RU2342441C2 - Method of iron-carbon alloy direct receiving and facility for its implementation - Google Patents

Method of iron-carbon alloy direct receiving and facility for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2342441C2
RU2342441C2 RU2007101141/02A RU2007101141A RU2342441C2 RU 2342441 C2 RU2342441 C2 RU 2342441C2 RU 2007101141/02 A RU2007101141/02 A RU 2007101141/02A RU 2007101141 A RU2007101141 A RU 2007101141A RU 2342441 C2 RU2342441 C2 RU 2342441C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
furnace
concentrate
iron
grained
fine
Prior art date
Application number
RU2007101141/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007101141A (en
Inventor
Анатолий Тимофеевич Неклеса (UA)
Анатолий Тимофеевич Неклеса
Игорь Алексеевич Шиман (UA)
Игорь Алексеевич Шиман
вин Сергей Михайлович Вал (UA)
Сергей Михайлович Валявин
Original Assignee
Анатолий Тимофеевич Неклеса
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Тимофеевич Неклеса filed Critical Анатолий Тимофеевич Неклеса
Publication of RU2007101141A publication Critical patent/RU2007101141A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2342441C2 publication Critical patent/RU2342441C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention concerns metallurgy field. Particularly it concerns direct receiving of iron-carbon alloys by means of plasma technology. Lump material is introduced into upper band of melting furnace in amount of 85-90% from total volume of furnace laboratory. Material is blown through by reducing plasma jets of indirect action plasmatrons. At forming of melt specified volume of iron-containing concentrate is fed by channel to the plasma reducing jet of additional plasmatron and then it is injected into melt so that feeding vector of concentrate crosses jet axis. Concentrate in transportation channel is cooled till the temperature not higher than 900°C. After finishing of specified concentrate volume feeding, thermal stress on melt is proceed by reducing plasma jets. Additional plasmatron is installed in side wall of furnace and nozzle section joins in brickwork channel to the discharge opening of concentrate feeding pipeline. Channel is implemented as enlarging in the direction of melting zone of furnace.
EFFECT: technology simplifying, reduction of investments and operating costs, increasing of specific output.
9 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Взаимосвязанная группа изобретений относится к металлургии, в частности к способу прямого получения железоуглеродистых сплавов с помощью плазменной технологии с применением мелкозернистого железосодержащего материала, а также к установке для осуществления способа.An interrelated group of inventions relates to metallurgy, in particular to a method for the direct production of iron-carbon alloys using plasma technology using fine-grained iron-containing material, as well as to an installation for implementing the method.

Известен способ получения металлов и металлических сплавов из окислов металлов в металлургическом реакторе, включающий создание ванны расплава, содержащей металл и шлак, инжектирование несущего газа и твердого углеродсодержащего материала, и/или окислов металла, и/или другого твердого материала в ванну расплава, обеспечивая выбрасывание частиц расплава металла и шлака в пространство над поверхностью ванны расплава для образования переходной зоны, инжектирование кислородсодержащего газа в пространство над поверхностью ванны расплава для дожигания реакционных газов, выделяющихся из ванны расплава в переходную зону, отличающийся тем, что несущий газ и твердый углеродсодержащий материал, и/или окислы металла, и/или другой твердый материал подают через участок в боковой стенке реактора, контактирующий с ванной расплава, и/или сверху над ванной расплава, при этом в качестве углеродсодержащего материала используют любой подходящий углеродсодержащий материал в твердой, жидкой или газообразной форме, а в качестве кислородсодержащего газа используют воздух (Патент России №2162108, кл. 7 С21В 13/00, С21С 5/32, Заявл. 04.04.1996. Бюл. №2, 1997).A known method of producing metals and metal alloys from metal oxides in a metallurgical reactor, including the creation of a molten bath containing metal and slag, injection of a carrier gas and solid carbon-containing material, and / or metal oxides, and / or other solid material into the molten bath, allowing the discharge particles of molten metal and slag into the space above the surface of the molten bath to form a transition zone, injecting oxygen-containing gas into the space above the surface of the molten bath and for afterburning the reaction gases released from the molten bath into the transition zone, characterized in that the carrier gas and solid carbon-containing material and / or metal oxides and / or other solid material are fed through a section in the side wall of the reactor in contact with the molten bath, and / or above the molten bath, wherein any suitable carbon-containing material in solid, liquid or gaseous form is used as the carbon-containing material, and air is used as the oxygen-containing gas (Russian Patent No. 2162108, cl. 7 C21B 13/00, C21C 5/32, Decl. 04/04/1996. Bull. No. 2, 1997).

Однако в данном способе раскрыта только концепция вдувания окислов металла и углеродсодержащего материала в плавильную зону металлургического реактора без изложения и описания приемов, характеризующих проблему ввода, в частности мелкодисперсной руды. Эффект тепломассообменных процессов взаимодействия вдуваемых на поверхность расплава частиц материала низкий, поскольку частицы отражаются от поверхности расплава.However, in this method, only the concept of blowing metal oxides and carbon-containing material into the melting zone of a metallurgical reactor is disclosed without setting forth and describing techniques characterizing the problem of input, in particular finely dispersed ore. The effect of heat and mass transfer processes of interaction of material particles blown onto the melt surface is low, since the particles are reflected from the melt surface.

Известен способ загрузки носителей металла, содержащих мелкозернистую фракцию, и носителей углерода в плавильный аппарат, имеющий плавильную зону, включающий их ввод выше уровня плавильной зоны, опускание в плавильную зону и проход через нее с одновременным образованием в нижней части аппарата расплава металла за счет газификации угля при подаче кислорода в нижней части плавильного аппарата, при этом носители углерода и носители металла вводят в плавильный аппарат по центру над плавильной ванной с формированием центральной струи носителей металла, окруженной по периферии оболочечной струей, образованной носителями углерода, при этом носители углерода и носители металла вводят в плавильный аппарат гравитационным путем (Патент России №2165984, кл. 7 С21В 13/14. Заявл. 09.06.1997. Бюл. №12, 2001).A known method of loading metal carriers containing a fine-grained fraction, and carbon carriers in a melting apparatus having a melting zone, including entering above the level of the melting zone, lowering into the melting zone and passing through it with the simultaneous formation of metal melt in the lower part of the apparatus due to coal gasification when oxygen is supplied in the lower part of the melting apparatus, carbon carriers and metal carriers are introduced into the melting apparatus in the center above the melting bath with the formation of a central jet of nose spruce metal surrounded on the periphery by a shell stream formed by carbon carriers, while carbon carriers and metal carriers are introduced into the melting apparatus by gravity (Russian Patent No. 2165984, CL 7 C21B 13/14. Application. 06/09/1997. Bull. No. 12 , 2001).

