RU2385947C2

RU2385947C2 - Method for pre-heating of metallised pellets or briquettes

Info

Publication number: RU2385947C2
Application number: RU2007140572/02A
Authority: RU
Inventors: Карл БРОЦМАН (DE); Карл БРОЦМАН
Original assignee: Саршталь Аг
Priority date: 2006-01-04
Filing date: 2006-01-04
Publication date: 2010-04-10
Also published as: RU2007140572A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: method for pre-heating of reduced iron or briquettes of hot briquetted iron by flow of hot gas includes formation of reduced iron pellets or briquettes of hot briquetted iron, heating of gas in heat exchanger to temperature of pre-heating, and passage of hot gas via layer of reduced iron pellets or briquettes of hot briquetted iron. Besides gas flow rate is selected based on condition of hot gas temperature quick drop in relatively thin layer of reduced iron pellets or hot briquetted iron briquettes with provision of temperature front motion in process of heating through layer. For heating of reduced iron pellets average value of heating gas flow rate makes less than 6000 nm³/(hr×m²), or for heating of hot briquetted iron briquettes average value of heating gas flow rate makes less than 12000 nm³/(hr×m²).

EFFECT: invention makes it possible to reuse gas for heating without its additional cooling with provision of high thermal efficiency.

12 cl, 1 dwg

Description

[0001] В сталеплавильном производстве все большее предпочтение отдается металлизированным окатышам и брикетам, полученным из железной руды так называемыми способами прямого восстановления. В настоящее время они обычно называются металлизированными окатышами, полученными по способу Прямого Восстановления Железа - окатыши ПВЖ (также известные как губчатое железо), и металлизированными брикетами, полученными по способу Горячего Брикетирования Железа (брикеты ГБЖ). Окатыши ПВЖ имеют сферическую форму с диаметром, приблизительно равным 15 мм, брикеты ГБЖ имеют форму прямоугольного параллелепипеда с размерами, приблизительно равными 30×50×100 мм.[0001] In steelmaking, metallized pellets and briquettes obtained from iron ore by the so-called direct reduction methods are becoming increasingly preferred. Currently, they are usually called metallized pellets obtained by the Direct Iron Reduction method - PVZH pellets (also known as sponge iron) and metallized briquettes obtained by the Hot Iron Briquetting method (HBI briquettes). PWG pellets have a spherical shape with a diameter of approximately 15 mm; HBI pellets have the shape of a rectangular parallelepiped with dimensions of approximately 30 × 50 × 100 mm.

[0002] Однако по сравнению с ломом плавление металлизированных окатышей или брикетов вызывает значительные затруднения. В первую очередь это происходит вследствие того, что по технологическим причинам приблизительно 5-8% железа находится в окисной форме, в виде, например, вюстита (оксида железа). Но и их физическое состояние, то что они имеют меньшую пористость по сравнению с ломом, также препятствует плавлению. Из-за этого для плавления металлизированных окатышей или брикетов, например, в электродуговой печи требуется приблизительно 600 кВт·ч/т стали по сравнению с 400 кВт·ч/т стали для плавления лома.[0002] However, compared with scrap, the melting of metallized pellets or briquettes causes significant difficulties. This is primarily due to the fact that for technological reasons, approximately 5-8% of the iron is in oxide form, for example, in the form of wustite (iron oxide). But their physical state, the fact that they have less porosity than scrap, also prevents melting. Because of this, approximately 600 kWh / t of steel is required to melt metallized pellets or briquettes, for example, in an electric arc furnace, compared with 400 kWh / t of steel for melting scrap.

[0003] Для уменьшения этого недостатка окатыши ПВЖ, например, загружают в плавильную печь непосредственно из процесса прямого восстановления при температуре приблизительно 650°С, таким образом экономя приблизительно 170 кВт·ч/т стали. Такое прямое соединение возможно, конечно же, только если цех прямого восстановления и плавильная установка в пространственном отношении находятся близко друг к другу. Используемые для этих целей цеха весьма сложны и тщательно продуманны.[0003] To reduce this disadvantage, DRI pellets, for example, are loaded into the smelting furnace directly from the direct reduction process at a temperature of about 650 ° C., thereby saving about 170 kWh / t of steel. Such a direct connection is possible, of course, only if the direct reduction workshop and the smelter are spatially close to each other. The workshops used for these purposes are very complex and carefully thought out.

