Горизонтальная муфельная печь для восстановления железной губки

 

ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ МУФЕЛЬ-НАД ПЕЧЬ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ГУБКИ, содержащая загрузочные окна, карборундовые муфеля, соединенные с обоих торцов с муфелями из жаропрочной стали, плоскопламенные горелки, раоположенные над сводами карборундовых муфелей, устройство для перемещения поддонов, систему ввода и вывода газов, секционнь:й холодильник, а также клиновые задвижки навходе в муфель и между секциями холодильника, отличающаяс я тем, что, с целью повышения производительности , печь снабжена примыкающей к клиновым задвижкам загрузочного окна камерой прямого окислительного нагрева длиной, равной 1/4-173 общей длины рабочего пространства печи. ел ел ел о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК, (19) (И) 550 А

З(51) (: 21 В 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

5 б

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3432538/22-02 (22 ) 04.05.82 (46) 30.11.83. Бюп. № 44 (72) С.С.Кудиевский, П. Н-Острик и А. Н. Попов (71) Запорожский инцустриапьный институт (53) 669.421.183 (088.8) (56) 1. "Порошковая метаппургия", 1966, № 12, с. 1.

2. Патент. США № 3684486, кп. 75-34-, 1972.

3. Порошковая метаплургия", 1967, № 8, с. 89-96.

/ (54)(57) ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ МУФЕЛЬ-..

НАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОи ГУБКИ, содержащая загрузочные карборунцовые муфепя, соециненные с обоих торцов с муфепями из жаропроч» ной степи, ппоскоппаменные горепки, рас>положенные нац сводами карборунцовых муфепей, устройство цпя перемешения поццонов, систему ввоца и вывода газов, секционный хопоципьник, а также клиновые задвижки на вхоце в муфепь и межцу секциями холодипьнина, о т п и ч а ю ш а яс я тем, что, с цепью повышения произвоцитепьности, печь снабжена примыкаюшей к клиновым зацвижкам загрузочного окна камерой прямого окиспитепьного нагрева апиной, равной 1/4-1 /3 обшей апины рабочего пространства печи.

1057480

Указанная печь имеет невысокую проиэводитепьность, так как на начальных этапах восстановпения йагрев шихты производится через муфепь. Это приводит к необратимым теппопотерям, вследствие чего невозможно произвести быстрый нагрев шихты до 1100-1200 С, а значит о невозможно уменьшить время пребывания материала в печи, т.е. повысить ее производите пьность.

Известно также устройство, представляющее собой агреюат, в котором жепезная руда, предваритепьно нагретая киспородсодержащим газом, последовательно восстанавпивается в нескольких восстано- 40 витепьных камерах нагретым Восстано» вите пьным газом. Камера предваритепьного нагрева использует некоторое количество восстановительного газа, который сжигается стехиометрическим количеством воз- 45 духа в "другой специальной камере. Выход восстановительного газа и руды иэ восстановительных камер выпопнен смежным

Предусмотрены также системы охлаждения восстановительного газа перед подачей его в. восстановительные камеры и камеры охлаждения восстановленной руды (2) .

Раздепение восстановительного процесcs и окиспитепьного нагрева руды не обеспечивает увеличение производительности печи, так как из-эа отсутствия углерода в шихте не происходит частичное восстановление руды в атмосфере

50

Изобретение относится к порошковой метаппургии и может быть использовано дпя попучения жецеэных порошков методом восстановпения,а также дпя восстано витепьного отжига распыленных железных 5 !

rrOpOIIIKOB.

Известно устройство печи цпя получе ния жепезной губки методом восстановления. Шахтная вертикальная эпектропечь сопротивления представляет собой непре- 10 рывно действующий агрегат дня попучения жепезной губки в атмосфере восстановитепьного газа иэ жепезосодержащих брикетов с добавкой твердого восстановителя. Муфепь печи выполнен иэ сталь -15 ной трубы, обогреваемый в верхней части епектропечью сопротивления, а в нижней части дпя охлаждения губчатого жепеза имеет хоподипьник. Сырые материалы в печь загружаются в стальных перфориро- 20 ванных стаканах, устанавливаемым один на другой. Агрегат предусматривает наличие загрузочных камер и системы подачи восстановительного газа (1) . окиспитепьного газа в камере предварительного нагрева, поскольку попучение такого газа осуществляется в другой специапьной камере. Кроме того, введение в агрегат нескопьких специапьных камер дпя охлаждения и сжигания газа специаль-ных систем дпя подогрева газа, а также теплопотери as счет нагрева газом пространства восстановительных камер не обеспечивают увеличения производительности этого агрегата.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и цостигаемому результату является горизонтальная му- фепьная печь для восстановления железной губки, содержащая загрузочные окйа, карборундовые муфепя, соединенные с обоих % орцов с муфепями иэ жаропрочной стали, плоскопламенные горелки, расположенные над сводами карборундовых му фелей, устройство дпя перемещения поддонов, систему ввода и BblBons газов, секционный холодильник, клиновые задвижки на входе в муфепь и между секциями холодильника $3) .

