Установка и способ (варианты) получения расплавов металла

Установка и способ (варианты) получения расплавов металла

Реферат

 

Изобретение предназначено для приготовления расплавов металла с использованием всех известных в металлургической практике носителей металла в их самых разных количественных составах. Установка для получения расплавов металла содержит сосуд-металлоприемник электродуговой печи с завалочным отверстием для расплава металла, и/или скрапа, и/или металла (например, железа) прямого восстановления по меньшей мере одним электродом и устройством для выпуска шлака и кислородный конвертерный сосуд с устройством для выпуска расплава. Кислородный конвертерный сосуд вместе с сосудом-металлоприемником электродуговой печи образуют соединенный сливным устройством единый блок, неподвижно установленный на фундаменте, причем удельная поверхность ванны, отнесенная к объему ванны, в конвертерном сосуде меньше, чем в сосуде-металлоприемнике. Кислородный конвертерный сосуд и сосуд-металлоприемник электродуговой печи имеют общую реакционную зону, расположенную над зеркалом ванны этих сосудов. В сосуде-металлоприемнике получают предварительный расплав, доводят до определенного уровня температуры и химического состава. Затем направляют в конвертерный сосуд, непрерывно рафинируют, предпочтительно до получения сырой стали, при этом шлак, образующийся в конвертерном сосуде в противотоке к металлу, направляют в сосуд-металлоприемник, из которого затем удаляют. Технический результат заключается в экономии электроэнергии, повышении производительности и эффективности обезуглероживания при снижении расхода восстановителя, шлакообразующих добавок и источников энергии. 3 с. и 39 з.п. ф-лы, 10 ил., 13 табл.

Изобретение относится к установке для получения расплавов металла, в частности расплавов железа, таких как расплавы стали, сырой стали или чугуна, а также к способу получения таких расплавов.

Стандартным агрегатом для производства электростали в настоящее время служит электродуговая печь переменного или постоянного тока. При этом производят плавку загружаемых носителей железа, включающих - 60-100% стального скрапа, железа прямого восстановления - металлизованных материалов в различных количественных соотношениях, а также в некоторых случаях карбида железа (обычно до 10-20% от общей загрузки) и - 0-40% жидкого и/или твердого чугуна, с помощью одной или нескольких электрических дуг с применением кислородного копья (кислородных копий) - в случае необходимости горелок, фурм и/или устройств для продувки инертным газом - и с подачей носителей углерода и шлакообразующих добавок. Затем жидкую стальную ванну в период мелкой ванны (5-10 мин) доводят в электродуговой печи до температуры и состава, требуемых для выпуска, и при выпуске успокаивают в ковше. Расходы энергии и материалов, а также производительность установки довольно различны в зависимости от соответствующей характеристики и условий загрузки шихты, а также практики выплавки.

Благодаря внедрению в мировом масштабе методов внепечного рафинирования и ряда разработок в конструктивной, электрической и технологической областях процесс плавки в электродуговой печи по шихтовым материалам и качеству производимой стали за последние годы превратился в гибкий и продуктивный способ, который все чаще демонстрирует существенные преимущества перед конвертерной металлургией и успешно конкурирует с ней. За счет использования прежде всего * интегрированного подогрева скрапа и/или горячей загрузки металлизованных материалов/брикетированного горячим прессованием железа прямого восстановления, * непрерывной подачи большей части шихтовых материалов (носителей железа, носителей углерода, присадок и т.д.) с минимизацией времени "отключенного состояния энергии" (power-off) на проведение загрузочных операций, * оптимального способа плавки под пенистым шлаком и * более дешевых видов первичной энергии (уголь, природный газ и т.д.) в качестве замены электрической энергии, включая усовершенствованную практику дожигания отходящих газов и более эффективное использование тепла, в новых технологических процессах было достигнуто значительное сокращение продолжительности плавки и снижение удельного расхода электроэнергии и, таким образом, дальнейшее уменьшение удельных эксплуатационных и капитальных затрат на производство электростали в электродуговой печи.