[0004] В журнале "Transactions (стр.11, том 28, 1988)" описан способ предварительного разогрева брикетов ГБЖ, пропусканием печных уходящих газов через слой брикетов ГБЖ. Из-за сильного окисления при более высоких температурах температура предварительного подогрева должна быть ниже 700°С. Содержание вюстита, установленное как 8%, лишь немного снижается при этой температуре и ведет к неконтролируемому вспениванию шлака после введения присадки к раствору углеродсодержащего железа. Описание и рисунки, кроме того, указывают, что уходящие газы покидают слой брикетов ГБЖ при высокой температуре. Установлено, что время эффективного предварительного подогрева равно 5-10 минутам.[0004] The journal Transactions (p. 11, volume 28, 1988) describes a method for preheating HBI briquettes by passing furnace exhaust gases through a layer of HBI briquettes. Due to the strong oxidation at higher temperatures, the preheating temperature should be below 700 ° C. The wustite content, set to 8%, only slightly decreases at this temperature and leads to uncontrolled foaming of the slag after the introduction of an additive to the carbon-containing iron solution. The description and drawings, in addition, indicate that the exhaust gases leave the HBI briquette layer at high temperature. It was found that the time for effective preheating is 5-10 minutes.

[0005] Проблема, лежащая в основе изобретения, заключается в том, чтобы избежать значительных неудобств, существующих при плавлении железорудных металлизированных окатышей и брикетов, и показать новый путь выгодного использования неблагоприятного в других условиях для способа предварительного подогрева физического состояния упомянутых металлизированных окатышей или брикетов и таким образом значительного сокращения необходимой для плавления энергии.[0005] the Problem underlying the invention is to avoid significant inconveniences existing when melting iron ore metallized pellets and briquettes, and to show a new way of advantageous use of unfavorable in other conditions for the method of preheating the physical condition of the said metallized pellets or briquettes and thus significantly reducing the energy needed for melting.

[0006] Решение проблемы осуществлено способом по пункту 1 формулы изобретения. Полезные улучшения данного способа раскрыты в зависимых пунктах.[0006] The solution to the problem is carried out by the method according to paragraph 1 of the claims. Useful improvements to this method are disclosed in the dependent paragraphs.

[0007] Основанием для настоящего изобретения послужило удивительное открытие, что при определенных условиях горячий газ охлаждается с нелинейным изменением температуры при прохождении через слой металлизированных окатышей или брикетов, но что обогревающий газ охлаждается фактически полностью в пределах тонкого подслоя. Толщина упомянутого подслоя зависит от металлизированных окатышей или брикетов. Так, толщина подслоя составляет приблизительно от 20 до 30 см при использовании окатышей и приблизительно 50 см при использовании брикетов. В процессе нагрева температурный фронт, следовательно, движется сквозь слой, и обогревающие газы, покидая слой, остаются при низкой температуре вплоть до почти полного нагрева общей загрузки. Это позволяет повторно использовать инертный газ для нагревания без дополнительного охлаждения. В частности, температура обогревающего газа, покидающего слой, приблизительно равна температуре окружающей среды или ненамного, то есть порядка приблизительно десяти градусов, выше при температуре впуска приблизительно от 800 до 1100°С в начале процесса нагревания. Только после того как температурный фронт прошел почти через весь слой; температура обогревающего газа, покидающего слой, начинает повышаться и достигает приблизительно 180, а затем 220°С к концу процесса нагревания.[0007] The basis for the present invention was the surprising discovery that under certain conditions the hot gas cools with a non-linear temperature change when passing through a layer of metallized pellets or briquettes, but that the heating gas cools almost completely within a thin sublayer. The thickness of said sublayer depends on metallized pellets or briquettes. Thus, the thickness of the sublayer is approximately 20 to 30 cm when using pellets and approximately 50 cm when using briquettes. In the process of heating, the temperature front, therefore, moves through the layer, and the heating gases, leaving the layer, remain at low temperature until the total charge is almost completely heated. This allows you to reuse an inert gas for heating without additional cooling. In particular, the temperature of the heating gas leaving the bed is approximately equal to the ambient temperature or slightly, that is, about ten degrees, higher at an inlet temperature of about 800 to 1100 ° C. at the beginning of the heating process. Only after the temperature front has passed through almost the entire layer; the temperature of the heating gas leaving the layer begins to rise and reaches approximately 180, and then 220 ° C at the end of the heating process.

