UA73760C2 - A method for producing iron and/or alloys thereof from, ironoxide-containing materials and an apparatus for realizing the same - Google Patents

A method for producing iron and/or alloys thereof from, ironoxide-containing materials and an apparatus for realizing the same Download PDF

Info

Publication number
UA73760C2
UA73760C2 UA2002086735A UA2002086735A UA73760C2 UA 73760 C2 UA73760 C2 UA 73760C2 UA 2002086735 A UA2002086735 A UA 2002086735A UA 2002086735 A UA2002086735 A UA 2002086735A UA 73760 C2 UA73760 C2 UA 73760C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
melting zone
melting
plasmatrons
gas
metal
Prior art date
Application number
UA2002086735A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Anatolii Tymofiiovych Neklesa
Original Assignee
Anatolii Tymofiiovych Neklesa
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 Anatolii Tymofiiovych Neklesa filed Critical Anatolii Tymofiiovych Neklesa
Priority to UA2002086735A priority Critical patent/UA73760C2/en
Publication of UA73760C2 publication Critical patent/UA73760C2/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

The invention relates to the ferrous metallurgy, in particular to a method for producing iron and/or alloys thereof from ironoxide-containing materials and an apparatus for realizing the same. It includes a partial reduction of said materials by means of blow with reducing gas leaving the melting zone and cooled to 800-1000 DEGREE C being subjected to preliminary partial burning in the vertical channel, delivery of partially reduced ironoxide-containing material to the melting zone where it is melted and finally reduced. The column of partially reduced metal is blown with hydrocarbon-containing plasma jets at a specified ratio of oxygen to reducer of 0.1-0.5, at that the column height h of material to be melted through is determined from the ratio between consumption of plasma forming gas and diameter of the initial nozzle of plasmatron taking into account the specific density, specific power of plasma jets, melt density and acceleration of gravity. The specific electric power ??s of plasma jets is equal to 0.7-2 kW per 1 kg of finished metal, at that the oxygen-containing gas is blown to the melting zone above solid material at a ratio with combustible gas leaving the melting zone being greater than stoichiometric one. Applied is also the apparatus for realizing the above said method. The invention provides obtaining the iron of a high quality with a low level of admixtures, lowered specific power inputs without use of coke and minimal impact on the environment.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до чорної металургії, а саме до переробки і виробництва металопродукції. 2 Попередній рівень технікиThe invention relates to ferrous metallurgy, namely to the processing and production of metal products. 2 Prior art

Відомий плазмовий спосіб виробництва феросплавів (З), АЗ, 1329623), у якому вихідний матеріал інжектують у плазмовий вуглеводневий струмінь, який вдувають у твердий грудковий відновник. До недоліків зазначеного способу варто віднести низьку продуктивність процесу і наявність твердого відновника, що різко знижує якість готового металу. 70 Тому останнім часом знаходять широке поширення способи, засновані на попередньому відновлені вихідної шихти і наступному плавлені її в рідкій ванні Ю.В.Цвєтков, С.А Панфілов "Низькотемпературна плазма в процесах відновлення" М: Наука, 1980, 359с.).A known plasma method of producing ferroalloys (Z), AZ, 1329623), in which the starting material is injected into a plasma hydrocarbon jet, which is blown into a solid lump reducing agent. The disadvantages of this method include the low productivity of the process and the presence of a solid reducing agent, which sharply reduces the quality of the finished metal. 70 Therefore, methods based on the previous recovery of the initial charge and the subsequent melting of it in a liquid bath have recently become widespread.

Однак відомі способи не дозволяють виробляти готовий метал з низьким вмістом домішок і високою продуктивністю, оскільки в верхній частині плавильної зони шихта сплавляється, утворюючи "мости", а в зоні 19 попереднього відновлення температура не достатня для ефективного відновлення.However, the known methods do not allow the production of finished metal with a low content of impurities and high productivity, because in the upper part of the melting zone the charge fuses, forming "bridges", and in the pre-reduction zone 19 the temperature is not sufficient for effective recovery.

Найбільш близьким по технічній суті і результату, що досягається, (прототип) до описуваного винаходу є спосіб одержання заліза і/чи його сплавів з окісних матеріалів (його варіантів), що включає їхнє часткове відновлення шляхом подачі підходящим із плавильної зони охолодженим до 800-1000 оС відновним газом, підданим попередньому частковому відновленню твердої фази вертикальному каналі, подачу частково відновленого матеріалу в плавильну зону реактора, де здійснюють його плавлення й остаточне відновлення. При цьому плавлення й остаточне відновлення окислених матеріалів у плавильній зоні здійснюють за рахунок реакції з вутлецевовмісним паливом і кисневмісним газом.The closest in technical essence and the result achieved (prototype) to the described invention is the method of obtaining iron and/or its alloys from oxidizing materials (its variants), which includes their partial recovery by feeding suitable from the melting zone cooled to 800-1000 оС reducing gas subjected to preliminary partial recovery of the solid phase in a vertical channel, supply of partially reduced material to the melting zone of the reactor, where its melting and final recovery are carried out. At the same time, the melting and final recovery of oxidized materials in the melting zone is carried out due to the reaction with oxygen-containing fuel and oxygen-containing gas.

У результаті використання такого способу одержання заліза ефективність процесу за рахунок використання тепла і відновного потенціалу газу, що відходить із плавильної зони, зростає, і підвищуються екологічні с 725 показники процесу. Ге)As a result of the use of this method of obtaining iron, the efficiency of the process due to the use of heat and the regenerative potential of the gas leaving the smelting zone increases, and the environmental c 725 indicators of the process increase. Gee)

Відомий спосіб одержання заліза і/чи його сплавів з окісних матеріалів (його варіантів) реалізується за допомогою пристрою (реактора) для одержання заліза і/чи його сплавів з окісних матеріалів, що містить плавильну зону, обладнану засобами подачі енергоносія і відновника безпосередньо в рідку фазу і кисневмісного газу в простір над рідкою фазою проплавляє мого матеріалу для допалювання горючого газу, що о утворюється в результаті плавлення, випускний отвір, засіб для введення окісних матеріалів у реактор, засіб (Се) для охолодження газу, що відходить, засіб часткового відновлення окісних матеріалів, засіб подачі частково відновлених матеріалів у плавильну зону, вертикально встановлений трубопровід газу, що відходить, з'єднуючий - засіб часткового відновлення окісного матеріалу в нижній його частині з плавильною зоною ІА, СІ, 2077595, со кл. 6С21813/14. Опубл. 20.12.1989рA known method of obtaining iron and/or its alloys from oxidizing materials (its variants) is implemented using a device (reactor) for obtaining iron and/or its alloys from oxidizing materials, which contains a melting zone equipped with means of feeding the energy carrier and reducing agent directly into the liquid phase and oxygen-containing gas into the space above the liquid phase melts my material for afterburning the combustible gas that is formed as a result of melting, an outlet, a means for introducing oxidizing materials into the reactor, a means (Se) for cooling the outgoing gas, a means of partial recovery of oxidizing materials , a means of supplying partially recovered materials to the melting zone, a vertically installed exhaust gas pipeline, connecting - a means of partial recovery of oxidizing material in its lower part with the melting zone IA, SI, 2077595, so cl. 6C21813/14. Publ. 12/20/1989

Зо Недоліком відомого способу є те, що в результаті його використання одержуване залізо має високий вміст - вуглецю й інших домішок, що не дозволяє використовувати одержуваний метал безпосередньо після випуску з реактора для виробництва високоякісних виробів (автомобільний, або трансформаторний лист, виробництво жароміцних, особливо міцних і нержавіючих сталей і т.п.). Іншим недоліком є те, що спосіб неможливо « здійснювати плазмовими струменями, оскільки при неузгодженій продувці плазмою стовпа матеріалу З 70 відбувається або виплеск розплаву на стінку реактора та у зону попереднього відновлення, або ушкодження с плазмотронів при їхньому газодинамічному запиранні (прогар плазмотрона, влучення охолодної води в розплав, "з неконтрольовані наслідки).The disadvantage of the known method is that as a result of its use, the obtained iron has a high content of carbon and other impurities, which does not allow the use of the obtained metal immediately after release from the reactor for the production of high-quality products (automotive or transformer sheet, production of heat-resistant, especially strong and stainless steels, etc.). Another disadvantage is that the method cannot be carried out by plasma jets, since in the case of uncoordinated plasma blowing of a column of Z 70 material, there is either a splash of melt onto the reactor wall and into the pre-recovery zone, or damage to the plasmatrons during their gas-dynamic shutdown (burnout of the plasmatron, impact of cooling water in the melt, "with uncontrollable consequences).

