СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ Российский патент 2015 года по МПК C21B15/02 

Изобретение относится к способам восстановления стали из окалины и может быть использовано в металлургии.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ получения стали и устройство для его реализации по патенту РФ №2366722, согласно которому в устройстве для получения стали, включающем установку для непрерывного прессования стержня из термитной смеси и его подачу в реакционную камеру, где производят активацию термитной смеси поджиганием и проводят восстановительную реакцию с образованием жидкого металла и шлака, при которой термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в виде непрерывного прессованного стержня.

Получаемый по известному способу прессованный стержень из термитной смеси имеет недостаточную плотность, а следовательно, и прочность, обеспечивающую его непрерывность. Прессованный стержень может разрушаться. Обломки прессованного стержня попадают на поверхность горячего шлака, сгорают без образования металла, образуя шлак. За время формирования прессованного стержня из термитной смеси и его контактирования с жидким металлом шлак успевает затвердеть и препятствует контакту жидкого металла со стержнем, что требует повторения процесса запуска реакции в реакционной камере. Это снижает надежность процесса получения стали из окалины, что приводит к снижению производительности способа.

Задачей заявляемого изобретения является повышение производительности получения стали из окалины.

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в обеспечении прочности и непрерывности прессованного из термитной смеси стержня.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения стали, включающем подготовку термитной смеси, содержащей окалину, алюминиевую крошку и модификаторы, загрузку ее в огнеупорную емкость, активацию поджиганием и протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака, при этом термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня, причем в стержне устанавливают стальную или алюминиевую проволоку.

Заявляемый способ характеризуется совокупностью следующих существенных признаков.

Ограничительные:

способ получения стали, включающий подготовку термитной смеси, содержащей окалину, алюминиевую крошку и модификаторы, загрузку ее в огнеупорную емкость, активацию поджиганием и протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака, при этом термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня.

Отличительные:

в стержне устанавливают стальную или алюминиевую проволоку.

Кроме того, проволоку устанавливают по центру стержня.

Благодаря тому что в прессованном из термитной смеси стержне устанавливают проволоку, возможно прессование термитной смеси в стержень с большей плотностью, т.к. наличие проволоки в прессуемой смеси позволяет прессовать смесь валками до большей плотности, чем без проволоки, и, кроме того, наличие проволоки обеспечивает повышение прочности стержня.

Благодаря тому что в прессуемом непрерывном стержне устанавливают стальную проволоку (необходимого сечения), достигается сокращение площади сечения части стержня, состоящей из термитной смеси, что позволяет повысить массовый выход расплава стали за счет ее поступления из стальной проволоки.

Или благодаря тому что в прессуемом из термитной смеси непрерывном стержне устанавливают алюминиевую проволоку (необходимого сечения), достигается сокращение площади сечения части стержня, состоящей из смеси и подвергаемой уплотнению, что позволяет увеличить производительность получения расплава стали за счет сокращения операции равномерного распределения шихтовых материалов в термитной смеси.

Благодаря тому что проволоку устанавливают по центру прессуемого из термитной смеси непрерывного стержня, возможно прессование смеси до наибольшей плотности, что обеспечивает прочность стержня.

Заявленный способ осуществляется с помощью устройства, представленного на чертеже.

Устройство содержит корпус 1 реакционной камеры с выполненной в виде шара (для повышения эффективности процесса) внутренней полостью, съемную крышку 2, летку 3 для скачивания шлака и летку 4 для скачивания металла, расположенную ниже летки 3 для скачивания шлака. В крышке 2 выполнено отверстие 5 для подачи прессованного стержня 6 с установленной в центре стальной проволокой 7 из прессующего устройства 8, которое содержит валки 9 и которое выполнено с возможностью реверса для обеспечения прерывания восстановительной реакции в аварийном случае. Прессованный стержень 6 содержит термитную смесь, состоящую, например, из алюминиевого порошка и окалины (Fe₃O₄), которая содержит не менее 25% O, 70% Fe и модификаторы, и стальную проволоку 7, расположенную в центре стержня. В качестве модификаторов могут быть использованы, например, для получения стали, по химическому составу соответствующей Ст45, порошок ферросилиция ФС-45 фракции 0,5 мм, с содержанием кремния 44%, остальных элементов не более: S=0,02%, P=0,05%, Al=2%, Mn=0,6%, Cr=0,5%, C=0,2%. Термитный стержень 6 с проволокой 7 в реакционной камере воспламеняют активатором (не показан). В качестве активатора реакции может использоваться электрическая дуга или специальный запал. Получаемый в результате экзотермической реакции шлак вследствие меньшей плотности располагается над слоем расплавленного металла.