[0008] Изобретательский эффект на распределение температуры в слое окатышей или брикетов получен, когда средний расход циркулирующего обогревающего газа составляет ниже 6000 нм³/(ч×м²) при применении окатышей ПВЖ и ниже 12000 нм³/(ч×м²) при применении брикетов ГБЖ в расчете на свободную поверхность слоя окатышей или брикетов. Средний расход газа предпочтительно равен приблизительно от 1000 до 4000 нм³/ч и, более предпочтительно, равен приблизительно от 1500 до 3000 нм³/ч на 1 м² свободной поверхности слоя для окатышей ПВЖ и приблизительно от 2000 до 7000 нм³/ч и, более предпочтительно, приблизительно от 2500 до 5000 нм³/ч на 1 м² свободной поверхности слоя для брикетов ГБЖ. На первый взгляд это количество кажется абсурдным. Время предварительного разогрева, следовательно, настолько велико, что при необходимости предварительного разогрева всего объема продукции потребуется применять множество установок предварительного разогрева для одного плавильного резервуара. Более длительное время предварительного разогрева, кроме того, ведет к более высоким потерям тепла, соответственно. Но все же преимущества для процесса нагревания преобладают, поскольку циркулирующий инертный газ не нужно охлаждать, после того как он покидает слой окатышей или брикетов с целью нагрева, в результате чего общая тепловая эффективность значительно выше, чем если бы нагревание было осуществлено быстрее. К тому же установка для нагревания является более простой.[0008] An inventive effect on the temperature distribution in the layer of pellets or briquettes is obtained when the average flow rate of the circulating heating gas is below 6000 nm ³ / (h × m ² ) when using PWG pellets and below 12000 nm ³ / (h × m ² ) when the use of HBI briquettes in the calculation of the free surface of the layer of pellets or briquettes. The average gas flow rate is preferably from about 1000 to 4000 nm ³ / h and, more preferably, from about 1500 to 3000 nm ³ / h per 1 m ^{2 of the} free surface of the layer for DRI pellets and from about 2000 to 7000 nm ³ / h and , more preferably, from about 2500 to 5000 nm ³ / h per 1 m ^{2 the} free surface of the layer for HBI briquettes. At first glance, this amount seems absurd. The preheat time, therefore, is so long that if you need to preheat the entire production volume, you will need to use many preheat units for one melting tank. A longer preheat time, in addition, leads to higher heat losses, respectively. Nevertheless, the advantages for the heating process prevail, since the circulating inert gas does not need to be cooled after it leaves the layer of pellets or briquettes for the purpose of heating, as a result of which the overall thermal efficiency is much higher than if the heating were carried out faster. In addition, the installation for heating is simpler.

[0009] Заявленное предельное значение расхода инертного газа следует понимать как среднее значение за весь период нагревания. Например, расход газа может быть ниже 8000 нм³/(ч×м²) во время первой половины цикла нагревания при нагревании окатышей ПВЖ. Затем, во второй половине, количество газа постоянно снижают вплоть до 1000 нм³/(ч×м²). Также можно начать с 6000 нм³/(ч×м²) и непрерывно снижать общее количество вплоть до 1000 нм³/(ч×м²). При нагревании брикетов ГБЖ расход обогревающего газа может, например, составлять 14000 нм³/(ч×м²) в течение первой половины цикла нагревания, причем в дальнейшем, во второй половине, количество газа непрерывно снижают до 2000 нм³/(ч×м²). Однако также можно начать с 12000 нм³/(ч×м²) и непрерывно снижать количество обогревающего газа до 2000 нм³/(ч×м²). Заявленный в обоих примерах режим работы приводит к тому, что падение давления в нагревательном резервуаре остается приблизительно постоянным на протяжении всего времени нагревания.[0009] The claimed inert gas flow limit should be understood as the average value over the entire heating period. For example, the gas flow rate may be lower than 8000 nm ³ / (h × m ² ) during the first half of the heating cycle when heating the DRI pellets. Then, in the second half, the amount of gas is constantly reduced up to 1000 nm ³ / (h × m ² ). You can also start with 6000 nm ³ / (h × m ² ) and continuously reduce the total amount up to 1000 nm ³ / (h × m ² ). When heating HBI briquettes, the consumption of heating gas can, for example, be 14000 nm ³ / (h × m ² ) during the first half of the heating cycle, and further, in the second half, the amount of gas is continuously reduced to 2000 nm ³ / (h × m ² ). However, you can also start with 12,000 nm ³ / (h × m ² ) and continuously reduce the amount of heating gas to 2000 nm ³ / (h × m ² ). The operating mode stated in both examples leads to the fact that the pressure drop in the heating tank remains approximately constant throughout the entire heating time.

[0010] Для удовлетворения условиям патентоспособности необходимо соответственно адаптировать геометрическую форму нагревательного резервуара. Так, соотношение диаметра резервуара в свету к высоте резервуара в свету должно составлять от 0,5 до 1,5 для резервуара предварительного разогрева, предназначенного для нагревания окатышей ПВЖ. Как правило, диаметр резервуара в свету должен быть приблизительно равен высоте слоя окатышей.[0010] In order to satisfy the patentability conditions, it is necessary to adapt the geometric shape of the heating tank accordingly. So, the ratio of the diameter of the tank in the light to the height of the tank in the light should be from 0.5 to 1.5 for the tank pre-heating, designed to heat the pellets DRI. As a rule, the diameter of the tank in the light should be approximately equal to the height of the layer of pellets.

