RU2210601C2

RU2210601C2 - Способ восстановления и плавления металла

Info

Publication number: RU2210601C2
Application number: RU99103682/02A
Authority: RU
Inventors: Луи Йоханнес Фури
Original assignee: Ипкор Н.В.
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 2003-08-20
Also published as: UA46857C2; DE69702347D1; ID17465A; SK10299A3; KR20000029487A; PL331354A1; CN1231000A; CA2261140A1; EG21185A; TR199900777T2; PT914474E; BG103113A; BG62940B1; AU717807B2; PL191903B1; SK284053B6; IN192287B; ES2150266T3; DE69702347T2; KR100466227B1

Abstract

Способ восстановления и плавления металла включает нагрев шихты, состоящей из компонента, содержащего металл, и компонента, содержащего углерод, в индукционной печи канального типа для восстановления содержащего металл компонента, в котором по меньшей мере часть газообразных продуктов способа используют для предварительного нагрева шихты. Для этого шихту подают в индукционную печь через по меньшей мере одну камеру, в которой предусмотрен один или несколько каналов, проходящих вокруг камеры. По одному или по каждому каналу газообразные продукты поступают для предварительного нагрева шихты в камеру, при этом одна или каждая камера и один или каждый канал изолированы один относительно другого так, чтобы газообразные продукты не могли проникать между ними. Технический результат заключается в повышении эффективности утилизации тепла газообразных продуктов сгорания. 2 с. и 31 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Предпосылки к созданию изобретений
Настоящее изобретение относится, к способу восстановления и плавления металла, такого, например, как процесс производства стали, в котором шихту, содержащую металл и уголь, нагревают в индукционной печи канального типа для того, чтобы вызвать восстановление и плавление металла, содержащего часть шихты, и устройство для выполнения такого предварительного нагрева.

Предшествующий уровень техники
В известном способе, относящемся к этой области техники, а именно в патенте США 5411570, где содержащий металл компонент материала, подаваемый в печь, содержит металлическую руду или частично восстановленную металлическую руду (такую как губчатая руда в случае содержащей железо шихты) и уголь, содержащий углерод; материал подают через одно или несколько впускных отверстий, расположенных вдоль стенки таким образом, чтобы образовать непрерывную расположенную продольно насыпь вдоль каждой стенки печи, которая плавает в печи на поверхности ванны расплавленного металла.

В упомянутом устройстве выделяющиеся газообразные продукты, главным образом СО, и летучие вещества, связанные с углем, сгорают в пространстве, находящемся в печи выше плавающей шихты, при их воспламенении от кислорода, который вводят в эту область снаружи печи.

Известно также, что газы, выделяющиеся при таком сгорании, которые имеют, как правило, температуру порядка 1600^oС, могут быть утилизированы в печи для нагрева шихты или там, где материал, подаваемый в печь, содержит стальной скрап или холодный чугун, расходуемая газообразная окись углерода может выпускаться через те же отверстия в печи, через которые она подается в печь, для предварительного подогрева такого стального скрапа или холодного чугуна за счет сгорания таких газов непосредственно в контакте с таким материалом.

В известном способе, относящемся к этой области техники, а именно в патентах США 1819238, руда, содержащий углерод материал и флюсы загружаются в печь индукционного нагрева через загрузочное окно на одном конце печи с образованием насыпи на этом конце и постепенно распределяются и плавятся. Образующиеся газы выходят через загрузочное окно и сжигаются так, что осуществляется прямой контакт между газами и загружаемыми материалами.

В еще одном известном способе, а именно в патенте Великобритании 1572248, где плавильным агрегатом может быть плазменная или электродуговая печь, газы, образующиеся в заключительном процессе восстановления, также проходят через окна для загрузки материала.

То же самое справедливо для процесса, описанного в патенте Франции 1205446, который является наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату. В известном патенте плавильный агрегат представляет собой печь канального типа, включающую один или несколько резервуаров. Главная реакция восстановления в соответствии с данным изобретением происходит между углеродом, растворенным в металле, и оксидом железа, растворенным в шлаке. Отмечено, что образующийся при этом газ поступает в противотоке и при контакте с загружаемым материалом обеспечивает эффективный предварительный нагрев и предварительное частичное восстановление.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки способа восстановления и плавления металла, в котором газообразные продукты сгорания утилизируют более эффективно.

