Из DE-C 3609923 известны способ и установка для непрерывного плавления лома до получения стали. В этом способе, который в основном ограничивается плавлением лома (упоминание о загрузке жидкого чушкового чугуна или губчатого железа, полученного прямым восстановлением, отсутствует), для нагрева лома используют тепло печных газов. Лом предварительно нагревают в шахте, расположенной в центре подовой печи, и вводят в центр подовой печи, где он образует колонну лома, опирающуюся на дно электродуговой печи с образованием конической груды; эта колонна может доходить до загрузочного отверстия для лома, расположенного в верхней части шахты для предварительного нагрева лома. Поворотные электроды (предпочтительно четыре штуки) симметрично расположены вокруг колонны лома в электродуговой печи и способствуют плавлению лома. Угол наклона между центральной осью электрода и вертикалью при плавлении составляет более 20o для каждого электрода. Таким образом, подовая печь подвергается большой термической нагрузке, поскольку электрические дуги горят между размещенной в центре колонной лома и стенками и крышкой подовой печи. С одной стороны, это вызывает повышенный износ огнеупорной облицовки и, следовательно, повышение затрат средств и времени на ремонт. Кроме того, значительная часть потребляемой энергии путем излучения передается стенкам и крышке печи и, таким образом, теряется. Наконец, возможное замыкание, возникающее внутри колонны лома - над пустотами в расплаве, образованными в нем электродами - может вызвать оседание колонны лома (или ее части), которое может привести к поломке электродов.
Изобретение направлено на устранение этих недостатков и трудностей и имеет своей задачей создание установки и способа получения расплава железа, которые, в первую очередь, пригодны для загрузки любых носителей железа, встречающихся в металлургической практике и имеющих различные физико-химические свойства, таких как железный лом, жидкий и/или твердый чушковый чугун, карбид железа, губчатое железо, железная руда различной степени предварительного восстановления, агломераты, окалина, металлургическая пыль, высушенные шламы и т.д., в различном количественном соотношении, чтобы, например, если имеется недостаток одного носителя железа, вместо него можно было использовать другой без снижения производительности установки. В то же время, должна быть создана возможность подачи и использования в качестве теплоносителя для металлургического процесса обработанной органической легкой фракции, такой как легкая фракция из шредера, таким образом одновременно утилизируя ее.
Для решения этой задачи установка по изобретению имеет следующие характерные особенности: емкость электродуговой печи, емкость для переплава, расположенную за емкостью печи и соединенную с нею сливом, который переходит в дно емкости для переплава за счет как минимум частичного наклона вниз; емкость содержит устройство подачи кислорода, а также отвод для расплава железа, размещенный у ее конца, дальнего от печи, емкость для сцеживания, расположенную за емкостью печи и имеющую с емкостью печи общее дно, причем упомянутая емкость для сцеживания имеет отвод для шлака, размещенный у ее конца, дальнего от печи, устройство подачи, подающее жидкий чушковый чугун и открывающееся в емкость печи, шахту предварительного нагрева для подачи твердых носителей железа, причем упомянутая шахта для предварительного нагрева расположена над емкостью печи и открывается в емкость печи через ее крышку посредством газопроницаемого охлаждаемого изолирующего устройства, и загрузочную шахту, расположенную над емкостью печи и открывающуюся в емкость печи посредством газонепроницаемого охлаждаемого изолирующего устройства.
Предпочтительно, емкость предварительного нагрева расположена по центру над емкостью печи, а крышка емкости печи имеет кольцеобразную форму, чтобы охватывать шахту предварительного нагрева и соединять ее с боковыми стенками емкости печи, в которой размещены электроды, предпочтительно графитовые электроды, наклонно входящие внутрь емкости печи через ее крышку; если это желательно, они могут входить перпендикулярно. Это позволяет значительно сократить периоды от выпуска до выпуска, то есть осуществлять добавление твердых носителей железа, таких как лом, в течение коротких промежутков времени, гарантируя эффективный предварительный нагрев твердых носителей железа путем контроля/регулирования температуры предварительного нагрева и скорости их подачи.
Предпочтительно, электроды установлены с возможностью поворота и, возможно, смещения в продольном направлении относительно их продольных осей, с изменением угла наклона между вертикалью и центральной осью электродов, предпочтительно в пределах от 0 до 30o в направлении к центру емкости печи и до 10o в противоположном направлении, к стенке емкости печи.
Предпочтительно, электроды подключены в качестве катодов, а анод расположен в центре дна емкости печи.
Установка будет иметь практически универсальное применение, если электроды сконфигурированы как полые электроды и подсоединены или к устройству подачи носителей железа, и/или к устройству подачи угля или носителей углерода, и/или к устройству подачи обработанной органической легкой фракции, и/или к устройству подачи шлакообразующих веществ, и/или к устройству подачи углеводородов, и/или к устройству подачи инертных газов.