[0011] Для резервуара предварительного разогрева, предназначенного для нагревания брикетов ГБЖ, соотношение диаметра резервуара к высоте резервуара должно составлять от 1 до 3. В среднем диаметр резервуара в свету должен быть равен примерно половине толщины слоя брикетов.[0011] For a preheating tank intended for heating HBI briquettes, the ratio of the diameter of the tank to the height of the tank should be from 1 to 3. On average, the diameter of the tank in the light should be approximately half the thickness of the briquette layer.

[0012] Заявленные условия относятся к резервуарам с круглым поперечным сечением. Они, конечно, могут быть пересчитаны соответственно для любой другой геометрической формы.[0012] The claimed conditions apply to tanks with a circular cross section. They, of course, can be recalculated accordingly for any other geometric shape.

[0013] Согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы нагревающий поток поступал на слой сверху и проходил сквозь слой сверху вниз. Также предпочтительно, чтобы в этом режиме работы в нижней части имелось коническое сужение. Однако этот участок не берут в расчет в вышеупомянутых геометрических условиях для нагревательного резервуара.[0013] According to the present invention, it is preferable that the heating stream enters the layer from above and passes through the layer from top to bottom. It is also preferred that in this mode of operation, there is a conical narrowing at the bottom. However, this section is not taken into account in the above geometric conditions for the heating tank.

[0014] Оказалось, что такая форма нижнего участка позволяет обеспечить положительный результат, заключающийся в почти полностью однородном нагревании слоя ПВЖ. Если поперечное сечение в нижней части уменьшается до приблизительно 1/3 поперечного сечения в верхней части нагревательного резервуара, последняя часть слоя нагревается лучше, чем таковая с постоянным поперечным сечением.[0014] It turned out that this form of the lower section allows us to provide a positive result, which consists in almost completely uniform heating of the layer of DRI. If the cross section in the lower part is reduced to approximately 1/3 of the cross section in the upper part of the heating tank, the last part of the layer heats better than that with a constant cross section.

[0015] Неожиданно оказалось, что повторно используемым "инертным газом" может быть воздух. Содержащийся в воздухе кислород становится причиной того, что приблизительно 0.1% количества железа в начале процесса нагревания окисляется и его количество затем уменьшается. По прошествии короткого промежутка времени количество кислорода, содержащегося в воздухе, оказывается связано с железом, и тогда циркулирующий газ, предназначенный для процесса разогрева, состоит только из неокисляющего газа.[0015] It has surprisingly been found that reusable inert gas may be air. Oxygen in the air causes approximately 0.1% of the amount of iron to be oxidized at the beginning of the heating process and then decrease. After a short period of time, the amount of oxygen contained in the air is bound to iron, and then the circulating gas intended for the heating process consists only of non-oxidizing gas.

[0016] Высокая степень снижения содержания вюстита имеет решающее значение при предварительном разогреве металлизированных окатышей и брикетов. Это уменьшает количество энергии, требуемой для плавления, приблизительно на 25%. Но это также упрощает присадку к раствору углеродсодержащего железа, что является обычной практикой, предотвращая иногда случающееся вспенивание шлака.[0016] A high degree of reduction in wustite is critical in preheating metallized pellets and briquettes. This reduces the amount of energy required for melting by about 25%. But it also simplifies the addition of carbon-containing iron to the solution, which is common practice, preventing the occasional foaming of slag.

[0017] Неожиданно оказалось, что применение изобретательского способа снижает содержание вюстита в агломератах фактически полностью. Предположительно, это объясняется тем, что содержание СО в циркулирующем инертном газе увеличивается очень быстро сразу же после начала снижения вюстита, таким образом создавая оптимальные условия для уменьшения содержания вюстита. Эффект можно усилить, если менять давление обогревающего газа пульсирующим способом. Для этой цели достаточны изменения давления вплоть 20%.[0017] It has unexpectedly been found that the application of the inventive method reduces the content of wustite in the agglomerates almost completely. Presumably, this is due to the fact that the CO content in the circulating inert gas increases very quickly immediately after the start of reduction of wustite, thereby creating optimal conditions for reducing the content of wustite. The effect can be enhanced by changing the pressure of the heating gas in a pulsating manner. For this purpose, pressure changes up to 20% are sufficient.