Поставленная задача решается тем, что в способе восстановления и плавления металла, который включает нагрев шихты, состоящей из содержащего металл компонента и содержащего углерод компонента, в индукционной печи канального типа для восстановления содержащего металл компонента и который включает утилизацию по меньшей мере части газообразных продуктов этого способа для предварительного нагрева шихты, согласно изобретению шихту подают в печь через по меньшей мере одну камеру, в которой предусмотрен один или несколько каналов, проходящих вокруг камеры, по одному из которых или каждому каналу упомянутые газообразные продукты поступают для предварительного нагрева шихты в камере, причем одна или каждая камера и один или каждый канал изолированы один относительно другой так, чтобы газообразные продукты не могли проникать между ними.

Предварительный нагрев шихты осуществляют перед ее введением в печь.

Следует принять во внимание, что, если в результате такого предварительного нагрева температура шихты возрастает выше предварительно заданного значения, то восстановление компонента шихты, содержащего металл, должно начаться до того, как шихта поступает в печь.

Должна возрастать масса, по меньшей мере, некоторых газообразных продуктов восстановления, которые должны образовываться в шихте перед введением ее в печь.

Конкретная температура, при которой начинается такое восстановление шихты перед введением ее в печь, конечно, должна быть определена исходя из природы конкретного компонента шихты, содержащего металл.

Кроме того, в результате такого предварительного нагрева шихты должны выделяться по меньшей мере некоторые из летучих веществ, связанных с компонентом шихты, содержащим углерод, перед ее введением в печь.

Вышеупомянутые газообразные продукты, которые поступают в печь, могут к тому же содержать вышеупомянутые летучие вещества вместе с СО и СО₂, образующиеся в упомянутом процессе восстановления.

Следует принять во внимание, что такой предварительный нагрев шихты не только обеспечивает возрастание энергии восстановления, требуемой для всего процесса, но также для увеличения производительности печи.

Кроме того, в соответствии с изобретением по меньшей мере часть вышеупомянутых газообразных продуктов сгорает в печи в присутствии воздуха и/или кислорода, и газообразные продукты сгорания утилизируют при предварительном подогреве шихты.

Кроме того, согласно настоящему изобретению шихту подают в печь в удлиненную камеру, которая снабжена одним или более проходящими вокруг камеры каналами, через которые можно пропускать газообразные продукты сгорания для предварительного нагрева шихты в камере.

Предпочтительно, чтобы камера и канал(ы) были изолированы относительно друг друга, с тем чтобы газообразный продукт не мог проходить между ними.

В предпочтительном варианте настоящего изобретения такой канал снабжен рубашкой кольцевой формы, который проходит в продольном направлении вокруг камеры.

Кроме того, согласно настоящему изобретению на поверхности расплавленного металла в индукционной печи образуют, по меньшей мере, одну плавающую на ней насыпь из шихты, а нижний конец одной или каждой камеры введен в печь до соприкосновения с насыпью шихты.

Тем самым предотвращают свободное падение шихты в камере в печь через этот конец.

В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения в одной или каждой камере можно поддерживать избыточное давление, для того чтобы большая часть газообразных продуктов, образующихся в камере, поступала в печь.

Такое давление, например, можно обеспечить путем введения шихты в камеру посредством подходящей запорной системы.

В дополнение к этому, или альтернативно, такое избыточное давление можно поддерживать путем введения нейтрального газа при повышенном давлении, такого как азот, в шихту перед ее подачей в одну или каждую камеру.

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения, по меньшей мере, некоторые из газообразных продуктов, образующихся в шихте перед их введением в печь, могут быть удалены из шихты перед подачей ее в печь.

Таким образом, например, по меньшей мере, некоторые из окислительных газов, таких как СО₂ и парообразный H₂O, образованные в шихте, также могут быть удалены из нее.

Причина для удаления таких окислительных газов связана с тем обстоятельством, что, если температура шихты достигает предварительно заданной величины, такие окислительные газы могут реагировать с металлом и содержащими углерод компонентами шихты, приводя в результате к сгоранию соединений, содержащих углерод.

Кроме того, согласно настоящему изобретению такие окислительные газы могут быть удалены из шихты с помощью удлиненного канала с открытыми концами, который проходит продольно через упомянутую удлиненную камеру, так что его первый, или нижний его конец, находится у нижнего конца камеры, а второй, или верхний его конец, связан с системой удаления газа, причем канал имеет вдоль своей длины, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для газа, которое расположено на предварительно заданном уровне в камере.

