1. Установка для получения расплавов железа, в частности расплавов стали, таких, как расплавы нерафинированной стали, включающая емкость электродуговой печи с боковыми стенками, крышкой и дном, внутри которой помещаются электроды, емкость для переплава, расположенную за емкостью печи и соединенную с ней сливом, дно емкости для переплава наклонено вниз от слива и переходит в горизонтальную плоскость у дальнего конца емкости для переплава, где расположен отвод для расплава железа, причем емкость для переплава снабжена средством для подачи кислорода, емкость для сцеживания, расположенную за емкостью печи и имеющую с ней общее дно, причем емкость для сцеживания имеет отвод для шлака, размещенный у ее конца, дальнего от емкости печи, устройство для подачи жидкого чушкового чугуна, шахту предварительного нагрева и загрузочную шахту, причем как шахта предварительного нагрева, так и загрузочная шахта расположены над емкостью печи и сообщаются с ней, отличающаяся тем, что из шахты предварительного нагрева подаются твердые железосодержащие материалы, шахта предварительного нагрева соединена с емкостью печи через ее крышку посредством газопроницаемого охлаждаемого изолирующего устройства, открывающегося в емкость печи, а устройство для подачи жидкого чушкового чугуна соединено с емкостью электродуговой печи.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что шахта предварительного нагрева расположена по центру над емкостью электродуговой печи, крышка которой выполнена кольцеобразной формы с возможностью охвата шахты предварительного нагрева и соединения ее с боковыми стенками емкости печи, в которой размещены, предпочтительно, графитовые электроды, наклонно введенные внутрь емкости печи через ее крышку.
3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что электроды установлены с возможностью поворота и смещения в продольном направлении относительно их продольных осей и изменения 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.
4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что электроды подключены в качестве катодов, а в центре дна емкости печи расположен анод.
5. Установка по одному или нескольким пп.1 - 4, отличающаяся тем, что электроды выполнены в виде полых электродов и подсоединены к устройству подачи железосодержащих материалов, устройству подачи угля или углеродсодержащих материалов, устройству подачи обработанной органической легкой фракции, устройству подачи шлакообразующих веществ, устройству подачи углеводородов и/или к устройству подачи инертных газов.
6. Установка по одному или нескольким пп.1 и 5, отличающаяся тем, что она снабжена соплами и/или фурмами, открывающимися внутрь емкости печи и подсоединенными к устройству подачи железосодержащих материалов, устройству подачи угля или углеродсодержащих материалов, устройству подачи обработанной органической легкой фракции, устройству подачи шлакообразующих веществ, устройству подачи кислорода или кислородсодержащего газа, устройству подачи углеводородов и/или к устройству подачи инертных газов.
7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что открывающиеся внутрь емкости печи фурмы установлены с возможностью перемещения, в частности поворота и/или смещения в продольных направлениях.
8. Установка по одному или нескольким пп.1 - 7, отличающаяся тем, что устройства для подачи кислорода, расположенные в емкости для переплава, выполнены в виде сопел и/или фурм с возможностью их подсоединения к устройству подачи носителей железа, устройству подачи угля или углеродсодержащих материалов, устройству подачи обработанной органической легкой фракции, устройству подачи шлакообразующих веществ, устройству кислородсодержащего газа, устройству подачи углеводородов и/или к устройству подачи инертных газов.
9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что сопла выполнены в виде расположенных под уровнем расплава сопел и/или донных продувочных кирпичей.
10. Установка по любому из пп.8 и 9, отличающаяся тем, что фурмы установлены в емкости для переплава с возможностью перемещения, в частности поворота и/или смещения в продольных направлениях.
11. Установка по одному или нескольким пп.1 - 10, отличающаяся тем, что емкость печи выполнена с дном, которое наклонено вниз в направлении сцеживающей емкости и сливается с практически горизонтальной донной частью сцеживающей емкости, при этом самая низкая точка дна находится в сцеживающей емкости.
12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что в самой нижней точке дна сцеживающей емкости выполнено отводное отверстие.
13. Установка по одному или нескольким пп.1 - 12, отличающаяся тем, что емкость для переплава оснащена, по крайней мере, одним отверстием для осмотра и/или ремонта.
14. Установка по одному или нескольким пп.1 - 13, отличающаяся тем, что емкость для переплава выполнена в виде конструкционного узла, отделяющегося от емкости печи и заменяющегося.