Однако этот способ непригоден для переработки мелкодисперсных носителей металла (железа), поскольку из-за сильного потока восстановительного газа, образующегося в плавильной зоне, мелкодисперсные носители железа мгновенно выносились бы из плавильного аппарата. Уносу частиц способствует также температура в верхней части печи, которая слишком низка, чтобы обеспечить плавление и агломерацию мелких частиц на участке загрузки с образованием более крупных частиц, которые, несмотря на восходящий поток восстановительного газа, могли бы оседать в плавильную зону.However, this method is unsuitable for the processing of finely dispersed carriers of metal (iron), since due to the strong flow of reducing gas generated in the melting zone, finely dispersed carriers of iron would be instantly removed from the melting apparatus. Particle ablation is also facilitated by the temperature in the upper part of the furnace, which is too low to allow melting and agglomeration of small particles in the loading area to form larger particles, which, despite the upward flow of reducing gas, could settle into the melting zone.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) принят способ получения жидкого чугуна или жидких стальных полупродуктов из мелкозернистого железосодержащего материала, включающий его подачу и расплавление в зоне плавильной газификации плавильного газификатора, в котором при подводе углеродсодержащего материала и кислородсодержащего газа одновременно получают восстановительный газ в слое из твердых носителей углерода, отличающийся тем, что мелкозернистый железосодержащий материал подают в плавильный газификатор с помощью кислородной горелки с образованием высокотемпературной зоны горения, центрально выше слоя из твердых носителей углерода, но в непосредственной близости от него, а создаваемую в высокотемпературной зоне горения струю плавления направляют к поверхности слоя из твердых носителей углерода и с ней вдувают железосодержащий материал, при этом дополнительно в зону плавильной газификации вводят кусковой углеродсодержащий материал и кусковой железосодержащий материал через подводящие трубопроводы, входящие в верхнюю зону плавильного газификатора (Патент Украины №37264, кл. 7 С21В 13/00. Заявл. 18.07.1996. Бюл. №4, 2001).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) method is adopted for producing molten iron or liquid steel intermediates from fine-grained iron-containing material, including its supply and melting in the melting gasification zone of the melting gasifier, in which, when the carbon-containing material and oxygen-containing gas are supplied, reducing gas is simultaneously obtained in a layer of solid carbon carriers, characterized in that the fine-grained iron-containing material is fed into the smelters the gasifier using an oxygen burner with the formation of a high-temperature combustion zone, centrally above the layer of solid carbon carriers, but in close proximity to it, and a melting jet created in the high-temperature combustion zone is directed to the surface of the layer of solid carbon carriers and iron-containing material is blown with it, at the same time, lumpy carbon-containing material and lumpy iron-containing material are introduced into the melting gasification zone through supply pipelines entering the upper melting gasifier zone (Patent of Ukraine No. 37264, cl. 7 C21B 13/00. Claim 07/18/1996. Bull. No. 4, 2001).

Добавка мелкодисперсной руды через верхнюю часть плавильного газификатора влечет за собой значительный пылеунос с отходящими газами и вследствие этого потери железа и углерода, что снижает эффективность протекания физико-химических и массообменных процессов в ванне расплава. Из-за налипания или отложения оксидосодержащего материала в канале подачи на стенках и других частях газификатора возникают отказы, из-за которых становится невозможной непрерывная эксплуатация оборудования. Удаление отложений является очень трудоемким процессом, увеличивающим как трудозатраты, так и затраты из-за потери производительности, измеряемой количеством выплавляемого металла.The addition of finely dispersed ore through the upper part of the melting gasifier entails significant dust extraction with exhaust gases and, as a result, loss of iron and carbon, which reduces the efficiency of the physicochemical and mass transfer processes in the melt pool. Due to sticking or deposition of oxide-containing material in the supply channel on the walls and other parts of the gasifier, failures occur, due to which it becomes impossible to operate the equipment continuously. Removing deposits is a very time-consuming process, increasing both labor costs and costs due to loss of productivity, as measured by the amount of metal smelted.

Известна установка для получения жидкого чугуна или стального полупродукта, включающая плавильный сосуд с огнеупорной футеровкой, отверстия для загрузки сырья, выпуска шлака и металла, отверстия для ввода кислородсодержащего газа, выполненные в стенках сосуда в направлении к его середине, и сопла для подачи углерода, отличающаяся тем, что плавильный сосуд снабжен расположенными в верхней и/или средней частях плазменными горелками, при этом плазменные горелки выполнены с возможностью поворота в горизонтальной и/или вертикальной плоскостях, а сосуд снабжен дополнительными соплами для подачи реагентов, расположенными в днище (Патент СССР №1118292, кл. С21В 13/00. Заявл. 02.04.81. Бюл. №37, 1984).A known installation for producing molten iron or steel intermediate product, including a melting vessel with refractory lining, holes for loading raw materials, exhaust slag and metal, holes for introducing oxygen-containing gas, made in the walls of the vessel in the direction toward its middle, and a nozzle for supplying carbon, characterized the fact that the melting vessel is equipped with plasma torches located in the upper and / or middle parts, while the plasma torches are rotatable in a horizontal and / or vertical plane tyah, and the vessel is provided with nozzles for supplying additional reagents positioned in the bottom (Patent USSR №1118292, Cl. S21V 13/00. appl. 04.02.81. Bull. №37, 1984).

Расположение в основании установки сопел, через которые в плавильную зону подается угольная и/или коксовая пыль, кислород, инертные газы, природный газ или жидкий носитель углерода, снижает прочность основания установки, которое наряду с этим подвергается большой термической нагрузке, что приводит к прогару дна. Это вызывает повышенный износ и, следовательно, повышение затрат средств и времени на ремонт установки.The location at the base of the installation of nozzles through which coal and / or coke dust, oxygen, inert gases, natural gas or a liquid carbon carrier is supplied to the melting zone reduces the strength of the installation base, which, at the same time, is subjected to high thermal load, which leads to bottom burnout . This causes increased wear and, consequently, increased costs and time for installation repair.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату (прототип) принята установка для получения жидкого чугуна или жидких стальных полуфабрикатов, содержащая плавильный газификатор с подводящими и отводящими трубопроводами для подвода углеродсодержащего и железосодержащего материалов, для отсоса полученного в нем восстановительного газа и для подвода кислородсодержащего газа, а также с отверстием для слива шлака и железа, причем плавильный газификатор имеет нижний участок для сбора расплавленного чугуна и жидкого шлака, расположенный над ним средний участок со слоем из твердых носителей углерода и верхний участок в качестве успокоительного пространства, отличающаяся тем, что плавильный газификатор снабжен горелкой для подвода в плавильный газификатор кислородсодержащего газа и мелкозернистого железосодержащего материала, головка которой расположена в зоне перехода от среднего участка к верхнему участку, в центральной зоне поперечного сечения успокоительного пространства, при этом головка горелки направлена к поверхности слоя из твердых носителей углерода и снабжена трубками для подвода мелкого угля, устья которых расположены в непосредственной близости от головки горелки, причем трубки для подвода мелкого угля направлены в плавильный газификатор сбоку внутрь, предпочтительно под углом вниз (Патент Украины №37264, кл. 7 С21В 13/00. Заявл. 18.07.1996. Бюл. №4, 2001).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) adopted installation for producing molten iron or liquid steel semi-finished products, containing a melter gasifier with inlet and outlet pipes for supplying carbon-containing and iron-containing materials, for suction of the reducing gas obtained in it and for supplying oxygen-containing gas, as well as with an opening for draining slag and iron, and the melting gasifier has a lower section for collecting molten iron and liquid sludge a middle section located above it with a layer of solid carbon carriers and an upper section as a stilling space, characterized in that the melter gasifier is equipped with a burner for supplying oxygen-containing gas and fine-grained iron-containing material to the melter gasifier, the head of which is located in the transition zone from the middle section to the upper portion, in the central zone of the cross-section of the still space, with the burner head pointing towards the surface of the solid wear layer carbon monoxide and is equipped with tubes for supplying fine coal, the mouths of which are located in the immediate vicinity of the burner head, and tubes for supplying fine coal are directed into the melting gasifier from the side inward, preferably at an angle downward (Ukrainian Patent No. 37264, cl. 7 C21B 13/00. Claim 07/18/1996. Bull. No. 4, 2001).