Таким образом, при работе канал должен быть окружен шихтой, а его отверстие для газа находится в руде на предварительно заданном уровне.

Кроме того, согласно настоящему изобретению выпускное отверстие для газа находится на таком уровне в камере, где шихта имеет такую температуру, сразу при которой окислительные газы должны начать реагировать с компонентами шихты, содержащими металл и углерод.

Такой предпочтительный уровень может быть определен, например, экспериментально посредством, например, анализа газа, выходящего из канала, на предмет содержания в нем СО и СО₂.

Кроме того, альтернативно температура стенок отверстия для выпуска газа канала может быть измерена, например, с помощью термопары или подобным образом. На практике, как только предпочтительный уровень отверстия для выпуска газа канала будет определен, его положение фиксируют, а температуру шихты в упомянутом положении отверстия регулируют, например, регулируя скорость, при которой окислительные газы выходят из канала, и/или скорость предварительного нагрева, и/или скорость, с которой шихта проходит по каналу.

В случае, когда содержащий железо компонент шихты включает железную руду и содержащий углерод компонент - уголь, вышеупомянутая температура должна быть порядка 600^oС.

Окислительные газы, которые удаляют таким образом, могут быть утилизированы, например, где-нибудь в другом месте или их можно подавать в упомянутый(ые) канал(ы), используемые для предварительного нагрева шихты.

Кроме того, согласно настоящему изобретению предварительно подогретый кислород и/или воздух вводят в канал у его нижнего конца, для того чтобы произошло сгорание некоторого количества СО, присутствующего в этой части шихты, с образованием СО₂, который затем также выводят через упомянутое выходное отверстие для газа.

Для того чтобы обеспечить, по существу, полное превращение СО в CO₂ до того, как поток газа достигнет упомянутого отверстия для газа, температуру стенки камеры непосредственно ниже отверстия для газа поддерживают ниже по сравнению с температурой остальной камеры.

Такую более низкую температуру можно получить с помощью теплоизоляции и/или посредством снижения скорости, при которой шихта движется после этой части стенки камеры. Этот прием мог бы быть осуществлен, например, за счет увеличения поперечного сечения камеры на этом участке.

Кроме того, далее согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, некоторые из летучих веществ, связанных с компонентами шихты, содержащими углерод, циркулируют от верхнего конца к нижнему концу канала, где их можно сжигать одновременно с СО в кислороде и/или предварительно подогретом воздухе.

Таким образом, следует принимать в расчет тепло, поступающее при таком превращении и сгорании и способствующее предварительному нагреву шихты.

Упомянутая циркуляция летучих веществ может быть обеспечена посредством удлиненного трубопровода с открытыми концами, один конец которой расположен на предварительно заданном уровне у верхнего конца канала таким образом, что он находится в соединении с шихтой, а другой конец расположен у нижнего конца канала.

Кроме того, далее согласно настоящему изобретению компонент шихты, содержащий углерод, можно загружать в камеру таким образом, чтобы он рассредоточивался у наружной стенки камеры, в то время как компонент, содержащий металл, был распределен у наружной стенки упомянутого канала.

Таким образом, содержащий углерод компонент (который отдает углерод, необходимый для эндотермической реакции Boudouard's, которая в свою очередь нужна для превращения двуокиси углерода в окись углерода, которое в конечном счете требуется для восстановления металла в содержащем металл компоненте шихты), находится ближе к источнику предварительного нагрева, чем содержащий металл компонент, который в некоторых случаях реагирует экзотермически с окисью углерода.

Кроме того, согласно настоящему изобретению компонент шихты, содержащий железо, включает железную руду, а компонент, содержащий углерод - соль.

Поставленная задача решается также тем, что устройство для предварительного нагрева шихты в способе восстановления и плавления металла, который включает нагрев шихты, состоящей из компонента, содержащего металл, и компонента, содержащего углерод, в индукционной печи канального типа для восстановления содержащего металл компонента и который включает утилизацию, по меньшей мере, части газообразных продуктов, также образующихся в печи, для предварительного нагрева шихты, согласно изобретению содержит, по меньшей мере, одну удлиненную камеру для подачи шихты в печь и один или несколько каналов, проходящих вокруг камеры, через каналы газообразные продукты, образующиеся в печи в ходе протекания этого способа, подают для предварительного подогрева шихты в одной или каждой камере, причем одна или каждая камера и один или каждый канал изолированы один относительно другой так, чтобы газообразные продукты не могли проникать между ними.

