Шахтная печь для бескоксового получения металла — SU 1694654 (original) (raw)
(5 ц 5 С 21 В 13/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 26О вгшФг аюв7 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт черной металлургии(54) ШАХТНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ БЕСКОКСОВОГОПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛА(57) Изобретение о гносится к черной металлургии, а именно к устройствам для бескоксового получения металла в шахтных печах.Цель изобретения - повышение эффективности процесса плавки за счет повышенияравномерности хода печи и увеличения использования энергии горячих газов путемподачи их вглубь столба материалов в горне. Шахтная печь для бескоксового получе Ы( 1694654 А 1 ния металла содержит соединенные через горловину 2 шахту 1 и горн 3, снабженный металлоприемником, вво. 1 ами 7 и выводами 8 горячих газов и имеющий сводовую б к цилиндрическую 4 части. Сводовая часть горна образует свободный объем относительно усеченного конуса с углом раскрытия 90 - 140 и малым основанием, совпадающим с низом горловины. Кроме того,между сводовой и цилиндрической астями горна выполнена средняя часть 5 в виде усеченного конуса с углом раскрытия 90 - 140 О, малое основание которого соединено со сводовой, большое - с цилиндрической частями, причем вводы горячего газа выполнены в средней, выводы - в сводовой частях горна, а в местах соединения сводовой и средней частей подсоединены вводы 9 холодного газа, Отношение диаметра горна на уровне ввода горячих газов к его высоте от этого уровня равно 2,3 - 6,5. 2 ил.10 Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройствам для бескоксового получения металла в шахтных печах.Цель изобретения - повышение эффективности процесса йлавки за счет повышения равномерности хода печи и увеличения использования энергии горячих газов путем подачи их вглубь столба материалов в горне.На фиг,1 представлена схема шахтной печи; на фиг.2 - схема геометрических соотношений горна,- Шахтная печь содержит шахту 1 с горловиной 2 в нижней части, соединяющей ее с горном 3.Горн 3 включает в себя цилиндрическую 4, коническую 5 и сводовую 6 части. Вводы 7 горячего восстановительного газа (ГВГ) расположены в койической части 5, а выводы 8 - в сводовой 6.Ввод .9 холодного восстановительного газа (ХВГ) расположен в местах соединения конической 5 и сводовой 6 частей, Угол наклона к горизонту боковой поверхности усеченного конуса, проведенного через низ горловины (малое основание) и сечение горна на горизонте ввода ГВГ (большое основание), должен составлять 20 - 45 для разных шахтных условий,Условия, необходимые для минимизации диаметра горна на уровне ввода горячих газов, поясняются схемой на фиг,2, где обозначено:б - диаметр горловины, м;О - диаметр горна на уровне ввода горячих газов(ГГ), м;Н - высота горна от этого уровня, м; а - угол наклона к горизонту боковой поверхности усеченного конуса, проведенного через низ горловины (малое основание) и сечение горна на уровне ввода горячих газов (большое основание), град.Геометрические соотношения:2 Н О б+2О = б+ 9 или Н .Н +.Для минимизации О требуется иметь минимальный диаметр горловины б, наименьшую высоту Н и наибольший угол а . Однако угол а не должен превышать угла естественного откоса материалов, который по экспериментальным данным для шихтовых материаловдоменной плавки составляет 20 - 45 (4,5). Высота Н не может быть меньше 1 м (ближе к 2.м), так как газопровод для отвода горячих газов должен иметь внутренний диаметр не менее 850 мм по условиям футеровки, а для пропуска требуемого количества газов - больше (до 3 м).Диаметр горловины б должен удовлетворять условию свободного истечения твердых материалов с размером кусков б 0 = 10 -15 20 25 30 35 40 45 50 55 80 мм. Для этого необходимо, чтобы б/б 0 4- 5 (5). При наличии противодавления газов указанная величина должна быть в несколько раз больше. Таким образом, диаметр горловины не должен быть меньше 1 м, а для агрегатов большего объема - до 2 м. Тогдаботношение - . для разных объемов печейНсоставит 0,3 - 1,0. Для разных шихтовых материалов а = 20 - 450, 19 а -0,36 - 1,0. На основе указанных эмпирических соотношений. величина - составляет (0,3-1,0)+О.+ (5,5 - 2,0) или О/Н = 2,3 - 6,5.Минимизация диаметра горна при заданных свойствах шихтовых материалов позволяет достичь большей равномерности работы газов, вводимых с периферии, по его сечению, а также позволяет повысить эффективность процесса при перестройке доменной печи в печь бескоксового получения материала за счет более полного использования объема, так как материалы непрерывно заполняют весь объем шахты и горна, В известных печах бескоксового получения металла часть объема агрегата используется для перегрузки материалов из зоны твердофазного состояния в зону плавления.Шахтная печь работает следующим образом,В шахту 1 загружают железорудные материалы, которые при гравитационном движении в противотоке восстановительного газа нагреваются и восстанавливаются, а затем через горловину 2 движутся в горн,где располагаются в виде насыпной массы,В сводовой части 6 горна материалы догреваются и довосстанавливаются до 70 - 800 восстановительным газом с температурой 800 - 100 С, а в конической части 5 размягчаются, плавятся и полностью довосстанавливаются, переходя в шлак и металл, накапливаемые в цилиндрической части, из которой периодически выпускается шлак и периодически или непрерывно - металл.ГВГ поступает через расположенные по окружности горна фурмы 7, над которыми находятся фурмы 9 для ввода ХВГ, расположенные на. стыке конической и сводовой частей; Отвод 8 смешанного газа с температурой 800 - 11000 С производится из сводовой части горна в кольцевой коллектор 10, откуда он вдувается через фурмы 11 в шахту. Оставшаяся часть газа передается на другие нужды,За счет оптимизации параметров горна и сближения очагов интенсивного тепло- и массообмена по диаметру горна улучшается1694654 равномерность процессов по его сечению и снижается расход тепла. Это позволяет увеличить производительность процесса в 1,5 раза по сравнению с доменной плавкой и получить зкономию топлива 100 кг/т металла. Составитель А.СавельевТехред М.Моргентал Корректор С,Черни едак,Петрова Заказ 4130 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Формула изобретения Шахтная печь для бескоксового получения металла, содержащая соединенные через горловину шахту и горн с металлоприемником, средствами ввода и вывода горячих газов, имеющий сводовую и цилиндрическую части, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса плавки эа счет повышения равномерности хода печи и увеличения использования энергии горячих газов, печь снабжена средствами ввода холодного газа, а между сводовой и цилиндрической ча стями горна, выполнена средняя часть ввиде усеченного конуса с углом раскрытия 90 - 140, малое основание которого соединено со сводовой, а большое -с цилиндрической частями, причем средства ввода 10 горячего газа выполнены в средней, средства вывода - в сводовой частях горна, а средства ввода холодного газа - в местах соединения сводовой и средней частей, при этом отношение диаметра горна на уровне 15 ввода горячих газов к его высоте от этогоуровня равно 2,3 - 6,5.