плотности расплава 11 железа (ρ_Fe =7,23) и больше плотности шлака 13 (ρ_шл = 3,8-4), что может быть обеспечено, например, выполнением в футеровке защитного кольца герметичной коаксиальной полости, заполненной, например, железом, сталью и т.д. Если, например, объем железного кольца, окруженного со всех сторон оксидом алюминия или оксидом бериллия, составляет половину объема защитного кольца, то средняя плотность кольца будет

= 5,54 или

= 5,05, т.е. выполнены условия, которые обеспечивают полное погружение кольца в шлак до уровня расплава железа и плавучесть его в расплаве железа с погружением в него нижней части защитного кольца. Это позволяет постоянно осуществлять ферроуглеродный процесс в зоне тигельной печи, ограниченной по периферии защитным кольцом, несмотря на то, что уровни металла и шлака постоянно меняются по мере проведения процесса (например, при введении в расплав брикета, удалении шлака, сливе металла и т.д.). Это препятствует контакту шлака со стенкой тигля при любых режимах эксплуатации индукционной печи, так, например, осуществлять слив металла непрерывно по мере его получения, так и после накопления его в тигле, с последующим сливом через сливной носок 3.First, the melting crucible is filled with a filler, which is iron melt 11 (steel 3, armco). The crucible is set at level 12 of the melt. Briquetted ore raw materials are continuously immersed in a circulating iron melt. The melt temperature is maintained in the range 1590-1700 ° ^C. Induction heating provides heat input to the melt 5-6,2 kJ per 1 g of the iron, which is passed through convective heat transfer to the surface of the submerged part of the preform, while ensuring the heat flux 50-200 W / cm ² . First, the process of reduction to wustite occurs due to interaction with liquid iron, and then wustite is reduced by (lean) coal and the resulting metallic iron melts. The slag 13 formed during the implementation of this process accumulates between the surface of the briquette 9 and the inner surface of the protective ring 8, made of a material whose density is lower than the density of the molten iron 11 and higher than the density of slag 13, and which has high refractoriness and heat resistance, as well as chemical resistance to molten metal and slag at operating temperatures, for example, materials based on aluminum or chromium oxides (Al ₂ O ₃ , BeO, etc.). The density of the protective ring 8 (

= 3.96, ρ _BeO = 3.01) is less than the density of molten iron 11 (ρ _Fe = 7.23) and higher than the density of slag 13 (ρ _sl = 3.8-4), which can be achieved, for example, by lining the protective ring of a sealed coaxial cavity filled, for example, with iron, steel, etc. If, for example, the volume of the iron ring surrounded on all sides by aluminum oxide or beryllium oxide is half the volume of the protective ring, then the average density of the ring will be

= 5.54 or

= 5.05, i.e. conditions are fulfilled that ensure complete immersion of the ring in the slag to the level of the molten iron and its buoyancy in the molten iron with immersion in the lower part of the protective ring. This allows you to constantly carry out a ferrocarbon process in the zone of the crucible furnace, limited on the periphery of the protective ring, despite the fact that the levels of metal and slag constantly change during the process (for example, when introducing a briquette into the melt, removing slag, draining the metal, etc. .). This prevents the slag from contacting the crucible wall under any operating conditions of the induction furnace, for example, to discharge the metal continuously as it is received, and after accumulating it in the crucible, followed by discharge through the drain sock 3.

По мере накопления шлака 13 в защитном кольце 8 он удаляется оттуда, например, механическим путем. Так как шлак не взаимодействует со стенкой плавильного тигля 2, то при его механическом удалении стенка тигля не повреждается. Замена защитного кольца 8 может осуществляться непосредственно во время проведения ферроуглеродного процесса путем установки нового кольца, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра заменяемого кольца, которое удаляется вместе с налипшим на него шлаком. As the accumulation of slag 13 in the protective ring 8, it is removed from there, for example, by mechanical means. Since the slag does not interact with the wall of the melting crucible 2, when it is mechanically removed, the wall of the crucible is not damaged. The replacement of the protective ring 8 can be carried out directly during the ferrocarbon process by installing a new ring, the inner diameter of which is larger than the outer diameter of the replaced ring, which is removed together with the slag adhering to it.

Описываемый способ позволяет увеличить коэффициент использования оборудования за счет уменьшения времени и средств на замену или ремонт футеровки, а также дает возможность получать чистый по примесям металл. The described method allows to increase the utilization of equipment by reducing the time and money for the replacement or repair of the lining, and also makes it possible to obtain a clean metal with impurities.

Claims

METHOD FOR OPERATING AN INDUCTION TIGEL FURNACE FOR A FERRO-CARBON PROCESS, including continuous immersion of briquetted ore-coal raw materials in an iron melt, increase in the levels of liquid iron and slag along the height of the melting crucible, characterized in that the briquetted ore-raw materials are supplied from the protective material by a protective ring having relative to the metal and slag and having an average density less than the density of the liquid metal and more than the average density of the slag and located above the permissible level of slag, while the protective ring is installed in the crucible with the possibility of placing between it and the lining of the crucible at least one additional additional protective ring, without stopping the supply of ore raw materials, and after installing the additional ring, the main protective ring is removed from the crucible with slag and the remnants of briquetted raw materials.