RU2425153C1

RU2425153C1 - Device for production of steel

Info

Publication number: RU2425153C1
Application number: RU2009142898/02A
Authority: RU
Inventors: Игорь Георгиевич Сапченко (RU); Игорь Георгиевич Сапченко; Сергей Геннадьевич Жилин (RU); Сергей Геннадьевич Жилин; Олег Николаевич Комаров (RU); Олег Николаевич Комаров; Валерий Викторович Предеин (RU); Валерий Викторович Предеин; Евгений Евгеньевич Абашкин (RU); Евгений Евгеньевич Абашкин; Николай Геннадьевич Зиновьев (RU); Николай Геннадьевич Зиновьев
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2011-07-27
Also published as: RU2009142898A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: device consists of hopper for thermite mixture, of metering device connected to hopper, of removable cover with hole, of screw and of refractory nozzle. Notches for removal of slag and metal arranged on different levels are made in a reaction chamber. The refractory nozzle has taper of 0.5°-15°, its lower edge is below level of the notch for slag removal. Thermite mixture flows through a gap between the screw and internal wall of the metering device and is packed. The packed core is ignited. Slag and metal not contacting environment are produced due to reducing reaction.

EFFECT: increased output of accepted steel at its reduction from wastes of metallurgical production.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения стали и может быть использовано в металлургии.The invention relates to a device for producing steel and can be used in metallurgy.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство для получения стали по патенту РФ №2366722 на изобретение, использование которого позволяет получать сталь в непрерывном режиме. Известное устройство включает узел для непрерывного прессования стержня из термитной смеси и его подачи в реакционную камеру, которая состоит из корпуса с двумя летками, съемной крышки с отверстием для подачи непрерывного стержня из термитной смеси и активатора для поджигания стержня. Термитная смесь, состоящая из окалины, алюминиевой крошки и модификаторов, подготавливается, перемешивается, загружается в виде прессованного стержня в огнеупорную емкость, активируется поджиганием, после чего осуществляется восстановительная реакция с образованием жидкого металла и шлака, а термитная смесь в виде прессованного стержня загружается в огнеупорную емкость в непрерывном режиме.The closest in technical essence and the achieved result is a device for producing steel according to the patent of the Russian Federation No. 2366722 for the invention, the use of which allows to obtain steel in a continuous mode. The known device includes a node for continuously pressing a rod from a thermite mixture and supplying it to the reaction chamber, which consists of a housing with two tap holes, a removable cover with an opening for supplying a continuous rod from a thermite mixture, and an activator for igniting the rod. The thermite mixture, consisting of scale, aluminum chips and modifiers, is prepared, mixed, loaded in the form of a pressed rod into a refractory container, activated by ignition, after which a reduction reaction is carried out with the formation of liquid metal and slag, and the thermite mixture in the form of a pressed rod is loaded into a refractory capacity in continuous mode.

Рассмотренное устройство обладает следующими недостатками. Термитный стержень формируется прессующим устройством. Производительность процесса получения стали, определяемая скоростью подачи термитного стержня, получаемого прессованием валками, неудовлетворительна. Регулирование скорости подачи термитного стержня не представляется возможным, т.к. его плотность находится в прямой зависимости от диаметра валков и скорости их вращения. При такой скорости подачи термитного стержня восстановленный металл частично угарает, не успевая скачиваться в изложницу. Не исключается разрушение стержня. При повторной подаче в зону реакции после реверса термитный стержень не может проникнуть под поверхность застывшей шлаковой корки в случае ее образования, при этом реакция происходит над поверхностью застывшего шлака, что также приводит к невозможности скачивания расплава металла.The considered device has the following disadvantages. The termite core is formed by a pressing device. The productivity of the steel production process, determined by the feed rate of the termite rod obtained by pressing by rollers, is unsatisfactory. Regulation of the feed rate of the termite rod is not possible, because its density is directly dependent on the diameter of the rolls and their speed of rotation. At such a feed rate of the termite rod, the reduced metal partially fades, not having time to download into the mold. The destruction of the rod is not excluded. When re-feeding into the reaction zone after the reverse, the termite core cannot penetrate under the surface of the solidified slag crust if it is formed, while the reaction occurs above the surface of the solidified slag, which also makes it impossible to download the molten metal.

