RU156072U1

RU156072U1 - DEVELOPMENT OF VANADIUM-ALLOYED STEEL MELTING USE OF METALIZED IRON RAW MATERIALS

Info

Publication number: RU156072U1
Application number: RU2015111966/02U
Authority: RU
Inventors: Владимир Георгиевич Лисиенко; Юрий Николаевич Чесноков; Анна Викоторовна Лаптева
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2015-10-27

Abstract

Устройство для производства стали с использованием металлизованного железорудного сырья и жидкого чугуна, содержащее печь жидкофазного восстановления, работающую в режиме газификации, шахтную печь для металлизации окатышей, получаемых с избытком, имеющую выход для выгрузки металлизированных окатышей и выход для отвода отходящего газа, две электродуговые печи и кислородную станцию, при этом выход кислородной станции соединен со входами печи жидкофазного восстановления для подачи кислорода и кислородно-воздушной смеси, выход печи жидкофазного восстановления для слива жидкого чугуна печи соединен со входом электродуговых печей для заливки чугуна, выход печи жидкофазного восстановления для отвода восстановительного газа соединен со входом шахтной печи для подачи восстановительного газа, выход шахтной печи для выгрузки металлизированных окатышей соединен со входами первой и второй электродуговых печей для загрузки металлизованных окатышей, электростанцию, которая соединена с выходом шахтной печи для отвода отходящего газа с возможностью выработки электроэнергии и соединена с обеими электродуговыми печами и с кислородной станцией для подачи в них выработанной электроэнергии, отличающееся тем, что выход шахтной печи дополнительно соединен со входом печи жидкофазного восстановления для подачи металлизованных окатышей.A device for the production of steel using metallized iron ore and molten iron, containing a liquid-phase reduction furnace operating in gasification mode, a shaft furnace for metallizing pellets obtained in excess, having an outlet for unloading metallized pellets and an outlet for venting exhaust gas, two electric arc furnaces and oxygen station, while the output of the oxygen station is connected to the inputs of the liquid-phase reduction furnace for supplying oxygen and an oxygen-air mixture, the output of the furnace is liquid of co-phase reduction for draining molten iron of the furnace is connected to the inlet of electric arc furnaces for casting iron, the outlet of the liquid-phase reduction furnace for exhausting reducing gas is connected to the inlet of a shaft furnace for supplying reducing gas, the outlet of a shaft furnace for unloading metallized pellets is connected to the inlets of the first and second electric arc furnaces for loading metallized pellets, a power plant that is connected to the outlet of the shaft furnace for exhaust gas with the possibility of generating electricity and is connected with the two electric arc furnaces, and with an oxygen supply station in which generated electric power, characterized in that the outlet of the shaft furnace is further connected to the input of the furnace for supplying liquid-phase reduction metallized pellets.

Description

Устройство относится к области металлургии, в частности, к процессам жидкофазного производства чугуна, металлизации и электросталеплавильному производству. Известны устройства, обеспечивающие производство легированной ванадием стали в электродуговых печах с использованием металлизованного железорудного сырья и жидкого чугуна [1-3]. Они включают печь жидкофазного восстановления (ПЖВ), работающую в режиме газификации и обеспечивающую получение одновременно жидкого чугуна и горячего восстановительного газа (ГВГ), шахтную печь (ШП) металлизации, обеспечивающую металлизацию железорудных окатышей, и две дуговые электропечи, обеспечивающую получение электростали с использованием жидкого чугуна, металлизованных окатышей и лома. Преимуществом этих устройств является использование сравнительно дешевых угля или углеродсодержащих отходов вместо дорогостоящего природного газа, снижение энергозатрат при выплавке стали и возможность снижения потерь ванадия при выплавке легированной ванадием стали по сравнению с традиционным процессом производства феррованадия в доменной печи.The device relates to the field of metallurgy, in particular, to the processes of liquid-phase production of pig iron, metallization and electric steel production. Known devices for the production of vanadium alloyed steel in electric arc furnaces using metallized iron ore and molten iron [1-3]. They include a liquid-phase reduction furnace (ПЖВ) operating in gasification mode and simultaneously producing liquid cast iron and hot reducing gas (SHG), a metallization shaft furnace (ШП), which provides metallization of iron ore pellets, and two electric arc furnaces, which provide electric steel using liquid cast iron, metallized pellets and scrap. The advantage of these devices is the use of relatively cheap coal or carbon-containing waste instead of expensive natural gas, reduction of energy consumption during steelmaking and the possibility of reducing vanadium losses during vanadium alloy steelmaking in comparison with the traditional process of producing ferrovanadium in a blast furnace.

