RU2167205C1 - Method for making steel of iron-containing raw material and aggregate for performing the same - Google Patents
Method for making steel of iron-containing raw material and aggregate for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167205C1 RU2167205C1 RU99119956A RU99119956A RU2167205C1 RU 2167205 C1 RU2167205 C1 RU 2167205C1 RU 99119956 A RU99119956 A RU 99119956A RU 99119956 A RU99119956 A RU 99119956A RU 2167205 C1 RU2167205 C1 RU 2167205C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cyclone
- iron
- melt
- reduction
- reducing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к восстановлению железа из расплава железосодержащего сырья. The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to the reduction of iron from a melt of iron-containing raw materials.
Широкое распространение получил способ восстановления железа в твердой фазе путем металлизации железорудных окатышей продуктами конверсии природного газа. A widespread method of reducing iron in the solid phase by metallization of iron ore pellets with natural gas conversion products.
Низкая скорость реакций восстановления и получение в результате полупродукта для плавки, а не стали или чугуна, не позволяют этому процессу конкурировать с доменным (Воскобойников В. В. и др. "Общая металлургия", 1998, с. 177-187). The low rate of reduction reactions and the resulting intermediate for melting, rather than steel or cast iron, do not allow this process to compete with the domain (Voskoboinikov V.V. et al. "General Metallurgy", 1998, pp. 177-187).
Более интенсивно процессы восстановления железа из его окислов протекают в жидкой фазе. Печь жидкофазного восстановления (ПЖВ) перерабатывает железосодержащее сырье, где в качестве восстановителя используется уголь (Сталь, N 8, 1990, с. 20-27). More intensively, the processes of reduction of iron from its oxides occur in the liquid phase. A liquid phase reduction furnace (ПЖВ) processes iron-containing raw materials, where coal is used as a reducing agent (Steel, N 8, 1990, p. 20-27).
Однако продуктом такой переработки является чугун, а не сталь, причем с большими энергетическими затратами. However, the product of such processing is cast iron, not steel, and with high energy costs.
Наиболее близкими по технической сути является способ переработки железосодержащего материала и агрегат по его осуществлению, выбранный в качестве прототипа (патент РФ N 2093585 от 01.06.95 Кл. C 21 B 13/14). The closest in technical essence is the method of processing iron-containing material and the unit for its implementation, selected as a prototype (RF patent N 2093585 from 01.06.95 Cl. C 21
Способ включает предварительное восстановление и расплавление в циклоне, окончательное восстановление из расплава за счет вдувания твердого восстановителя, раздельный выпуск шлака и металла, отвод отходящих газов и их дожигание. Агрегат для осуществления способа содержит плавильный циклон с газоотводящей верхней частью, средства для загрузки, дозировки и подачи шихтовых материалов, топлива и окислителя. Восстановление железа осуществляют в зоне восстановления, выполненной в виде проточного желоба, а фурмы для вдувания восстановителя установлены в боковых стенках желоба и в плоском своде. The method includes preliminary reduction and melting in a cyclone, final reduction from a melt due to injection of a solid reducing agent, separate release of slag and metal, removal of exhaust gases and their afterburning. The unit for implementing the method comprises a melting cyclone with a gas outlet upper part, means for loading, dosing and supplying charge materials, fuel and an oxidizing agent. The reduction of iron is carried out in the reduction zone, made in the form of a flowing trough, and the tuyeres for blowing the reducing agent are installed in the side walls of the trough and in a flat arch.
К недостаткам прототипа можно отнести следующее:
вдувание восстановителя в поверхностный слой металла в токе кислорода не обеспечивает получение металла с низким содержанием углерода, так как отсутствует возможность контроля качества углерода, сжигаемого в кислороде, а следовательно, количества углерода, расходуемого на реакцию восстановления железа из расплава. Эта реакция, протекающая с большим потреблением тепла, будет проходить в объеме расплава. В той части расплава, где тепла для протекания реакции достаточно, восстановление железа и его науглероживание будет происходить одновременно. В тех объемах расплава, где тепла недостаточно для протекания реакции восстановления, реакция не пойдет, т.е. восстановления железа не будет.The disadvantages of the prototype include the following:
blowing the reducing agent into the surface layer of the metal in an oxygen stream does not provide a low carbon content metal, since there is no way to control the quality of the carbon burned in oxygen, and therefore, the amount of carbon spent on the reduction of iron from the melt. This reaction, proceeding with a high heat consumption, will take place in the volume of the melt. In that part of the melt where there is enough heat for the reaction, the reduction of iron and its carburization will occur simultaneously. In those volumes of the melt where there is not enough heat for the reaction to proceed, the reaction will not work, i.e. there will be no reduction of iron.