[0018] Новаторское снижение количества циркулирующего газа и коническое сужение поперечного сечения в нижней части нагревательного резервуара в высокой степени способствуют снижению содержания вюстита в окатышах и брикетах также в нижней части нагревательного резервуара.[0018] The innovative reduction in the amount of circulating gas and the conical narrowing of the cross section in the lower part of the heating reservoir contribute to a high degree to the reduction of wustite in the pellets and briquettes also in the lower part of the heating reservoir.

[0019] В результате уменьшения содержания вюстита образуется значительное количество СО, которое либо сжигается, либо собирается и используется в виде топливного газа для теплообменника, благодаря чему можно покрыть почти половину требуемой энергии.[0019] As a result of the reduction in the content of wustite, a significant amount of CO is generated, which is either burned or collected and used as fuel gas for the heat exchanger, so that almost half of the required energy can be covered.

[0020] Таким образом, способ согласно изобретению способствует важному уменьшению содержания вюстита двумя путями. Это высокое содержание СО в циркулирующем газе и относительно большое время нагревания.[0020] Thus, the method according to the invention contributes to the important reduction of the content of wustite in two ways. This is a high content of CO in the circulating gas and a relatively long heating time.

[0021] Оказалось, что контролировать условия нагревания губчатого железа согласно изобретению можно простым способом, измеряя температуру уходящего газа, покидающего резервуар предварительного подогрева. Если температура уходящего газа превышает 200°С, поток обогревающего газа уменьшают. В целом условия оптимального нагревания достаточно стабильны. Однако время от времени требуется проводить настройку, поскольку фракция металлизированных окатышей и брикетов с меньшим размером зерна или также мелкая фракция может колебаться как по количественным показателям, так и по местному распределению в нагревательном резервуаре.[0021] It turned out that it is possible to control the conditions for heating the sponge iron according to the invention in a simple way by measuring the temperature of the flue gas leaving the preheating tank. If the temperature of the exhaust gas exceeds 200 ° C, the flow of heating gas is reduced. In general, the conditions for optimal heating are quite stable. However, adjustment is required from time to time, since the fraction of metallized pellets and briquettes with a smaller grain size or also the fine fraction can fluctuate both in quantitative indicators and in the local distribution in the heating tank.

[0022] Температура предварительного разогрева металлизированных окатышей или брикетов должна находиться в пределах от 800°С до 1100°С. Кроме того, предпочтительно, чтобы содержание С в окатышах или брикетах составляло по меньшей мере 2%. Эти два условия способствуют полному уменьшению содержания вюстита.[0022] The preheating temperature of metallized pellets or briquettes should be in the range of 800 ° C to 1100 ° C. In addition, it is preferred that the C content in the pellets or briquettes is at least 2%. These two conditions contribute to a complete decrease in the content of wustite.

[0023] Сущностью настоящего изобретения также является и то, что поверхность окатышей обрабатывают таким способом, что они не спекаются при высокой температуре предварительного разогрева. Эта обработка известна из способов прямого восстановления в шахтной печи. Порошок, которым обычно покрывают окатыши, состоит из MgO, СаО или их соединений. При такой обработке может использоваться температура предварительного разогрева вплоть до 1100°С.[0023] It is also an essence of the present invention that the surface of the pellets is treated in such a way that they do not sinter at a high preheating temperature. This treatment is known from direct reduction processes in a shaft furnace. The powder, which is usually coated with pellets, consists of MgO, CaO or their compounds. With this treatment, a preheating temperature of up to 1100 ° C can be used.

[0024] Применение способа согласно изобретению позволяет снизить энергию, требуемую для плавления металлизированных окатышей или брикетов в электродуговой печи, до менее чем 200 кВт·ч/т стали. Также с большей легкостью можно допустить более высокое содержание жильной породы в рудах в процессе плавления вследствие высокой температуры предварительного подогрева.[0024] The application of the method according to the invention allows to reduce the energy required for melting metallized pellets or briquettes in an electric arc furnace to less than 200 kWh / t of steel. It is also easier to allow a higher content of vein in the ores during the melting process due to the high preheating temperature.

[0025] Пример установки для осуществления способа согласно изобретению показан на прилагаемом чертеже. Упомянутая установка состоит из нагревательного резервуара, восстановительной установки для нагревания инертного газа, вентилятора и тканевого фильтра. В качестве восстановительной установки может использоваться объемный регенератор. Однако вместо регенератора можно использовать рекуператор. Это позволяет упростить установку, но при этом снижаются максимально возможная температура и тепловой коэффициент полезного действия.[0025] An example installation for implementing the method according to the invention is shown in the attached drawing. The said installation consists of a heating tank, a recovery unit for heating an inert gas, a fan and a fabric filter. As a recovery installation, a volumetric regenerator can be used. However, instead of a regenerator, a recuperator can be used. This allows you to simplify the installation, but at the same time, the maximum possible temperature and thermal efficiency are reduced.