Недоліком пристрою (реактора), використовуваного для реалізації відомого способу, є те, що конструкція реактора не дозволяє використовувати плазмотрони для нижньої продувки твердого стовпа шихти, а потім шару рідкого розплаву, оскільки відомий реактор призначений тільки для плавлення і відновлення шляхом взаємодії і частково відновлених окісних матеріалів із твердим відновником. (4) Іншим недоліком відомого реактора є те, що він не може бути поворотним, а це ускладнює технологію виплавки і не дозволяє виробляти метал високої якості. ї Розкриття винаходу (Ге) 50 В основу винаходу покладена задача створення способу і пристрою для переробки окісних матеріалів і виробництва з них прямим шляхом високоякісного первородного заліза з низьким рівнем домішок, зниженими с питомими енерговитратами без використання дорогого коксу і мінімальним впливом на навколишнє середовище.The disadvantage of the device (reactor) used to implement the known method is that the design of the reactor does not allow the use of plasmatrons for the bottom purging of the solid column of the charge and then the liquid melt layer, since the known reactor is intended only for melting and recovery by interaction and partially reduced oxides materials with a solid reducing agent. (4) Another disadvantage of the known reactor is that it cannot be rotated, which complicates the smelting technology and prevents the production of high-quality metal. Disclosure of the Invention (Ge) 50 The invention is based on the task of creating a method and device for the processing of oxidized materials and the direct production of high-quality primary iron from them with a low level of impurities, reduced specific energy consumption without the use of expensive coke and minimal impact on the environment.

Поставлена задача досягається тим, що плавлення й остаточне відновлення частково відновленого матеріалу здійснюють нижньою продувкою стовпа матеріалу вуглеводневовмісними плазмовими струменями з об'ємним відношенням кисню до відновника А - 0,1...0,5, причому висоту стовпа п проплавляємого матеріалуThe set task is achieved by the fact that the melting and final restoration of the partially restored material is carried out by the bottom purging of the material column with hydrocarbon-containing plasma jets with a volume ratio of oxygen to the reducing agent A - 0.1...0.5, and the height of the column of the material to be melted is n

ГФ) визначають із співвідношення: юю п -(1,2...1,3А, де во32 бу - витрата плазмоутворюючого газу, кг/с;HF) is determined from the ratio: yuyu n -(1.2...1.3A, where vo32 bu - consumption of plasma-forming gas, kg/s;

А- - ж же|- Е--т бо Вис брані: ЗA- - well|- E--t because You are angry: Z

Рп 7 цільність плазми, кг/м; Ррасп 7 щільність розплаву, кг/м; ас - діаметр вихідного сопла плазмотрона, м; 9 - прискорення вільного падіння, м/с 2, а питому миттєву електричну потужність Ру, вкладену в плазмові струмені, визначають з умови: Ру - 0,7-2кВт на кг готового металу, при цьому в плавильну зону над твердим бе Матеріалом вдувають кисневмісний газ у співвідношенні з пальним газом, що відходить із плавильної зони, більшим за стехіометричне.Rp 7 integrity of plasma, kg/m; Rrasp 7 melt density, kg/m; as - the diameter of the output nozzle of the plasmatron, m; 9 - acceleration of free fall, m/s 2, and the specific instantaneous electric power Ru invested in plasma jets is determined from the condition: Ru - 0.7-2 kW per kg of finished metal, while oxygen-containing gas is blown into the melting zone above the solid material gas in a greater than stoichiometric ratio to the fuel gas leaving the melting zone.

У пристрої (реакторі) для здійснення способу в нижній частині плавильної зони реактора встановлені плазмотрони, причому основна пара опозитних плазмотронів встановлена на відстані від дна реактора рівної 0,5...243 зовнішнього діаметра д3 плазмотрона, кожна додаткова пара опозитно встановлених плазмотронів розміщаються на відстані від осі основної пари, а висота Н внутрішньої порожнини реактора від його дна до засобу подачі частково відновлених матеріалів дорівнює 1,8...2,51 висоти й стовпа проплавляє мого матеріалу.In the device (reactor) for carrying out the method, plasmatrons are installed in the lower part of the melting zone of the reactor, and the main pair of opposing plasmatrons is installed at a distance from the bottom of the reactor equal to 0.5...243 of the outer diameter d3 of the plasmatron, each additional pair of oppositely installed plasmatrons is placed at a distance from the axis of the main steam, and the height H of the inner cavity of the reactor from its bottom to the means of supplying partially reduced materials is equal to 1.8...2.51 of the height of the column that melts my material.

У заявленому способі в зону охолодження відновного газу, що відходить, додатково вдувають відновник і/чи водяну пару.In the claimed method, a reducing agent and/or water vapor is additionally blown into the cooling zone of the outgoing reducing gas.

У заявленому способі відновлений метал не виводять із плавильної зони, і він частково взаємодіє з /о плазмовими струменями протягом усього часу плавки.In the claimed method, the reduced metal is not removed from the melting zone, and it partially interacts with /o plasma jets throughout the melting time.

У заявленому способі метал, одержуваний у процесі відновлення, безупинно відводять із плавильної зони взаємодії з плазмовими струменями зі швидкістю, рівною швидкості відновлення, шляхом нахилу реактора або стоку рідкого металу по похилому поду печі в накопичувач.In the claimed method, the metal obtained in the recovery process is continuously removed from the melting zone of interaction with plasma jets at a speed equal to the recovery speed by tilting the reactor or flowing liquid metal along the inclined floor of the furnace into the accumulator.

У заявленому пристрої в накопичувачі відновленого металу випускний отвір виконаний у його дна.In the claimed device, the outlet hole in the recovered metal accumulator is made at its bottom.

У заявленому пристрої реактор виконаний з можливістю повороту навколо своєї горизонтальної осі.In the claimed device, the reactor is made with the possibility of turning around its horizontal axis.

У заявленому пристрої бічна стінка реактора розташована на відстані 3...бдз від ближчої пари плазмотронів.In the claimed device, the side wall of the reactor is located at a distance of 3...bdz from the nearest pair of plasmatrons.

У заявленому пристрої відстань між кожною подальшою парою додаткових плазмотронів дорівнює 3...баз.In the claimed device, the distance between each further pair of additional plasmatrons is equal to 3...bases.

Порівняльний аналіз із прототипом дозволяє зробити висновок про те. що заявлений спосіб одержання заліза відрізняється від відомого тим, що він не передбачає використання твердого відновника, вугілля чи коксу. У 2о заявленому способі передбачається використання тільки газоподібного конвертованого киснем і підігрітого в плазмотроні до високих температур відновника - природного газу, що продувається через весь шар частково відновленого матеріалу. Порівняльний аналіз із прототипом також дозволяє зробити висновок про те, що пропонований пристрій для здійснення заявленого способу відрізняється від прототипу тим, що в плавильній зоні реактора встановлені плазмотрони, за допомогою яких проплавляють і відновлюють частково відновлений с ов матеріал.Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that. that the claimed method of obtaining iron differs from the known one in that it does not involve the use of a solid reducing agent, coal or coke. In the 2nd claimed method, it is envisaged to use only a gaseous reductant converted with oxygen and heated to high temperatures in a plasmatron - natural gas, which is blown through the entire layer of partially reduced material. The comparative analysis with the prototype also allows us to conclude that the proposed device for implementing the claimed method differs from the prototype in that plasmatrons are installed in the melting zone of the reactor, with the help of which the partially recovered material is melted and restored.

