Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 191
Скачиваний: 12
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Содержание основного легирующего элемента в сплаве должно быть максимальным.
Сплавы должны быть чистыми от вредных для стали примесей, шлаковых включений и газов. Это особенно важно, потому что значительную часть их присаживают в печь лишь к концу плавки, когда рафинирование ванны уже закончено.
Куски сплавов должны быть определенного габарита. Наличие крупных кусков удлиняет время их растворения, затрудняет точность взвешивания и может быть причиной повышенного расхода сплава.
Науглероживатели
К числу науглероживателей принадлежат материалы, содержащие углерод и используемые для увеличения содержания углерода в металле. Они входят либо в состав шихты, либо их вводят в жидкий металл. Для науглероживания в электросталеплавильных цехах используют главным образом кокс и электродный бой, в редких случаях (вследствие дефицита) — древесный уголь и сажу.
Основное требование, предъявляемое к науглероживателям, заключается в том, что они должны быть чистыми по вредным примесям (главным образом иметь низкое содержание серы) и вносить мало золы.
В последнее время расширяется применение металлизованных окатышей и губчатого железа - продуктов прямого восстановления обогащенных железных руд. Плавка металлизированных окатышей в электропечах (бездоменный процесс) при успешном решении проблемы эффективного восстановления окатышей может оказаться более эффективной по всем показателям, чем выплавка стали из чугуна в конвертерах.
2 Получение металлизированного сырья
В настоящее время основное количество черных металлов производится по двухступенчатой схеме чугун-сталь, но всё большее внимание и развитие получают процессы внедоменного (бескоксового) получения металла.
Причины возникновения и развития процессов внедоменного получения металла, следующие:
- дефицит и дороговизна коксующих углей, ухудшение их качества, отсутствие во многих регионах мира;
- стремление более рационально использовать топливно-энергетические ресурсы и необходимость увеличения в горной металлургии доли наиболее экономичных видов топлива;
- газа, нефти, некоксующихся углей;
- ограниченность ресурсов скрапа гарантированной чистоты и стабильного состава;
- постоянно растущие требования к качеству металла и возможность достижения более высокого качества стали при использовании для её выплавки металлизованного сырья вместо скрапа, вследствие повышенной чистоты металлизованного сырья по вредным примесям, особенно примесям цветных металлов;
- уменьшение загрязнения окружающей среды.
Процессы внедоменного получения металла разделены на два больших класса: твердофазные и жидкофазные.
В твердофазных процессах удаление кислорода из руды при использовании газообразного или твердого восстановления происходит при температурах ниже температуры размягчения компонентов шихты.
Продукты восстановления называются губчатым железом (ГЖ), или металлизованными окатышами.
В высокотемпературных - процесс восстановления оксидов железа частично происходит при температурах расплавления, а довосстановление - при температуре плавления оксидной и металлической фаз или восстановление происходит полностью из расплава.
Существует несколько процессов получения металлизованного сырья:
1) процессы в шахтных реакторах (к ним относятся и процессы Midrex и HYL);
2) процессы в кипящем слое (Fior, Finmet и др.);
3) процессы в печах с вращающимся подом (Fastmel, СОМЕТ и др.);
4) процессы во вращающихся трубных печах (DRC, DAV, SL/RN и др.).
Доминируют среди всех процессов Midrex и HYL, на долю которых в 2000 г. приходится соответственно 29,45 млн т и 9,39 млн т металлизованного продукта, что составляет примерно 68 % и 22 % от общего производства в мире.
Производство ГЖ непрерывно увеличивалось из года в год на 7 12 %, отвечая растущей потребности электросталеплавильного производства в первородном железе.
Лебединский ГоК (ЛГОК) - крупнейший российский производитель высококачественного железорудного концентрата, металлизированных окатышей и горячебрикетированного железа для внутреннего и международного рынков, входящий в состав холдинга «Металлоинвест» - крупнейшей и наиболее динамично развивающейся горно-металлургической компании России, также имеют полную цепочку горно-металлургического производства: от добычи руды до выпуска продукции высоких степеней передела.