К недостаткам указанного устройства следует отнести то, что не обеспечивается высокая производительность печи и качество восстановленной железной губки, так как на начапьных этапах восстановления нагрев шихты осуществляется горелками через карборундовый муфепь, Это приводит к повышенным теппопотерям, вследствие чего невозможно произвести быстрый нагрев шихты до 10001200 С и совместить восстановление шихты с ускоренным ее окиспитепьным нагревом.

Бель изобретения - повышение производительности печи.

Поставленная цепь достигается тем, что горизонтальная муфепьная печь для восстановления железной губки, содержащая загрузочные окна, карборундовые муфепя, соединенные с обоих торцов с муфепями иэ жаропрочной стапи, плоскоппаменные горелки, расположенные над сводами карборундовых муфепей, устройство дпя перемещения поддонов, систему ввода и вывода газов, секционный холодильник, а также кпиновые задвижки на входе в муфепь и между секциями хоподипьника, снабжена примыкающей к клиновым задвижкам загрузочного окна камерой прямого окиспитепьного нагрева длиной, равной 1/4-1/3 общей длины рабочего пространства печи.

На фиг. 1 показана принципиальная схема печи; на фиг. 2 - разрез А-А на

3 10675 фиг. 1; на фиг. 3 — резупьтаты замера температур в опытном (предпагаемая . печь) и KOHTpollbHOM (прототип) муфепях.

Горизонтальная муфепьная печь восстановпения имеет рабочее пространство, 5 ограниченное сводом 1, подом и боковыми стенками. Сбоку установлен боров 2, связанный с рабочим пространством печи каналами 3. На своде 1 установлены ппосколпаменные газовые горепки 4.

Печь состоит из трех текнопогических камер связанных между собой; камеры

5 прямого нагрева шихты, с входным кпиновым затвором 6, камеры 7 восстановпения и коподипьника 8 со шлюзами 9 и 10. Восстановительная камера 7 оборудована карборундовым муфепем 11. B камере 5 прямого нагрева шихты нагрев шихты производится непосредственно в спабоокиспитепьной среде, образующейся за счет сжигания отопитепьных газов.и дожигания восстановитепьнык газов, вы- ходящих иэ восстановитепьной камеры.

За счет прямого нагрева в передней части печи достигается температура 10001200 С.

Рабочий газ подается в восстановитепь ную камеру по газопроводу с регулятором расхода газа навстречу поддонам с шихтой, которые передвигаются в печи с 30 помощью специального устройства.

Хоподипьник 8 снабжен теппообменником дпя охпаждения защитного газа и каиновыми задвижками между отдепьными секциями хоподипьника. XOBOQHJIbHHK сое- 35 динен с одного торца с восстановитепьной камерой, а с другого торца — со шпюэовой камерой.

В борове размещен шибер регупирова40 иия тяги в печи.

Все три камеры функционально впияют друг на друга, зависимы друг от друга и обеспечивают достижение одной цепи— увепичение производительности печи.

При дпине камеры прямого нагрева шихты менее 1/4 от обшей дпины рабочего пространства печи (фиг. 3) в ней

Q обеспечиваются температуры до 950 С

При этик температурах восстановление

FeO твердым углеродом протекает с невысокой скоростью, что приводит к неполному расходованию угперода на реакцию восстановпения и низким степеням восстановпения шихты. Кроме того, из-за низких скоростей процесса топшина газовой обопочки вокруг брикетов (СО и СО ) оказывается незначитепьной и топько что восстановившиеся окиспы снова начинают

50 4 окиспяться. Все это приводит к тому, что дйя дальнейшего довосстановпения такого попупродукта газом в восстановительной камере потребуются либо более высокие температуры, либо увепичение времени пребывания материапов в ней, пибо увеличение дпины камеры восстановления, что, в конечном итоге, приводит к снижению производитепьности печи и ухудшению качества жепеэной губки.

При увепичении длины камеры прямого нагрева более 1/3 от дпины рабочего пространства печи из-за высоких скоростей восстановления окиспов железа твердым угперодом при 1000-1100 С поспедний раскодуется на восстановпение попностью еше до попадания брикетов в камеру восстановления. Защитная газовая обопочка вокруг брикетов, созданная газообразными IlpoayKraMH восстановпения исчезает попностью и ранее восстановленная губка, находящаяся в,окиспитепьной среде камеры прямого нагрева, начинает интенсивно окиспяться. При этом степень восстановпения снижается с 9995% до 91-85%, а это приводит к необходимости допопнитепьных энергетических зат7ат на отнятие киспорода, попавшего в губку в реэупьтате вторичного окисцения. С этой цепью необкодимо пибо увепичить дпину камеры восстановпения, пибо время пребывания материала в ней, что приведет к уменьшению производительности-печи и ухудшению технопогических характеристик порошка, попученного из этой губки.