Таким образом, известно устройство переработки титаномагнетитов, при котором часть избыточных металлизованных окатышей из агрегата металлизации, например, шахтной печи металлизации загружают во вторую электродуговую печь. Однако недостатком этого устройства является возможное вспенивание шлака в ПЖВ из-за значительного количества окиси железа в руде шихты ПЖВ [2, 3].Thus, a titanomagnetite processing device is known in which a part of the excess metallized pellets from a metallization unit, for example, a metallization shaft furnace, is loaded into a second electric arc furnace. However, the disadvantage of this device is the possible foaming of slag in the polyurethane fluid due to the significant amount of iron oxide in the ore of the mixture of polyethylene fluorine [2, 3].

Задачей полезной модели является снижения расхода угля и уменьшение риска вспенивания шлака в агрегате ПЖВ.The objective of the utility model is to reduce coal consumption and reduce the risk of foaming of slag in the ПЖВ aggregate.

Эта задача решается таким образом, устройство для производства стали с использованием металлизованного железорудного сырья и жидкого чугуна, содержащее печь жидкофазного восстановления, работающую в режиме газификации, шахтную печь для металлизации окатышей, получаемых с избытком, имеющую выход для выгрузки металлизированных окатышей и выход для отвода отходящего газа, две электродуговые печи и кислородную станцию, при этом выход кислородной станции соединен со входами печи жидкофазного восстановления для подачи кислорода и кислородно-воздушной смеси, выход печи жидкофазного восстановления для слива жидкого чугуна печи соединен со входом электродуговых печей для заливки чугуна, выход печи жидкофазного восстановления для отвода восстановительного газа соединен со входом шахтной печи для подачи восстановительного газа, выход шахтной печи для выгрузки металлизированных окатышей соединен со входами первой и второй электродуговых печей для загрузки металлизованных окатышей, электростанцию, которая соединена с выходом шахтной печи для отвода отходящего газа с возможностью выработки электроэнергии и соединена с обеими электродуговыми печами и с кислородной станцией для подачи в них выработанной электроэнергии, отличающееся тем, что выход шахтной печи дополнительно соединен со входом печи жидкофазного восстановления для подачи металлизованных окатышей.This problem is solved in this way, a device for the production of steel using metallized iron ore and liquid iron, containing a liquid-phase reduction furnace operating in gasification mode, a shaft furnace for metallizing pellets obtained in excess, having an outlet for unloading metallized pellets and an outlet for discharging waste gas, two electric arc furnaces and an oxygen station, while the output of the oxygen station is connected to the inputs of the liquid-phase reduction furnace to supply oxygen and oxygen bottom-air mixture, the outlet of the liquid-phase reduction furnace for draining the molten iron of the furnace is connected to the inlet of the electric arc furnaces for casting iron, the outlet of the liquid-phase recovery furnace to exhaust the reducing gas is connected to the inlet of the shaft furnace for supplying reducing gas, the outlet of the shaft furnace for unloading metallized pellets is connected to the entrances of the first and second electric arc furnaces for loading metallized pellets, a power plant that is connected to the outlet of the shaft furnace for exhaust gas ozhnostyu power generation and is connected to the two electric arc furnaces, and with an oxygen supply station in which generated electric power, characterized in that the outlet of the shaft furnace is further connected to the input of the furnace for supplying liquid-phase reduction metallized pellets.