[0026] Отделенный в тканевом фильтре порошок является металлическим и, следовательно, самовоспламеняющимся. Поэтому необходимо принять соответствующие меры, чтобы фильтр всегда был заполнен инертным газом. Порошок можно просто окислить при условии, что газ обогащен небольшим количеством водяного пара, причем будет достаточно температуры насыщения, равной 20°С.[0026] The powder separated in the fabric filter is metallic and therefore self-igniting. Therefore, appropriate measures must be taken so that the filter is always filled with inert gas. The powder can simply be oxidized, provided that the gas is enriched with a small amount of water vapor, and a saturation temperature of 20 ° C is sufficient.

[0027] Особо предпочтительное воплощение состоит в комбинации объемного регенератора, переделанного для настоящего способа. В этом случае регенератор используют со значительно увеличенной толщиной слоя сыпучего материала. В то время как толщина радиально пересекаемого слоя сыпучего материала обычно составляет приблизительно 60 см, в заявке на изобретение она приблизительно удвоена. Таким образом, сохраненного тепла достаточно, чтобы нагреть общее количество загрузки ПВЖ. Это также приводит к лучшей комбинации требуемого давления для циркуляции инертного газа. В то время как в объемном регенераторе падение давления постоянно уменьшается, в резервуаре предварительного разогрева оно повышается. Таким образом, в процессе нагревания имеет место некоторая регулировка падения давления.[0027] A particularly preferred embodiment is a combination of a volumetric regenerator modified for the present method. In this case, the regenerator is used with a significantly increased layer thickness of the bulk material. While the thickness of the radially intersected layer of bulk material is usually approximately 60 cm, it is approximately doubled in the application for invention. Thus, the stored heat is sufficient to heat the total amount of loading of DRI. This also leads to a better combination of the required pressure for inert gas circulation. While the pressure drop is constantly decreasing in the volumetric regenerator, it is increasing in the preheating tank. Thus, during the heating process, some adjustment of the pressure drop takes place.

[0028] Для нагревательного резервуара важна форма. Давайте в качестве примера рассмотрим нагревание загрузки с 50 т губчатого железа. Для 50 т окатышей ПВЖ необходимо, чтобы внутренний объем резервуара составлял приблизительно 30 м³. Диаметр в свету резервуара равен 3,3 м, а высота цилиндрической части равна 4 м, из которых 3,5 м заполнены окатышами. Над окатышами остается пустое пространство, через которое вводят горячий инертный газ. Горячий газ протекает через наполнение сверху вниз. Нижняя часть резервуара состоит из сужающегося конуса, в нижнем участке которого существуют отверстия для удаления охлажденного инертного газа.[0028] For the heating tank, shape is important. Let’s take as an example the heating of a load with 50 tons of sponge iron. For 50 tons of DRI pellets, it is necessary that the internal volume of the tank is approximately 30 m ³ . The diameter in the light of the tank is 3.3 m, and the height of the cylindrical part is 4 m, of which 3.5 m are filled with pellets. Above the pellets there is an empty space through which hot inert gas is introduced. Hot gas flows through the filling from top to bottom. The lower part of the tank consists of a tapering cone, in the lower section of which there are openings for removing cooled inert gas.

[0029] Для нагревания загрузки, чтобы нагреть окатыши, через них пропускают инертный газ в количестве, в целом составляющем 40000 нм³. Согласно настоящему изобретению начинают с расхода инертного газа, равного 8000 нм³/(ч×м²). При диаметре нагревательного резервуара 3,3 м поперечное сечение равняется 8,6 м², а расход потока газа составляет 68800 нм³/ч. Через 10 минут количество газа начинает непрерывно снижаться в течение 40 минут вплоть до 1000 нм³/(ч×м²). Общее время нагревания составляет приблизительно 50 минут. Температура уходящего газа в конце цикла нагревания равна 180°С. Необходимость охлаждать циркулирующий инертный газ отсутствует.[0029] In order to heat the load, in order to heat the pellets, inert gas is passed through them in an amount of a total of 40,000 nm ³ . According to the present invention, an inert gas flow rate of 8000 nm ³ / (h × m ² ) is started. With a diameter of the heating tank of 3.3 m, the cross section is 8.6 m ² and the gas flow rate is 68800 nm ³ / h. After 10 minutes, the amount of gas begins to continuously decrease over 40 minutes up to 1000 nm ³ / (h × m ² ). The total heating time is approximately 50 minutes. The temperature of the exhaust gas at the end of the heating cycle is 180 ° C. There is no need to cool the circulating inert gas.