При использовании угля в качестве топлива, выделяющего тепло, в устройство попадает сера. Это приведет к необходимости применения дорогостоящего оборудования для уменьшения вредных выделений, а также к исключению серы в получаемом металле.When coal is used as the fuel that generates heat, sulfur enters the device. This will lead to the need to use expensive equipment to reduce harmful emissions, as well as to eliminate sulfur in the resulting metal.

В основу первого из группы изобретений поставлена задача усовершенствования способа прямого получения железоуглеродистых сплавов путем предварительного плавления кускового железосодержащего материала и дополнительного использования мелкозернистой железной руды во время проведения плавильно-восстановительного процесса получения расплавленного металла, согласно которому мелкозернистую руду вдувают непосредственно в расплав с помощью плазменной восстановительной струи в среде газовоздушной смеси с соотношением объемного содержания кислорода воздуха и природного газа O2/СН4=0,3...0,5 и за счет этого предотвратить слипание частиц, увеличить реакционную высокотемпературную зону без изменения размеров печи и повысить коэффициент использования рабочих газов.The basis of the first of the group of inventions is the task of improving the method for the direct production of iron-carbon alloys by preliminary melting a lump of iron-containing material and the additional use of fine-grained iron ore during the melting-reduction process for producing molten metal, according to which fine-grained ore is blown directly into the melt using a plasma reducing jet in a gas-air mixture with a volumetric ratio burning oxygen of air and natural gas O 2 / СН 4 = 0.3 ... 0.5 and due to this prevent particles from sticking together, increase the reaction high-temperature zone without changing the dimensions of the furnace and increase the utilization rate of working gases.

В основу второго из группы изобретений поставлена задача усовершенствования установки для получения железоуглеродистых сплавов путем модификации конструкции устройства для подвода мелкозернистого железосодержащего концентрата в плавильную печь, в котором дополнительно установлен плазмотрон косвенного действия, к соплу которого примыкает выпускное отверстие трубопровода подвода мелкозернистого концентрата, что позволяет обеспечить подачу материала в восстановительной плазменной струе непосредственно в расплав и необходимое его полное восстановление, и за счет этого уменьшить энергетические затраты на тонну выплавляемого металла и размер плавильной печи при заданной производительности.The second of the group of inventions is based on the task of improving the installation for producing iron-carbon alloys by modifying the design of the device for supplying fine-grained iron-containing concentrate to the smelting furnace, in which an indirect-acting plasma torch is additionally installed, the nozzle of which adjoins the outlet opening of the fine-grained concentrate supply pipe, which allows supplying fine-grained concentrate material in a reducing plasma jet directly into the melt and the necessary about full recovery, and due to this, reduce energy costs per ton of smelted metal and the size of the melting furnace at a given capacity.

Первая поставленная задача решается тем, что в способе прямого получения железоуглеродистых сплавов, включающем подачу кускового железосодержащего материала и мелкозернистого железосодержащего концентрата раздельными потоками в плавильную печь, последующее их расплавление в плавильной зоне, согласно изобретению кусковой материал вводят в верхнюю зону плавильной печи в количестве 85-90% от общего объема рабочего пространства печи, продувают кусковой материал в нижней части печи восстановительными плазменными струями, истекающими из плазмотронов косвенного действия, которые располагают под одинаковыми углами к поду печи, и при образовании расплава производят дозагрузку железосодержащего концентрата заданного объема вибротранспортированием по каналу, выполненному в футеровке печи, при этом концентрат подают по каналу на плазменную восстановительную струю дополнительного плазмотрона и вдувают вместе с ней в ванну расплава таким образом, что вектор подачи мелкозернистого концентрата пересекает ось струи, причем концентрат охлаждают в канале транспортирования до температуры не более 900°С путем формирования кольцевого потока газовоздушной смеси вокруг канала и по его длине, а после окончания дозагрузки заданного объема концентрата продолжают термическое воздействие восстановительными плазменными струями на расплав до полного восстановления железосодержащего материала, после чего сливают металл и шлак, причем кусковой железосодержащий материал загружают в печь в виде окатышей, брикетов и других материалов, а размер частиц железосодержащего концентрата составляет от 0,1 до 6,0 мм, при этом соотношение объемного содержания кислорода воздуха и природного газа в газовоздушной смеси составляет O2/СН4=0,3...0,5, а концентрат и газовоздушную смесь подают раздельно через коаксиально расположенные каналы внутри футеровки боковой стенки печи на восстановительную плазменную струю дополнительного плазмотрона.The first task is solved by the fact that in the method for the direct production of iron-carbon alloys, comprising supplying lumpy iron-containing material and a fine-grained iron-containing concentrate in separate streams into the melting furnace, their subsequent melting in the melting zone, according to the invention, the bulk material is introduced into the upper zone of the melting furnace in an amount of 85- 90% of the total volume of the furnace’s working space is blown through the bulk material in the lower part of the furnace by reducing plasma jets flowing from indirect-action lazmotrons, which are positioned at the same angles to the furnace hearth, and when a melt is formed, iron-containing concentrate of a given volume is re-loaded by vibrotransport through a channel made in the furnace lining, while the concentrate is fed through the channel to a plasma recovery jet of an additional plasma torch and, together with it, is blown into the melt bath so that the feed vector of fine-grained concentrate crosses the axis of the jet, and the concentrate is cooled in the transport channel to temperatures of not more than 900 ° C by forming an annular flow of the gas-air mixture around the channel and along its length, and after completion of the reloading of a given volume of the concentrate, the thermal action of the reducing plasma jets continues on the melt until the iron-containing material is completely restored, after which the metal and slag are drained, and lumpy iron-containing the material is loaded into the furnace in the form of pellets, briquettes and other materials, and the particle size of the iron-containing concentrate is from 0.1 to 6.0 mm, while the volumetric content of air oxygen and natural gas in the gas-air mixture is O 2 / СН 4 = 0.3 ... 0.5, and the concentrate and gas-air mixture are fed separately through coaxially located channels inside the lining of the side wall of the furnace to the recovery plasma jet of an additional plasma torch .

Способ обеспечивает использование и переработку мелкозернистой железной руды без ее окомкования, плавление и окончательное восстановление мелких частиц концентрата.The method provides for the use and processing of fine-grained iron ore without pelletizing, melting and final recovery of fine particles of the concentrate.

Ввод железосодержащего концентрата по каналу в футеровке печи на плазменную струю приводит к равномерному поперечному взаимодействию материала с плазменной струей и плавному повороту материала в направлении продольной оси плазменной струи, при этом массообмен осуществляется за счет молекулярной диффузии вещества струи в поток материала.The introduction of iron-containing concentrate through the channel in the furnace lining onto the plasma jet leads to uniform transverse interaction of the material with the plasma jet and a smooth rotation of the material in the direction of the longitudinal axis of the plasma jet, while mass transfer is carried out due to molecular diffusion of the jet substance into the material stream.