Таким образом, использование получаемых в шахтной печи металлизации железорудных окатышей одновременно в трех агрегатах: ПЖВ, первой электродуговой печи и во второй электродуговой печи обеспечивает полное использование в данном процессе металлизованного сырья, снижает его потери и потери ванадия, увеличивает выплавку легированной ванадием стали и одновременно обеспечивает более безопасную работу агрегата ПЖВ. Последнее объясняется следующими особенностями работы ПЖВ [5]. Внизу ПЖВ находится зона расплавленного металла. Над ней расположена зона спокойного шлака, содержащая несколько процентов оксида железа. Еще выше - зона барботируемого шлака. Из зоны бароботируемого шлака через зону спокойного шлака проходят капли металла, содержащего углерод. Эти капли металла взаимодействуют со спокойным шлаком, восстанавливая своим углеродом оксиды железа с образованием пузырьков оксида углерода. При значительном выделении газа возможно вскипание шлака с образованием устойчивой пены. Дополнительная загрузка в ПЖВ металлизованных окатышей вместо части рудного концентрата уменьшает количество оксидов железа в шихте и в зоне спокойного шлака, что снижает вероятность вспенивания шлака при ошибках в подаче шихты.Thus, the use of iron ore pellets obtained in a shaft furnace metallization at the same time in three units: ПЖВ, the first electric arc furnace and the second electric arc furnace ensures the full use of metallized raw materials in this process, reduces its losses and vanadium losses, increases the smelting of vanadium alloyed steel and at the same time provides more safe operation of the unit ПЖВ. The latter is explained by the following features of the operation of the PGW [5]. At the bottom of the ПЖВ there is a zone of molten metal. Above it is a zone of calm slag containing several percent of iron oxide. Even higher is the zone of bubbling slag. Drops of metal containing carbon pass from the zone of barobotized slag through the zone of calm slag. These metal droplets interact with calm slag, reducing their iron oxides with the formation of carbon monoxide bubbles. With significant gas evolution, boiling of slag is possible with the formation of a stable foam. An additional loading of metallized pellets in the PZHV instead of a part of the ore concentrate reduces the amount of iron oxides in the charge and in the zone of calm slag, which reduces the likelihood of foaming slag in case of errors in the charge supply.

Добавление металлизованных окатышей (М.О.) в шихту ПЖВ уменьшает количество окислов железа, что приводит к уменьшению количества восстановителя - каменного угля. Уменьшение угля в шихте ПЖВ приводит к снижению выхода горячего восстановительного газа. Недостаток ГВГ приводит к уменьшению выхода М.О. из шахтной печи. В итоге может оказаться, что произведенного количества М.О. будет недостаточно для загрузки их в ПЖВ, ЭДП один и в ЭДП два. Были проведены расчеты материальных и тепловых балансов ПЖВ и ШП, результаты которых представлены в табл. 1-4. Степень дожигания уходящих газов из шлаковой ванны была выбрана 10%. Это уменьшило тепло, поступающее из зоны дожигания в шлаковую ванну. Однако, проведенные расчеты показывают, что можно выбрать режимы агрегатов таким образом, чтобы материальные и тепловые балансы ПЖВ и ШП сошлись.The addition of metallized pellets (M.O.) to the mixture of PZHV reduces the amount of iron oxides, which leads to a decrease in the amount of reducing agent - coal. The decrease in coal in the mixture ПЖВ leads to a decrease in the yield of hot reducing gas. The lack of SHG leads to a decrease in the output of M.O. from the shaft furnace. In the end, it may turn out that the amount of M.O. it will not be enough to load them into the ПЖВ, ЭДП one and ЭДП two. Calculations of the material and thermal balances of ПЖВ and ШП were carried out, the results of which are presented in Table. 1-4. The degree of afterburning of flue gases from the slag bath was selected 10%. This reduced the heat from the afterburning zone to the slag bath. However, the calculations show that it is possible to choose the modes of units in such a way that the material and thermal balances of the ПЖВ and ШП converge.

