SU9794A1

SU9794A1 - The method of smelting iron from steel directly from ores and an electric furnace for the designated purpose

Info

Publication number: SU9794A1
Application number: SU5414A
Authority: SU
Inventors: Э.Я. Вейс
Original assignee: Э.Я. Вейс
Priority date: 1925-11-04
Filing date: 1925-11-04
Publication date: 1929-05-31

Description

Первоначально железо добывалось непосредственно из руды, так называемым, сыродутным спосЬбом . При этом способе до 50% содержащегос В руде железа тер лось В шлаке, ибо при той сравнительно низкой температуре, котора достигалась в сыродутных горнах (печах), можно было обратить кремнезем , составл ющий пустую породу руды, В шлак только посредством закиси железа, так как Только силикат закиси жезеза достаточно плавок, чтобы расплавитьс при такой температуре; Kpofie того, при сыродутно1ч способе можно было перерабатывать только богатые и легкоплавкие руды. СыродутныйInitially, iron was mined directly from the ore, the so-called cheese-making method. In this method, up to 50% of the iron contained in the ore was lost in the slag, because with the relatively low temperature reached in the cheese-making furnaces, it was possible to convert silica constituting the waste rock of the ore. As soon as the nitrous oxide geese is sufficiently melted to melt at that temperature; Kpofie addition, with the cheese-mode, it was possible to process only rich and fusible ores. Syrodutny

способ бЬ(Л вытеснен способом ДО;;method b (L is superseded by the method to ;;

менной плавки, который, однако, не дает пр мо из руды железо или сталь, а промежуточный продукт- чугун, из которого уже потом поЛ1 чают ковкое железо или сталь. Между тем, сыродутный способ по своей идее должен был быть более ВЫГОДНЫМ, чем современное получение КОВКОГО железа ,и стали из промежутрчного продукта-чугуна, ибо В перэом случае требуетс одна операций, а во втором - две. Это вызвало многочисленные попыткиsmelting, which, however, does not give iron or steel directly from the ore, and the intermediate product is cast iron, from which only ductile iron or steel is later obtained. In the meantime, the cheese-making method was supposed to be more FAVORABLE than the modern production of FORGER iron and steel from an intermediate cast iron product, for in the first case one operation is required, and in the second two. It caused numerous attempts.

его усовершенствовани . -Однако,, все они встречали технические преп тстви , которые делали их экономически невыгодными. Главным преп тствием была-невозможность, достичь такой высокой температуры , какова необходима дл полного восстановлени всего железа из руды, его плавлени и отделени из него шлаков без того,, чтобы получаемое железо не науглероживалось , т. е. не превращалось В чугун от соприкосновени х накаленным углем.its improvement. “However, they all encountered technical barriers that made them economically unprofitable. The main obstacle was the impossibility of achieving such a high temperature as is necessary for the complete reduction of all the iron from the ore, its melting and the removal of slag from it without the resulting iron being carbonized, i.e. it does not turn into cast iron from the contact hot coal.

До изобретени электрической металлургической печи е было такого источника тепла, кроме твердого углерода (угл ), который мог бы дать необходимую высокую концентрированную температуру и В; то же врем не науглероживал бьь восстановл емое железо.Before the invention of the electric metallurgical furnace, e was such a source of heat, other than solid carbon (coal), which could give the necessary high concentrated temperature and B; at the same time, the recoverable iron was not carburized.