Один или каждый канал содержит кольцевую рубашку, которая проходит продольно вокруг камеры.

Один конец одной или каждой камеры введен в печь на такое расстояние, что он соприкасается с насыпью шихты, плавающей на поверхности ванны расплавленного металла в печи.

Одна или каждая камера включает запорную систему, через которую шихту подают в камеру так, чтобы поддерживать в камере избыточное давление и чтобы основная часть газообразных продуктов, образующихся в камере, поступила в печь.

Указанное устройство согласно изобретению содержит средство для введения нейтрального газа под давлением, такого как азот, в шихту перед попаданием в камеру для поддержания избыточного давления в камере.

Кроме этого устройство, согласно изобретению содержит удлиненный канал с открытыми концами, который проходит продольно через упомянутую удлиненную камеру, его первый, или нижний конец, расположен у нижнего конца камеры, а его второй, или верхний конец, соединен с подходящей системой удаления газа, причем канал имеет по его длине, по меньшей мере, одно отверстие для газа, которое расположено на предварительно заданном уровне в камере и через которое, по меньшей мере, некоторые газообразные продукты, образующиеся в шихте до ее ввода в печь, удаляют из шихты перед ее вводом в печь.

Отверстие для газа в канале находится в камере на уровне, где шихта имеет температуру, несколько ниже которой окислительные газы в шихте начинают взаимодействовать с компонентами шихты, содержащими металл и углерод.

Одна или каждая камера содержит средство для введения кислорода и/или предварительно подогретого воздуха в канал у его нижнего конца для сжигания любого присутствующего количества СО с образованием СO₂.

Температуру стенки камеры непосредственно ниже отверстия для газа поддерживают более низкой по сравнению с температурой стенки остальной части камеры так, чтобы, по существу, весь СО превратился в СO₂ до того, как газ достигнет отверстия для газа.

Более низкую температуру получают благодаря подходящей теплоизоляции, нанесенной на стенку камеры.

Далее одна или каждая камера содержит удлиненный трубопровод с открытыми концами, первый конец которого расположен на предварительно заданном уровне у верхнего конца канала, а его другой конец расположен у нижнего конца канала, причем трубопровод служит для циркуляции, по меньшей мере, некоторых летучих веществ, связанных с содержащим углерод компонентом шихты, причем указанные летучие вещества из шихты через, по меньшей мере, одно отверстие во втором конце канала циркулируют к нижнему концу канала, где они одновременно с любым количеством присутствующего СО сгорают за счет присутствия кислорода и/или предварительно нагретого воздуха.

Теперь изобретение будет описано далее с помощью примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 схематически представлен один из вариантов печи с устройством предварительного нагрева согласно настоящему изобретению в поперечном сечении;
на фиг.2 представлен вид, подобный тому, что представлен на фиг.1, с вырывами на показанных деталях другого варианта устройства.

Подробное описание вариантов изобретения
В обоих вариантах настоящего изобретения устройство 10 предварительного нагрева шихты согласно настоящему изобретению показано как подлежащее использованию с индукционной печью 11 канального типа.

Печь 11 содержит удлиненный трубчатый сосуд 12, который имеет кольцевую форму поперечного сечения и который включает, по меньшей мере, два параллельных, расположенных на некотором расстоянии друг от друга ряда отверстий для подачи шихты, каждое из которых проходит сквозь стенку сосуда 12 вдоль его противоположных сторон и из которых только одно, 13, показано подробно на чертежах.

Сосуд 12 нагревается снизу с помощью двух параллельно расположенных на некотором расстоянии друг от друга рядов электроиндукционных нагревателей 14.

При использовании в сталеплавильном производстве сосуд 12 заполняют некоторым количеством расплавленной стали с образованием ванны 16, и шихту 15, содержащую смесь угля и железной руды, вводят в сосуд 12 через отверстия 13, чтобы плавать на поверхности ванны 16 расплавленной стали в форме двух расположенных с промежутками насыпей 17, каждая из которых расположена вдоль продольной стороны сосуда 12, и выше которых в сосуде 12 образована полость 18.

Сосуд 12 также снабжен несколькими кислородными горелками 19 и, по меньшей мере, одним окном (не показано) для выпуска расплавленной стали из сосуда 12.