Из расчетов и таблиц следует, что при степени дожигания 10% образуется достаточно ГВГ, чтобы произвести такое количество М.О., которого хватит для загрузки в ПЖВ и в две ЭДП. Количество чугуна, загружаемого в деванадатор, взято 430 кг, как в работе [4]. Восстановительного газа при этом образуется 4176·430/1000=1795,68 м³. На 100 кг М.О. требуется 154,8 м³. Выход М.О. из ШП составит 100·1795,68/154,8=1160 кг. В ПЖВ следует при этом загрузить 565·430/1000=242,95 М.О.. Загрузим 244 кг М.О. в ПЖВ. Для загрузки в ЭДП остается 1160-244=916 кг М.О. Эти М.О. загружаем в ЭДП поровну - по 458 кг, чтобы содержание ванадия в стали на выходе обеих электродуговых печей было одинаково. Шихта первой ЭДП содержит 35% чугуна, 40% М.О. и 25% металлического лома. Шихта второй ЭДП содержит 40% М.О. и 60% металлического лома.From the calculations and tables it follows that with a degree of afterburning of 10%, sufficient SHG is formed to produce such an amount of MO that is enough for loading into the PHL and two EHPs. The amount of cast iron loaded into the devanadator was taken 430 kg, as in [4]. In this case, reducing gas is formed 4176 · 430/1000 = 1795.68 m ³ . Per 100 kg M.O. 154.8 m ³ required. Exit M.O. from the silos will be 100 · 1795.68 / 154.8 = 1160 kg. In this case, 565 · 430/1000 = 242.95 M.O. should be loaded into the PZHV. We will load 244 kg M.O. in pzhv. For loading into the EAF, 1160-244 = 916 kg M.O. These M.O. load equally into the EAF - 458 kg each, so that the vanadium content in the steel at the outlet of both electric arc furnaces is the same. The charge of the first EAF contains 35% cast iron, 40% M.O. and 25% scrap metal. The charge of the second EAF contains 40% M.O. and 60% scrap metal.

Таким образом, расчеты показали, что произведенного количества М.О. будет достаточно для загрузки их в ПЖВ, ЭДП-один и в ЭДП-два. Кроме того, из расчетов видно, что при загрузке в ПЖВ части металлизованных окатышей, произведенных ШП, уменьшаются затраты угля и руды.Thus, the calculations showed that the quantity produced M.O. it will be enough to load them into the ПЖВ, ЭПП-one and ЭДП-two. In addition, it can be seen from the calculations that when loading part of the metallized pellets produced by silos in the PZhV, the costs of coal and ore are reduced.

Предлагаемое устройство представлено на рис. 1. Оно включает: ПЖВ, работающую в режиме газификации, - 1, ШП металлизации - 2, ЭДП-1-3 и ЭДП-2-4, ЭС-5, КС-6. В ПЖВ подаются уголь 7 и железорудное сырье 8. ПЖВ имеет вход 9 - подачи кислорода в верхние фурмы, входы 10, 11 - подачи кислородно-воздушной смеси в фурмы, выход 12 - слив чугуна, выход 13 - расход ГВГ. В ШП металлизации поступают окисленные железорудные окатыши 14. ШП имеет вход 15 - подачу ГВГ из ПЖВ, работающую в режиме газификации, выход 16 - выгрузку металлизированных окатышей, выход 17 - выход отработанного газа. ЭС имеет вход 18 для ввода отработанного газа, выход 19 - выход выработанной ЭС электрической энергии. На выходе 20 КС подается выработанный кислород. Вход 21 этой станции служит для ввода электроэнергии. ЭДП имеют входы 22 для загрузки металлизированных окатышей, вход 23 для заливки жидкого чугуна, вход 23 для ввода электроэнергии. На выходах 24, 25 ЭДП образуется сталь. На вход 26 ПЖВ подаются металлизованные окатыши с выхода 16 ШП.The proposed device is presented in Fig. 1. It includes: ПЖВ, operating in the gasification mode, - 1, ШП metallization - 2, ЭДП-1-3 and ЭДП-2-4, ЭС-5, КС-6. Coal 7 and iron ore raw materials are supplied to the LWG 8. The WLW has an input 9 for supplying oxygen to the upper tuyeres, inputs 10, 11 for supplying an oxygen-air mixture to the tuyeres, output 12 for cast iron discharge, and output 13 for SHG consumption. Oxidized iron ore pellets enter the metallurgical silo 14. The silo has an input 15 — supply of SHG from the ПЖВ, operating in gasification mode, output 16 — discharge of metallized pellets, output 17 — exhaust gas output. ES has an input 18 for introducing exhaust gas, output 19 is the output of the generated ES electric energy. At the output of 20 KS, the generated oxygen is supplied. Entrance 21 of this station is used to enter electricity. EAFs have inputs 22 for loading metallized pellets, an input 23 for pouring molten iron, an input 23 for inputting electricity. At the outputs 24, 25 of the EAF, steel is formed. Metallized pellets from the output of 16 silos are fed to input 26 of the ПЖВ.