В условиях промышленного процесса канал транспортирования концентрата, расположенный в футеровке печи, находится в интервале рабочих температур порядка 900-1000°С. Железосодержащий концентрат при транспортировании в канале подвергают вибрационному воздействию и охлаждению путем формирования кольцевого потока газовоздушной смеси вокруг канала и по его длине с соотношением объемного содержания кислорода воздуха и природного газа O2/CH4=0,3...0,5. При соотношении объемного содержания кислорода воздуха и природного газа менее 0,3 происходит интенсивное выделение сажистого пироуглерода, а при соотношении более 0,5 - образование полных окислов. Подача газовоздушной смеси при указанном соотношении позволяет снизить температуру в канале транспортирования концентрата на 240-320°С.In an industrial process, the concentrate transportation channel located in the furnace lining is in the operating temperature range of about 900-1000 ° C. During transportation in the channel, the iron-containing concentrate is subjected to vibration and cooling by forming an annular stream of the gas-air mixture around the channel and along its length with the ratio of the volume content of air oxygen and natural gas O 2 / CH 4 = 0.3 ... 0.5. When the ratio of the volume content of air oxygen and natural gas is less than 0.3, intense emission of soot pyrocarbon occurs, and with a ratio of more than 0.5, the formation of complete oxides. The supply of a gas-air mixture at the specified ratio allows to reduce the temperature in the channel of transportation of the concentrate by 240-320 ° C.

Вторая поставленная задача решается тем, что в установке для получения железоуглеродистых сплавов, содержащей плавильную печь, загрузочное устройство для кускового железосодержащего материала, расположенное в своде печи, и устройство для подвода мелкозернистого железосодержащего концентрата в плавильную печь, летку для слива металла и шлака, выходное отверстие для отходящих из печи газов, средства для высокотемпературного нагрева материала, согласно изобретению устройство для подвода мелкозернистого железосодержащего концентрата снабжено плазмотроном косвенного действия, установленным в боковой стенке печи, срез сопла которого примыкает в канале футеровки к выпускному отверстию основного трубопровода подвода мелкозернистого железосодержащего концентрата, при этом канал выполнен переменного поперечного сечения, увеличивающимся в направлении плавильной зоны печи, а средства для высокотемпературного нагрева материала выполнены в виде установленных в боковых стенках печи на одном уровне пар плазмотронов косвенного действия, продольные оси которых направлены к центру пода, а сопла контактируют с ванной расплава, при этом основной трубопровод подвода мелкозернистого концентрата расположен в футеровке боковой стенки печи, верхний конец которого соединен с загрузочным лотком, снабженным вибратором, причем устройство для подвода мелкозернистого концентрата включает коаксиально установленные трубы, образующие тракты подачи мелкозернистого концентрата и охладителя, а сопло плазмотрона, установленного в устройстве для подвода мелкозернистого концентрата, расположено выше предполагаемого уровня расплава.The second task is solved by the fact that in the installation for producing iron-carbon alloys containing a smelting furnace, a loading device for lumpy iron-containing material located in the arch of the furnace, and a device for supplying fine-grained iron-containing concentrate to the smelting furnace, a tap hole for draining metal and slag, an outlet for exhaust gases from the furnace, means for high-temperature heating of the material, according to the invention, a device for supplying fine-grained iron-containing concentrate equipped with a plasma torch of indirect action installed in the side wall of the furnace, the nozzle cut which is adjacent in the lining channel to the outlet of the main supply pipe of fine-grained iron-containing concentrate, the channel is made of variable cross section, increasing in the direction of the melting zone of the furnace, and means for high-temperature heating of the material are made in the form of pairs of indirect plasmatrons installed in the side walls of the furnace at the same level, the longitudinal axes of which are directed to the center of the hearth, and the nozzles are in contact with the melt pool, while the main supply pipe of fine-grained concentrate is located in the lining of the side wall of the furnace, the upper end of which is connected to a loading tray equipped with a vibrator, and the device for supplying fine-grained concentrate includes coaxially installed pipes forming supply paths fine-grained concentrate and cooler, and the nozzle of the plasma torch installed in the device for supplying fine-grained concentrate is located above the expected ur vnya melt.

Основными узлами предложенной установки являются: плавильная печь, ванна печи со сводом, футерованные жаростойкими материалами, плавильные плазмотроны косвенного действия, установленные в боковой стенке печи, продольные оси которых направлены к центру пода, а сопла контактируют с ванной расплава, дополнительный плазмотрон, установленный выше предполагаемого уровня расплава, сопло которого примыкает к выпускным отверстиям коаксиально установленных трубопроводов, внутренний из которых (основной) предназначен для подачи мелкозернистого железосодержащего концентрата, а второй - для подачи хладоагента. Конструкция устройства для подвода мелкозернистого концентрата предусматривает жесткую связь загрузочного лотка и внутреннего трубопровода транспортирования концентрата и снабжена вибратором.The main units of the proposed installation are: a melting furnace, a furnace bath with a roof, lined with heat-resistant materials, indirect-action melting plasma torches installed in the side wall of the furnace, the longitudinal axis of which are directed to the hearth center, and the nozzles are in contact with the molten bath, an additional plasma torch installed above the intended level of the melt, the nozzle of which is adjacent to the outlet openings of coaxially installed pipelines, the inner of which (main) is designed to supply fine-grained iron-containing concentrate, and the second - for the supply of refrigerant. The design of the device for supplying fine-grained concentrate provides a rigid connection of the loading tray and the inner pipeline for transporting the concentrate and is equipped with a vibrator.

Использование указанной совокупности признаков позволило дополнительно к кусковому железосодержащему материалу, который загружается в плавильную печь обычным способом через загрузочное устройство в своде печи, при получении расплава использовать мелкозернистый железосодержащий концентрат для его плавления с помощью плазменной восстановительной струи.The use of this set of features allowed, in addition to a lump of iron-containing material, which is loaded into the melting furnace in the usual way through a loading device in the roof of the furnace, to obtain the melt, use a fine-grained iron-containing concentrate for melting it using a plasma recovery jet.

Кроме того, установка обладает рядом таких достоинств, как возможность получения высоких и легкорегулируемых температур в печном пространстве посредством горячего газа плазмы, поддержание восстановительной атмосферы, достижение высоких скоростей плавления как кускового, так и мелкозернистого железосодержащего материала, повышенным качеством полученного продукта плавки за счет снижения содержания в нем вредных примесей.In addition, the installation has a number of advantages such as the ability to obtain high and easily adjustable temperatures in the furnace space using hot plasma gas, maintaining a reducing atmosphere, achieving high melting rates of both lumpy and fine-grained iron-containing material, and an improved quality of the obtained melting product by reducing the content it contains harmful impurities.

Благодаря предложенной конструкции установки созданы условия для инжекции мелкозернистого концентрата в среде восстановительного газа с помощью плазмотрона косвенного действия через канал в боковой стенке плавильной печи над поверхностью ванны расплава. За счет этого интенсифицируется тепломассообмен между плазменным потоком и исходным материалом.Thanks to the proposed plant design, conditions have been created for the injection of fine-grained concentrate in a reducing gas medium using an indirect-action plasma torch through a channel in the side wall of the melting furnace above the surface of the molten bath. Due to this, heat and mass transfer between the plasma stream and the starting material is intensified.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - заявленная установка для получения железоуглеродистых сплавов, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 - the claimed installation for producing iron-carbon alloys, a longitudinal section; figure 2 is a section aa of figure 1.