Как попытки нагревать руду с расчитанным количеством угл в. закрытых сосудах, та и попЬ1тки употребл ть газ одновременно как восстановитель и нагреватель в пламенных или иного типа печах-кончались одинаково неудачно. Если, же .при этом и удавалось достичь сколько-нибудь удовлетворительных, температур, то это было сопр женоAs an attempt to heat the ore with the calculated amount of coal in. closed vessels, the same and the like, to use gas at the same time as a reducing agent and a heater in a fiery or other type of furnaces ended equally unsuccessfully. If, on the other hand, it was possible to achieve any satisfactory temperatures, then this was accompanied by

со столь большими расходами топливу , что способ делалс экономически невыгодным, и все же такого полного восстановлени всего закл1Ьчающегос в руде железа, как это , достигаетс в современном доменном процессе, не получалось. Если же употребл ли газ одновременно как восстановитель и, нагреватель, то дл горени газа необходимо присутствие воздуха, количество которого трудно регулируемо. С употреблением же воздуха неизбежно проникновение в железо азота и окисление части восстановленного железа избыточным кислородом воздуха,, что влечет за собою ухудшение качества железа и потерю значительного его количества в шлаках . Поэтому восстановительной атмосферы и вполне достаточной температуры все же не прлуча7 ось.with such high fuel costs that the method was made economically unprofitable, and yet such complete recovery of all iron in the ore, as it is achieved in the modern blast furnace process, did not work. If gas was used simultaneously as a reducing agent and a heater, then the presence of air, the amount of which is difficult to control, is necessary for gas to burn. With the use of air, inevitably, the penetration of nitrogen into iron and the oxidation of a portion of reduced iron by excess oxygen of the air, entails a deterioration in the quality of iron and a loss of its significant amount in slags. Therefore, a reducing atmosphere and an ample temperature is still not about the axis.

Эти неудачи повели к тому, что .даже установилс взгл д (Ледебург 1881 г.), что ни генераторный, ни вод ной газ не способен выдел ть железо из руды без содействи твердого углерода, ибо участие последнего необходимо дл получени атмосферы, неспособной окисл ть. Такого взгл да держались не только Ледебург, Лирман, Цединг, Перси и др., но даже и новейшие металлурги, так, например, Озанн в своем труде „Eisenhuttenkuiide (1915 г.) еще держитс этого взгл да. Однако, новейшее изобретение шведского металлурга Виберга, восстановл ющего железную руду до стали только одним воздействием на руду окиси углерода при совершенном отсутствии твердого, углерода в каком бы то ни было виде, опровергает этот взгл д.These failures led to the fact that even a second glance was established (Ledeburg, 1881), that neither the generator nor the water gas is able to release iron from the ore without the assistance of solid carbon, since the latter’s participation is necessary to obtain an atmosphere that cannot oxidize. . Not only Ledeburg, Lirman, Tsinging, Percy and others kept their eyes on this, but even the newest metallurgists, for example, Ozann in his work “Eisenhuttenkuiide (1915) still holds this look. However, the latest invention of the Swedish metallurgist Wiberg, who reduced iron ore to steel with only one impact on carbon monoxide ore in the complete absence of solid carbon of any kind, refutes this view.

При высокой температуре сродство кислорода к углероду сильнее, нежели к железу, а потому железна руда, наход сь при высокой температуре BJ соприкосновении с углеродом в виде угл или окиси углерода (ICCy, отдает свой кислород углероду (fe O44-4С 3 JFe-}-4СО) или окиси углерода 0 -f-4СО ЗЛ -|-4Ш5 и прлучаетс чистре ;железо. Но железо при высокихAt high temperature, the affinity of oxygen to carbon is stronger than to iron, and therefore iron ore, being at high temperature BJ in contact with carbon in the form of coal or carbon monoxide (ICCy, gives off its oxygen to carbon (fe O44-4C 3 JFe -} - 4CO) or carbon monoxide 0 -f-4SO PLN - | -4Ш5 and is produced more cleanly; iron. But iron at high

температурах не только отдает свой кислород углероду, но и само пргловдает углерод, особенно;в прикосновении с раскаленным углем, превраща сь в чугун.temperatures, not only gives up its oxygen to carbon, but also carbon itself, especially; when touched with red-hot coal, it turns into cast iron.