Устройство работает следующим образом. В ПЖВ-1, работающей в режиме газификации, подаются уголь 7 или углеродсодержащие материалы, рудные железосодержащие материалы 8, металлизованные окатыши 26, кислород КС 20 на вход 9 и кислородно-воздушная смесь на входы 10, 11. ГВГ ПЖВ, работающей в режиме газификации, с выхода 13 подаются через вход 15 - в ШП металлизации 2. В ШП металлизации подаются окисленные железорудные окатыши 14 для их металлизации. Отработанные газы ШП металлизации с выхода 17 подаются на вход 18 ЭС 5 для выработки электроэнергии. Полученная на выходе 19 ЭС электроэнергия подается на входы 23 электродуговых печей 3 и 4, а также на вход 21 КС. В ЭДП-1-3 подается жидкий чугун на вход 23 из выхода 12 ПЖВ, на вход 23 ЭДП-1 3 поступают металлизованные окатыши с выхода 16 ШП металлизации. Кроме того, в ЭДП-1 - 3 загружается металлический лом. На вход 22 ЭДП-2 - 4 подаются избыточные металлизированные окатыши с выхода 16 ШП металлизации. Кроме того, в ЭДП-2 - 4 загружается металлический лом (соотношение 30% и 70%). Дополнительная связь выхода 16 ШП 2 со входом 26 ПЖВ 1 позволяет часть металлизованных окатышей с выхода 16 ШП загрузить в ПЖВ для улучшения работы ПЖВ и экономии угля 7 и железорудных материалов 8.The device operates as follows. In PZHV-1 operating in gasification mode, coal 7 or carbon-containing materials, iron ore materials 8, metallized pellets 26, oxygen KS 20 to inlet 9 and an oxygen-air mixture to inlets 10, 11 are fed in. PWG working in gasification mode , output 13 is fed through input 15 to the metallization silo 2. Oxidized iron ore pellets 14 are fed to the metallization silo 14 to metallize them. The exhaust gases of metallized silos from output 17 are fed to input 18 of ES 5 to generate electricity. The electric power received at the output 19 of the electric power supply is supplied to the inputs of 23 electric arc furnaces 3 and 4, as well as to the input of 21 KS. EDP-1-3 is supplied with molten iron at the inlet 23 from the output 12 of the ПЖВ, the metallized pellets from the outlet 16 of the metallization metallurgical furnace come into the input 23 of the EDP-1 3. In addition, scrap is loaded into the EAF-1 - 3. Excess metallized pellets from the exit 16 of the metallization metallurgical feed line are fed to input 22 of the EDP-2 - 4. In addition, scrap metal is loaded into the EAF-2-4 (30% to 70% ratio). An additional connection between the output of 16 ШП 2 with the input of 26 ПЖВ 1 allows part of the metallized pellets from the exit of 16 ШП to be loaded into ПЖВ to improve the operation of ПЖВ and save coal 7 and iron ore materials 8.

