Способ получения железоуглеродистого расплава в электродуговой печи Советский патент 1986 года по МПК C21B13/14 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к получению железоуглеродистого металла в электропечи, и может быть использовано для выплавки синтетического чугуна, применяемого в порошковой металлургии.

Целью изобретения является интенсификация процесса восстановления и повышение эффективности рафинирования расплава.

Реализация способа осуществляется в электродуговой печи с помощью дополнительно устанавливаемого над электропечью реактора кипящего слоя, в которЬм железосодержащее сырье, например колошниковую пыль разделяют на две фракции - тяжелую железосодержащую и легкую углерод- и флюсо- содержащую потоком отходящих восстановительных газов, образующихся при восстановлении окислов железа. При этом углеродсодержа1цие материалы и флюс вдувают в расплав потоком отходящих газов, а железосодержащая фракция непрерывно, преодолевая сопротивление отходящих газов, нагревается и предвосстанавливается ими, а затем Подается через нилшюю часть реактора на поверхность расплава,обогащенного неусвоенной частью восстановителя. Для поддержания заданных скоростей псевдоожижения в рабочее пространство печи может дополнительно подаваться воздух или инертный газ.

С целью организации разделения колошниковой пьши на две фракции необходимо на поверхность металлического расплава предварительно загружать часть-железосодержащего сырья, в результате чего при восстановлении

12359112

окислов железа образуется отходящий восстановительный Газ,который направляют в реактор кипящего слоя.

Разделение колошниковой пыли (со5 держащей 30% углерода и -1 2% СаО) на легкую (углерод и GaO) и тяжелую (железосодержащую) фракции происходит вследствие различия скоростей витания указанных компонентов, Иссле10 дованиями установлено, что скорости витания кокса, и СаО, содержащихся в колошниковой пьти, составляют 0,7 и 1,2 м/с, соответственно, а скорость витания железорудной части пьши нахо15 дится в пределах 1,9-2,0 м/с.

Для определения требуемой скорости ожижающегр агента с целью разделе- 1-шя колошниковой пьши на указанные составляющие были проведены лабора20 торные .исследования, которые показали, что для четкого разделения колошниковой пыли на легкую и тяжелую составляющие и вдувания смеси угле- родсодержащей и фпюсовой составляю25 дих в расплав необходимо, чтобы скорость отходящих газов на входе в ре- ак тор кипящего слоя составляла 1 ,9- 2,1 м/с, что соответственно на 20- 30% выше первой критической скорости

30 псевдоожюкения. При этом содержание углерода и флюса в легкой части от их общего количества в колошниковой тлпи составляет 90-92% и 80-85% соответственно.

35

В таблице приведены экспериментальные данные по зависимости состава легкой фракции от их общего количества в колошниковой пыли и произво- Q дительности печи от скорости отходящих газов на вход в реактор кипящего .

Состав легкой фракции (от их .общего количества в колошниковой пыли) f %

С

СаО

Fe,

Производительность печи, т/ч

oSui,

В таблице приведены экспериментальные данные по зависимости состава легкой фракции от их общего количества в колошниковой пыли и произво- дительности печи от скорости отходящих газов на вход в реактор кипящего .

90

92

92 93

808585 86

8825 50

1,15 1,20,8 0,8

Приведенные в таблице данные показывают, что при скорости отходящего газа 1,9-2,1 м/с происходит наиболее четкое разделение колошниковой пыли, ТТри скорости отходящего газа более 2,1 м/с резко возрастает унос железосодержащей фракции, что приводит .к снижению производительности печи. При скорости отходящего газа менее 1,9 м/с резко снижаются показатели производительности печи и качество разделения колошниковой пыли.

Анализ гранулометрического состава легкой части показал, что она состоит из 60-65% класса 63 мкм, эта фракция наиболее быстро и полно усваивается расплавом, науглероживая и рафинируя его, а более крупная часть 63 мкм нагревается и всплывает на поверхность расплава, интенсифицируя процесс восстановления,

Черезмерпое увеличение количества оксидов железа сопровождается уменьшением концентрации растворенного углерода ниже предельных концентраций, снижением температуры расплава и количества отходящих газов, ухудще нием разделения колошниковой пыпи и качества металла и соответственным снижением производительности. Уменьшение количества загружаемых оксидов железа приводит к неэффективному использованию растворенного и избыточного углерода, снижению выхода отходящих газов и резкому ухудшению качества разделения колошниковой пыли.

В качестве железосодержащего сьфья используют колошниковую пыль следующего состава, мас,%: Fegg 30-40; 30-50; FeO 5-14; CaO 8-10; SiO,, 8-13; 1,5-3; MgO 1,5-2; S 0,2-0745; 0,05-0,15; С 16-36. Пример 1, В трехтонную дуговую электропечь ДСП-ЗА с установлен- ным над ней реактором кипящего слоя предварительно загружают и расплавляют -v 500 кг чушкового чугуна и на поверхность расплава для организации разделения колошниковой пьши за счет образования отходящих газов из реактора кцпящего слоя загружают л/500 кг колошниковой пыли, которая нагревается за счет тепла расплава и содержит восстановитель. Оставшую- ся часть колошниковой пьши v4500 кг непрерывно подают с помощью питателя в реактор кипящего слоя и проводят

10

5

0

5

0

5

0 5 0

разделение колошниковой пыли на тяжелую железосодержащую и легкую угле- . род- и флюсосодержащую фракции, при этом железосодержащую фракцию самотеком подают на поверхность расплава, а легкую фракцию вдувают в расплав потоком отходящего газа через погружаемую фурму. Содержание углерода регулируют скоростью отходящего газа. Для обеспечения содержания углерода в расплаве 2,5% требуемая скорость отходящего газа составляет 1,9 м/с.

Скорость отходящих газов регулирования по перепаду давлений, избыток газа сбрасывают через предохранительный клапан, установленный при входе в реактор, При пpof oлжитeльнoc- ти установивстегося процесса 3 ч было получено 3 т жидкого чугуна следующего химического состава, мас.%: С 3,2; Si 0,6; Mg 0,2; Cr 0,3; S 0,035; P 0,02, Содержание углерода доводят до требуемого по химанали- зу присадками электродного боя.

П р и м е р 2, Основные технологические параметры аналогичны приведенным в примере 1 за исключением следующих особенностей: скорость отходящих газов поддерживают на уровне 2,0 м/с, содержание углерода в расплаве при такой скорости составляет 2,9%, продолжительность процесса составляет 2-ч 40 мин.

П р и м е р 3, Основные технологические параметры аналогичны приведенным в примере 2 за исключением следзпощих особенностей: с{сорость от-, ходящих газов поддерживают на уровне 2,1 м/с, - содержание углерода в расплаве при такой скорости составляет 4%, - продолжительность процесса составляет 2 ч 30 мин.

Результаты проведенных про14лален-. ных испытаний предлагаемого способа показьшают, что гГри его яспользова- НИИ производительность печи возрастает на 321,7%. При этом получают чугун более высокого качества по содержанию серы и фосфора.

Предпагаемый способ получения железоуглеродистого металла в электродуговой печи обеспечивает высокую производительность процесса, что заключается в интенсификации восстановления окислов железа и рафинировании расплава за счет повышения активности угперода и флюса путем их

5123591 6

совместного вдувания в расплав, обес- примесей и нагрева непрореагировав- печивая тем самым высокую скорость шей части восстановителя и флюса, науглероживания, удаления вредных всплывающих на поверхность расплава