Данные недостатки устраняются заявляемым устройством. В устройстве для получения стали, включающем бункер для термитной смеси, реакционную камеру, в которой выполнены летки для скачивания шлака и металла, расположенные на разных уровнях, съемную крышку с отверстием для подачи термитной смеси, в отверстии которой расположен соединенный с бункером дозатор с установленным внутри шнеком, к нижней части дозатора прикреплен огнеупорный мундштук с конусностью 0,5-15°. Кроме того, нижний край огнеупорного мундштука расположен ниже уровня летки для скачивания шлака.These disadvantages are eliminated by the claimed device. In a device for producing steel, including a hopper for a thermite mixture, a reaction chamber in which slots for downloading slag and metal are made, located at different levels, a removable cover with a hole for feeding the thermite mixture, in the hole of which there is a dispenser connected to the hopper with an inside installed a screw, a refractory mouthpiece with a taper of 0.5-15 ° is attached to the bottom of the dispenser. In addition, the lower edge of the refractory mouthpiece is located below the level of the slot for downloading slag.

Новым в заявленном способе является то, что в отверстии расположен соединенный с бункером дозатор с установленным внутри шнеком, к нижней части дозатора прикреплен огнеупорный мундштук с конусностью 0,5-15°. Кроме того, нижний край огнеупорного мундштука расположен ниже уровня летки для скачивания шлака.New in the claimed method is that in the hole there is a dispenser connected to the hopper with a screw installed inside, a refractory mouthpiece with a taper of 0.5-15 ° is attached to the bottom of the dispenser. In addition, the lower edge of the refractory mouthpiece is located below the level of the slot for downloading slag.

Благодаря тому, что в отверстии крышки расположен соединенный с бункером дозатор с установленным внутри шнеком реализуется возможность регулирования скорости подачи термитной смеси в огнеупорный конусный мундштук, прикрепленный к нижней части дозатора, в котором происходит уплотнение термитной смеси за счет ее сжатии конусностью канала огнеупорного мундштука. Это увеличивает выход годной стали ввиду сокращения ее угара, т.к. огнеупорный конусный мундштук расположен ниже уровня летки для скачивания шлака, то образующиеся в результате восстановительной реакции шлак и металл контактируют с внешними боковыми поверхностями мундштука без контакта с внешней средой и, в случае затвердевания поверхности шлака, осуществление восстановительной реакции и последующее скачивание металла не затрудняется. При конусности огнеупорного мундштука менее 0,5° не достигается уплотнение термитного стержня, необходимое для равномерной его подачи в зону реакции, а при конусности огнеупорного мундштука более 15° происходит переуплотнение термитной смеси, что приводит к остановке подачи термитной смеси в зону реакции.Due to the fact that a dispenser connected to the hopper with an auger installed inside is located in the lid opening, it is possible to control the feed rate of the thermite mixture into the refractory cone mouthpiece, which is attached to the bottom of the dispenser, in which the thermite mixture is compressed by compressing it with the channel cone of the refractory mouthpiece. This increases the yield of steel due to the reduction of its fumes, because Since the refractory conical mouthpiece is located below the level of the slit loading hole, the slag and metal formed as a result of the reduction reaction are in contact with the outer side surfaces of the mouthpiece without contact with the external environment and, in the case of the slag surface hardening, the reduction reaction and subsequent metal downloading are not difficult. When the taper of the refractory mouthpiece is less than 0.5 °, the termite rod compaction necessary for its uniform supply to the reaction zone is not achieved, and when the taper of the refractory mouthpiece is more than 15 °, the termite mixture is re-compacted, which stops the supply of the thermite mixture to the reaction zone.

Устройство поясняется чертежом. На чертеже представлено устройство для получения стали. Устройство содержит бункер 1 для термитной смеси, привод 2 для вращения шнека, реакционную камеру 3 сферической формы, в которой выполнены летки для скачивания шлака 4 и металла 5, расположенные на разных уровнях, съемную крышку 6 с отверстием 7 для подачи термитной смеси, дозатора 8 с установленным внутри шнеком 9 и огнеупорным конусным мундштуком 10, который прикреплен к нижней части дозатора 8. Конусность огнеупорного мундштука составляет 5°.The device is illustrated in the drawing. The drawing shows a device for producing steel. The device comprises a hopper 1 for the thermite mixture, a drive 2 for rotating the screw, a spherical reaction chamber 3 in which slots for downloading slag 4 and metal 5 are arranged at different levels, a removable cover 6 with an opening 7 for feeding the thermite mixture, dispenser 8 with a screw 9 installed inside and a refractory cone mouthpiece 10, which is attached to the lower part of the dispenser 8. The taper of the refractory mouthpiece is 5 °.