Техническим результатом данного устройства является уменьшение риска вспенивания шлака, уменьшение расходов угля и железной руды при одновременной работе двух ЭДП.The technical result of this device is to reduce the risk of foaming of slag, reducing the cost of coal and iron ore with the simultaneous operation of two EAFs.

Использованные источникиUsed sources

1. Лисиенко В.Г., Чесноков Ю.Н., Лаптева А.В. Устройство для производства стали с использованием металлизированного железорудного сырья и жидкого чугуна. Патент на полезную модель РФ, №132076. Опубл. 10.09.2013.1. Lisienko V.G., Chesnokov Yu.N., Lapteva A.V. A device for the production of steel using metallized iron ore and molten iron. Patent for a utility model of the Russian Federation, No. 132076. Publ. 09/10/2013.

2. Лисиенко В.Г., Юсфин Ю.С., Смирнов Л.А. и др. Способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с получением легированной ванадием стали, горячих металлизованных окатышей и ванадиевого шлака. Патент на изобретение РФ, №2287017. Опубл. 2006, 11.2010.2. Lisienko V.G., Yusfin Yu.S., Smirnov L.A. etc. A method of coke-free processing of vanadium-containing ore raw materials to produce vanadium-doped steel, hot metallized pellets and vanadium slag. Patent for the invention of the Russian Federation, No. 2287017. Publ. 2006, 11.2010.

3. Лисиенко В.Г., Пареньков А.Е., Попов В.В. Способ производства стали с использованием металлизированного железорудного сырья. Патент на изобретение РФ, №2337971. Опубл. 10.11.2008. Бюл. №31.3. Lisienko V.G., Parenkov A.E., Popov V.V. Method for the production of steel using metallized iron ore. Patent for the invention of the Russian Federation, No. 2337971. Publ. 11/10/2008. Bull. No. 31.

4. Лисиенко В.Г., Соловьева Н.В., Трофимова О.Г. Альтернативная металлургия: проблема легирования, модельные оценки эффективности / Под ред. В.Г. Лисиенко. - М.: Теплотехник, 2007. - 440 с.4. Lisienko V.G., Soloviev N.V., Trofimova O.G. Alternative metallurgy: the problem of alloying, model estimates of efficiency / Ed. V.G. Lisienko. - M.: Heat engineer, 2007 .-- 440 p.

5. Процесс Ромелт / Под ред. В.А. Роменца. - М: «МИСИС», Издательский дом «Руда и Металлы», 2005. - 400 с.5. The Romelt Process / Ed. V.A. Romance. - M: "MISIS", Publishing House "Ore and Metals", 2005. - 400 p.

Claims

A device for the production of steel using metallized iron ore and molten iron, containing a liquid-phase reduction furnace operating in gasification mode, a shaft furnace for metallizing pellets obtained in excess, having an outlet for unloading metallized pellets and an outlet for venting exhaust gas, two electric arc furnaces and oxygen station, while the output of the oxygen station is connected to the inputs of the liquid-phase reduction furnace for supplying oxygen and an oxygen-air mixture, the output of the furnace is liquid of co-phase reduction for draining molten iron of the furnace is connected to the inlet of electric arc furnaces for casting iron, the outlet of the liquid-phase reduction furnace for exhausting reducing gas is connected to the inlet of a shaft furnace for supplying reducing gas, the outlet of a shaft furnace for unloading metallized pellets is connected to the inlets of the first and second electric arc furnaces for loading metallized pellets, a power plant that is connected to the outlet of the shaft furnace for exhaust gas with the possibility of generating electricity and is connected with the two electric arc furnaces, and with an oxygen supply station in which generated electric power, characterized in that the outlet of the shaft furnace is further connected to the input of the furnace for supplying liquid-phase reduction metallized pellets.