Продувка шару частково відновленого матеріалу вуглеводневовмісними плазмовими струменями із широким і) діапазоном зміни А - 0,1...0,5 дозволяє ефективно використовувати тепловий і відновний потенціал плазми. При цьому можливість зміни відновного потенціалу плазми в процесі плавки дозволяє виробляти готовий метал з дуже низьким рівнем домішок. У залежності від вимог якості до готового металу можливо робити метал з о зо контрольованим змістом вуглецю. Проведені плавки показали, що в залежності від а, тобто відновного потенціалу плазми, можливе одержання чистого заліза наступного хімічного складу, о: Бе - 99,8; С - 0,000; Мп ісе) - 0,000; Бі - 0,002; 5 - 0,02; Р - 0,004; Ст - 0,07; Мі - 0,03; Си - 0,01; А! - 0,000; Мо - 0,000; М - 0,095 МкBlowing a layer of partially reduced material with hydrocarbon-containing plasma jets with a wide i) range of change of A - 0.1...0.5 makes it possible to effectively use the thermal and regenerative potential of the plasma. At the same time, the possibility of changing the reduction potential of the plasma during the melting process makes it possible to produce finished metal with a very low level of impurities. Depending on the quality requirements for the finished metal, it is possible to make metal with a controlled carbon content. The conducted smelting showed that depending on a, i.e. the reduction potential of the plasma, it is possible to obtain pure iron of the following chemical composition, o: Be - 99.8; C - 0.000; MP ise) - 0.000; Bi - 0.002; 5 - 0.02; P - 0.004; St - 0.07; Mi - 0.03; Sy - 0.01; AND! - 0.000; Mo - 0.000; M - 0.095 Mk

Ті - 0,000; Ав - 0,000.Those - 0.000; Av - 0.000.

Конструктивне виконання плазмотронів дозволяє продувати плазмою не тільки твердий шар шихти, але й оThe constructive execution of plasmatrons allows not only the solid layer of the charge to be blown with plasma, but also

Зв розплав. Тому в заявленому способі ефективно використовується хімічна, теплова і кінетична енергія ї- плазмового струменя. Експериментально встановлено, що при А » 0,5 відновний потенціал плазми різко падає і ступінь відновлення металу зменшується. Це приводить до зниження якості виплавлюваного металу, підвищенню енерговитрат і зростанню шкідливого впливу на навколишнє середовище. При А « 01 у плазмотроні утворюється сажистий піровуглець, що насаджується на стінках розрядної камери, поступово « Звужуючи її прохідні перетини. У результаті виникає аварійна ситуація за рахунок газодинамічного запирання з с розрядної камери, і плазмотрон виходить з ладу. Така аварійна ситуація знижує продуктивність процесу і підвищує собівартість готового продукту. ;» Експериментально встановлено, що одним з основних технологічних параметрів плавки є висота стовпа твердої шихти, а потім товщина шару рідкого розплаву. Якщо ці величини не узгоджені з режимом роботи плазмотрона і його геометричними характеристиками, то процес узагалі не йде. При цьому, якщо висота п шару -І матеріалу мала, то плазмові струмені швидко проплавляють канали, через які і відбувається витікання струменів у порожнину реактора. У результаті вихідний матеріал не плавиться взагалі чи плавиться дуже тривалий час. о Отриманий метал має низьку якість, неконтрольований склад і низький вихід, оскільки основна маса розплаву -І видувається на стінки реактора, де, налипаючи, утворює "охолодь" і "козли". У результаті реактор виходить із 5о ладу. При надмірній величині й відбувається газодинамічне запирання рідким розплавом розрядної камериFrom melt. Therefore, the claimed method effectively uses the chemical, thermal and kinetic energy of the plasma jet. It was experimentally established that when A » 0.5 the reduction potential of the plasma drops sharply and the degree of metal reduction decreases. This leads to a decrease in the quality of the smelted metal, an increase in energy consumption and an increase in the harmful impact on the environment. At A "01, sooty pyrocarbon is formed in the plasmatron, which settles on the walls of the discharge chamber, gradually narrowing its passage sections. As a result, an emergency situation occurs due to gas-dynamic blocking from the discharge chamber, and the plasmatron fails. Such an emergency situation reduces the productivity of the process and increases the cost of the finished product. ;" It was experimentally established that one of the main technological parameters of melting is the height of the column of solid charge, and then the thickness of the liquid melt layer. If these values are not consistent with the mode of operation of the plasmatron and its geometric characteristics, then the process does not proceed at all. At the same time, if the height n of the -I material layer is small, then the plasma jets quickly melt the channels through which the jets flow into the reactor cavity. As a result, the raw material does not melt at all or melts for a very long time. o The obtained metal has low quality, uncontrolled composition and low yield, since the main mass of melt -I is blown onto the walls of the reactor, where, sticking, it forms "cooling" and "goats". As a result, the reactor goes out of order. With an excessive value, gas-dynamic blocking of the discharge chamber with liquid melt occurs

Ме. плазмотронів, що приводить до прогоряння плазмотронів і виходу плавки з режиму. Усе це приводить до значних о матеріальних витрат або погіршенню якості виплавлюваного металу. Тому експериментально встановлено, що величина шару проплавляє мого матеріалу повинна лежати в діапазоні п (1,2.1,5)АMe. plasmatrons, which leads to burnout of the plasmatrons and melting out of the mode. All this leads to significant material costs or deterioration of the quality of the smelted metal. Therefore, it was experimentally established that the value of the melting layer of my material should lie in the range n (1,2.1,5)А

При й » 1,5А виникає можливість газодинамічного запирання плазмотронів, а при й « 1,2А можливе утворення наскрізних каналів у проплавляємому матеріалі. (Ф, Іншим важливим технологічним параметром процесу плавки і відновлення є миттєва електрична ка потужність Ру, вкладена в плазмові струмені, віднесена до кг готового металу (питома електрична Ру потужність). При малій питомій потужності метал недовідновлюється, чи має низьку рідкоплинність, що бо приводить до зниження виходу придатного металу. При високій питомій потужності, по-перше, зростають енерговитрати, а по-друге, істотно підвищується температура розплаву, унаслідок чого знижується його в'язкість, а це приводить до підвищення ерозії вогнетривів в активній зоні реактора.At и » 1.5A there is a possibility of gas-dynamic blocking of plasmatrons, and at и « 1.2A the formation of through channels in the material to be melted is possible. (Ф, Another important technological parameter of the melting and recovery process is the instantaneous electric power Ru, invested in plasma jets, related to kg of finished metal (specific electric power Ru). With a small specific power, the metal is underreduced or has low fluidity, which leads to at a high specific power, firstly, energy consumption increases, and secondly, the temperature of the melt increases significantly, as a result of which its viscosity decreases, and this leads to increased erosion of refractories in the active zone of the reactor.

Експериментально встановлено, що при Ру « 0,7кКВт година/кг розплав з реактора виходить з дуже високою в'язкістю і внаслідок цього низькою рідкоплинністю при цьому вихід розплаву знижується і порушується 65 матеріальний баланс плавки (частина розплаву залишається в реакторі). Сукупна дія зазначених негативних факторів приводить до різкого збільшення енерговитрат, зниженню якості металу і зменшенню виходу придатного продукту.It was experimentally established that at a Ru of 0.7 kW h/kg, the melt leaves the reactor with a very high viscosity and, as a result, low fluidity, while the yield of the melt decreases and the material balance of the melt is disturbed (part of the melt remains in the reactor). The cumulative effect of these negative factors leads to a sharp increase in energy consumption, a decrease in the quality of the metal and a decrease in the yield of a suitable product.

При Ру » 2кВт година/кг, крім того, що зростають енерговитрати, ще й збільшується ерозія вогнетривів, що приводить до передчасного ремонту реактора, унаслідок чого зростає собівартість готового металу. Крім іншого,At Ru » 2kWh/kg, in addition to increasing energy costs, the erosion of refractories also increases, which leads to premature repair of the reactor, as a result of which the cost price of the finished metal increases. Among other things,

Зростає температура газів, що відходять із плавильної зони, а це приводить до збільшення витрати газу в зоні попереднього відновлення.The temperature of the gases leaving the melting zone increases, and this leads to an increase in gas consumption in the preliminary recovery zone.

Для того щоб у верхній частині плавильної зони не утворювалися "мости" з не проплавленого матеріалу і для зниження утворення "охолодіт на вертикальному каналі, у плавильну зону над шаром твердого матеріалу вдувають кисневмісний газ. При взаємодії кисню з непрореагувавшим у плавильній зоні відновним газом, за /о рахунок його опалювання підвищується температура у вертикальному каналі й у верхній частині плавильної зони. Це приводить до розплавлювання "мостів" і "охолоді" на стінці реактора. Тому підвищується продуктивність процесу і знижуються енерговитрати.In order to prevent the formation of "bridges" of unmelted material in the upper part of the melting zone and to reduce the formation of "coolants in the vertical channel, oxygen-containing gas is blown into the melting zone above the layer of solid material. When oxygen interacts with the reducing gas that has not reacted in the melting zone, according due to its heating, the temperature in the vertical channel and in the upper part of the melting zone increases. This leads to the melting of "bridges" and "cooling" on the reactor wall. Therefore, the productivity of the process increases and energy costs decrease.