В варианте, показанном на фиг.1, устройство 10 содержит удлиненную камеру 20, один конец которой проходит через впускное отверстие 13 во внутреннюю часть печи 11 на такую глубину, чтобы он соприкасался с верхним концом насыпи 17.

Шихту 15 подают в камеру 20 через бункер 21 и запорную систему 22.

Камеру 20 окружает удлиненный кольцевой канал в форме рубашки 23, который имеет донное впускное отверстие 24, снабженное соплом 25, которое проходит через стенку сосуда 12 для сообщения с полостью 18 печи 11.

Рубашка содержит также верхнее выпускное отверстие 26, которое соединено через трубопровод 27 с коллектором 28 системы выпуска газа (не показана).

Камера 20 и рубашка подходящим образом изолирована одна относительно другой для предотвращения перетекания какого бы то ни было газа из одной камеры в другую.

В процессе работы сосуд 12 загружают расплавленной сталью 16 и включают индукционные нагреватели 14. Шихту 15, содержащую смесь угля и железной руды, подают из бункера 21 через запорную систему 22 и впускные отверстия 13 в сосуд 12 для образования насыпи 17, которая плавает сверху ванны 16 жидкого металла. Верхний конец насыпи 17 соприкасается донным концом камеры 20 так, чтобы шихта на верху насыпи загораживала открытый конец камеры 20, предотвращая тем самым свободное падение шихты 15 из открытого конца камеры 20.

Запорная система 22 позволяет поддерживать избыточное давление в камере 20 для того, чтобы практически не было никакой утечки газа с холодной верхней поверхности шихты 15 в камере 20.

Газы, в основном СО, СО₂, и летучие вещества, выделяющиеся при нагреве и последующем восстановлении содержащего железо компонента шихты 15, сгорают в полости 18 в присутствии кислорода, подаваемого горелками 19.

Полученные в результате продукты сгорания поступают из полости 18 через сопло 25 и впускное отверстие 24 в рубашку 23, где они служат для предварительного нагрева шихты 15 в канале камеры 20.

В результате такого предварительного нагрева шихты 15 значительно возрастает производительность печи 11.

Обработанные газообразные продукты сгорания, поступающие из рубашки 23 через выпускное отверстие 26 и трубопровод 27 в коллектор 28, могут быть использованы где-то в другом месте процесса, для того чтобы использовать их химические и/или термические свойства.

В то же самое время связанные с углем летучие вещества, находящиеся в камере 20, в результате предварительного нагрева шихты 15 могут разлагаться на углерод, СО и Н₂, которые могут затем принять непосредственное участие в восстановлении руды шихты 15 в камере 20. В результате этого процесса может быть значительно снижено потребление угля и кислорода на тонну продукта.

В варианте, показанном на фиг.2, где детали, соответствующие тем, что показаны на фиг.1, обозначены одинаковыми номерами, шихту 15 подают из бункера 21 у верхнего конца удлиненной камеры 29, нижний конец которой соединен с впускным отверстием 13 в сосуде 12 печи 11.

Камера 29 окружена по периметру удлиненной рубашкой 30, нижний конец которой имеет выпускное отверстие 24, которое соединено через сопло 25 с полостью 18 сосуда 12.

Верхний конец рубашки 30 имеет выпускное отверстие 26, которое соединено через трубопровод 27 с коллектором 28 системы выпуска газа (не показана).

У выпускного отверстия бункера 21 предусмотрено средство 30.1 в виде трубопровода для впуска газа, по которому может поступать инертный газ, такой как азот, в шихту 15, а также в камеру 29, для того чтобы создать в последней избыточное давление.

Камера 29 снабжена удлиненным каналом 31 с открытыми концами, верхний конец 32 которой соединен через трубопровод 33 и трубопровод 27 с коллектором 38.

Нижний конец 34 канала 31 введен на предварительно заданную глубину в камеру 29. Более подробно это представлено ниже.

Когда шихта поступает через камеру 29 в сосуд 12, шихта в камере 29 будет окружать канал 31 и доходить до его нижнего открытого конца 34.

В канале 31 предусмотрен на уровне середины его длины ряд отверстий 35, которые имеют такой размер, чтобы только газ, но не твердые частицы шихты 15, мог проходить через них.