Дл непосредственного получени железа из руДы необходимо иметь: среду с восстановительной атмосферой , чтобы восстановленное железо оп ть не окисл лось кислородом воздуха, температуру около 2000° С, руду в таком составе, при котором она наилегче плавитс и дает жидкие шлаки, и в, таком виде, который обеспечил бы максимальное соприкосновение отдельных частиц руды с углеродом, дабы руда могла бь1стрее отдать свой кислород углероду и, наконец, углерод в таком виде, чтобы врсстановленное железо не науглероживалрсь бы.To directly obtain iron from the ore, it is necessary to have: a medium with a reducing atmosphere, so that the reduced iron is not again oxidized by atmospheric oxygen, the temperature is about 2000 ° C, the ore is in such a composition that it melts and gives liquid slags, and a form that would maximize the contact of individual particles of ore with carbon, so that the ore could more quickly give up its oxygen to carbon and, finally, carbon in such a way that the reduced iron would not carbonize.

По предлагаемому способу процесс ведетс в электрической металлургической печи, специально дл этой цели приспособленной; восстановителем вл етс вдуваемый в печь вод ной газ, а {эуда в пылевидном состо нии свободно сыплетс навстречу восход щему потоку гор чих восстановительных газой. При такой среде и температуре врсстановление пылевидной руды вод ным газом должцо происходить весьма быстро.According to the proposed method, the process is conducted in an electric metallurgical furnace, specially adapted for this purpose; The reducing agent is water gas blown into the furnace, and the pulverized state freely leaks in the direction of the upward flow of hot reducing gas. At such an environment and temperature, the reduction of pulverized ore with water gas should occur very quickly.

Восстановленное железо в риде пылевидных частиц губчатого железа падает на под печи, где оно плавитс , отдел етс от шлаков и окончательно босстановл етс , продуванием через расгу1авленный железа и шлака вод ного газа. При этом должно произойти и некоторое науглероживание восстановленного железа выделением твердого углерода (2 СО С02-1-С), степень которого , однако, впрлне во власти ведущего плавку. В расплавлённ Железо и закись железа () вдуваетс углерод в ридё восстановительного газа дл окончательного освобождени железа Рт кислорода ( Fe-{- COg) и рведени углерода в железо (3 (три Fe -f 2СО СОзУ, отработанный газ отсасываетс и прогон етс черезThe reduced iron in the ridge of dusty particles of spongy iron falls on under the furnace, where it melts, separates from the slags, and finally is restored by blowing through the iron and the slag a water gas. In this case, some carburization of reduced iron should occur with the release of solid carbon (2 CO CO2-C), the degree of which, however, is mainly due to the power of the lead smelting. In molten Iron and iron oxide (), carbon is blown into a gas reducing vessel to release iron O2 (Fe - {- COg) and carbon in iron (3 (three Fe – f 2CO SOZ), the exhaust gas is sucked off and passed through

газогенератор, где он восстановл етс (С02 + С:р 2СО) в окись углерода (СО) и снова идет в работу.the gas generator, where it is reduced (C02 + C: p 2CO) to carbon monoxide (CO) and goes back to work.

В домне прохождение шихты (калош ) очень продолжительно, ибо :руда и древесный уголь или кокс внос тс в домну в виде крупных «усков, что очень затрудн ет физико-химический процесс восстановлени железа из руды углеродом. Руда только в исключительных случа х обогащаетс , а потому доменный процесс дает очень большие количества шлака, требующего дл своего плавлени непроизводительгной траты значительных количеств топлива. Шлаки и большинстве случаев вл ютс очень непри тным -бременем, ибо дл них не наход т целесообразного и окупающего рас:ходы использовани .In the blast furnace, the passage of the charge (galoshes) is very long, for: ore and charcoal or coke are introduced into the blast furnace in the form of large tailings, which makes it difficult for the physico-chemical process of reducing iron from the ore to carbon. Ore is enriched only in exceptional cases, and therefore the blast furnace process produces very large quantities of slag, which require significant quantities of fuel to melt non-production waste. Slag and in most cases are a very unpleasant burden, because for them they find no expedient and paying back races: the use moves.