Входящий в состав холдинга «Оскольский электрометаллургический комбинат» (ОЭМК) - единственный в России в странах СНГ комбинат, работающий по технологии прямого восстановления железа и ориентированный на производство сортового проката.
Использование этой технологии в комплексе с электродуговой плавкой позволяет получать метали высочайшего качества, что обеспечивает металлопродукция предприятия уникальные потребительские свойства и устойчивый спрос на рынке.
Лебединский ГОК является единственным производителем ГБЖ в СНГ и Европе, благодаря строительству третьего модуля завода ГБЖ (по технологии Midrex) холдинг увеличил производство на ЛГОКе до 5,2 млн т в год.
Из применяемых в мире окатышей для прямого получения железа наиболее высокое содержание оксида кремния отмечено в окатышах ОАО «ОЭМК».
2.1 Способы получения металлизированного сырья и виды продукции
Процесс Midrex
Разработанный в 1966 году фирмой Midland-Ross Corporation процесс Midrex в настоящее время используется в 18 странах, где работают 49 агрегатов.
Эволюция процесса идёт по пути повышения производительности и снижения стоимости продукции.
За счёт повышения температуры вдуваемого в реактор восстановительного газа, может быть достигнуто повышение производительности шахтных реакторов Midrex ,
Способствует этому предотвращение спекания окатышей за счет частичной замены их кусковой рудой, а главным образом за счет накатывания на них порошка СаО и Мg0 как при производстве, так и перед загрузкой их в реактор металлизации.
Применение кислорода, вдуваемого в восстановленный газ совместно с природным газом, также способствует росту температуры и оптимизации состава восстановительного газа.
Кроме того, на этом модуле применяется вдувание подогретого природного газа в переходную зону (между зонами восстановления и охлаждения), что улучшает использование тепла и газа в реакторе.
Решение о создании в нашей стране первого металлургического комбината на базе процесса прямого восстановления железа было принято в 1974 году.
В ноябре 1982 года в цехах Оскольского электрометаллургического комбината была получена первая промышленная партия окатышей.
ОЭМК – первое крупное отечественное предприятие бездоменной металлургии.
В основу технологического процесса прямого восстановления железа при проектировании комбината положен процесс Midrex (разработанный США фирмой «Мидрекс-Росо» он позволяет осуществить восстановление окислов железа обожжённых окатышей до 95 % Fе в шахтных печах природным газом, предварительно конвертируемым диоксидом углерода.
По системе транспорта сырья окисленные окатыши подают в промежуточный бункер 1 шахтной печи 2, откуда они самотёком через загрузочную трубу 3 и двенадцать распределительных труб 4 поступают в зону восстановления шахтной печи, где восстанавливаются горячим восстановительным газом
Восстановительный газ 5 выходит из зоны восстановления в виде колошникового газа 6, который очищают от пыли и охлаждают водой в скруббере 7, после чего разделяют на два потока: технологический 8 и топливный 9 газы.
Технологический газ подвергают сжатию в двух ступенях компрессоров 10 до 1,2-1,5 бар (120...150 кПа), затем подают в холодильник технологического газа 11, где устанавливают в нём необходимое содержание паров воды.
Смешанный технологический газ с подогретым природным газом 13 подогревают в рекуператоре 14 и подают в реакционные трубы реформера 15.
При необходимости в смешанный газ подают пар 16.
Конверсию природного газа окислителями технологического газа производят на никелевом катализаторе в 288 реакционных трубах при температуре 900...920 °С.
Тепло для нагрева и конверсии выделяется в межтрубном пространстве реформера за счёт сжигания топливного колошникового и природного газов в 120 главных и 36 вспомогательных горелках, воздух на которые подают от главной 17 и вспомогательной воздуходувок.