Вихідні окисні матеріали, розташовані в зоні часткового відновлення, не повинні нагріватися вище 700-90020. Для цього опалюваний над плавильною зоною відхідний горючий газ у зоні охолодження збагачують 75 природним газом, і якщо температура газу в зоні охолодження перевищує гранично припустиму 10002С, то тоді додатково вдувають водяну пару. Таке технічне рішення дозволяє практично цілком використовувати запасену в плавильній зоні енергію і відновний потенціал відхідного газу. Тому питомі енерговитрати Ру плазмової технології складають таку малу величину, тобто не перевищують 2кВт година/кг виплавлюваного металу.The initial oxidizing materials located in the partial reduction zone should not be heated above 700-90020. To do this, waste combustible gas heated above the melting zone in the cooling zone is enriched with 75% natural gas, and if the gas temperature in the cooling zone exceeds the maximum allowable 10002C, then water vapor is additionally blown in. Such a technical solution allows almost full use of the energy stored in the melting zone and the regeneration potential of the waste gas. That is why the specific energy consumption of Ru plasma technology is so small, i.e. it does not exceed 2kWh/kg of molten metal.

Для одержання металу (сталі) заданого марочного складу, тобто з визначеним вмістом вуглецю, одержуваний з розплаву метал не виводять з плавильної зони, і він частково взаємодіє з вуглевмісними плазмовими струменями. Унаслідок такої взаємодії одержуваний метал насичується вуглецем до заданої концентрації, і отримується сталь заданого марочного складу.To obtain a metal (steel) of a given grade composition, that is, with a defined carbon content, the metal obtained from the melt is not removed from the melting zone, and it partially interacts with the carbon-containing plasma jets. As a result of this interaction, the resulting metal is saturated with carbon to a given concentration, and steel of a given grade composition is obtained.

Для одержання особливо чистого заліза, особливо по вуглецю тобто практично з повною відсутністю вуглецю в третьому знаку після коми, одержуваний у процесі відновлення метал безупинно відводять із плавильної зони. ГеIn order to obtain particularly pure iron, especially in terms of carbon, that is, with almost a complete absence of carbon in the third decimal place, the metal obtained in the process of recovery is continuously removed from the melting zone. Ge

Безупинний відвід відновленого металу з зони взаємодії розплаву з вуглеводневовмісними плазмовими о струменями дозволяє виключити насичення готового рідкого заліза вуглецем із плазмових струменів. При швидкості відводу металу з плавильної зони рівної швидкості відновлення металу з рідкого розплаву, готовий продукт не встигає насичуватися вуглецем і внаслідок цього маємо залізо практично без вуглецю й інших домішок. Відвід металу з зони взаємодії з плазмою можливий по похилому поду в накопичувач. Однаку цьому «3 випадку не представляється можливим здійснювати додаткове рафінування готового металу шляхом продувки його плазмовими струменями та регулювання часу взаємодії плазми з розплавом. ї-оContinuous removal of the reduced metal from the zone of interaction of the melt with hydrocarbon-containing plasma jets allows to exclude the saturation of the finished liquid iron with carbon from the plasma jets. When the rate of removal of metal from the melting zone is equal to the rate of recovery of metal from the liquid melt, the finished product does not have time to be saturated with carbon, and as a result, we have iron practically without carbon and other impurities. The removal of metal from the zone of interaction with the plasma is possible along an inclined floor into the accumulator. However, in this "3 case, it is not possible to carry out additional refining of the finished metal by blowing it with plasma jets and adjusting the time of plasma interaction with the melt. oh

Для одержання металу вищої якості в способі передбачена періодична подача готового металу в зону - введення плазмових струменів шляхом нахилу реактора навколо горизонтальної осі. При такому способі плавки отриманий метал рафінується плазмовими струменями в реакторі, що дозволяє одержувати особливо чисті о марки заліза в первинному агрегаті (плазмовому реакторі). ї-To obtain metal of higher quality, the method provides for periodic supply of finished metal to the zone - introduction of plasma jets by tilting the reactor around a horizontal axis. With this method of smelting, the obtained metal is refined by plasma jets in the reactor, which allows obtaining particularly pure grades of iron in the primary unit (plasma reactor). uh-

Порівняльний аналіз з прототипом також дозволяє зробити висновок про те, що пропонований пристрій для здійснення способу, що заявляється, відрізняється від прототипу тим, що замість засобів подачі вуглевмісного палива і кисневмісного газу безпосередньо в рідку фазу встановлені плазмотрони. При цьому вуглевмісний і « кисневмісний газ подається через плазмотрони, у яких він змішується, нагрівається до середньо масової температури То близько То - 3000...40009С і конвертується на СО, Но» чи на СО, Но і сажистий вуглець. - с Вдування у вихідну шихту попередньо підготовленого конвертованого і нагрітого до високих температур газу и значно інтенсифікує тепло масообміні процеси в реакторі, що знижує питомі енерговитрати. Оскільки в є» заявленому пристрої плазмотрони встановлені в нижній частині реактора на відстані від дна реактора рівному 0,5...2а3 зовнішнього діаметра д3 плазмотрона, то плазмові струмені продувають весь шар вихідної шихти, а в міру її плавлення і весь шар розплаву, тому енергія плазмових струменів використовується ефективно. - і Експериментально встановлено, що при відстані від дна реактора до плазмотрона меншим 0,5дз, плазмовий сю струмінь починає інтенсивно взаємодіяти з вогнетривкою кладкою дна реактора, швидко його руйнуючи. При відстані від дна реактора до плазмотрона більшому 243 ефективність взаємодії плазмового струменя з шихтою -і знижується, оскільки струмінь буде проходити менший шлях у вихідному матеріалі. У підсумку час плавки бу 50 зростає, що приводить до зниження продуктивності процесу і підвищенню його енерговитрат.A comparative analysis with the prototype also allows us to conclude that the proposed device for implementing the claimed method differs from the prototype in that instead of means of supplying carbon-containing fuel and oxygen-containing gas directly into the liquid phase, plasmatrons are installed. At the same time, carbon-containing and "oxygen-containing gas is fed through plasmatrons, in which it is mixed, heated to the average mass temperature To about To - 3000...40009C and converted to CO, NO" or to CO, NO and soot carbon. - c Injection into the initial charge of pre-prepared converted gas heated to high temperatures significantly intensifies the heat and mass transfer processes in the reactor, which reduces specific energy consumption. Since in the stated device the plasmatrons are installed in the lower part of the reactor at a distance from the bottom of the reactor equal to 0.5...2a3 of the outer diameter d3 of the plasmatron, the plasma jets blow through the entire layer of the initial charge, and as it melts, the entire layer of the melt, therefore the energy of plasma jets is used efficiently. - and It was experimentally established that when the distance from the bottom of the reactor to the plasmatron is less than 0.5dz, the plasma jet begins to intensively interact with the refractory lining of the bottom of the reactor, quickly destroying it. If the distance from the bottom of the reactor to the plasmatron is greater than 243, the efficiency of the interaction of the plasma jet with the charge decreases, since the jet will travel a shorter path in the source material. As a result, the melting time of bu 50 increases, which leads to a decrease in the productivity of the process and an increase in its energy consumption.

Для інтенсифікації тепломасообміних процесів у реакторі плазмотрони встановлені опозитно один одному. 62 Опозитна пара плазмотронів з однієї сторони інтенсифікує процеси тепломасообміну, а з іншого боку взаємодіючи один з одним, струмені взаємно гасять свої високі швидкості, що знижує каплеподібний винос матеріалу з розплаву. Для підвищення продуктивності процесу в реакторі встановлена додаткова пара опозитних плазмотронів. При цьому кожна додаткова пара опозитних плазмотронів розміщується на відстані о рівної 3...бдз від осі основної пари плазмотронів. Таке розміщення додаткової пари плазмотронів дозволяє оптимізувати тепломасообмін і збільшувати продуктивність процесу, оскільки одинична потужність плазмотрона їмо) обмежена. Відстань між додатковою парою опозитних плазмотронів не повинна перевищувати 3...бдз.To intensify the heat and mass exchange processes in the reactor, the plasmatrons are installed opposite to each other. 62 An opposing pair of plasmatrons, on the one hand, intensifies the processes of heat and mass transfer, and on the other hand, interacting with each other, the jets mutually extinguish their high speeds, which reduces the drop-like removal of material from the melt. To increase the productivity of the process, an additional pair of opposition plasmatrons is installed in the reactor. At the same time, each additional pair of opposing plasmatrons is placed at a distance equal to 3...bdz from the axis of the main pair of plasmatrons. This placement of an additional pair of plasmatrons allows optimizing the heat and mass exchange and increasing the productivity of the process, since the unit power of the plasmatron is limited. The distance between an additional pair of opposing plasmatrons should not exceed 3...bdz.