В канале 31 также предусмотрен удлиненный трубопровод 36 с открытыми концами, верхний конец 37 которого находится возле верхнего конца 32 канала 31, соприкасающегося с шихтой 15, а ее нижний конец 38 находится у нижнего конца 34 канала 31.

У канала 31 предусмотрено также на его открытом конце 34 впускное отверстие для горелки 39 подачи предварительно подогретого кислорода/воздуха (не показано).

Канал 31 расположен в камере 29 так, что его отверстия 35 расположены в той части шихты 15, где ее температура составляет порядка 600^oС. Кроме того, канал 31 имеет такую длину, что ее верхний конец 32 расположен в той части шихты 15, где ее температура составляет порядка 200^oС, а его нижний конец 34 - в той части шихты 15, где ее температура превышает 800^oС.

Печь 12 работает в таком режиме, как описано выше для варианта на фиг.1.

В процессе такой работы предварительный нагрев нижнего конца камеры 29 с помощью рубашки 30 до температуры порядка 850^oС вызывает реакцию Boudouard'a, которая происходит в этой части шихты 15, а именно
С+СО₂-->2СО.

Часть такого СО будет реагировать с содержащим железо компонентом шихты 15 с образованием СО₂, вызывая таким образом частичное восстановление содержащего железо компонента, а именно
3Fе₂О₃+СО-->2Fе₃O₄+СО₂.

Образованный СО₂ будет подниматься в шихте 15 вверх, до тех пор пока не достигнет отверстий 35 канала 31, через которые он выходит затем через отверстие канала 31 и трубопроводы 33 и 27 в коллектор 28 системы выпуска газа (не показана).

Другая часть СО будет подниматься вверх в отверстие канала 31, где она будет сгорать в присутствии подаваемого через горелку 39 подогретого кислорода/воздуха с образованием СО₂, а именно,
2СО+O₂-->2СO₂,
после чего СО₂ затем будет проходить из отверстий 35 через трубопроводы 33 и 27 в коллектор 28.

В то же самое время летучие вещества и водяной пар, присутствующие в верхней части шихты 15 в камере 29, будут проходить от верхнего конца 37 трубопровода 36 через нижний конец 38 в отверстие канала 31, где летучие вещества будут сгорать в присутствии предварительного кислорода/воздуха, подаваемого через средство, представляющее собой горелку 39.

Следует учитывать, что тепло, выделяемое при превращении СО в СО₂ и при сгорании летучих веществ, будет способствовать нагреву шихты в камере 29.

Кроме того, следует учитывать, что размещение канала 31 в камере 29, где отверстия 35 находятся в ней на таком уровне, где температура шихты 15 составляет порядка 600^oС, упомянутый СО₂ следует удалять из шихты 15 до того, как он сможет вступить в реакцию с компонентами шихты 15, содержащими металл и/или углерод.

Кроме того, для того чтобы предотвратить возникновение такой реакции, те части стенки канала 31, что расположены непосредственно ниже отверстий 35, можно поддерживать при более низкой температуре по сравнению с остальной стенкой. Это можно осуществить, например, с помощью правильно подобранной теплоизоляции стенки и/или посредством уменьшения скорости перемещения шихты 15 через камеру 29 в этой зоне. Последняя операция может быть выполнена, например, за счет увеличения поперечного сечения камеры 29 в этой зоне.

Следует учитывать, что температуру шихты на нижнем конце 34 канала 32 можно регулировать посредством любого одного или нескольких из следующих способов: (1) скорости, с которой шихту 15 подают через камеру 29; (2) характера горения в канале 31; и (3) скорости, с которой газообразные продукты сгорания проходят через рубашку 30.

Кроме того, полученный в печи 12 расплавленный металл можно обрабатывать и накапливать обычными способами.

Следует учитывать, что в сферу притязаний настоящего изобретения входит устройство для выполнения способа по изобретению в сущности, как это описано здесь. Кроме того, следует учитывать, что несомненно имеется множество вариантов, детально возможных в способе и устройстве согласно настоящему изобретению без отклонения от смысла и сферы притязаний формулы изобретения.

Таким образом, шихту 15 можно загружать, например, в камеру 29 таким образом, что ее компонент, содержащий углерод, распределяют перед стенкой камеры 29, а ее компонент, содержащий железо, перед наружной стенкой канала для [протекания] реакций, приведенных выше.