Способ получения стали осуществляют следующим образом. Подготавливают термитную смесь, содержащую алюминиевую крошку, окалину и модификаторы. Термитная смесь со стальной проволокой 7 из прессующего устройства 8 в виде прессованного стержня 6 через отверстие 5 в крышке 2 подается в реакционную камеру корпуса 1. Прессованный стержень 6 в реакционной камере корпуса 1 воспламеняют активатором. Процесс восстановления стали протекает в реакционной камере корпуса 1 быстро, последовательно распространяясь на весь объем термитного стержня 6, расположенный в реакционной камере корпуса 1, и проходит по реакции

3Fe₃O₄+8Al=4Al₂O₃+9Fe.

В процессе прохождения термитной реакции образуется шлак, который всплывает в полном объеме к поверхности образующегося металла. Шлак непрерывно скачивается из реакционной камеры корпуса 1 через летку 3, а металл - через летку 4. При подъеме из зоны реакции термитного стержня в результате осуществления реверса процесс восстановления прекращается.

Заявленный способ при использовании признаков по п.2 формулы изобретения осуществляется при помощи того же устройства, представленного на чертеже.

Прессованный стержень 6 содержит термитную смесь, состоящую из алюминиевой проволоки 7, расположенной в центре стержня, и окалины (Fe₃O₄), которая содержит не менее 25% O, 70% Fe и модификаторы. В качестве модификаторов могут быть использованы, например, для получения стали, по химическому составу соответствующей Ст45, порошок ферросилиция ФС-45 фракции 0,5 мм, с содержанием кремния 44%, остальных элементов не более: S=0,02%, P=0,05%, Ak=2%, Mn=0,6%, Cr=0,5%, C=0,2%. Термитный стержень 6 с алюминиевой проволокой 7 в реакционной камере 1 воспламеняют активатором (не показан). В качестве активатора реакции может использоваться электрическая дуга или специальный запал. Получаемый в результате экзотермической реакции шлак 9 вследствие меньшей плотности располагается над слоем расплавленного металла 10.

Способ получения стали осуществляют следующим образом. Подготавливают смесь, содержащую окалину и модификаторы. Смесь с алюминиевой проволокой 7 из прессующего устройства 8 в виде прессованного стержня 6 через отверстие 5 в крышке 2 подается в реакционную камеру корпуса 1. Прессованный стержень 6 в реакционной камере корпуса 1 воспламеняют активатором. Процесс восстановления стали протекает в реакционной камере корпуса 1 быстро, последовательно распространяясь на весь объем термитного стержня 6, расположенный в реакционной камере корпуса 1, и проходит по реакции

3Fe₃O₄+8Al=4Al₂O₃+9Fe.

В процессе прохождения термитной реакции образуется шлак 9, который всплывает в полном объеме к поверхности образующегося металла 10. Шлак непрерывно скачивается из реакционной камеры корпуса 1 через летку 3, а металл через летку 4. При подъеме из зоны реакции термитного стержня 1 в результате осуществления реверса процесс восстановления прекращается.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет в компактном устройстве в непрерывном режиме осуществить получение стали однородного химического состава без применения плавильных печей с повышенной производительностью.

Изобретение относится к способам восстановления стали из окалины и может быть использовано в металлургии. Осуществляют подготовку термитной смеси, содержащей окалину, алюминиевую крошку и модификаторы, загружают ее в огнеупорную емкость, осуществляют активацию поджиганием и протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака. При этом термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня с установкой по центру стальной или алюминиевой проволоки. Изобретение обеспечивает получение стали однородного химического состава в непрерывном режиме с повышенной производительностью. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения стали, включающий подготовку термитной смеси, содержащей окалину, алюминиевую крошку и модификаторы, загрузку ее в огнеупорную емкость, активацию поджиганием и протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака, при этом термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме, отличающийся тем, что термитную смесь загружают в виде непрерывного прессованного стержня со стальной или алюминиевой проволокой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проволоку располагают по центру стержня.