Стойкость огнеупорной части проточного желоба следует ожидать низкой, как и материала шлакоразделительной перегородки между зонами восстановления и рафинирования ввиду контакта с расплавом окислов углерода. The resistance of the refractory part of the flow chute should be expected to be low, as well as the material of the slag separation wall between the reduction and refining zones due to contact with the molten carbon oxides.
Задача изобретения заключается в создании способа производства стали из железосодержащего сырья и агрегата для производства стали с низким содержанием углерода при минимальных потерях железа со шлаком и минимальных энергетических затратах. The objective of the invention is to create a method for the production of steel from iron-containing raw materials and an aggregate for the production of steel with a low carbon content with minimal losses of iron with slag and minimal energy costs.
Задача решается путем предварительного восстановления железа из расплава его окислов в капельно-вихревом режиме, организованном за счет подачи твердого восстановителя в потоке продуктов сжигания топлива в струю расплава, стекающую из плавильного циклона, а окончательное восстановление металла проводят в пленке расплава, стекающего по стенке восстановительного циклона в копильник. Выпуск металла из копильника осуществляют периодически, а на поверхность шлака постоянно подают раскислители. При этом в восстановительном циклоне создают восстановительную атмосферу путем сжигания топлива в кислороде с коэффициентом избытка воздуха меньше единицы. Дожигание технологических газов проводят в нижней части плавильного циклона. Агрегат для осуществления способа представляет собой плавильный циклон с газоотводящей верхней частью, оборудованный средствами для подачи шихтовых материалов, топлива и окислителя, и снабжен расположенными под плавильным циклоном восстановительным циклоном со средствами для создания восстановительной атмосферы и соединенным с ним копильником. При этом плавильный и восстановительный циклоны отделены друг от друга при помощи профилированной диафрагмы, имеющей горизонтальную нижнюю стенку, и образуют полую цилиндрическую колонну, выполненную водоохлаждаемой. Циклон восстановления снабжен форкамерами для вдувания твердого восстановителя в потоке продуктов сжигания топлива, оси которых направлены тангенциально к окружности отверстия в профилированной диафрагме. Копильник расплава снабжен плоским водоохлаждаемым сводом, в котором выполнены отверстия для подачи раскислителей и углеродсодержащего газа. The problem is solved by preliminary reduction of iron from a melt of its oxides in a drop-vortex mode, organized by supplying a solid reducing agent in a stream of fuel combustion products to a melt stream draining from a melting cyclone, and the final metal reduction is carried out in a melt film flowing down the wall of a reducing cyclone in the piggy bank. The release of metal from the piggy bank is carried out periodically, and deoxidants are constantly fed to the surface of the slag. At the same time, a reducing atmosphere is created in the recovery cyclone by burning fuel in oxygen with an excess air coefficient of less than unity. The afterburning of process gases is carried out in the lower part of the melting cyclone. The unit for implementing the method is a melting cyclone with a gas outlet upper part, equipped with means for supplying charge materials, fuel and an oxidizing agent, and equipped with a reducing cyclone located under the melting cyclone with means for creating a reducing atmosphere and a piggy bank connected to it. In this case, the melting and reducing cyclones are separated from each other by means of a profiled diaphragm having a horizontal lower wall, and form a hollow cylindrical column made water-cooled. The recovery cyclone is equipped with pre-chambers for injecting a solid reducing agent in the flow of fuel combustion products, the axes of which are directed tangentially to the circumference of the hole in the profiled diaphragm. The melt piggy bank is equipped with a flat water-cooled arch, in which openings are made for the supply of deoxidizing agents and carbon-containing gas.
