способ получения стали и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ получения стали, включающий подготовку термитной смеси, состоящей из окалины, алюминиевой крошки и модификаторов, загрузку ее в огнеупорную емкость, активацию поджиганием и протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака, при этом термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня.

2. Устройство для получения стали, включающее установку для непрерывного прессования стержня из термитной смеси и его подачи в реакционную камеру сферической формы, состоящую из корпуса с двумя летками, расположенными на разных уровнях, съемной крышки с отверстием для подачи непрерывного прессованного стержня из термитной смеси, и с активатором для поджигания стержня, при этом установка для непрерывного прессования выполнена с реверсом подачи стержня в камеру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам восстановления стали из окалины и может быть использовано в металлургии.

Наиболее близким по технической сути к достигаемому результату является способ непрерывного прямого восстановления железа по патенту US 4701213 А (опубл. 20.10.1987), где в термитной смеси, содержащей окислы железа, в качестве его восстановителя используется алюминий. Смесь зажигают и в результате экзотермической реакции происходит восстановление железа.

Рассмотренный способ обладает следующими недостатками. Восстановление железа из термитной смеси, находящейся в сыпучем состоянии, является низкопроизводительным процессом с малой долей восстановления железа, т.к. в сыпучей среде не обеспечивается плотного контакта между окислами железа и восстановителем. Кроме того, сыпучая термитная смесь, первоначально попадая на разделительный слой реагента, восстанавливается неполностью, т.к. активно окисляется восстановитель (алюминий), что также снижает производительность процесса.

Данные недостатки устраняются заявляемым способом. В способе получения стали, который включает подготовку термитной смеси, состоящей из окалины алюминиевой крошки и модификаторов, загрузку ее в огнеупорную емкость, активацию поджиганием и протекание восстановительной реакции с образованием жидкого металла и шлака, при этом термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня.

Новым в заявленном способе является то, что термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня.

Так как в заявляемом способе термитную смесь в огнеупорную емкость загружают в непрерывном режиме в виде непрерывного прессованного стержня, производительность процесса и доля восстановленного железа возрастают. Благодаря тому что термитная смесь непрерывно загружается в виде прессованного стержня термитной смеси с плотностью большей, чем насыпная плотность, обеспечивается плотный контакт между восстанавливаемым железом и восстановителем, поэтому железо из термитной смеси восстанавливается в большем объеме и производительность процесса увеличивается.

Наиболее близким по технической сути к достигаемому результату является устройство для непрерывного прямого восстановления железа по патенту US 4701213 А (опубл. 20.10.1987), содержащее герметичный футерованный конвертер, в котором располагается труба подачи термитной смеси, в корпусе конвертера выполнены отверстия для слива образующихся в результате экзотермической реакции шлака и железа.

Рассмотренное устройство обладает следующим недостатком. Образовавшийся в результате реакции вязкий слой шлака препятствует поступлению восстановленного расплавленного железа в зону его слива.

Данный недостаток устраняется заявляемым устройством. В устройстве для получения стали, включающем установку для непрерывного прессования стержня из термитной смеси и его подачу в реакционную камеру сферической формы, состоящую из корпуса с двумя летками, расположенными на разных уровнях, съемной крышки с отверстием для подачи непрерывного прессованного стержня из термитной смеси, с активатором для поджигания стержня, установка для непрерывного прессования выполнена с реверсом подачи стержня в камеру.

Новым в заявленном устройстве является то, что установка для непрерывного прессования выполнена с реверсом подачи стержня в камеру.

Благодаря тому что устройство снабжено установкой для непрерывного прессования, выполненной с возможностью реверса подачи термитного стержня в камеру, последний продавливает образующийся слой шлака, обеспечивая непрерывный подвод материала термитного стержня в зону реакции.

Заявленный способ осуществляется при помощи устройства, представленного на чертеже. Устройство содержит корпус 1 реакционной камеры с выполненной в виде шара (для повышения эффективности процесса) внутренней полостью, съемную крышку 2, летку для скачивания шлака 3 и летку для скачивания металла 4, расположенную ниже летки для скачивания шлака 3. В крышке 2 выполнено отверстие 5 для подачи прессованного стержня 6 из прессующего устройства 7, которое выполнено с возможностью реверса для обеспечения прерывания восстановительной реакции в аварийном случае. Прессованный стержень 6 содержит термитную смесь, состоящую из алюминиевого порошка и окалины (Fe₃O₄), которая содержит не менее 25% О, 70% Fe и модификаторы. В качестве модификаторов могут быть использованы, например, для получения стали по химическому составу соответствующий Ст45 порошок ферросилиция ФС-45 фракции 0,5 мм с содержанием кремния 44%, остальных элементов не более: S=0,02%, P=0,05%, Al=2%, Mn=0,6%, Cr=0,5%, C=0,2%. Термитный стержень 6 в реакционной камере 1 воспламеняют активатором (на чертеже не показан). В качестве активатора реакции может использоваться электрическая дуга или специальный запал. Получаемый в результате экзотермической реакции шлак 8 вследствие меньшей плотности располагается над слоем расплавленного металла 9.

Способ получения стали осуществляют следующим образом. Подготавливают термитную смесь, содержащую алюминиевую крошку, окалину и модификаторы. Термитная смесь из прессующего устройства 7 в виде прессованного стержня 6 через отверстие 5 в крышке 2 подается в реакционную камеру корпуса 1. Прессованный стержень 6 в реакционной камере корпуса 1 воспламеняют активатором. Процесс восстановления стали протекает в реакционной камере корпуса 1 быстро, последовательно распространяясь на весь объем термитного стержня 6, расположенного в реакционной камере корпуса 1, и проходит по реакции:

3Fe₃O₄+8Al=4Al₂O₃ +9Fe.

В процессе прохождения термитной реакции образуется шлак 8, который всплывает в полном объеме к поверхности образующегося металла 9. Шлак непрерывно скачивается из реакционной камеры корпуса 1 через летку 3, а металл через летку 4. При подъеме из зоны реакции термитного стержня 1 в результате осуществления реверса процесс восстановления прекращается.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для его осуществления позволяют в непрерывном режиме получать сталь однородной структуры без применения плавильных печей.