Часть конвертированного таза 19 проходит через холодильник 18 для регулирования температуры в пределах от 30 до 45 °С.
Охлаждённый газ используют для регулирования температуры всего потока конвертированного газа.
Конвертированный газ после коррекции по СН4 с заданной температурой поступает в зону восстановления шахтной печи через 72 фурменных отверстия.
Дымовые газы 20 реформера используют в рекуператоре для подогрева воздуха подаваемого на главные горелки, а также смешанного природного газов и выбрасывают дымососом 21 в дымовую трубу 22. Металлизованные окатыши из зоны восстановления, пройдя питатели постоянного действия 24, поступают в зону охлаждения, где их температура снижается охлаждающим газом 25.
С целью регулирования массовой доли углерода в окатышах и распределения температуры в шахтной печи организованы перетоки холодного конвертированного газа 26 в охлаждающий газ, горячего восстановительного газа из зоны восстановления - в зону охлаждения со сбросом части охлаждающего газа 27 в топливный газ, подача технологического и природного газов в зону охлаждения и природного газа - в промежуточную зону.
Выгрузку металлизованных окатышей из печи производят маятниковым разгрузочным устройством 29, расположенным в нижней части печи. Термически пассивированными металлизованными окатышами (ТПМО) считают продукт, полученный при температуре восстановительного газа не ниже 880 °С с нанесением защитного покрытия и имеющий реакционную способность не более 2,8 нм3 О2/т сутки.
Пассивированые окатыши получаются обработкой окисленных окатышей в промбункере шахтной печи сырьевым шламом цементного завода или меловой суспензией.
Исходным сырьём для приготовления защитной водной суспензии является сырьевой шлам цементного производства плотностью от 1,4 до 1,8 т/м3 или смесь сырьевого шлама и меловой суспензии производства «Мел КМА».
2.1.1 Очистка природного газа от серы
Природный таз, поступающий на ОЭМК, может содержать до 155 мг/м° соединений серы в виде сероводорода, серооксиуглерода (COS) и меркаптанов. Поскольку конверсия газа проводится на никелевых катализаторах, серосодержащие компоненты в газе вызывают помехи, которые могут «отравить» катализатор. Поэтому необходимо удалить упомянутые соединения серы из природного газа до содержаний, обусловленных особенностями процесса «Midrex».
С этой целью предусмотрена двухступенчатая очистка:
1 ступень - очистка фильтрацией через молекулярные сита;
2 ступень - тонкая очистка оксидом цинка.
В печи металлизации протекают процессы восстановления.
Твёрдые материалы поступают сверху в реактор, работающий под давлением, и покидают его снизу, выходя из пространства с избыточным давлением в окружающую среду. Твёрдые материалы (окисленные окатыши) опускаются в печи под действием силы тяжести по мере того, как на нижнем конце печи они выгружаются (уже в виде металлизованного продукта) в заданном режиме.
Одновременно горячий восстановительный газ, вдуваемый через сопла примерно на середине высоты шахтной печи при температуре 760 °C и абсолютном давлении 0,2 МПа, движется навстречу потоку окатышей вверх, где и выходит из печи уже как колошниковый газ при температуре 400 °С и абсолютном давлении 0,13 МПа.
Для предотвращения выхода из печи горючих газов, находящихся под избыточным давлением, устройства для загрузки окисленных окатышей и выгрузки металлизованного продукта уплотнены при помощи так называемых газовых динамических затворов, подаваемый инертный (затворный) газ, (продукты сгорания, содержание кислорода в которых поддерживается на уровне 0,5- 1%) через затворы под давлением, обеспечивает движение этого газа в труботечках загрузки и выгрузки только внутри печи.
Время пребывания окатышей в зоне восстановления при проектной производительности модуля устанавливается в точках, так чтобы достигалась средняя степень металлизации в пределах 94%.
Развитие различных реакций процесса металлизации