Збільшення відстані більш баз знижує ефективність тепломасообміну, оскільки зменшується питома потужність 60 на одиницю площі плавильної зони реактора З іншої сторони зниження відстані між парами менш Заз. зменшує площу плавильної зони, при цьому зростає імовірність газодинамічного і електричного пробою між плазмотронами, а також ускладнюється конструктивне розміщення плазмотронів на корпусі реактора.An increase in the distance of more bases reduces the efficiency of heat and mass exchange, as the specific power of 60 per unit area of the melting zone of the reactor decreases. On the other hand, a decrease in the distance between pairs is less. reduces the area of the melting zone, at the same time, the probability of gas-dynamic and electrical breakdown between plasmatrons increases, as well as the constructive placement of plasmatrons on the reactor body becomes more difficult.

Відстань між додатковою парою плазмотронів і бічною стінкою реактора не повинна перевищувати 3...бдз.The distance between the additional pair of plasmatrons and the side wall of the reactor should not exceed 3...bdz.

При відстані більшій за баз. збільшується площа плавильної зони, що приводить до зниження питомої потужності 65 і висоти п шару проплавляємого матеріалу, а це викликає появу наскрізних проплавлених каналів в шарі шихти.At a distance greater than the bases. the area of the melting zone increases, which leads to a decrease in the specific power 65 and the height n of the layer of the material to be melted, and this causes the appearance of through-melted channels in the layer of the charge.

Зменшення відстані менше за За з підвищує ступінь взаємодії плазмового струменя зі стінкою реактора,Reducing the distance by less than Za increases the degree of interaction of the plasma jet with the reactor wall,

унаслідок чого зростає ерозія вогнетривкої кладки.as a result, the erosion of refractory masonry increases.

Висота внутрішньої порожнини реактора від його дна до засобу подачі частково відновленого матеріалу дорівнює 1,8...2п висоти шару проплавляє мого матеріалу. При висоті меншої 1,81 матеріал, що виноситься з плавильної зони, забиває газові канали в зоні попереднього відновлення, і продуктивність процесу різко знижується, а при висоті більшої 2,5п зростає площа реактора, унаслідок чого збільшуються теплові витрати, і підвищуються енерговитрати.The height of the inner cavity of the reactor from its bottom to the means of feeding the partially reduced material is equal to 1.8...2p of the height of the layer of the material that melts through it. At a height of less than 1.81, the material carried out of the melting zone clogs the gas channels in the pre-recovery zone, and the productivity of the process decreases sharply, and at a height of more than 2.5p, the area of the reactor increases, as a result of which heat consumption increases, and energy consumption increases.

Для підвищення якості виплавлюваного металу шляхом відводу готового продукту з плавильної зони реактор виконаний поворотним навколо своєї осі, а випускній отвір виконаний у дна накопичувача відновленого металу. 7/о Таке розміщення випускного отвору дозволяє весь виплавлений метал виводити з плавильної зони.In order to improve the quality of the smelted metal by removing the finished product from the melting zone, the reactor is made to rotate around its axis, and the outlet is made at the bottom of the recovered metal storage tank. 7/o This placement of the discharge hole allows all molten metal to be removed from the melting zone.

Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 показано пропонований пристрій для реалізації способу, загальний вид: на Фіг.2 - вид по стрільці А, де встановлені плазмотрони.The essence of the invention is explained by the drawings, where Fig. 1 shows the proposed device for implementing the method, a general view: Fig. 2 is a view along the arrow A, where plasmatrons are installed.

Пристрій містить у собі двохзонний реактор, корпус 1 якого виконаний з листової сталі. Корпус 1 футерований вогнетривким матеріалом 2. У нижній частині реактора розміщається плавильна зона 3, обладнана засобами подачі енергоносія і відновника через плазмотрони 4 безпосередньо в рідку фазу. Над шаром проплавляємого матеріалу установлені форсунки 5 подачі кисневмісного газу для опалювання горючого газу, що виходить із плавильної зони. Нижня частина плавильної зони З реактора виконана під кутом до його вертикальної осі, при цьому в основі похилого піду 6 розміщений випускний отвір 7, оснащений шиберним 2о затвором 8. У верхній частині реактора розміщається засіб 9 часткового відновлення окісних матеріалів, виконаний із сталевого футерованого корпуса 10. Усередині корпуса 10 розміщається перфорований бункер 11, виконаний з жароміцної сталі. У нижній частині бункера 11 розміщений випускний отвір 12 подачі частково відновлених матеріалів у плавильну зону З, оснащений конусним запірним механізмом 13. У верхній частині засобу часткового відновлення 9 розміщається засіб 14 введення окісних матеріалів у реактор, оснащений сч ов Герметичною кришкою 15. У засобі часткового відновлення встановлена система 16 для видалення відпрацьованих газів з реактора. Бункер 11 зверху закритий герметичною кришкою 17. Вертикальний і) трубопровід 18 відхідних із плавильної зони газів, що з'єднує засіб 9 часткового відновлення в нижній його частині з плавильною зоною З, у верхній частині виконаний звуженим. У вузькій частині трубопроводу установлені форсунки 19 для додаткової подачі відновника (наприклад, природного газу) і/чи водяної пари. У о зо нижній частині плавильної зони З реактора опозитно один одному встановлена основна пара плазмотронів 4.The device contains a two-zone reactor, the body 1 of which is made of sheet steel. The body 1 is lined with refractory material 2. In the lower part of the reactor, there is a melting zone 3, equipped with means of feeding the energy carrier and reductant through plasmatrons 4 directly into the liquid phase. Above the layer of the material to be melted are installed nozzles 5 for supplying oxygen-containing gas for heating the combustible gas coming out of the melting zone. The lower part of the melting zone C of the reactor is made at an angle to its vertical axis, while at the base of the sloping bottom 6 there is an outlet 7, equipped with a sliding 2o gate 8. In the upper part of the reactor there is a means 9 of partial recovery of oxide materials, made of a steel lined body 10 A perforated hopper 11 made of heat-resistant steel is placed inside the case 10. In the lower part of the hopper 11, there is an outlet 12 for the supply of partially reduced materials to the melting zone Z, equipped with a conical locking mechanism 13. In the upper part of the partial recovery device 9, there is a device 14 for introducing oxidized materials into the reactor, equipped with a hermetic cover 15. In the partial recovery device recovery system 16 is installed to remove spent gases from the reactor. The hopper 11 is closed from above with a hermetic cover 17. The vertical i) pipeline 18 of gases leaving the melting zone, which connects the means of partial recovery 9 in its lower part with the melting zone C, is made narrow in the upper part. In the narrow part of the pipeline, nozzles 19 are installed for additional supply of reducing agent (for example, natural gas) and/or steam. The main pair of plasmatrons 4 is installed opposite each other in the lower part of the melting zone C of the reactor.

Плазмотрони 4 установлені на відстані від дна реактора рівній 0,5...24д3 зовнішнього діаметра аз плазмотронів 4. ісе)Plasmatrons 4 are installed at a distance from the bottom of the reactor equal to 0.5...24d3 of the outer diameter of plasmatrons 4. ise)

Плазмотрони 4 герметично приєднуються до реактора через фланці 20. Додатково пара опозитних плазмотронів р 4 розміщається на відстані 3...б4 з від осі основної пари плазмотронів 4 і на відстані 3...баз від бічної стінки реактора (Фіг.2). Висота Н внутрішньої порожнини реактора від його дна 6 до конусного запірного механізму 13 ме) засобу подачі частково відновленого матеріалу дорівнює 1,8...2,5п висоти п стовпа проплавляємого матеріалу 3. ї-Plasmatrons 4 are hermetically connected to the reactor through flanges 20. Additionally, a pair of opposite plasmatrons p 4 is located at a distance of 3...b4 from the axis of the main pair of plasmatrons 4 and at a distance of 3...bases from the side wall of the reactor (Fig. 2). The height H of the inner cavity of the reactor from its bottom 6 to the conical locking mechanism 13 m) of the means of supplying partially reduced material is equal to 1.8...2.5p of the height n of the column of the material to be melted 3.