Заявленный способ реализуется следующим образом.The claimed method is implemented as follows.

Плавильную печь с помощью плазмотронов разогревают до температуры более 1000°С. По достижении заданной температуры в рабочее пространство печи через загрузочное устройство в своде загружают под действием силы тяжести окускованные железорудные материалы в количестве 85-90% от общего объема рабочего пространства печи. Процесс восстановления протекает при интенсивном подводе тепла и восстановительного газа через плазмотроны. Материал доводят до плавления и получают заданный уровень расплава. Плазмотроны продолжают работать. Параллельно производят загрузку приемного бункера мелкозернистым железосодержащим концентратом с размером частиц от 0,1 до 6,0 мм. Перед подачей в приемный бункер мелкую руду высушивают и просеивают. Мелкозернистый железорудный материал может быть невосстановленный (железорудный концентрат, измельченная руда) и/или частично восстановленный. Степень предварительного восстановления может изменяться от относительно низкой до относительно высокой металлизации порядка 70-90%. Из приемного бункера концентрат через гибкий рукав принудительно вводят в закрытый лоток, из которого концентрат вибротранспортируют по каналу, расположенному в футеровке боковой стенки печи. Так как температура футеровки печи достигает значения до 1000°С, канал транспортирования концентрата охлаждают путем формирования вокруг канала и по его длине кольцевого потока газовоздушной смеси с постоянным расходом. Подготовку газовоздушной смеси ведут при соотношении объемного содержания кислорода воздуха и природного газа α=0,3...0,5. На выходе из канала газопорошковая смесь попадает на плазменную струю дополнительного плазмотрона и получает дополнительную кинетическую энергию для внедрения в расплав. При загрузке печи мелкозернистым железосодержащим концентратом в приемный бункер вдувают воздух, а в загрузочный лоток вдувают газовоздушную смесь с аналогичным соотношением объемного содержания компонентов (α=0,3...0,5), в результате этого увеличивается смешиваемость концентрата с газовоздушной смесью, что предотвращает слипание материала, и поддерживается давление в приемном бункере и лотке равным или большим, чем давление в зоне ввода концентрата в плазму. Продолжают дозагрузку мелкозернистого концентрата заранее установленного объема при работающих плазмотронах. При достижении заданного уровня расплава и температуры производят выпуск металла и шлака, отключают плазмотроны и производят загрузку кускового железосодержащего материала. Далее процесс повторяется.The melting furnace using plasmatrons is heated to a temperature of more than 1000 ° C. Upon reaching a predetermined temperature into the working space of the furnace through the loading device in the vault is loaded under the influence of gravity the agglomerated iron ore materials in the amount of 85-90% of the total working space of the furnace. The recovery process proceeds with the intensive supply of heat and reducing gas through the plasma torches. The material is brought to melting and a given melt level is obtained. Plasmatrons continue to work. At the same time, the hopper is loaded with a fine-grained iron-containing concentrate with a particle size of 0.1 to 6.0 mm. Before feeding into the receiving hopper, fine ore is dried and sieved. Fine-grained iron ore material can be unreduced (iron ore concentrate, crushed ore) and / or partially reduced. The degree of preliminary reduction can vary from relatively low to relatively high metallization of the order of 70-90%. From the receiving hopper, the concentrate is forcibly introduced through a flexible sleeve into a closed tray, from which the concentrate is vibrotransported through a channel located in the lining of the side wall of the furnace. Since the temperature of the furnace lining reaches a value of up to 1000 ° C, the concentrate transportation channel is cooled by forming an annular air-gas mixture at a constant flow rate around the channel and along its length. The preparation of the gas-air mixture is carried out at a ratio of the volumetric content of air oxygen and natural gas α = 0.3 ... 0.5. At the outlet of the channel, the gas-powder mixture enters the plasma jet of an additional plasma torch and receives additional kinetic energy for introduction into the melt. When the furnace is loaded with a fine-grained iron-containing concentrate, air is blown into the receiving hopper, and the air-gas mixture is blown into the loading tray with the same ratio of the volume content of the components (α = 0.3 ... 0.5), as a result, the miscibility of the concentrate with the gas-air mixture increases, which prevents adhesion of the material, and the pressure in the receiving hopper and tray is maintained equal to or greater than the pressure in the zone of introduction of the concentrate into the plasma. Continue to reload the fine-grained concentrate of a predetermined volume with operating plasmatrons. Upon reaching a predetermined melt level and temperature, metal and slag are released, plasmatrons are turned off, and lumpy iron-containing material is loaded. The process is then repeated.

Как показано на фиг.1 и 2, установка включает плавильную печь 1 с зоной 2 прямого восстановления металла, загрузочное устройство 3 для кускового железосодержащего материала, расположенное в своде 4 печи, летку 5 для слива металла и шлака, выходное отверстие 6 для отходящих из печи газов. В боковых стенках плавильной печи 1 расположены на одном уровне плазмотроны 7 и 8 косвенного действия, продольные оси которых направлены к центру пода 9, а сопла 10 контактируют с ванной расплава. Печь 1 оборудована устройством для подвода мелкозернистого железосодержащего концентрата, образованным расположенным в футеровке боковой стенки печи основным трубопроводом 11, через который транспортируется мелкозернистый концентрат, и коаксиально расположенной наружной трубой 12 для подвода охладителя. Пропускная способность коаксиально расположенных труб 11 и 12 обусловлена их диаметрами. Устройство для подвода мелкозернистого концентрата в печь включает также дополнительный плазмотрон 13, установленный в боковой стенке печи, срез сопла 14 которого примыкает к выходным отверстиям коаксиальных труб 11 и 12 в полости канала 15, выполненного в футеровке печи с переменным поперечным сечением, увеличивающимся в направлении плавильной зоны. Основной трубопровод 11 в верхней части жестко связан с загрузочным лотком 16, на котором смонтирован вибратор 17, при этом лоток 16 и основной трубопровод 11 установлены с возможностью вибровоздействия. Лоток 16 установлен на упругих связях.As shown in figures 1 and 2, the installation includes a melting furnace 1 with a zone 2 of direct metal reduction, a loading device 3 for lumpy iron-containing material located in the arch 4 of the furnace, a tap hole 5 for draining metal and slag, an outlet 6 for exhausting from the furnace gases. Indirect action plasma torches 7 and 8 are located on the side walls of the melting furnace 1, the longitudinal axes of which are directed toward the center of the hearth 9, and the nozzles 10 are in contact with the molten bath. The furnace 1 is equipped with a device for supplying a fine-grained iron-containing concentrate, formed by the main pipe 11 located in the lining of the side wall of the furnace through which the fine-grained concentrate is transported, and a coaxially located outer pipe 12 for supplying a cooler. The throughput of coaxially located pipes 11 and 12 is due to their diameters. The device for supplying fine-grained concentrate into the furnace also includes an additional plasma torch 13 installed in the side wall of the furnace, a nozzle section 14 of which is adjacent to the outlet openings of the coaxial pipes 11 and 12 in the cavity of the channel 15, made in the lining of the furnace with a variable cross section increasing in the direction of the melting zones. The main pipe 11 in the upper part is rigidly connected to the loading tray 16, on which the vibrator 17 is mounted, while the tray 16 and the main pipe 11 are installed with the possibility of vibration. Tray 16 is mounted on elastic ties.