Предпочтительно, конструкцией могут быть также предусмотрены сопла и/или фурмы, открывающиеся внутрь емкости печи, которые подсоединены или к устройству подачи носителей железа, и/или к устройству подачи угля или носителей углерода, и/или к устройству подачи обработанной органической легкой фракции, и/или к устройству подачи шлакообразующих веществ, и/или к устройству подачи кислорода или кислородсодержащего газа, и/или к устройству подачи углеводородов, и/или к устройству подачи инертных газов, при этом упомянутые фурмы предпочтительно установлены с возможностью перемещения, в частности, поворота и/или смещения в продольных направлениях.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, в емкости для переплава расположены сопла и/или фурмы, которые подсоединены или к устройству подачи носителей железа, и/или к устройству подачи угля или носителей углерода, и/или к устройству подачи обработанной органической легкой фракции, и/или к устройству подачи шлакообразующих веществ, и/или к устройству подачи кислорода или кислородсодержащего газа, и/или к устройству подачи углеводородов, и/или к устройству подачи инертных газов, при этом упомянутые сопла предпочтительно скомпонованы как подванные сопла и/или донные продувочные кирпичи.
Фурмы предпочтительно установлены с возможностью перемещения, в частности, поворота и/или смещения в продольных направлениях.
Чтобы обеспечить возможность полной разгрузки емкости печи даже в случае центрального размещения донного анода, емкость печи предпочтительно имеет дно, которое наклонено вниз в направлении сцеживающего устройства и сливается с практически горизонтальной донной частью сцеживающего устройства, при этом самая низкая точка дна находится в сцеживающем устройстве, и в этой нижней точке дна сцеживающего устройства предпочтительно размещается отводное отверстие.
Чтобы обеспечить простое управление технологическим процессом, протекающим в установке, даже при большой протяженности устройств для переплава, устройство для переплава предпочтительно оснащено по крайней мере одним отверстием для осмотра и ремонта.
Поскольку кирпичная облицовка устройства для переплава подвергается сильному химическому воздействию шлака, обогащенного оксидами железа, а также повышенной термической нагрузке, а следовательно, и повышенному износу по сравнению с емкостью печи, устройство для переплава предпочтительно выполнено как конструкционный узел, который может отделяться от емкости печи и заменяться.
Уровень ванны металла в емкости печи и в устройстве для переплава может быть одинаковым или разным (например, ниже в устройстве для переплава, и в этом случае функционирование установки происходит без образования непрерывной ванны между емкостью печи и устройством для переплава).
В соответствии с модифицированным предпочтительным вариантом осуществления, устройство для переплава выполнено в форме ковша, в области крышки которого расположен слив, размещенный между емкостью печи и устройством для переплава.
Чтобы обеспечить эффективное регулирование шлака, в области перехода от емкости печи к устройству для переплава расположен дополнительный отвод для шлака и съемный порог для шлака.
В целях облегчения ремонтных работ шахта предварительного нагрева и/или загрузочная шахта предпочтительно выполнены как конструкционные узлы, которые могут отделяться от емкости печи и заменяться.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, способ получения расплавов железа, в частности, расплавов стали, таких как расплавы нерафинированной стали, отличается сочетанием следующих характерных особенностей: загрузка жидкого чушкового чугуна в емкость печи в количестве от 20 до 70% общего количества загружаемых носителей железа, плавление лома и/или других твердых носителей железа, содержащих часть окисного железа (губчатое железо, полученное прямым восстановлением, губчатое железо, подвергнутое горячему брикетированию, карбид железа, предварительно восстановленная руда, брикетированная пыль и т.д.), в емкости печи, в количестве, дополняющем загрузочную долю чушкового чугуна до общего загрузочного количества, где лом сначала загружают в шахту предварительного нагрева и предварительно нагревают посредством вывода отработанных газов, образующихся при производстве расплава железа, и инжекции упомянутых отработанных газов в шахту предварительного нагрева, содержащую лом, а затем загружают в емкость печи, и где, кроме того, твердые кусковые носители железа сначала загружают в загрузочную шахту, а оттуда подают в емкость печи без предварительного нагрева, хотя, возможно, в горячем состоянии, с одновременной подачей тонкоизмельченных носителей железа в емкость печи и/или устройство для переплава через фурмы и/или сопла и/или полые электроды, носители железа, загружаемые в емкость печи, плавят при посредстве энергии электрической дуги, таким образом смешивая их с жидким чушковым чугуном, образующийся расплав железа течет через устройство для переплава к отводу для расплава железа при посредстве слива, подвергаясь непрерывному переплаву и одновременному нагреву как в емкости печи, так и в устройстве для переплава, а шлак течет к отводу для шлака в направлении, противоположном направлению течения расплава железа, подвергаясь непрерывному восстановлению в отношении его FeO-компонента и одновременному охлаждению.