УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛАВКИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ В ЖИДКОЙ ШЛАКОВОЙ ВАННЕ Советский патент 1996 года по МПК C21B13/00 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения железоуглеродистого продукта с помощью непрерывной плавки шихты в жидкой шлаковой ванне.

Целью изобретения является повышение степени восстановления железа.

В связи с необходимостью поддержания восстановительных условий в шлаковой ванне при проплавке железорудного сырья сжигание углерода твердого топлива возможно лишь до окиси углерода, что создает дефицит тепла для полного восстановления окислов железа, оптимальность отношения высоты фурм дожигания от подины устройства к высоте барботажных фурм в пределах 1,5-2 определяется тем, что понижение уровня фурм дожигания приводит к заливке их вспененным шлаком, тогда как повышение уровня приводит к образованию зоны замедленного теплообмена над поверхностью шлака и снижению количества тепла, воспринимаемого ванной шлака. Исследования показали, что расстояние между горизонтальными осями фурм должно равняться ширине шахты в области бартотажных фурм и быть меньше в 1,2-1,7 раза ширины шахты в области фурм дожигания. Если шахта в области барботажных фурм имеет меньшую ширину, а отношение расстояния между осями барботажных фурм и фурм дожигания больше 1, то в шлаковой ванне развиваются окислительные процессы, так как отношение протяженности зон с окислительной атмосферой к ширине шахты увеличивается. При большей, чем это следует из вышеприведенного соотношения, ширине шахты снижается интенсивность барботажа надфурменной части шлака, что приводит к уменьшению скорости тепло- и массообменных процессов в шлаковой ванне. В надфурменной зоне объем шлака увеличивается за счет вспенивания, что приводит к необходимости увеличивать ширину шахты в этой части печи. Однако, если увеличение этой ширины выше, чем отношение ширины шахты к расстоянию между горизонтальными осями фурм становится больше 1,7, то это не позволяет достичь полного дожигания окиси углерода над поверхностью ванны, а уменьшение этого отношения ниже 1,2 приводит к необходимости увеличивать высоту печи, что увеличивает капитальные затраты на ее сооружение и затрудняет обслуживание. Поэтому условие, когда высота осей барботажных фурм над осями фурм дожигания в 1,2-1,7 раза меньше ширины шахты в области барботажных фурм, является оптимальным.

На чертеже показана схема печи ПЖВ. Она состоит из шахты 1, кессонированного пояса 2, в котором имеются отверстия 3 и для установки барботажных фурм подины 4, сифонов для перетока металла 5 и шлака 6, фурм 7 дожигания установленных в отверстиях 8. Ширина шахты в области барботажных фурм обозначена через d, а в области фурм 7 дожигания D. Высота от подины печи до оси фурм дожигания обозначена через Н, от подины до оси барботажных фурм Н₁, а расстояние между осями барботажных фурм и фурм дожигания через Н₂.

В печь заливают жидкий шлак, после чего непрерывно загружают железорудное сырье, уголь и другие металлургические добавки. Шлаковую ванну непрерывно продувают через нижний барботажный ряд фурм, установленных в кессонированном поясе 2 шахты 1. Образующуюся окись углерода от неполного горения углерода угля дожигают над ванной, с помощью верхнего ряда фурм-дожигания, установленных в отверстиях 8 кессонированного пояса 2. Выделившееся от дожигания СО тепло воспринимается шлаковой ванной. В шлаковой ванне происходит восстановление железа за счет углерода угля и образующейся окиси углерода. Восстановленное железо, науглероживаясь, спускается на подину 4 и через сифон 5 непрерывно удаляется из печи. Шлак через сифон 6 по мере накопления также непрерывно удаляется.

П р и м е р 1. В печь загружают 450 т/ч железной руды состава, Fe 65,5; FeO 24,13 и 125 т/ч углеродистого восстановителя состава, С^p 74; Н^р 3,3; О^р 3,7; N^р 0,8; S^р 0,4; А^р 12,5; W^р 5,0 с Qнр

6630 ккал/кг. В печь вдувают технический кислород (35% О₂) под давлением 0,2 МПа и расходом 1,25·10⁵ нм³/ч. Из них 1,25·10⁴ нм³/ч подают в барботажные фурмы, а остальное в фурмы дожигания. При этом (мм) Н 4500, Н₁ 2500, Н2 2000, D 3400, а d 2000. Соотношение между этими параметрами будет следующим. Отношение высоты подины до оси фурм дожигания к высоте барботажных фурм
< 2
Расстояние между горизонтальными осями фурм дожигания и барботажных фурм окажется равным ширине шахты в области барботажных фурм (Н₂ d 2000 мм) и будет в 1,7 раза меньше ширины шахты в области фурм дожигания. Степень восстановления железа составит 97,5%
В печь заливают шлак, после чего непрерывно загружают железорудное сырье, уголь и другие металлургические добавки. Шлаковую ванну продувают кислородом через барботажный ряд фурм, а образующуюся в результате неполного сгорания углерода угля окись углерода дожигают до СО₂ за счет подачи кислородсодержащего газа через фурмы дожигания. Выделившееся при этом тепло воспринимается шлаковой ванной. Место вдувания кислорода в шлаковую ванну определяют исходя из того, что высота между осями барботажных фурм и фурм дожигания равна ширине шахты в области барботажных фурм и меньше в 1,2-1,7 раза, чем высота расположения фурм дожигания от подины печи, диаметр барботажных фурм составляет 30-45 мм и выбирается в зависимости от технологических приемов организации процесса.

В зоне сужения диаметр шахты соответствует диаметру печи в зоне барботажных фурм. При работе барботажных фурм уровень расплава в печи не поднимается выше оси фурм дожигания. Согласно расчетам подтвержден экономический эффект от использования предлагаемого устройства за счет исключения коксохимического производства, аглофабрики и доменной печи. Устройство опробовано в производственных условиях и результаты плавки полностью подтвердили правильность выбранных его геометрических размеров.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛАВКИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ В ЖИДКОЙ ШЛАКОВОЙ ВАННЕ, содержащее шахту, кессонированный пояс с отверстиями для установки барботажных фурм, подину и приспособления для выпуска жидких продуктов плавки, отличающееся тем, что, с целью повышения степени восстановления железа, кессонированный пояс выполнен с дополнительныи отверстиями для фурм дожигания, при отношении их расстояния от подины к расстоянию от подины до барботажных фурм, равном 1,5 - 2,0, причем расстояние между их горизонтальными осями равно ширине шахты в области барботажных фурм, которая в 1,2 - 1,7 раза меньше ширины шахты в области фурм верхнего ряда.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛАВКИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ В ЖИДКОЙ ШЛАКОВОЙ ВАННЕ, содержащее шахту, кессонированный пояс с отверстиями для установки барботажных фурм, подину и приспособления для выпуска жидких продуктов плавки, отличающееся тем, что, с целью повышения степени восстановления железа, кессонированный пояс выполнен с дополнительныи отверстиями для фурм дожигания, при отношении их расстояния от подины к расстоянию от подины до барботажных фурм, равном 1,5 2,0, причем расстояние между их горизонтальными осями равно ширине шахты в области барботажных фурм, которая в 1,2 1,7 раза меньше ширины шахты в области фурм верхнего ряда.