Способ и установка для получения легированного металлического расплава - RU2006101983A

Реферат

1. Способ получения легированного металлического расплава на основе железа, содержащего предпочтительно хром и хром и никель, в несколько следующих друг за другом этапов, отличающийся тем, что на первом этапе в базовый расплав вводят носителя легирующих, которые плавятся и затем восстанавливаются с получением первого предварительно легированного расплава при дополнительном подводе восстановителя, рециркулируемого шлака и/или шлакообразующих и источников энергии, а также под воздействием верхней и заглубленной продувки кислородсодержащей средой на втором этапе в первый предварительно легированный расплав подают носителя легирующих, предпочтительно носителя хрома, и при необходимости базовый расплав, при этом носители легирующих, предпочтительно носителя хрома, плавятся и затем восстанавливаются с получением второго предварительно легированного расплава при дополнительном подводе восстановителя, шлакообразующих и ископаемых источников энергии, а также под воздействием верхней и заглубленной продувки кислородсодержащей средой на третьем этапе во второй предварительно легированный расплав подают носители легирующих, в частности ферросплавы, и при необходимости, базовый расплав, подают шлакообразующие и под воздействием верхней и заглубленной продувки кислородсодержащей средой, проводят процесс обезуглероживания и получают легированный расплав заданного состава и с заданной температурой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на одном или нескольких этапах способа подают в определенное количество лома, в частности, хромсодержащего или хром и никельсодержащего лома, и при необходимости другие источники металла.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере на первом и втором этапах способа осуществляют дожигание СО и Н₂, содержащихся в отходящих газах, посредством вдувания сверху кислорода или кислородсодержащего газа, в частности, горячего воздуха.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на третьем этапе способа осуществляют дожигание СО и Н₂ кислородом.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный на втором этапе способа второй предварительно легированный расплав делят на две части и каждую часть расплава подвергают отдельно третьему этапу способа с добавлением базового расплава, носителей легирующих, содержащих хром или хром и никель, шлакообразующих, при этом под воздействием верхней и заглубленной продувки кислородсодержащей средой проводят обезуглероживание и получение легированного расплава заданного химического состава и температуры.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание углерода в расплаве увеличивают на первом и втором этапах способа максимум до 8 мас.% одновременно с ростом содержания хрома.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхняя продувка кислородсодержащей средой на первом и втором этапах способа включает продувку кислородом или кислородом и азотом, или горячим воздухом, или обогащенным кислородом горячим воздухом, при этом на третьем этапе способа применяют кислород или смесь кислорода и инертного газа.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхняя продувка кислородсодержащей средой на третьем этапе способа при получении металлического расплава, в частности, ферросплавов с высоким содержанием хрома, никеля или марганца, по меньшей мере частично, является верхней продувкой горячим воздухом.

9. Способ по п.1 или 7, отличающийся тем, что верхнюю продувку на первом и/или втором этапах способа проводят в пульсирующем режиме, кислородом или кислородом и инертным газом, или горячим воздухом, или обогащенным кислородом горячим воздухом.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что заглубленная продувка на первом и при необходимости на втором этапе способа включает один или несколько из следующих вариантов (а-е):

а) заглубленная продувка для образования СО, передачи тепла при дожигании, подвода энергии и в особенности перемешивания ванны, перемешивания металла и шлака, а также при необходимости резки лома и носителей металла кислородом или смесью из кислорода и инертного газа, например азота, или кислородом и смесью из кислорода и инертного газа на последующих этапах, или смесью из кислорода и водяного пара, или смесью из кислорода и СО₂

б) подвод источников энергии и восстановителей через заглубленные фурмы

в) вдувание пылей, например, оборотной пыли, конвертерных или электропечных пылей, пылей от производства ферросплавов, золы дробленых ферросплавов или алюминия

г) вдувание пылей, содержащих железо, хром или никель для утилизации и в качестве носителей легирующих

д) вдувание шлакообразующих, таких как известь, кремнезем, плавиковый шпат, боксит, песок с кислородом в качестве газа -носителя, пока расплав содержит до 10 мас. % хрома или с инертным газом,

е) вдувание по меньшей мере одного из следующих веществ: хромовой руды, марганцевой руды, никелевой руды, оксидов никеля, гидрооксида никеля, пылей, зол, окалины, шлифовальной пыли, песка, загрязненного строительного мусора, бытовых или индустриальных отходов, отходов в качестве носителей легирующих или/или в качестве шлакообразующих.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что подвод источников энергии и восстановителей согласно варианту б) дополнительно или альтернативно осуществляют в кусковой форме сверху.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что пыли или другие мелкозернистые материалы согласно вариантам в) и г) также используются в кусковой форме для подачи в шлак и металл.