Изобретение соответствует критериям патентоспособности: обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом и аналогами; изобретательским уровнем, так как явно не следует из современного уровня техники; практически осуществимо с минимальными энергетическими затратами. The invention meets the criteria of patentability: it has novelty, which follows from a comparison with the prototype and analogues; inventive step, as it clearly does not follow from the current level of technology; practically feasible with minimal energy costs.
На фиг. 1 представлен продольный разрез агрегата, в котором осуществляется способ производства стали; на фиг. 2 - разрез по А-А. In FIG. 1 shows a longitudinal section of an aggregate in which a method for producing steel is carried out; in FIG. 2 - section along aa.
Способ производства стали из железосодержащего сырья состоит из процессов расплавления шихты, восстановления железа из расплава и рафинирования. The method for the production of steel from iron-containing raw materials consists of the processes of melting the charge, reducing iron from the melt, and refining.
Процесс расплавления шихты осуществляют в плавильном циклоне. Шихта вдувается в плавильное пространство в потоке продуктов сжигания топлива в кислороде. Расплав движется по стенке циклона и через выпускное отверстие попадает в восстановительный циклон, где дробится на капли струями продуктов сжигания топлива, несущими порошкообразный восстановитель. Предварительное восстановление железа из расплава проходит в капельно-вихревом режиме, а окончательное продолжается и завершается в пленке расплава, движущегося по стенке циклона в копильник. Технологические газы из восстановительного циклона поступают в плавильный, где дожигаются в кислороде. The process of melting the mixture is carried out in a melting cyclone. The mixture is blown into the melting space in the stream of products of combustion of fuel in oxygen. The melt moves along the wall of the cyclone and through the outlet it enters a recovery cyclone, where it is crushed into droplets by jets of fuel combustion products carrying a powdery reducing agent. Preliminary reduction of iron from the melt takes place in the vortex-droplet mode, and the final one continues and ends in the film of the melt moving along the cyclone wall into the piggy bank. Process gases from the recovery cyclone enter the smelter, where they are burned in oxygen.
Процесс рафинирования осуществляют подачей шлакообразующих и раскислителей и продувкой металла газами. При этом шлак удаляют непрерывно через шлаковую летку. The refining process is carried out by the supply of slag-forming and deoxidizing agents and by purging the metal with gases. In this case, the slag is removed continuously through the slag notch.
Выпуск металла осуществляют периодически. Metal is produced periodically.
Агрегат для осуществления способа производства стали из железосодержащего сырья представляет собой водоохлаждаемую полую цилиндрическую колонну 1, разделенную профилированной диафрагмой 2 на плавильный циклон 3 с водоохлаждаемой крышкой 4 и восстановительный циклон 5, соединенный с копильником 18. The unit for implementing the method of producing steel from iron-containing raw materials is a water-cooled hollow cylindrical column 1, divided by a profiled diaphragm 2 into a melting cyclone 3 with a water-cooled cover 4 and a recovery cyclone 5 connected to the money box 18.
Диаметр отверстия профилированной диафрагмы 2 является расчетной величиной аэродинамики циклона 3. Профиль ее обеспечивает постоянство толщины пленки расплава, стекающего по стенке плавильного циклона 3, а также отрыв пленки от стенки при перетекании в восстановительный циклон 5. Поэтому нижняя стенка профилированной диафрагмы 2 горизонтальная. The diameter of the opening of the profiled diaphragm 2 is the calculated value of the aerodynamics of cyclone 3. Its profile ensures the constancy of the thickness of the film of the melt flowing down the wall of the melting cyclone 3, as well as the separation of the film from the wall when flowing into the recovery cyclone 5. Therefore, the lower wall of the profiled diaphragm 2 is horizontal.