Установка снабжена приемным бункером 18 для мелкозернистого железосодержащего концентрата с установленным в его нижней части шнековым механизмом 19, выход которого через гибкий рукав 20 связан с лотком 16.The installation is equipped with a receiving hopper 18 for a fine-grained iron-containing concentrate with a screw mechanism 19 installed in its lower part, the output of which through a flexible sleeve 20 is connected to the tray 16.

Кроме того, установка снабжена смесителем 21 с патрубками ввода природного газа и воздуха. Подача воздуха в смеситель 21 осуществляется компрессором 22. Смеситель 21 предназначен для получения газовоздушной смеси с соотношением объемного содержания кислорода воздуха и природного газа α=0,3...0,5 и связан трубопроводом через обратные клапаны с лотком 16 и наружной трубой 12. Приемный бункер 18 связан воздуховодом с компрессором 22. Подвод газовоздушной смеси в лоток 16 обеспечивает выравнивание давления в системе лоток - зона восстановления печи.In addition, the installation is equipped with a mixer 21 with nozzles for the input of natural gas and air. The air is supplied to the mixer 21 by the compressor 22. The mixer 21 is designed to receive a gas-air mixture with a ratio of the volumetric content of air oxygen and natural gas α = 0.3 ... 0.5 and is connected by a pipe through the check valves to the tray 16 and the outer pipe 12. The receiving hopper 18 is connected by an air duct to the compressor 22. The supply of the gas-air mixture to the tray 16 provides equalization of pressure in the tray-recovery zone system of the furnace.

Подача газовоздушной смеси в наружную трубу 12, расположенную в футеровке печи, обеспечивает охлаждение основного трубопровода 11, через который транспортируется мелкозернистый железосодержащий концентрат.The supply of the gas-air mixture to the outer pipe 12, located in the lining of the furnace, provides cooling of the main pipe 11, through which a fine-grained iron-containing concentrate is transported.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Перед началом работы установки по технологической инструкции разогревается футеровка печи до температуры 1000-1100°С. В конце периода разогрева в печь через загрузочное устройство 3 в своде 4 печи загружают кусковой железосодержащий материал в количестве 85-90% от общего объема рабочего пространства печи. Материал продувают восстановительными плазменными струями и доводят до плавления. Предварительно высушенный и просеянный мелкозернистый железорудный концентрат загружают в приемный бункер 18, закрывают крышки приемного бункера 18 и загрузочного лотка 16. Включают дополнительный плазмотрон 13. Шнековым механизмом 19 перегружают концентрат из приемного бункера 18 в загрузочный лоток 16. Одновременно подают газовоздушную смесь из смесителя 21 в наружную трубу 12 и лоток 16, а в бункер 18 с помощью компрессора 22 подают воздух. Включают вибратор 17, установленный на загрузочном лотке. Лоток 16 совместно с основным трубопроводом 11 колеблется с заданной частотой, при этом трубопровод 11 колеблется в наружной трубе 12. На выходе из трубопровода 11 образуется газопорошковая смесь, которая попадает на плазменную струю дополнительного плазмотрона и за счет кинетической энергии струи вдувается в расплав. За счет вдува воздуха в приемный бункер и газовоздушной смеси в загрузочный лоток, в них поддерживается давление, величина которого равна или превышает давление в зоне ввода концентрата в плазму. Дозагрузку концентрата производят при работающих плазмотронах. Интенсивное перемешивание зеркала ванны выравнивает температуру металла и расплавленного шлака и непрерывно обновляет поверхность шлака, который постоянно остается перегретым и жидким.Before the installation starts, the furnace lining is heated to a temperature of 1000-1100 ° С according to the technological instructions. At the end of the preheating period, a lump of iron-containing material in the amount of 85-90% of the total working space of the furnace is loaded into the furnace through the loading device 3 in the roof 4 of the furnace. The material is purged with reducing plasma jets and adjusted to melting. The pre-dried and sieved fine-grained iron ore concentrate is loaded into the receiving hopper 18, the lids of the receiving hopper 18 and the loading tray 16 are closed. An additional plasma torch 13 is turned on. The concentrate from the hopper 18 is loaded with a screw mechanism 19 into the loading tray 16. At the same time, the gas-air mixture is supplied from the mixer 21 to the outer pipe 12 and the tray 16, and into the hopper 18 using the compressor 22 serves air. Turn on the vibrator 17 mounted on the loading tray. The tray 16, together with the main pipe 11, oscillates with a predetermined frequency, while the pipe 11 oscillates in the outer pipe 12. At the outlet of the pipe 11, a gas-powder mixture is formed that enters the plasma jet of an additional plasma torch and is blown into the melt due to the kinetic energy of the jet. Due to the blowing of air into the receiving hopper and the gas-air mixture into the loading tray, they maintain a pressure whose value is equal to or greater than the pressure in the zone of concentrate input into the plasma. The concentrate is reloaded with operating plasmatrons. Intensive mixing of the bath mirror equalizes the temperature of the metal and molten slag and continuously updates the surface of the slag, which constantly remains superheated and liquid.

После окончания дозагрузки предусмотренного заранее объема концентрата и его переплава, металл и шлак сливают через летку, выключают плазмотроны. Установка технически подготовлена для загрузки кускового железосодержащего материала через загрузочное устройство 3 и повторного проведения процесса плавки.After completing the reloading of the pre-determined volume of the concentrate and its remelting, the metal and slag are drained through the notch, the plasma torches are turned off. The installation is technically prepared for loading lumpy iron-containing material through the loading device 3 and re-conducting the melting process.

ПримерExample

Установка для прямого получения железоуглеродистых сплавов включает плавильную печь с объемом внутренней полости 0,7 м3. В нижней боковой части печи симметрично друг другу установлены два плазмотрона косвенного действия мощностью по 0,5 МВт каждый и направлены под углом к центру пода. В боковой стенке печи, с противоположной стороны от летки, установлен дополнительный плазмотрон мощностью 0,1 МВт, сопло которого расположено выше уровня расплава. В футеровке боковой стенки печи вертикально установлены коаксиально расположенные трубы, выпускные отверстия которых в канале футеровки примыкают к срезу сопла дополнительного плазмотрона. Образующие выходного участка канала расположены с расходящимся по ходу потока наклоном. Диаметр внутренней трубы (основного трубопровода) составляет 21 мм, а диаметр наружной трубы - 40 мм. В верхней части печи внутренняя труба жестко связана с загрузочным лотком, закрытым герметичной крышкой с внутренним объемом 0,01 м3. На боковой стенке загрузочного лотка закреплен вибратор, а лоток установлен на амортизаторах. Дополнительно установлен приемный бункер объемом 0,5 м3 со шнековым механизмом в нижней его части, выход которого через гибкий рукав связан с загрузочным лотком. Плавильную печь разогревают до температуры 1100°С. Через загрузочное устройство, расположенное в своде печи, загружают окатыши объемом 0,5 м3 (массой 1 т) и кусковую известь для офлюсования пустой породы.Installation for the direct production of iron-carbon alloys includes a melting furnace with an internal cavity volume of 0.7 m 3 . In the lower side of the furnace, two indirect-acting plasma torches with a power of 0.5 MW each are installed symmetrically to each other and are directed at an angle to the center of the hearth. In the side wall of the furnace, on the opposite side of the notch, an additional 0.1 MW plasma torch is installed, the nozzle of which is located above the melt level. Coaxially arranged pipes are vertically installed in the lining of the furnace side wall, the outlet openings of which in the lining channel are adjacent to the nozzle exit of the additional plasma torch. The generators of the output section of the channel are located with a diverging divergence in the direction of flow. The diameter of the inner pipe (main pipe) is 21 mm, and the diameter of the outer pipe is 40 mm. In the upper part of the furnace, the inner pipe is rigidly connected to the loading tray, closed with a sealed cover with an internal volume of 0.01 m 3 . A vibrator is mounted on the side wall of the loading tray, and the tray is mounted on shock absorbers. Additionally, a receiving hopper with a volume of 0.5 m 3 is installed with a screw mechanism in its lower part, the output of which through a flexible sleeve is connected to the loading tray. The melting furnace is heated to a temperature of 1100 ° C. Through a loading device located in the roof of the furnace, pellets with a volume of 0.5 m 3 (weighing 1 ton) and lump lime for fluxing waste rock are loaded.