15. Установка по любому из пп.1 - 13, отличающаяся тем, что емкость для переплава выполнена в виде ковша, в области крышки которого расположен слив, размещенный между емкостью печи и емкостью для переплава.
16. Установка по одному или нескольким пп.1 - 15, отличающаяся тем, что в области перехода от емкости печи к емкости для переплава расположен дополнительный отвод для шлака и съемный порог для шлака.
17. Установка по одному или нескольким пп.1 - 16, отличающаяся тем, что шахта предварительного нагрева и/или загрузочная шахта выполнены в виде конструкционных узлов с возможностью их отделения от емкости печи и их замены.
18. Способ получения расплава железа, в частности расплавов стали, таких, как расплавы нерафинированной стали с использованием установки по одному или нескольким пп.1 - 17, включающий загрузку жидкого чушкового чугуна и лома, а также твердых кусковых носителей железа, содержащих часть окисного железа, в емкость электродуговой печи через загрузочную шахту, последующий предварительный нагрев и плавление лома и других твердых носителей железа тепловой энергией электрической дуги и смешивание их с жидким чушковым чугуном, направление потока образующегося расплава железа через слив для сцеживания в емкость для переплава и далее через нее в отвод для расплава железа, причем расплав железа подвергают непрерывному переплаву, направление потока образующегося шлака в сторону, противоположную направлению течения расплава железа, с последующим его отведением и выпуск отработанных газов, образующихся в результате осуществления способа получения расплавов железа, отличающийся тем, что жидкий чушковый чугун загружают в емкость печи в количестве от 20 до 70% от общего количества загружаемых носителей железа, в качестве твердых кусковых носителей железа, содержащих часть окисного железа, используют полученное прямым восстановлением губчатое железо, губчатое железо, подвергнутое горячему брикетированию, карбид железа, предварительно восстановленную руду, брикетированную пыль и т.д. в количестве, вместе с ломом дополняющем общую загрузочную долю, причем лом сначала загружают в шахту предварительного нагрева и подвергают предварительному нагреву посредством подачи в нее горячих отходящих газов, а твердые кусковые носители железа сначала загружают в емкость печи без предварительного нагрева или в горячем состоянии с одновременной подачей тонкоизмельченных носителей железа в емкость печи, и/или устройство для переплава через фурму, и/или сопла, и/или полые электроды, расплав железа, текущий через емкость для переплава к отводу для расплава, подвергают непрерывному переплаву и одновременному нагреву как в емкости печи, так и в емкости для переплава, а шлак, текущий в направлении, противоположном направлению потока расплава железа, подвергают непрерывному восстановлению в отношении его FеО-компонента и одновременному охлаждению.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что отработанные газы дожигают путем подачи кислородсодержащего газа в шлак, и/или на шлак, и/или над ним в емкость для переплава, в емкость печи и/или в шахту предварительного нагрева.
20. Способ по любому из пп.18 и 19, отличающийся тем, что для плавления лома дополнительно вдувают кислородсодержащий газ в шахту предварительного нагрева.
21. Способ по п.18, отличающийся тем, что дополнительную подачу угля или содержащих углерод веществ обработанной органической легкой фракции, шлакообразующих веществ, содержащего кислород газа, углеводородов, инертных газов в емкость печи и/или в емкость для переплава, загрузку всех веществ, их плавление, переплав, нагрев в емкости печи и в емкости для переплава, а также подачу отработанных газов в шахту предварительного нагрева, отвод стали и шлака и их подачу в емкость печи, и/или в сцеживающую емкость, и/или в емкость для переплава осуществляют непрерывно или полунепрерывно с периодическим отводом нерафинированной стали из емкости для переплава и без воздействия на протекание процесса или его прерывания в непосредственно предшествующих/последующих узлах установки.
22. Способ по одному или нескольким пп.18 - 21, отличающийся тем, что уровень ванны металла в емкости для переплава поддерживают ниже, чем в емкости печи.
Электрометаллургия. Устройства печей. Производство стали в электрических печах
В электоропечи можно получать легированную сталь с низким содержанием серы и фосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих элементов значительно меньше.
В процессе электроплавки можно точно регулировать температуру металла и его состав, выплавлять сплавы почти любого состава.
Электрические печи обладают существенными преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами, поэтому высоколегированные инструментальные сплавы, нержавеющие шарикоподшипниковые, жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в этих печах.