В плавильном циклоне выполнен патрубок 6 для отвода дымовых газов к котлу - утилизатору. В боковых стенках плавильного циклона установлены форкамеры 7 для предварительного нагрева порошкообразных шихтовых материалов. Каждая форкамера снабжена патрубком 8 для подачи молотой шихты и газокислородной горелкой 9. Оси форкамер 7 направлены по касательной к окружности дымоотводящего патрубка 6. В нижней части стенки плавильного циклона установлены фурмы 10 для подачи кислорода. In the melting cyclone, a pipe 6 is made for the removal of flue gases to the waste heat boiler. In the side walls of the melting cyclone, pre-chambers 7 are installed for preheating the powdered charge materials. Each prechamber is equipped with a nozzle 8 for supplying a ground charge and an oxy-fuel burner 9. The axes of the prechambers 7 are directed tangentially to the circumference of the smoke outlet 6. Lances 10 for supplying oxygen are installed in the lower part of the wall of the melting cyclone.
В боковых стенках восстановительного циклона установлены форкамеры 11 для создания в циклоне восстановительной атмосферы газов, содержащих частицы твердого восстановителя. Каждая форкамера снабжена патрубком 12 для подвода твердого углеродсодержащего восстановителя и газокислородной горелкой 13, в которую через патрубок 14 подают топливо и через трубу 15 - кислород. In the side walls of the recovery cyclone,
Оси форкамер 11 направлены по касательной к окружности отверстия в профилированной диафрагме. Водоохлаждаемая стенка 16 агрегата с набивной массой 17 обеспечивает условия для образования гарнисажа. Восстановительный циклон 5 соединен с копильником 18. Копильник снабжен водоохлаждаемым сводом 19, в котором выполнено отверстие 20 для подачи раскислителей и отверстия 21 для подачи углеродсодержащего газа. Подина 22 копильника имеет уклон к выпускному отверстию 23. В подине копильника перед выпускным отверстием установлена пористая пробка 24, через которую металл продувают аргоном для удаления неметаллических включений. Под сводом копильника размещена летка 25 для выпуска шлака. The axis of the
Пример осуществления способа производства стали из железосодержащего сырья
После разогрева агрегата, включающего разогрев кладки копильника переносными горелками, циклонов плавильного и восстановительного стационарными газокислородными горелками 9 и 13, начинают подавать шихту через патрубок 8 в форкамеру 7.An example of the method of production of steel from iron-containing raw materials
After heating the unit, including heating the masonry of the piggy bank with portable burners, smelting and reducing cyclones with stationary gas-
Шихта представляет собой смесь шламов сталеплавильного производства, извести и плавикового шпата. Соотношение составляющих шихты рассчитывается на основе данных о химическом составе компонентов шихты. Подогретая в форкамере 7 шихта выносится продуктами сжигания в рабочий объем циклона 3 и попадает на стенку 16. В момент касания гарнисажной футеровки 17 частица шихты имеет температуру, обеспечивающую прилипание ее к стенке. Подводимое к стенке тепло за счет вихря продуктов сгорания топлива из горелок 9 и от дожигания технологических газов кислородом, поступающим через фурмы 10, гарантирует плавление прилипших к стенке циклона частиц шихты, достижение температуры жидкоподвижного состояния и отекания пленки расплава по стенке плавильного циклона вниз. Попадая через отверстие профилированной диафрагмы 2 в восстановительный циклон 5, стекающий расплав разбивается на капли струями, поступающими по касательной к цилиндрической поверхности пленки расплава из форкамер 11. Истекающие из форкамер струи несут твердый углеродсодержащий восстановитель (уголь) с размерами фракций 0...0,5 мм. Процесс восстановления протекает в благоприятных условиях - контакт каждого объема капли с восстановителем (углем) при интенсивном подводе тепла, обеспеченным вихревым режимом течения газов в восстановительном циклоне. Процесс восстановления протекает в каждом микрообъеме (капли) расплава, что гарантирует полное восстановление железа, то есть процесс идет с малыми потерями железа в шлак. The mixture is a mixture of sludge from steelmaking, lime and fluorspar. The ratio of the components of the mixture is calculated on the basis of data on the chemical composition of the components of the mixture. The mixture heated in the prechamber 7 is carried out by the combustion products into the working volume of the cyclone 3 and enters the