[0030] Рассмотрим второй пример нагревания загрузки с 50 т брикетов ГБЖ. Для 50 т брикетов ГБЖ необходим резервуар, внутренний объем которого приблизительно равен 20 м³. Резервуар имеет диаметр в свету 2 м, а высоту цилиндрической части 6 м, из которой 5,5 м заполнены брикетами ГБЖ. Над слоем остается свободное пространство, через которое вводят горячий инертный газ. Горячий газ протекает через наполнение сверху вниз. Нижняя часть резервуара состоит из сужающегося конуса, в нижнем участке которого существуют отверстия для удаления охлажденного инертного газа.[0030] Consider a second example of heating a charge with 50 tons of HBI briquettes. For 50 tons of HBI briquettes, a tank is needed whose internal volume is approximately equal to 20 m ³ . The tank has a light diameter of 2 m and a height of the cylindrical part of 6 m, of which 5.5 m are filled with HBI briquettes. Above the layer there is free space through which hot inert gas is introduced. Hot gas flows through the filling from top to bottom. The lower part of the tank consists of a tapering cone, in the lower section of which there are openings for removing cooled inert gas.

[0031] Для нагревания загрузки, чтобы нагреть слой, через него пропускают инертный газ в количестве, в целом составляющем 40000 нм³. Согласно настоящему изобретению можно начать с расхода инертного газа, равного 7000 нм³/(ч×м²). При диаметре нагревательного резервуара 2 м поперечное сечение равняется 3,1 м², а расход газа составляет 21700 нм³/ч. Через 20 минут количество газа начинают непрерывно снижать в течение 2 часов вплоть до 3000 нм³/(ч×м²). Общее время нагревания составляет приблизительно 2,3 часа. Температура уходящего газа в конце цикла нагревания равна 180°С. Необходимость охлаждать циркулирующий инертный газ отсутствует.[0031] In order to heat the load in order to heat the layer, an inert gas is passed through it in an amount of a total of 40,000 nm ³ . According to the present invention, it is possible to start with an inert gas flow rate of 7000 nm ³ / (h × m ² ). With a diameter of the heating tank of 2 m, the cross section is 3.1 m ² and the gas flow rate is 21700 nm ³ / h. After 20 minutes, the amount of gas begins to continuously decrease over 2 hours up to 3000 nm ³ / (h × m ² ). The total heating time is approximately 2.3 hours. The temperature of the exhaust gas at the end of the heating cycle is 180 ° C. There is no need to cool the circulating inert gas.

[0032] После нагревания окатыши могут быть загружены в плавильный резервуар через шиберную заслонку в нижней части нагревательного резервуара. Однако также может быть целесообразным конструировать резервуар таким образом, чтобы он имел форму мульды, причем в этом случае верхней границей является снимаемая или навесная крышка. Затем после предварительного разогрева агломерат сбрасывают в плавильный резервуар, как это происходит при загрузке лома.[0032] After heating, the pellets can be loaded into the melting tank through a slide gate at the bottom of the heating tank. However, it may also be advisable to design the tank so that it has the shape of a mold, in which case the removable or hinged lid is the upper boundary. Then, after preliminary heating, the agglomerate is discharged into the melting tank, as it happens when scrap is loaded.

[0033] Непрерывный предварительный разогрев в плавильном резервуаре маловероятен. При этом было бы необходимо иметь расход обогревающего газа 120000 нм³/ч для 50 т окатышей, загружаемых непрерывно в течение 20 минут, что бы потребовало очень сложных восстановительных установок и высокого давления. Для нагревательного резервуара это также потребовало бы невыполнимых условий.[0033] Continuous preheating in the melting tank is unlikely. In this case, it would be necessary to have a heating gas flow rate of 120,000 nm ³ / h for 50 tons of pellets loaded continuously for 20 minutes, which would require very complex recovery plants and high pressure. For a heating tank, this would also require impracticable conditions.