В электрической же печи обогащенна и измельченна руда очень быстро восстановл етс газообразным углеродом, поэтому производительность печи должна быть очень большой, а шлаки должнь получатьс в минимальном количестве. Расходы по обогащению и измельчению должны окупитьс громадной Производительностью, быстротой восстановлени - и экономией топлива , получающейс от плавлени «обогащенной руды, содержащей минимальное количество пустой породы . Кроме того, можно с особой (ВЫГОДОЙ перерабатывать рудную мелочь, котора теперь не находит применени .In the electric furnace, the enriched and crushed ore is very quickly recovered by gaseous carbon, therefore, the capacity of the furnace must be very high and the slags must be obtained in a minimum amount. The cost of enrichment and grinding should be paid for with enormous Productivity, speed of recovery - and savings of fuel resulting from the smelting of "rich ore containing the minimum amount of waste rock." In addition, it is possible with special (PROFITABLE to process ore fines, which now does not find application.

На чертеже схематически представлена предлагаема электрическа «печь дл выплавки железа и сталиThe drawing shows schematically the proposed electric "furnace for smelting iron and steel

непосредственно из руды, при чем фиг. 1 изображает вертикальный разрез печи и фир. 2-горизонтальный разрез ее. .directly from the ore, and FIG. 1 depicts a vertical section of the furnace and firm. 2-horizontal section of it. .

В своде обычной электрической металлургической печи с провод щим подом и электродами вставлена широка длинна труба 1, служаща дл ввода пылевидной шихты и отсасывани через патрубок 2 отработанного газа; печь снабжена боковыми трубами 3 и 4 и фурмами 5 и 6, служащими дл продувани газа через слой расправленного металла и , и трубами 7 и 8 дл вдувани газа, предназначенного дл восстановлени ниспадающей пылевидной шихты.In the vault of a conventional electric metallurgical furnace with a conductive hearth and electrodes, a wide long tube 1 is inserted, which serves to introduce a pulverized charge and suction through the exhaust gas nozzle 2; The furnace is equipped with side pipes 3 and 4 and tuyeres 5 and 6, which serve for blowing gas through a layer of expanded metal and, and pipes 7 and 8 for injecting gas intended for the recovery of a falling pulverized charge.

Предмет патента.The subject of the patent.

1.Способ выплавки железа и стали непосредственно из руд в электрических печах, отличающийс тем, что дл восстановлени мелко измельченной до пылевидного состо ни руды, засыпаемой сверху в электрическую печь, вдувают восстановительный газ Новерх сло .металла-и одновременно дл очищени расплавленного металла, после чего отработанный газ отсасывают, регенерируют/ и вновь пускают в дело.1. A method of smelting iron and steel directly from ores in electric furnaces, characterized in that to restore the finely crushed to a pulverulent state of ore, which is poured from above into an electric furnace, the reducing metal from the Nauerch layer of metal is blown in and simultaneously to purify the molten metal after what the exhaust gas is sucked off, regenerated / and again put into action.

2.Дл осуществлени указанного в п. 1 способа электрическа печь, отличающа с тем, что она снабжена патрубком 2 дл отсасывани отработанного газа, фурмами 5 и 6 дл вдувани газа через слой расплавленного металла и трубами 7 и 8 дл вдувани газа, предназначенного дл восстановлени руды.2. To carry out the process described in paragraph 1, an electric furnace, characterized in that it is provided with a pipe 2 for sucking off the exhaust gas, tuyeres 5 and 6 for injecting gas through a layer of molten metal and pipes 7 and 8 for injecting gas ore.

фИГ1FIGH1

фиг2Fig2

--,-,г-1-, -, g-1

л Л ч /L.4rrl L h / L.4rr

1-о1st