Химический состав окатышей, %: Fe2O3 - 87,2, FeO - 3,1, CaO - 2,14, MgO - 9,1, Mn - 0,3, SiO2 - 8,2.The chemical composition of the pellets,%: Fe 2 O 3 - 87.2, FeO - 3.1, CaO - 2.14, MgO - 9.1, Mn - 0.3, SiO 2 - 8.2.

Процесс восстановления протекает в течение 1,5 ч при интенсивном подводе тепла и восстановительного газа через плазмотроны.The recovery process proceeds for 1.5 hours with an intense supply of heat and reducing gas through the plasma torches.

По истечении указанного времени в плавильной зоне появляется расплав. Загружают приемный бункер мелкозернистым железорудным концентратом с содержанием FeОБЩЕЕ - 66,9, который перед подачей в бункер высушивают и просеивают.After the specified time, a melt appears in the melting zone. The receiving hopper is loaded with fine-grained iron ore concentrate with an Fe content of TOTAL 66.9, which is dried and sieved before being fed into the hopper.

Химический состав концентрата, %: Fe2O3 - 61,7, FeO - 30,5, SiO2 - 5,8, CaO - 0,4, Mg - 0,58, P - 0,021, S - 0,4 (Концентрат Ингулецкого ГОКа).The chemical composition of the concentrate,%: Fe 2 O 3 - 61.7, FeO - 30.5, SiO 2 - 5.8, CaO - 0.4, Mg - 0.58, P - 0.021, S - 0.4 ( Concentrate of the Ingulets GOK).

Из приемного бункера концентрат перегружают в загрузочный лоток с помощью шнекового механизма, при этом в лоток и наружную коаксиально расположенную трубу подают газовоздушную смесь с соотношением объемного содержания О2/CH4 α=0,4 и давлением 105 Па.From the receiving hopper, the concentrate is loaded into the loading tray using a screw mechanism, while the air-gas mixture with a volume ratio of O 2 / CH 4 α = 0.4 and a pressure of 10 5 Pa is fed into the tray and the outer coaxial pipe.

Подача газовоздушной смеси при указанном соотношении позволила снизить температуру в основном трубопроводе подачи концентрата, нагреваемого от кладки печи, с 1000 до 850°С.The supply of a gas-air mixture at the indicated ratio allowed to reduce the temperature in the main supply line of the concentrate heated from the masonry of the furnace from 1000 to 850 ° C.

Указанный объем концентрата (0,5 м3) непрерывно перегружают через загрузочный лоток и основной трубопровод в печь за время 60-80 мин. Концентрат попадает на плазменную струю дополнительного плазмотрона и внедряется в расплав. Через каждые 300-400 кг загруженного концентрата через загрузочное устройство в своде печи вводят кусковую известь из расчета основности шлака 1,2-1,4.The indicated volume of concentrate (0.5 m 3 ) is continuously reloaded through the loading tray and the main pipeline into the furnace for 60-80 minutes. The concentrate enters the plasma jet of an additional plasma torch and is introduced into the melt. Every 300-400 kg of loaded concentrate, bulk lime is introduced through the loading device in the roof of the furnace based on the basicity of slag 1.2-1.4.

Продолжают термическое воздействие восстановительными плазменными струями, доводят температуру расплава до 1630°С. Затем открывают летку, совместно выпускают металл и шлак. Расплав направляют на участок разделения шлака и металла.The thermal action is continued by reducing plasma jets, the melt temperature is brought up to 1630 ° C. Then they open the tap hole, together release metal and slag. The melt is directed to the separation section of slag and metal.

Таким образом, настоящее изобретение направлено на исключение из техпроцесса операции окомкования мелкозернистого железосодержащего концентрата, что значительно упрощает технологию, снижает капитальные и производственные затраты на тонну горячего металла и позволяет увеличить удельную производительность с единицы площади пода печи.Thus, the present invention is aimed at eliminating from the process the operation of pelletizing fine-grained iron-containing concentrate, which greatly simplifies the technology, reduces capital and production costs per ton of hot metal, and allows to increase the specific productivity per unit area of the furnace hearth.

Claims (9)