[0034] Изобретение раскрыто для случая, когда в качестве плавильной установки используют электродуговую печь. Как описано ранее, это дает особые преимущества. Однако изобретение не ограничивается таким сочетанием. Оно может использоваться с любой плавильной установкой. Например, в качестве плавильной установки может использоваться конвертер. Предварительный разогрев окатышей ПВЖ позволяет значительно увеличить добавки ПВЖ. В этом случае особенно предпочтительно использовать способ в сочетании с конвертером с донной продувкой с последующим сжиганием нагретым воздухом участвующих в реакции газов. При содержании углерода в окатышах приблизительно 4%, используя способ согласно изобретению, в таком конвертере может производиться жидкая сталь без дополнительной подачи энергии и без жидкого чушкового чугуна.[0034] The invention is disclosed for the case when an electric arc furnace is used as a melting plant. As described previously, this provides particular advantages. However, the invention is not limited to such a combination. It can be used with any smelter. For example, a converter may be used as a smelter. Preheating of DRI pellets can significantly increase the additives of DRI. In this case, it is particularly preferable to use the method in combination with a bottom-purge converter, followed by combustion of the gases involved in the reaction with heated air. When the carbon content in the pellets is approximately 4%, using the method according to the invention, liquid steel can be produced in such a converter without additional energy supply and without liquid pig iron.

[0035] Способ согласно изобретению не ограничивается нагреванием указанных металлизированных окатышей и брикетов. Часто ферросплавы имеют такую же крупность зерен, что и брикеты ГБЖ, но со значительно большими флуктуациями размеров зерен. Эти вещества также можно разогревать в установке согласно настоящему изобретению. При более высокой мелкогабаритной фракции предпочтительно работать на нижней границе изобретательских диапазонов, то есть отношение диаметра к высоте нагревательного резервуара тогда должно составлять приблизительно 1, а количество газа должно быть меньше 5000 нм³/(ч×м²). Оптимальные значения необходимо определять экспериментально в зависимости от гранулометрических характеристик. Изобретение обеспечивает значительное сбережение энергии, расходуемой на плавление, и соответствующее увеличение производительности.[0035] The method according to the invention is not limited to heating said metallized pellets and briquettes. Ferroalloys often have the same grain size as HBI briquettes, but with significantly larger grain size fluctuations. These substances can also be heated in the installation according to the present invention. With a higher small fraction, it is preferable to work on the lower boundary of the inventive ranges, that is, the ratio of the diameter to the height of the heating tank should then be approximately 1, and the amount of gas should be less than 5000 nm ³ / (h × m ² ). The optimal values must be determined experimentally depending on the particle size characteristics. The invention provides a significant saving of energy spent on melting, and a corresponding increase in productivity.

Claims

1. A method for preheating PWG pellets or HBI briquettes with a hot gas stream, comprising the following steps: a layer of PWC pellets or HBI briquettes is formed from PWC pellets or HBI briquettes, the gas is heated in the heat exchanger to the preheating temperature and hot gas is passed through a layer of PWC pellets or briquettes HBI, and the gas flow rate is such that a rapid drop in the temperature of hot gas occurs in a relatively thin layer of DRI pellets or HBI briquettes, so that during heating the temperature front moves through the layer, while for heating the DRI pellets the average value of the heating gas flow rate is less than 6000 nm ³ / (h · m ² ), or for heating HBI briquettes the average value of the heating gas flow rate is less than 12000 nm ³ / (h · m ² ).

2. The method according to claim 1, further comprising the step of reusing gas leaving the layer of PWG pellets or HBI briquettes by reheating and re-passing the gas through a layer of PWG pellets or HBI briquettes.

3. The method according to claim 1 or 2, in which hot circulating gas is passed through a layer of PVZH pellets or HBI briquettes, as a result of which said gas transfers its thermal energy to a large extent to PVZH pellets or HBI briquettes, then it is again heated in the heat exchanger to a temperature preheating.

4. The method according to claim 1 or 2, in which the average value of the flow of heating gas for the entire heating time is less than 4000 nm ³ / h, multiplied by the diameter of the pellets DRI or briquettes HBI, measured in cm, based on 1 m ^{2 the} surface of the layer pellets DRI or briquettes HBI.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the heating gas enters the layer of PWG pellets or HBI briquettes from above through a free space.

6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the PWG pellets or HBI briquettes with a carbon content of 2-5% are heated with an inert heating gas having a temperature of from 800 to 1100 ° C.

7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure of the heating gas is changed in a pulsating manner.

8. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure of the heating gas is changed to 20% relative to the average pressure.

9. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas flow is controlled by the temperature of the exhaust gas.

10. The method according to claim 1 or 2, characterized in that during the preliminary heating of the PVZH pellets, the ratio of the height to the cross section of the PVZH layer is regulated in the range from 0.5 to 1.5.

11. The method according to claim 1 or 2, characterized in that during the preliminary heating of HBI briquettes, the ratio of height to the cross section of the HBI layer is regulated in the range from 1 to 3.

12. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the circulating heating gas leaves through a conical socket, in which the cross section is reduced to at least 1/3 of the cross section of the heating tank.