Печь работает следующим образом

Отопительный гаэ подается во все горепки камер 5 и 7. При достижении в камере

5 900оС и 800 С в камере 7 через распредепитепьный коппектор вводят восстановитепьный газ, а в печь подают пустые поддоны, Поспе достижения заданной температуры подачу отопитепьного газа снижают, а отходящий восстановитепьнь|й газ, выходящий из муфепя, дожигают горелками, расположенными в камере прямого нагрева. Затем в печь подают поддоны с шихтой. Коппектор разделяет поступающий рабочий газ на цва противопопожно направпенных потока - в восстанови-, тепьную камеру и в холодипьник. Поток газа в хоподипьнике создает в нем 381IlNT» ную атмосферу. Поток газа в восстановительной камере обеспечивает восстанови- тепьную атмосферу,при этом создается равномерное температурное попе по всему объему садки. Отходящий из восстановиЬЬд

Химический состав и насыпная плотность мелкого железного порошка

Предлагаемая

98,5 0,4 0,07

98,3 0,45 0,08

98,3 . 0,42 0,07

97,8 0,65 0,12

2,21

2,25

2,4.15

Прототип

2,42

S 1017 тельной камеры газ дожигается в камере прямого нагрева шихты, где в результате отсутствия муфеля создается высокая (no 1200 С) температура .и слабоокисо лительная среда. 5

При етом восстановление шихты осуществляется за счет твердого углерода и протекает с очень высокими скоростями (степень восстановления достигает 9295%). Создаваемая в зоне прямого наФ грева шихты слабоокислительная среда позволяет. частично (при атом степень восстановления снижается до 91-94%) окислить с поверхности шихту; что при дальнейшем низкотемпературном восста- 15 новлении играет положительную роль.

Продукты сгорания от горелок по каналам поступают в боров, а затем через теплообменник попадают в дымовую трубу.

Регуляторы поддерживают избыточное 20 давление внутри печи в заданных пределах (5-10 мм вод. ст.) ..Поццоны с го-. товой железной губкой проталкивают из муфеля через шлюз в холодильник, гце производят их охлаждение по заданному 25 температурному режиму в.среде восстановительного газа. Охлажденные поддоны с губкой через шлюзовую камеру проталкивают ий холодильника на приемный транспортер. 30

Результаты замера температур в.опыт ндм (предлагаемая печь) и контрольном (прототип) муфелях приведены на фиг. 3. Из графика, представленного на фиг.3 вицно, что условия для интенсивного восстановления ГеО углеродгм (более 950 С) о 35 создаются в опытном муфеле уже на 4-5 поддонах, которые нахоцятся в камере прямого нагрева шихты, тогда как в контрольном только на 9-10 поддонах, т.е. к середине печи. Последующее воостановление материала протекает при пониженной на 100-120 С температуре по

0 сравнению с температурным режимом контрольной печи. При этом довосстановление железной губки газом сопровождается меньшим ее спеканием, что обеспечивает увеличение ее пористости на 15-20% по сравнению. с режимом ее восстановления в базовом объекте. Достигнутое преимущество позволяет сократить время размола губки в железный порошок и снизить насыпную плотность готового продукта.

Последнйй параметр имеет важное значение для повышения технологических характеристик (прессуемости и формуемости) готового железного порошка.

Результаты химического анализа порошка,полученного в известном и предлагаемом устройствах (таблица) свидетельствует о том, что при одинаковом периоде толкания поддонов (15мин) качество готового продукта находится в пределах нормы. Положительным является снижение насыпной плотности порошка, полученного в предлагаемой печи. При уменьшении периода толкания поддонов до 13 мин (т.е. увеличении производительности печи на 15%) качество порошка, полученного в предлагаемом устройстве, практически не применяется, тогда как качество порошка, полученного в известном устройстве (прототип), снижается настолько, что он не может быть использован в качестве товарного продукта.

7 1057550 8

Использование предлагаемой конструк-. суемости и формуемости) железного полин горизонтальной муфельной печи обес- роппса путем уменьшения насыпной плогцечивает увеличение пронзводительностипе- ности железной губки и облегчения усло- ° ица 15%за счет сокрашения времени пре- вий ее размола, а также экономию расбывания шихты в горячей зоне и сокраше- .s хода природного газа на 10% в ния периода толкания поддонов llo 13мин, результате снижения температуры в улуч лучшение технологических свойств (прес- восстановительной камере на 100-120 С.

1ЛЮ

6пигра. по1дот3 У горней мне

AIR cf

Составитель А. Савельев

Редактор Л. Пчелинская Техред »).Надь Ко кто М. Шароши

К рре р

Заказ 9472 31 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаяфнаб., n. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4