Устройство работает следующим образом. Подготавливают термитную смесь, состоящую из алюминиевого порошка и окалины (Fе₃O₄), которая содержит не менее 25% О, 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%, Р=0,05%, Аl=2%, Мn=0,6%, Сr=0,5%, С=0,2%. Термитная смесь из бункера 1 поступает на шнек 9 дозатора 8. Дозатор 8 устанавливается в отверстие 7 для подачи термитной смеси съемной крышки 6, установленной над реакционной камерой 3. При этом нижний край огнеупорного конусного мундштука 10 располагают ниже летки для скачивания шлака 12. Шнек 9 приводится во вращение приводом 2. Термитная смесь по зазору между шнеком 9 и внутренней стенкой дозатора 8 поступает в огнеупорный конусный мундштук 10, где происходит уплотнение термитной смеси. Уплотненный стержень 11 из термитной смеси в реакционной камере 3 воспламеняют. Процесс восстановления стали протекает в реакционной камере 3 быстро, последовательно распространяясь на объем реакционной камеры 3, расположенный ниже огнеупорного конусного мундштука 10, и проходит по реакции:The device operates as follows. A thermite mixture is prepared consisting of aluminum powder and scale (Fe ₃ O ₄ ), which contains at least 25% O, 70% Fe and modifiers. As modifiers, they can be used, for example, to produce steel with the chemical composition corresponding to St45, FS-45 ferrosilicon powder of a fraction of 0.5 mm, with a silicon content of 44%, other elements no more: S = 0.02%, P = 0 , 05%, Al = 2%, Mn = 0.6%, Cr = 0.5%, C = 0.2%. The thermite mixture from the hopper 1 enters the auger 9 of the dispenser 8. The dispenser 8 is installed in the hole 7 for feeding the thermite mixture of a removable lid 6 mounted above the reaction chamber 3. The lower edge of the refractory cone mouthpiece 10 is located below the notch for downloading slag 12. Auger 9 it is rotated by the drive 2. The thermite mixture, through the gap between the screw 9 and the inner wall of the dispenser 8, enters the refractory conical mouthpiece 10, where the termite mixture is compacted. The sealed rod 11 from the thermite mixture in the reaction chamber 3 is ignited. The process of steel recovery takes place in the reaction chamber 3 quickly, sequentially spreading to the volume of the reaction chamber 3, located below the refractory conical mouthpiece 10, and passes through the reaction:

3Fе₃O₄+8Аl=4Аl₂O₃+9Fe.3Fe ₃ O ₄ + 8Al = 4Al ₂ O ₃ + 9Fe.

В процессе прохождения термитной реакции образуется шлак 12, который всплывает в полном объеме к поверхности образующегося металла 13. Шлак непрерывно скачивается из реакционной камеры 3 через летку 4, а металл через летку 5. Регулирование скорости подачи уплотненного стержня 11 из термитной смеси производят регулированием скорости вращения шнека 9. При прекращении вращения шнека 9, в случае необходимости, восстановительный процесс прекращается. Вращением шнека 9 возобновляется подача термитного стержня 11 под шлак 12 и процесс осуществляется вновь.In the process of the termite reaction, slag 12 is formed, which floats in full to the surface of the formed metal 13. Slag is continuously downloaded from the reaction chamber 3 through the groove 4, and the metal through the groove 5. The feed rate of the sealed rod 11 from the thermite mixture is controlled by controlling the rotation speed screw 9. When stopping the rotation of the screw 9, if necessary, the recovery process stops. The rotation of the screw 9 resumes the supply of the termite rod 11 under the slag 12 and the process is carried out again.

При этом отсутствует необходимость в формировании непрерывного стержня из термитной смеси, т.к. восстановительный процесс проходит под слоем шлака, т.е. без контакта с внешней окислительной средой и в полном объеме.At the same time, there is no need to form a continuous rod from a termite mixture, since the recovery process takes place under a slag layer, i.e. without contact with the external oxidizing environment and in full.

Claims

A device for producing steel, containing a hopper for a thermite mixture, a dispenser connected to it, a reaction chamber in which slots for downloading slag and metal are arranged at different levels, a removable cover with an opening, characterized in that it is equipped with a screw installed inside the dispenser , and a refractory mouthpiece with a taper of 0.5-15 ° attached to the bottom of the dispenser, the dispenser is placed in the hole of the removable cover, and the lower edge of the refractory mouthpiece is located below the level of the slot for downloading slag.