13. Способ по п.10, отличающийся тем, что подачу шлакообразующих в расплав согласно варианту д) альтернативно проводят сверху.

14. Способ по п.10, отличающийся тем, что подачу носителей легирующих в расплав согласно варианту е) альтернативно проводят сверху.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что на втором этапе способа заглубленная продувка включает один из следующих вариантов:

а) заглубленная продувка для образования СО, передачи тепла при дожигании, подвода энергии и в особенности перемешивания ванны, перемешивания металла и шлака, а также при необходимости резки лома и носителей металла кислородом или смесью из кислорода и инертного газа, например азота, или кислородом и смесью из кислорода и инертного газа на последующих этапах, или смесью из кислорода и водяного пара, или смесью из кислорода и СО₂

б) подвод жидких или газообразных источников энергии и жидкого или газообразного восстановителя через заглубленные фурмы

в) заглубленную продувку, как на первом этапе.

16. Способ по п.1 или 15, отличающийся тем, что заглубленную продувку для образования СО, передачи тепла при дожигании, перемешивания ванны и обезуглероживания на третьем этапе способа проводят кислородом или смесью кислорода и инертного газа непрерывно или следующими друг за другом ступенями при необходимости с различающимися параметрами смеси.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что параметры смеси кислорода и инертного газа устанавливают в зависимости от содержания углерода в расплаве.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что на третьем этапе способа в расплав вводят мелкозернистые носители никеля, напрямую или в смеси с восстановителем, посредством газа носителя, который предпочтительно является инертным газом, причем применяют заглубленные фурмы при содержании углерода в расплаве более 1 мас.%.

19. Способ по п.1 или 18, отличающийся тем, что носители никеля в кусковой форме загружают на расплав.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что на всех этапах способа во время продувки определяют температуру и/или химический состав расплава, предпочтительно путем онлайновой системы, анализирующей излучаемые расплавом электромагнитные волны, которые проходят через фурменное окно в заглубленных фурмах к анализирующему устройству, при этом исходя из температуры и/или химического состава, задают параметры верхней и заглубленной продувки, присадки легирующих, источников энергии, науглероживателей и средств для обезуглероживания.

21.Способ по п.1, отличающийся тем, что через заглубленные фурмы на всех этапах способа для их защиты вдувают углеводороды, например СН₄, С₃ Н₈, С₄Н₁₀, их смеси, дизельное топливо, тяжелое нефтяное масло.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что дополнительно к углеводородам или вместо них для защиты фурм в расплав вдувают инертные газы, пар, СО₂, СО или их смеси.

23. Способ по п.1, отличающийся тем, что базовый расплав, являющийся низкофосфористым чугуном с температурой 1220-1650^оС, подают по меньшей метре на первом этапе способа, при этом базовый расплав имеет следующий состав, мас.%: углерод 2,0-4,7, марганец менее 1, фосфор менее 0,025, сера менее 0,05, при необходимости хром и никель в разных количествах, остаток железа и неизбежные примеси.

24. Способ по п.1, отличающийся тем, что базовый расплав получают путем подвода электрической энергии и при необходимости на первом или втором этапах способа далее науглероживают.

25. Способ по п.1, отличающийся тем, что базовый расплав получают из отходов производства ферроникеля в процессе восстановительного плавления.

26. Способ по п.1, отличающийся тем, что базовый расплав получают частично из низкофосфористого чугуна и из отходов ферроникеля, доля которых составляет до 50%.

27. Способ по п.1, отличающийся тем, что холодный или жидкий хромсодержащий невостановленный шлак с третьего этапа способа, предпочтительно, передают на первый или также на второй этап способа для восстановления углеродом.

28. Способ по п.1, отличающийся тем, что в последние минуты продувки на втором этапе способа подают высокоуглеродистый феррохром, который содержит от 2 до 0 мас.% кремния для восстановления и кондиционирования шлака и для легирования расплава, а также снижения энергетической нагрузки на третьем этапе способа.

29. Способ по п.1, отличающийся тем, что на последних минутах продувки первого и/или второго этапа способа основность шлака (CaO/SiO₂) снижают посредством присадки SiO₂ содержащих материалов с 2,0-2,5 до 1,4, при этом состав шлака по оксидам железа и алюминия устанавливают в соответствии с требованиями цементной индустрии, для применения в качестве клинкера или муки при производстве цемента.

30. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлаки с первого и/или второго этапов способа после выпуска металлического расплава приводят к заданной температуре и составу.