Claims

1. Способ восстановления и плавления металла, который включает нагрев шихты, состоящей из содержащего металл компонента и содержащего углерод компонента, в индукционной печи канального типа для восстановления содержащего металл компонента и утилизацию по меньшей мере части газообразных продуктов этого способа для предварительного нагрева шихты, отличающийся тем, что шихту подают в печь через по меньшей мере одну камеру, в которой предусмотрен один или несколько каналов, проходящих вокруг камеры, по одному из которых или каждому каналу упомянутые газообразные продукты поступают для предварительного нагрева шихты в камере, причем одна или каждая камера и один или каждый канал изолированы относительно друг друга так, чтобы газообразные продукты не могли проникать между ними.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть таких газообразных продуктов содержит газы, полученные при сгорании газов, образующихся в ходе протекания этого способа, из-за присутствия воздуха и/или кислорода в печи.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что один или каждый канал содержит кольцевую рубашку, которая проходит продольно вокруг одной или каждой камеры.

4. Способ по любому п. 1 или 3, отличающийся тем, что на поверхности расплавленного металла в индукционной печи образуют, по меньшей мере, одну плавающую на ней насыпь из шихты, а нижний конец одной или каждой камеры введен в печь до соприкосновения с насыпью шихты.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что в одной или каждой камере поддерживают избыточное давление для того, чтобы большая часть газообразных продуктов, образующихся в камере, поступала в печь.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что упомянутое давление создают путем введения шихты в камеру с помощью запорной системы.

7. Способ по п. 5 или 6, отличающийся тем, что упомянутое давление поддерживают посредством ввода нейтрального газа под давлением, такого, как азот, в шихту перед ее поступлением в одну или каждую камеру.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что по меньшей мере некоторые из газообразных продуктов, образующихся в шихте в одной или каждой камере, перед введением шихты в печь удаляют из шихты перед тем, как шихта поступает в печь.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что по меньшей мере некоторые из окислительных газов, таких, как СО₂ и пар Н₂О, образующихся в шихте, также удаляют из шихты.

10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что упомянутые газообразные продукты, образовавшиеся в шихте, удаляют из шихты посредством удлиненного канала с открытыми концами, который проходит продольно через удлиненную камеру так, что первый - или нижний - конец канала находится у нижнего конца камеры, а второй - или верхний - конец канала соединен с подходящей системой выпуска газа, причем канал имеет по его длине по меньшей мере одно отверстие для газа, которое расположено на предварительно заданном уровне в камере.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что отверстие для газа в канале расположено в камере на уровне, где шихта имеет температуру, несколько ниже которой окислительные газы в шихте начинают взаимодействовать с компонентами шихты, содержащими металл и углерод.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что предпочтительный уровень расположения отверстия для газа в канале определяют посредством анализа газа, выходящего из канала, на предмет содержания в нем СО и СО₂.

13. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что температуру стенок отверстия для газа в канале измеряют посредством термопары или подобного ей средства.

14. Способ по любому из пп. 11-13, отличающийся тем, что как только предпочтительный уровень расположения отверстия для газа в канале определен, его положение фиксируют, а температуру шихты в упомянутом положении отверстия регулируют путем регулирования по меньшей мере одного из следующих параметров: скорости, при которой окислительные газы выходят из канала, скорости предварительного нагрева, скорости, с которой шихту подают через камеру.

15. Способ по любому из пп. 10-14, отличающийся тем, что удаляемые газообразные продукты также используют где-то в другом месте или подают в упомянутый(е) канал(ы) для использования при предварительном нагреве шихты.

16. Способ по любому из пп. 10-15, отличающийся тем, что предварительно подогретый кислород и/или воздух вводят в канал у его нижнего конца для сжигания любого присутствующего количества СО с получением СО₂.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что температуру стенки камеры непосредственно ниже отверстия для газа поддерживают более низкой по сравнению с температурой стенки остальной камеры так, чтобы, по существу, весь СО превратить в СО₂ до того, как газ достигнет отверстия для газа.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что более низкую температуру получают благодаря теплоизоляции камеры и/или посредством снижения скорости, с которой шихта в камере движется после этой части стенки камеры, путем, например, увеличения поперечного сечения камеры на этом участке.