1. Способ прямого получения железоуглеродистых сплавов, включающий подачу кускового железосодержащего материала и мелкозернистого железосодержащего концентрата раздельными потоками в плавильную печь, последующее их расплавление в плавильной зоне, отличающийся тем, что кусковой материал вводят в верхнюю зону плавильной печи в количестве 85-90% от общего объема рабочего пространства печи, продувают кусковой материал в нижней части печи восстановительными плазменными струями, истекающими из плазмотронов косвенного действия, которые располагают под одинаковыми углами к поду печи, и при образовании расплава производят подачу железосодержащего концентрата заданного объема вибротранспортированием по каналу, выполненному в футеровке печи, на плазменную восстановительную струю дополнительного плазмотрона и вдувают вместе с ней в ванну расплава таким образом, что вектор подачи мелкозернистого концентрата пересекает ось струи, причем концентрат охлаждают в канале вибротранспортирования до температуры не более 900°С путем формирования кольцевого потока газовоздушной смеси вокруг канала и по его длине, а после окончания подачи заданного объема концентрата продолжают термическое воздействие восстановительными плазменными струями на расплав до полного восстановления железосодержащего материала, после чего сливают металл и шлак.1. A method for the direct production of iron-carbon alloys, including the supply of lumpy iron-containing material and fine-grained iron-containing concentrate in separate streams into the melting furnace, their subsequent melting in the melting zone, characterized in that the lumpy material is introduced into the upper zone of the melting furnace in an amount of 85-90% of the total the volume of the working space of the furnace, the bulk material in the lower part of the furnace is purged with reducing plasma jets flowing from indirect plasma torches, which They are placed at the same angles to the bottom of the furnace, and when a melt is formed, an iron-containing concentrate of a given volume is supplied by vibrotransport through a channel made in the furnace lining to a plasma recovery jet of an additional plasmatron and, together with it, is blown into the melt bath so that the feed vector of fine-grained concentrate crosses the axis of the jet, and the concentrate is cooled in a vibrotransport channel to a temperature of not more than 900 ° C by forming an annular flow of gas-air mixture and around the channel and along its length, and after supplying a predetermined amount of concentrate continued thermal effect reducing plasma jets on the melt until full recovery of ferrous material, then poured into metal and slag. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кусковой железосодержащий материал загружают в печь в виде окатышей, брикетов и других материалов.2. The method according to claim 1, characterized in that the lumpy iron-containing material is loaded into the furnace in the form of pellets, briquettes and other materials. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер частиц железосодержащего концентрата составляет от 0,1 до 6,0 мм.3. The method according to claim 1, characterized in that the particle size of the iron-containing concentrate is from 0.1 to 6.0 mm 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение объемного содержания кислорода воздуха и природного газа в газовоздушной смеси составляет O2/СН4=0,3-0,5.4. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the volumetric oxygen content of air and natural gas in the gas-air mixture is O 2 / CH 4 = 0.3-0.5. 5. Способ по любому из пп.1, 3 и 4, отличающийся тем, что концентрат и газовоздушную смесь подают раздельно через коаксиально расположенные каналы внутри футеровки боковой стенки печи на восстановительную плазменную струю дополнительного плазмотрона.5. The method according to any one of claims 1, 3 and 4, characterized in that the concentrate and the gas-air mixture are fed separately through coaxially located channels inside the lining of the side wall of the furnace to a recovery plasma jet of an additional plasma torch. 6. Установка для прямого получения железоуглеродистых сплавов, содержащая плавильную печь, загрузочное устройство для кускового железосодержащего материала, расположенное в своде печи, и устройство для подвода мелкозернистого железосодержащего концентрата в плавильную печь, летку для слива металла и шлака, выходное отверстие для отходящих из печи газов, средства для высокотемпературного нагрева материала, отличающаяся тем, что устройство для подвода мелкозернистого железосодержащего концентрата снабжено плазмотроном косвенного действия, установленным в боковой стенке печи, срез сопла которого примыкает к выпускному отверстию трубопровода подвода мелкозернистого железосодержащего концентрата в полости канала футеровки, выполненного переменного поперечного сечения, увеличивающимся в направлении плавильной зоны печи, а средства для высокотемпературного нагрева материала выполнены в виде установленных в боковых стенках печи на одном уровне пар плазмотронов косвенного действия, продольные оси которых направлены к центру пода, а их сопла контактируют с ванной расплава.6. Installation for the direct production of iron-carbon alloys, containing a melting furnace, a loading device for lumpy iron-containing material, located in the arch of the furnace, and a device for supplying fine-grained iron-containing concentrate into the melting furnace, a tap hole for draining metal and slag, an outlet for exhaust gases from the furnace , means for high-temperature heating of the material, characterized in that the device for supplying a fine-grained iron-containing concentrate is equipped with an indirect plasma torch action installed in the side wall of the furnace, the nozzle cut adjacent to the outlet of the pipeline for supplying fine-grained iron-containing concentrate in the cavity of the lining channel, made of variable cross section, increasing in the direction of the melting zone of the furnace, and means for high-temperature heating of the material are made in the form of installed in the side walls furnaces at the same level of indirect plasmatron pairs, the longitudinal axis of which are directed to the center of the hearth, and their nozzles are in contact with the bath alloy. 7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что трубопровод подвода мелкозернистого концентрата расположен в футеровке боковой стенки печи, верхний конец которого соединен с загрузочным лотком, снабженным вибратором.7. Installation according to claim 6, characterized in that the pipeline for supplying fine-grained concentrate is located in the lining of the side wall of the furnace, the upper end of which is connected to a loading tray equipped with a vibrator. 8. Установка по п.6 или 7, отличающаяся тем, что устройство для подвода мелкозернистого концентрата включает коаксиально установленные трубы, образующие тракты подачи мелкозернистого концентрата и охладителя в виде газовоздушной смеси.8. Installation according to claim 6 or 7, characterized in that the device for supplying fine-grained concentrate includes coaxially installed pipes forming the supply paths of fine-grained concentrate and a cooler in the form of a gas-air mixture. 9. Установка по п.6, отличающаяся тем, что сопло плазмотрона, установленного в устройстве для подвода мелкозернистого концентрата, расположено выше предполагаемого уровня расплава.9. Installation according to claim 6, characterized in that the nozzle of the plasma torch installed in the device for supplying fine-grained concentrate is located above the expected level of the melt.
RU2007101141/02A 2006-05-03 2007-01-10 Method of iron-carbon alloy direct receiving and facility for its implementation RU2342441C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200604818 2006-05-03
UAA200604818A UA81984C2 (en) 2006-05-03 2006-05-03 Method for direct obtaining of iron-carbon alloys and a plant for realizing thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007101141A RU2007101141A (en) 2008-07-20
RU2342441C2 true RU2342441C2 (en) 2008-12-27

Family

ID=39817315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007101141/02A RU2342441C2 (en) 2006-05-03 2007-01-10 Method of iron-carbon alloy direct receiving and facility for its implementation

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2342441C2 (en)
UA (1) UA81984C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796237C1 (en) * 2022-09-14 2023-05-18 Александр Соловьев Reagent supply system for metal melt

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796237C1 (en) * 2022-09-14 2023-05-18 Александр Соловьев Reagent supply system for metal melt

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007101141A (en) 2008-07-20
UA81984C2 (en) 2008-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2106413C1 (en) Method of pig iron production
US4605437A (en) Reactor iron making
KR0131266B1 (en) Process for the production of iron using converter
RU2154110C2 (en) Device for producing molten conversion pig iron
CZ280147B6 (en) Process of increased input of energy for saving electrical energy in electric arc steel-making furnaces
CN106566907B (en) The production method and melting reduction device of the direct smelt iron of iron ore
KR930009970B1 (en) Process for smelting or melting ferrous or non-ferrous metal from self-reducing agglomerates or metal
US6273932B1 (en) Continuous metal melting process
CN1345381A (en) Direct iron and steelmaking
AU2015367250A1 (en) Metallurgical furnace for producing metal alloys
CN103851640A (en) Method and equipment for treating process gas
JPH08504937A (en) Method and apparatus for melting ferrous metal materials with coke burning cupola
KR19990008225A (en) Smelting method of metal raw material in blast furnace
CN102586528A (en) Novel natural gas smelting reduction ironmaking process
RU2342441C2 (en) Method of iron-carbon alloy direct receiving and facility for its implementation
RU2295574C2 (en) Method of production of metal and plant for realization of this method
EP3325672B1 (en) Method of utilizing furnace off-gas for reduction of iron oxide pellets
BRPI0611894B1 (en) Process and plant for producing iron from an iron-containing material
RU2594927C2 (en) Method and device for production of liquid cast iron and steel
US3503736A (en) Direct iron and steelmaking process
RU2299244C2 (en) Modular furnace
RU2361927C1 (en) Device for receiving of iron from steel made of ironoxide materials
Matyukhin et al. Natural-gas heating of cupola furnaces for more energy-efficient iron production
RU2319749C2 (en) Method of the direct production of iron, in particular steels, and installation for its implementation
CN219995876U (en) Smelting furnace and system for smelting reduction of copper-containing dust and sludge

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110111