Накопичувач 21 відновленого металу виконаний сполученими під кутом поверхнями дна 6 бічних стінок 22 реактора. На фронтальній стінці реактора укріплені вісь 23, щодо якої реактор спеціальним механізмом може здійснювати обертальний рух навколо своєї горизонтальної осі.Accumulator 21 of the reduced metal is made of the surfaces of the bottom 6 of the side walls 22 of the reactor connected at an angle. On the front wall of the reactor, an axis 23 is fixed, in relation to which the reactor can rotate around its horizontal axis by a special mechanism.

Пристрій працює в такий спосіб. «The device works in the following way. "

Прогрівають реактор до ї » 100020. Потім по формулі з 2 с п-(аолв- р "з БпоЕрасп ло бс о визначають висоту шару проплавляє мого матеріалу в плавильній зоні 3. Виходячи з отриманих результатів, визначають масу завантажувального в плавильну зону З і в засіб 9 часткового відновлення вихідного окісного -1 що матеріалу.The reactor is heated to 100020. Then, according to the formula z 2 s p-(aolvr-r "z BpoErasplo bs o, determine the height of the layer of molten material in the melting zone 3. Based on the obtained results, determine the mass of the loading into the melting zone Z and in means 9 of the partial restoration of the original oxide -1 of the material.

Установлюють плазмотрони 4 у плавильну зону З, подають на плазмотрони 4 відповідні технологічним (95) параметрам плавки витрати холодної води і плазмоутворюючого газу (наприклад, природний газ, повітря чи -1 кисень) з обраним об'ємним співвідношенням А - 0,1...0,5. Через засіб 14 завантаження окісних матеріалів завантажують вихідні окісні матеріали (шихту) у бункер 11 і через випускний отвір 12 перевантажують шихту в (о) плавильну зону 3, попередньо закривши шиберним затвором 8 випускний отвір 7. Конусним запірним механізмом о 13 закривають випускний отвір 12, через завантажувальний засіб 14 завантажують задану масу вихідної шихти в бункер 11 і герметично закривають кришку 15 засобу завантаження 14, коректують на плазмотронах необхідне співвідношення А і запускають плазмотрони 4. Нагрітий до середньомасової температури Тс - 3000...40002С конвертований на СО і Но плазмоутворюючий газ у виді відновних плазмових струменів продуває стовп п шихти.Plasmotrons 4 are installed in the melting zone C, cold water and plasma-forming gas (for example, natural gas, air or -1 oxygen) with the selected volume ratio A - 0.1 are fed to the plasmotrons 4 corresponding to the technological (95) melting parameters. .0.5. Through means 14 for loading oxidizing materials, the initial oxidizing materials (charge) are loaded into the hopper 11 and through the discharge opening 12, the charge is overloaded into (o) the melting zone 3, having previously closed the discharge opening 7 with the gate valve 8. The discharge opening 12 is closed with the conical closing mechanism o 13, through the loading device 14, the given mass of the initial charge is loaded into the hopper 11 and the cover 15 of the loading device 14 is hermetically closed, the necessary ratio A is adjusted on the plasmatrons and the plasmatrons 4 are started. The plasma-forming gas heated to the average mass temperature Ts - 3000...40002С is converted to CO and NO in the form of regenerative plasma jets, a column of n charges is blown.

Під дією плазмових струменів шихта в плавильній зоні З інтенсивно розплавляється, і далі плазмові струмені (Ф) продувають шар розплаву 24. Тверда шихта, а потім розплав інтенсивно взаємодіють з плазмовими струменями,Under the action of plasma jets, the charge in the melting zone Z intensively melts, and then the plasma jets (F) blow the melt layer 24. The solid charge and then the melt interact intensively with the plasma jets,

ГІ що витікають із плазмотронів 4, і в такий засіб здійснюється відновлення металу із розплаву. Відновлений метал по похилому піду 6 стікає в накопичувач рідкого металу 21. во Відхідні в процесі плавлення і відновлення окісних матеріалів в плавильній зоні З горючі гази мають високу температуру і значну кількість СО, Н»е і піровуглецю. Для зменшення утворення "охолоді" і "мостів" з не проплавленого у верхній частині шару шихти окісних матеріалів, через форсунки 5 вдувають кисневмісний газ (наприклад, кисень) у стехіометричному співвідношенні. Відхідні гази, догоряючи, підвищують температуру у верхній частині плавильної зони З, що сприяє розплавленню "охолоді" і "мостів". Відхідні гази по в5 Вертикальному футерованому каналу 18 надходять у зону охолодження і змішання, де через форсунки 19 у нього вдувають природний газ і/або водяну пару. Отримана газова суміш при температурі 800...10002С, маючи високий відновний потенціал, системою 16 видалення відпрацьованих газів "прокачується" Через перфоровану стінку бункера 11 і шар вихідної шихти. Вихідна шихта частково відновлюється і підігрівається. Температура шихти в бункері контролюється датчиками температури, що автоматично встановлюють подачу природного газу і/або пари через форсунки 19 по визначеному алгоритму.GIs flowing out of plasmatrons 4, and metal recovery from the melt is carried out in such a means. The recovered metal flows down the inclined shaft 6 into the liquid metal accumulator 21. In the process of melting and recovery of oxide materials in the melting zone C, the combustible gases have a high temperature and a significant amount of CO, H»e and pyrocarbon. To reduce the formation of "cooling" and "bridges" from the unmelted layer of the charge of oxidizing materials in the upper part, oxygen-containing gas (for example, oxygen) is blown through the nozzles 5 in a stoichiometric ratio. Exhaust gases, after burning, increase the temperature in the upper part of the melting zone Z, which contributes to the melting of "cooling" and "bridges". Exhaust gases through the vertical lined channel 18 enter the cooling and mixing zone, where natural gas and/or water vapor are blown into it through the nozzles 19. The obtained gas mixture at a temperature of 800...10002С, having a high regeneration potential, is "pumped" by the exhaust gas removal system 16 through the perforated wall of the hopper 11 and the layer of the initial charge. The initial charge is partially recovered and heated. The temperature of the charge in the bunker is controlled by temperature sensors that automatically set the supply of natural gas and/or steam through the nozzles 19 according to a defined algorithm.

У процесі плавки електричну потужність плазмотронів підтримують такою, щоб миттєва електрична потужність Ру, вкладена в плазмові струмені складала Ру - 0,7...2кВт на Ткг готового металу.In the process of melting, the electric power of the plasmatrons is maintained so that the instantaneous electric power of Ru, invested in the plasma jets was Ru - 0.7...2 kW per Tkg of finished metal.

Для того щоб одержувати метал з заданою кількістю вуглецю, відновлений метал не виводять із плавильної зони, і він частково взаємодіє з вуглевмісними плазмовими струменями. Цей процес здійснюється шляхом 7/0 повороту реактора по годинній стрілці навколо осі 23, при цьому відновлений рідкий метал розміщається над плазмотронами 4 по лінії 25, і для насичення його вуглецем зменшується відношення с.In order to obtain a metal with a given amount of carbon, the reduced metal is not removed from the melting zone, and it partially interacts with the carbon-containing plasma jets. This process is carried out by turning the reactor 7/0 clockwise around the axis 23, while the reduced liquid metal is placed above the plasmatrons 4 along the line 25, and to saturate it with carbon, the ratio c is reduced.