19. Способ по любому из пп. 10-18, отличающийся тем, что по меньшей мере некоторые из летучих веществ, относящихся к компоненту шихты, содержащему углерод, направляются из шихты через по меньшей мере одно отверстие на верхнем конце канала и далее к нижнему концу канала, где они сгорают одновременно с любым присутствующим количеством СО за счет средств подачи кислорода и/или предварительно подогретого воздуха.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что циркуляцию летучих веществ обеспечивают посредством удлиненного трубопровода с открытыми концами, один конец которого расположен на предварительно заданном уровне относительно верхнего конца канала, таким образом, что он находится в соединении с шихтой, а другой конец расположен у нижнего конца канала.

21. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что содержащий углерод компонент шихты загружают в одну или каждую камеру таким образом, чтобы рассредоточить ее у стенки камеры.

22. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что содержащий железо компонент шихты включает железную руду, а содержащий углерод компонент - уголь.

23. Устройство для предварительного нагрева шихты в способе восстановления и плавления металла, который включает нагрев шихты, состоящей из компонента, содержащего металл, и компонента, содержащего углерод, в индукционной печи канального типа для восстановления содержащего металл компонента и который включает утилизацию, по меньшей мере, части газообразных продуктов, также образующихся в печи, для предварительного нагрева шихты, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, одну удлиненную камеру для подачи шихты в печь и один или несколько каналов, проходящих вокруг камеры, через каналы газообразные продукты, образующиеся в печи в ходе протекания этого способа, подают для предварительного подогрева шихты в одной или каждой камере, причем одна или каждая камера и один или каждый канал изолированы относительно друг друга так, чтобы газообразные продукты не могли проникать между ними.

24. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что один или каждый канал содержит кольцевую рубашку, которая проходит продольно вокруг камеры.

25. Устройство по пп. 23 или 24, отличающееся тем, что один конец одной или каждой камеры введен в печь на такое расстояние, что он соприкасается с насыпью шихты, плавающей на поверхности ванны расплавленного металла в печи.

26. Устройство по любому из пп. 23-25, отличающееся тем, что одна или каждая камера включает запорную систему, через которую шихту подают в камеру так, чтобы поддерживать в камере избыточное давление и чтобы основная часть газообразных продуктов, образующихся в камере, поступила в печь.

27. Устройство по любому из пп. 23-25, отличающееся тем, что оно содержит средство для введения нейтрального газа под давлением, такого как азот, в шихту перед попаданием в камеру для поддержания избыточного давления в камере.

28. Устройство по любому из пп. 23-27, отличающееся тем, что оно содержит удлиненный канал с открытыми концами, который проходит продольно через упомянутую удлиненную камеру, его первый - или нижний - конец расположен у нижнего конца камеры, а его второй - или верхний - конец соединен с подходящей системой удаления газа, причем канал имеет по его длине, по меньшей мере, одно отверстие для газа, которое расположено на предварительно заданном уровне в камере и через которое, по меньшей мере, некоторые газообразные продукты, образующиеся в шихте до ее ввода в печь, удаляют из шихты перед ее вводом в печь.

29. Устройство по п. 28, отличающееся тем, что отверстие для газа в канале находится в камере на уровне, где шихта имеет температуру, несколько ниже которой окислительные газы в шихте начинают взаимодействовать с компонентами шихты, содержащими металл и углерод.

30. Устройство по любому из п. 28 или 29, отличающееся тем, что одна или каждая камера содержит средство для введения кислорода и/или предварительно подогретого воздуха в канал у его нижнего конца для сжигания любого присутствующего количества СО с образованием СО₂.

31. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что температуру стенки камеры непосредственно ниже отверстия для газа поддерживают более низкой по сравнению с температурой стенки остальной части камеры так, чтобы, по существу, весь СО превратился в СО₂ до того, как газ достигнет отверстия для газа.

32. Устройство по п. 31, отличающееся тем, что более низкую температуру получают, благодаря подходящей теплоизоляции, нанесенной на стенку камеры.

33. Устройство по любому из пп. 23-32, отличающееся тем, что одна или каждая камера содержит удлиненный трубопровод с открытыми концами, первый конец которого расположен на предварительно заданном уровне у верхнего конца канала, а его другой конец расположен у нижнего конца канала, причем трубопровод служит для циркуляции, по меньшей мере, некоторых летучих веществ, связанных с содержащим углерод компонентом шихты, причем указанные летучие вещества из шихты через, по меньшей мере, одно отверстие во втором конце канала циркулируют к нижнему концу канала, где они одновременно с любым количеством присутствующего СО сгорают за счет присутствия кислорода и/или предварительно нагретого воздуха.