Окончательное восстановление протекает в пленке стекающего по стенкам циклона расплава, на поверхность которой поступает твердый восстановитель и которая омывается восстановительными технологическими газами за счет сжигания газа, подаваемого через патрубок 14, в кислороде, подаваемом через трубу 15, с коэффициентом избытка воздуха, равным 0,9. The final reduction takes place in a film of melt flowing down the walls of the cyclone, onto the surface of which a solid reducing agent enters and which is washed by reducing technological gases due to the combustion of gas supplied through pipe 14 in oxygen supplied through
Технологические газы, поступающие из копильника 18 и восстановительного циклона 5 и содержащие CO и H2, дожигаются на входе в плавильный циклон 3 кислородом, подаваемым через фурмы 10. Тепло этих газов используется для плавления шихты, что снижает энергетические затраты на производство. Стекающий расплав из восстановительного циклона 5 представляет собой смесь железа со шлаком, которая, попадая в копильник 18, разделяется на металл и шлак в соответствии с плотностью этих материалов. Предварительное раскисление производят подачей раскислителей через отверстие 20. Через отверстия 21 вводят природный газ для уменьшения тепловых потерь от поверхности шлака. Шлак непрерывно удаляют через летку 25.Process gases coming from the piggy bank 18 and recovery cyclone 5 and containing CO and H 2 are burned at the inlet of the melting cyclone 3 with oxygen supplied through tuyeres 10. The heat of these gases is used to melt the charge, which reduces the energy costs of production. The flowing melt from the reducing cyclone 5 is a mixture of iron with slag, which, falling into the piggy bank 18, is divided into metal and slag in accordance with the density of these materials. Preliminary deoxidation is carried out by feeding deoxidizing agents through the opening 20. Natural gas is introduced through the openings 21 to reduce heat loss from the surface of the slag. Slag is continuously removed through a notch 25.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99119956A RU2167205C1 (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Method for making steel of iron-containing raw material and aggregate for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99119956A RU2167205C1 (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Method for making steel of iron-containing raw material and aggregate for performing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2167205C1 true RU2167205C1 (en) | 2001-05-20 |
Family
ID=20225041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99119956A RU2167205C1 (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Method for making steel of iron-containing raw material and aggregate for performing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2167205C1 (en) |
-
1999
- 1999-09-17 RU RU99119956A patent/RU2167205C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3058039B2 (en) | Converter steelmaking method | |
US7513929B2 (en) | Operation of iron oxide recovery furnace for energy savings, volatile metal removal and slag control | |
RU2260059C2 (en) | Direct melting method | |
US4605437A (en) | Reactor iron making | |
JP2735774B2 (en) | How to enhance reactions in metallurgical reactors | |
RU2221053C2 (en) | Method of direct melting and melting unit for realization of this method | |
RU2221052C2 (en) | Method of direct melting | |
KR19980703491A (en) | Metal and Metal Alloy Manufacturing Method | |
CZ280147B6 (en) | Process of increased input of energy for saving electrical energy in electric arc steel-making furnaces | |
JP2001032006A (en) | Method for starting direct smelting method | |
AU2007204927B2 (en) | Use of an induction furnace for the production of iron from ore | |
US4504307A (en) | Method for carrying out melting, melt-metallurgical and/or reduction-metallurgical processes in a plasma melting furnace as well as an arrangement for carrying out the method | |
US6630099B2 (en) | Continuous metal melting apparatus | |
US4571259A (en) | Apparatus and process for reduction of metal oxides | |
RU2265062C2 (en) | Method and device for conducting direct melting | |
US4753677A (en) | Process and apparatus for producing steel from scrap | |
JP4342104B2 (en) | Direct smelting method | |
RU2167205C1 (en) | Method for making steel of iron-containing raw material and aggregate for performing the same | |
RU2295574C2 (en) | Method of production of metal and plant for realization of this method | |
RU2093585C1 (en) | Method and assembly for processing iron-containing material | |
JPH0688115A (en) | Direct steelmaking method by inclining furnace | |
JPS622012B2 (en) | ||
RU2165462C2 (en) | Tandem steel-making unit and method of steel melting in tandem steel-making unit | |
RU2152436C2 (en) | Method of melting materials in molten-metal bath and furnace for realization of this method | |
RU58123U1 (en) | DEVICE FOR RESTORING METAL OXIDES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130918 |