Щоб одержувати відновлений метал практично чистим по вуглеці, тобто зі змістом вуглецю 0,000, відновлений метал безупинно відводять із зони взаємодії з плазмовими струменями зі швидкістю рівною чи більшою швидкості відновлення. Такий процес здійснюється шляхом безупинного повороту проти годинної 7/5 Стрілки реактора навколо осі 23. Після повного проплавлення твердої шихти в плавильній зоні З подачу кисневмісного газу Через форсунки 5 припиняють. Подачу кисню через форсунки 5 при відновленні рідкого розплаву в зоні З здійснюють тільки для підвищення температури при утворенні "охолоді" на стінці вертикального каналу 18. Процес утворення "охолоді" контролюється датчиками, встановленими в стінні каналу 18.In order to obtain the reduced metal almost pure in terms of carbon, i.e. with a carbon content of 0.000, the reduced metal is continuously removed from the zone of interaction with the plasma jets at a speed equal to or greater than the speed of reduction. This process is carried out by non-stop rotation of the 7/5 needle of the reactor against the clock around axis 23. After complete melting of the solid charge in the melting zone C, the supply of oxygen-containing gas through the nozzles 5 is stopped. The supply of oxygen through the nozzles 5 during the recovery of the liquid melt in zone C is carried out only to increase the temperature during the formation of "cooling" on the wall of the vertical channel 18. The process of formation of "cooling" is monitored by sensors installed in the walls of the channel 18.

Після завершення процесу плавки і відновлення шиберним затвором 8 відкривають випускний отвір 7, |і готовий метал зливається в ківш. Після зливу металу в сталерозливний ківш реактор повертають по годинній стрілці, злив розплаву припиняється, подають шлаковий ківш, реактор повертають у вихідний стан і зливають шлак. Після зливу шлаку плазмотрони 4 виключають, закривають подачу на них природного газу, шиберним затвором 8 закривають випускний отвір 7, опускають конусний запірний механізм 13 і частково відновлені і сAfter the melting and recovery process is completed, the gate valve 8 opens the discharge hole 7, and the finished metal is poured into the ladle. After draining the metal into the steel pouring ladle, the reactor is turned clockwise, the discharge of melt is stopped, the slag ladle is fed, the reactor is returned to its initial state and the slag is drained. After draining the slag, the plasmatrons 4 are turned off, the supply of natural gas to them is closed, the outlet opening 7 is closed with the gate valve 8, the conical locking mechanism 13 is lowered and partially restored and

Підігріті окісні матеріали перевантажують у плавильну зону 3. Потім піднімають конусний запірний механізм 13, закривають отвір 12, відкривають кришку 15 і через засіб завантаження 14 завантажують окісні матеріали в о засіб 9 часткового відновлення окісних матеріалів, подають на плазмотрони природний газ із заданим співвідношенням а, включають плазмотрони 4, і далі процес повторюється.The heated oxidizing materials are overloaded into the melting zone 3. Then the conical locking mechanism 13 is raised, the opening 12 is closed, the cover 15 is opened and through the loading means 14 the oxidizing materials are loaded into the means 9 for the partial recovery of oxidizing materials, natural gas is supplied to the plasmatrons with the specified ratio a, include plasmatrons 4, and then the process is repeated.

Зазначений спосіб реалізований на пристрої з наступними технічними характеристиками. Га»)The specified method is implemented on a device with the following technical characteristics. Ha")

У плавильній зоні встановлені чотири плазмотрони споживаною потужністю по 0,3МВТ. Теплофізичні параметри плазмових струменів із заданою середньомасовою температурою і швидкістю забезпечують продувку ее, розрахованої по заявленій формулі висоти стовпа проплавляє мого матеріалу рівної 1,3м. При заданій площі ї- перетину реактора і питомій потужності Ру - 2кВт на Ікг готового металу вага шихти, що завантажується в реактор, склала одну тону, тобто одна тонна - у плавильну зону З і одна тонна - у бункер 11 часткового оFour plasmatrons with a power consumption of 0.3MW are installed in the melting zone. The thermophysical parameters of plasma jets with a given average mass temperature and speed provide a blow-out of 1.3 m, calculated according to the stated formula, for the height of the column of molten material. With a given cross-sectional area of the reactor and a specific power of Ru - 2 kW per kg of finished metal, the weight of the charge loaded into the reactor was one ton, that is, one ton - to the melting zone C and one ton - to the bunker 11 of the partial o

Зз5 Відновлення. При часі плавки 1 година з реактора випускається О0,5т рідкого металу із середнім хімічним ї- складом, бо: Бе - 99,8; С - 0,000; Мп - 0,000; Бі - 0,002; 5 - 0,02; Р - 0,004; Ст - 0,07; Мі - 0,03; Си - 0,01; А! - 0,000; Мо - 0,000; М - 0,09; Ті - 0,000; Ав - 0,000. Витрата природного газу на 1т готового металу складає 300-40Окг. Отриманий метал по своїй якості може бути використаний як вихідна матриця для виробництва високоякісних легованих, високоміцних і жаростійких сталей, а також як готовий продукт для « виробництва електротехнічної чи іншої продукції. Заявлений спосіб виплавки металу має високі екологічні шщ с показники, оскільки всі пилові викиди практично залишаються в шарі шихти в бункері часткового відновлення, і й тому він робить надзвичайно низький вплив на екологію. Крім іншого заявлений спосіб і пристрій дозволяють "» одержувати високоякісний метал, минаючи багато стадій переплавляння (домна, конвертор, вакуумно-дуговий і інші), що також поліпшує екологічні показники. Оскільки заявлений спосіб і пристрій мають високі питомі енергетичні показники, то такий металургійний агрегат дозволяє в 10-100 разів збільшити продуктивність. у -І порівнянні з доменною піччю, тобто знімати з 1м З корисного обсягу 100т, а не 1-10т як доменна піч. Тому с плазмовий металургійний агрегат має порівняно малі розміри, що дозволяє ефективно використовувати його в країнах, де гостро стоїть питання дефіциту виробничих площ. - І Оскільки в заявленому способі і пристрої виключаються багато металургійних переділів для виробництва о 50 високоякісного металу, то його собівартість порівняна з собівартістю металу, виробленого за традиційною технологієюЗз5 Recovery. At a melting time of 1 hour, 0.5 tons of liquid metal with an average chemical composition is released from the reactor, because: Be - 99.8; C - 0.000; MP - 0.000; Bi - 0.002; 5 - 0.02; P - 0.004; St - 0.07; Mi - 0.03; Sy - 0.01; AND! - 0.000; Mo - 0.000; M - 0.09; Those - 0.000; Av - 0.000. Natural gas consumption per 1t of finished metal is 300-40Okg. Due to its quality, the obtained metal can be used as an initial matrix for the production of high-quality alloyed, high-strength and heat-resistant steels, as well as as a finished product for the production of electrical or other products. The proposed method of metal smelting has high environmental performance, since all dust emissions practically remain in the charge layer in the partial recovery bunker, and therefore it has an extremely low impact on the environment. Among other things, the claimed method and device make it possible to obtain high-quality metal, bypassing many stages of remelting (furnace, converter, vacuum-arc, and others), which also improves environmental performance. Since the claimed method and device have high specific energy indicators, such a metallurgical unit allows for a 10-100 times increase in productivity. Compared to a blast furnace, i.e. 100 tons of usable volume can be removed from 1 m, instead of 1-10 tons like a blast furnace. Therefore, the plasma metallurgical unit has relatively small dimensions, which allows it to be used effectively in countries where the issue of shortage of production areas is acute. - And since the claimed method and device exclude many metallurgical redistributions for the production of 50% high-quality metal, its cost price is comparable to the cost price of metal produced by traditional technology

Claims (9)