31. Способ по п.1, отличающийся тем, что после завершения третьего этапа способа легированный расплав подвергают ковшевой обработке, в частности, по способу VOD, при которой производят одно или несколько из следующих мероприятий, включающих глубокое обезуглероживание, точное легирование, удаление азота, восстановление, десульфурацию, а также установку температуры и усреднение расплава.

32. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество подаваемых на отдельных этапах способа материалов, в особенности хромовой руды или других оксидных или гидрооксидных источников легирующих, базового расплава, при необходимости лома определяют таким образом, что на отдельных этапах способа достигается частота выпусков металла, которая соответствует времени такта разливки последующей установки непрерывной разливки или последующей обработки и разливки металла.

33. Способ по п.32, отличающийся тем, что модель, управляющая частями процесса получения стали, оперирует величинами последующей установки непрерывной разливки, такими как скорость разливки и формат отливаемой заготовки на установке непрерывной разливки, время такта при разливке ферросплавов для расчета количества материалов, подаваемых на отдельных этапах способа.

34. Установка для получения легированного расплава способом по любому из пп.1-33, выполненная в виде нескольких расположенных в одной производственной линии друг за другом реакционных емкостей, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одно устройство для транспортировки базового расплава по меньшей мере к одной реакционной емкости, первую реакционную емкость с по меньшей мере одним заглубленным дутьевым устройством и одним верхним дутьевым устройством, первое переливное устройство для непосредственной передачи первого предварительно легированного расплава из первой реакционной емкости во вторую реакционную емкость, вторую реакционную емкость с по меньшей мере одним заглубленным дутьевым устройством и одним верхним дутьевым устройством, второе переливное устройство для непосредственной передачи по крайней мере части второго предварительно легированного расплава из второй реакционной емкости в третью реакционную емкость, третью реакционную емкость с одним заглубленным дутьевым устройством и одним верхним дутьевым устройством.

35. Установка по п.34, отличающаяся тем, что верхнее дутьевое устройство выполнено в виде фурмы для вдувания кислорода или фурмы для вдувания горячего воздуха, или как многофункциональная фурма со множеством концентрически расположенных каналов на сопло для подачи различных материалов.

36. Установка по п.34 или 35, отличающаяся тем, что первая и вторая реакционная емкости снабжены одной фурмой для ввода мелкозернистых источников легирующих, в частности, хромовой руды, и при необходимости для ввода грубой пыли.

37. Установка по п.34, отличающаяся тем, что заглубленное дутьевое устройство выполнено в виде щелевой фурмы, в частности, двухтрубной фурмы, и обеспечивает ввод различных сред и мелкозернистых материалов.

38. Установка по п.37, отличающаяся тем, что заглубленное дутьевое устройство содержит один или несколько распределителей твердых материалов, которые расположены на соответствующей реакционной емкости.

39. Установка по п.34, отличающаяся тем, что заглубленные дутьевые устройства предназначены для онлайнового измерения температуры и химического состава расплава.

40. Установка по п.34, отличающаяся тем, что после третьей реакционной емкости предусмотрена установка VOD для точной обработки поступающего из третьего реакционной емкости расплава.

41. Установка по п.34 или 40, отличающаяся тем, что непосредственно после третьей реакционной емкости или после установки VOD в производственной линии предусмотрена установка для дальнейшей обработки расплава, выполненная как машина непрерывной разливки.

42. Установка по п.34, отличающаяся тем, что первая реакционная емкость выполнена в виде электропечи или конвертера рециклинга, вторая реакционная емкость выполнена в виде экзотермического конвертера KMS-S, и третья реакционная емкость выполнена также в виде конвертера, предпочтительно автотермического конвертера (K-OBM-S конвертер).

43. Установка по п.34, отличающаяся тем, что перед первой реакционной емкостью предусмотрена дополнительная реакционная емкость, которая служит для получения базового расплава из низкофосфористого чугуна, поступающего от установки дефосфорации и для получения базового расплава из отходов производства ферроникеля, выполненная в виде плавильно-восстановительного агрегата.

44. Установка по п.34, отличающаяся тем, что отдельные реакционные емкости снабжены сухими пылеуловителями.

45. Установка по п.34, отличающаяся тем, что она снабжена охватывающей по меньшей мере реакционные емкости и установку разливки стали управляющей системой, в которой предусмотрены отдельные расчетные устройства для установки для получения стали и установки для разливки стали, и управляющая установкой для получения стали модель, или модель, управляющая частями процесса, оперирует величинами последующей установки непрерывной разливки, таким как скорость разливки и формат отливаемой заготовки на установке непрерывной разливки, для расчета количества материалов, подаваемых на отдельных этапах способа, при этом посредством управляющей системы производится подача материалов в реакционные емкости в расчетных количествах и в расчетное время.