Формула винаходуThe formula of the invention 1. Спосіб одержання заліза і/або його сплавів з оксидозалізовмісних матеріалів, що включає їх часткове Ф) відновлення шляхом продування відхідним із плавильної зони та охолодженим до 800-1000 С відновним газом, ко підданим попередньому частковому випалу у вертикальному каналі подавання частково відновленого оксидозалізовмісного матеріалу в плавильну зону пристрою, де здійснюють його плавлення й остаточне бо відновлення, який відрізняється тим, що плавлення й остаточне відновлення вказаного частково відновленого матеріалу здійснюють нижнім продуванням стовпа вказаного матеріалу вуглеводневовмісними плазмовими струменями з об'ємним відношенням кисню до відновника А - 0,1 - 0,5, причому висоту стовпа п проплавленого матеріалу визначають із співвідношення: б5 в -0,2..1,53 Вб т з її, , , з , ї , оп ваш це 4: 8 2 де (7 - витрата плазмоутворюючого газу, кг/с, Вк 7 щільність плазми, кг/му, Ераст 7 щільність розплаву, п КГ/М 3, 4: діаметр вихідного сопла плазмотрона, м, 9у - прискорення вільного падіння, м/с?, а питому миттєву електричну потужність Ру, плазмових струменів, визначають з умови: Ру - 0,7 - 2 кВт на 1 кг готового 7/0 металу, при цьому в плавильну зону над твердим матеріалом вдувають кисневмісний газ у співвідношенні з пальним газом, що відходить із плавильної зони, більшим за стехіометричний.1. The method of obtaining iron and/or its alloys from oxide-iron-containing materials, which includes their partial Ф) reduction by blowing with waste from the melting zone and reducing gas cooled to 800-1000 С, which was subjected to preliminary partial firing in the vertical feed channel of partially reduced oxide-iron-containing material into the melting zone of the device, where its melting and final recovery are carried out, which differs in that the melting and final recovery of the specified partially reduced material is carried out by bottom blowing of the column of the specified material with hydrocarbon-containing plasma jets with a volume ratio of oxygen to reducing agent A - 0.1 - 0.5, and the height of the column p of the melted material is determined from the ratio: b5 in -0.2..1.53 , kg/s, Vk 7 plasma density, kg/mu, Erast 7 melt density, n KG/M 3, 4: diameter of the output nozzle of the plasmatron, m, 9u - free acceleration o drop, m/s?, and the specific instantaneous electric power of Ru, plasma jets, is determined from the condition: Ru - 0.7 - 2 kW per 1 kg of finished 7/0 metal, while oxygen-containing gas is blown into the melting zone above the solid material in proportion to the fuel gas leaving the melting zone, greater than stoichiometric. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в зону охолодження відхідного відновного газу додатково вдувають відновник і/або водяну пару.2. The method according to claim 1, which differs in that a reducing agent and/or water vapor is additionally blown into the cooling zone of the waste reducing gas. З. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відновлений метал не виводять із плавильної зони, і він 7/5 частково взаємодіє з плазмовими струменями протягом усього часу плавки.Q. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that the reduced metal is not removed from the melting zone, and it 7/5 partially interacts with the plasma jets during the entire melting time. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що метал, одержуваний у процесі відновлення, безупинно відводять із плавильної зони зі швидкістю, що дорівнює швидкості відновлення, шляхом нахилу реактора або стоку відновленого рідкого металу по похилому поду печі в накопичувач.4. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that the metal obtained in the recovery process is continuously removed from the melting zone at a speed equal to the recovery speed by tilting the reactor or the flow of the recovered liquid metal along the inclined floor of the furnace into the accumulator. 5. Пристрій для одержання заліза і/або його сплавів з оксидозалізовмісних матеріалів, що містить го плавильну зону, обладнану засобами подачі кисневмісного газу і відновника безпосередньо в рідку фазу і кисневмісного газу в простір над твердим шаром проплавленого матеріалу для опалювання горючого газу, що утворюється в результаті плавлення, випускний отвір, засіб для введення оксидозалізовмісних матеріалів у пристрій, засіб для охолодження відхідного газу, засіб часткового відновлення вказаних матеріалів, засіб подачі частково відновлених оксидозалізовмісних матеріалів у плавильну зону, вертикально встановлений с ов трубопровід відхідного газу, що з'єднує засіб часткового відновлення вказаного матеріалу в нижній його частині з плавильною зоною, який відрізняється тим, що в нижній частині плавильної зони пристрою встановлені о плазмотрони, причому основна пара опозитних плазмотронів встановлена на відстані від дна реактора, що дорівнює (0,5 - 2)аз, де дз -зовнішній діаметр плазмотрона, кожні додаткові пари опозитно встановлених плазмотронів розміщаються на відстані від осі основної пари вказаних плазмотронів, а висота Н внутрішньої о зо порожнини пристрою від його дна до засобу подачі вказаних частково відновлених матеріалів дорівнює (1,8 - 2,5)1, де Пп - висота стовпа проплавленого матеріалу. ке,5. A device for obtaining iron and/or its alloys from oxide-iron-containing materials, containing a melting zone, equipped with means of supplying oxygen-containing gas and reducing agent directly into the liquid phase and oxygen-containing gas into the space above the solid layer of the molten material for heating the combustible gas formed in as a result of melting, an outlet hole, a means for introducing oxidizable iron-containing materials into the device, a means for cooling the waste gas, a means of partial recovery of the specified materials, a means of supplying partially reduced oxidizable iron-containing materials to the melting zone, a vertically installed exhaust gas pipeline connecting a means of partial recovery of the specified material in its lower part with a melting zone, which differs in that in the lower part of the melting zone of the device, plasmatrons are installed, and the main pair of opposing plasmatrons is installed at a distance from the bottom of the reactor equal to (0.5 - 2)az, where dz - the outer diameter of the plasmatron, each additional pairs of oppositely installed plasmatrons are placed at a distance from the axis of the main pair of specified plasmatrons, and the height H of the inner cavity of the device from its bottom to the means of supplying the specified partially reduced materials is equal to (1.8 - 2.5)1, where Пп is the height column of molten material. what б. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що в накопичувачі вказаного відновленого металу випускний (М отвір виконаний у його дна.b. The device according to claim 5, which differs in that the accumulator of the specified reduced metal has an outlet (M hole is made at its bottom. 7. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що пристрій виконаний з можливістю повороту навколо своєї Ше горизонтальної осі. че7. The device according to claim 5, which is characterized by the fact that the device is made with the possibility of rotation around its horizontal axis. what 8. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що його бічна стінка розташована на відстані (3 - б)дз від ближчої пари вказаних плазмотронів.8. The device according to claim 5, which differs in that its side wall is located at a distance of (3 - b)dz from the nearest pair of specified plasmatrons. 9. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що відстань між кожною подальшою парою додаткових « плазмотронів дорівнює (З -- б)дв.9. The device according to claim 5, which differs in that the distance between each further pair of additional plasmatrons is equal to (Z -- b)dv. - . и? -і (95) -і (о) (42) іме) 60 б5- and? -i (95) -i (o) (42) ime) 60 b5
UA2002086735A 2002-08-14 2002-08-14 A method for producing iron and/or alloys thereof from, ironoxide-containing materials and an apparatus for realizing the same UA73760C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2002086735A UA73760C2 (en) 2002-08-14 2002-08-14 A method for producing iron and/or alloys thereof from, ironoxide-containing materials and an apparatus for realizing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2002086735A UA73760C2 (en) 2002-08-14 2002-08-14 A method for producing iron and/or alloys thereof from, ironoxide-containing materials and an apparatus for realizing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA73760C2 true UA73760C2 (en) 2005-09-15

Family

ID=35518167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2002086735A UA73760C2 (en) 2002-08-14 2002-08-14 A method for producing iron and/or alloys thereof from, ironoxide-containing materials and an apparatus for realizing the same

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA73760C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ghosh et al. Iron making and steelmaking: theory and practice
US4456476A (en) Continuous steelmaking and casting
CN102159731B (en) Process for producing molten iron
JP4745731B2 (en) Method of melting hot metal with cupola
US4615511A (en) Continuous steelmaking and casting
JP5236926B2 (en) Manufacturing method of molten steel
US3424573A (en) Process for combined oxygen iron refining and producing of ferrous melts
RU2346056C2 (en) Method of steel direct production from iron-bearing materials
US4419128A (en) Continuous melting, refining and casting process
US3859078A (en) Method of operating a basic open hearth furnace
EP0134336A1 (en) Continuous steelmaking and casting
JPH0125815B2 (en)
RU2295574C2 (en) Method of production of metal and plant for realization of this method
US5336296A (en) Method of obtaining steel in a liquid bath and the device to carry it out
JP7364899B2 (en) Melting method of cold iron source with slag reduction
UA73760C2 (en) A method for producing iron and/or alloys thereof from, ironoxide-containing materials and an apparatus for realizing the same
NO149103B (en) ANALOGY PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF DEHYDROPEPTIDES
Chakrabarti Steel making
JP2661478B2 (en) Cylindrical furnace and method for producing hot metal using the same
RU2787133C1 (en) Method for the production of steel in an electric arc furnace
WO2022234762A1 (en) Electric furnace and steelmaking method
JP4581136B2 (en) Method for smelting reduction of iron oxide
JPH09118907A (en) Vertical type quick melting furnace
JP3121894B2 (en) Metal melting furnace
RU2611229C2 (en) Processing method of metallurgical raw materials and device for such method implementation