Однако в известных способах производства электростали в электродуговых печах, служащих плавильным агрегатом, потенциальные преимущества вышеуказанных усовершенствованных технологических процессов используются лишь в ограниченном объеме. Кроме того, несмотря на возрастающую потребность еще не удается перерабатывать в жидкую сталь большой процент жидкого чугуна и/или других высокоуглеродистых носителей железа (металлизованые материалы, карбид железа и т.д.), а также проблемный скрап (старые автомобили) при их содержании в садке электродуговой печи от 30 до 70% с высокой производительностью и эффективным использованием энергии, а в случае автомобильного лома - и без недопустимого загрязнения окружающей среды. Промышленное применение экономически высокоэффективной в таких условиях технологии и установки на базе электродуговой печи остается пока вопросом времени.

Ограничения, упомянутые в отношении обычной электродуговой печи, вызваны исключительно конфигурацией печи, не позволяющей осуществлять квазистационарный непрерывный процесс. Операции загрузки, плавки, рафинирования, нагрева и выпуска локализованы в одном месте, с принудительным большим или меньшим смещением по времени и с перерывом (перерывами) в подаче загружаемого материала и электропитания по меньшей мере перед и в процессе выпуска с целью достижения требуемого состава и температуры (однородности и перегрева относительно температуры ликвидуса) сырой стали. Технологический процесс современной электродуговой печи является периодическим и вследствие этого имеет низкую производительность. В этой связи необходимо отметить следующее: 1. При достигнутой продолжительности цикла плавки от выпуска до выпуска, равной 50 мин в обычных электродуговых печах или 35 мин в электродуговых печах с шахтой, при весе плавки от 70 до 150 т возможность дальнейшего сокращения фаз "отключенного состояния энергии" (power-off) сильно ограничена. То же относится и к фазам "включенного состояния энергии" (power-on), поскольку при этих условиях почти достигается граница экономичного расхода энергии на тонну садки и единицу времени и, тем самым, на всю плавку.

2. При непрерывной загрузке, а также рафинировании и нагреве в режиме мелкой ванны, длительность которого существенно возрастает при высоком содержании в садке металлизованных материалов и в особенности жидкого чугуна и карбида железа (около 6,1% С), что приводит также и к увеличению тепловых потерь, имеющаяся мощность трансформатора в электродуговых печах как правило используется не полностью.

Из патента Австрии АТ-В 295566 известен способ непрерывного производства стали путем плавления предварительно восстановленной руды и последующего рафинирования расплава полустали в сталь в электродуговой плавильной печи с подом, к которому примыкает зона рафинирования и по меньшей мере одна камера осаждения шлака; в этом способе металлизованный железорудный материал в кусковой или зернистой форме вводят в зону дугового разряда пода, непрерывно перемешивают металл на поде, вызывая его циркуляцию, и рафинируют металл при его прохождении через зону рафинирования до получения стали путем вдувания кислородсодержащего газа, в то время как шлак ведут по меньшей мере вдоль части длины зоны рафинирования навстречу металлу. В камере осаждения шлака, в которой отсутствует интенсивное перемешивание ванны, шлак успокаивают и затем выпускают из камеры осаждения.

В этом известном способе могут использоваться собственный заводской скрап и расплавленный чугун, однако лишь в очень ограниченных количествах. Отвод отходящих газов производится непосредственно в зоне рафинирования, то есть минуя электродуговую плавильную печь. Зона рафинирования выполнена в виде сталеплавильного агрегата канального типа, большая удельная поверхность которого влечет за собой значительные тепловые потери. Рафинирование происходит с градиентом концентрации углерода вдоль зоны рафинирования канального сталеплавильного агрегата без применения емкости для выравнивания концентрации, вследствие чего устанавливать или регулировать содержание углерода затруднительно. Этот известный способ может применяться лишь ограниченно и служит в первую очередь для производства сырой стали из предварительно восстановленной руды.

Из патента Германии DE-C 3609923 известны способ и устройство для непрерывного плавления скрапа в сырую сталь. В этом способе, который ограничивается главным образом плавкой скрапа (применение жидкого чугуна и/или металлизованных материалов не упоминается), тепло печного газа используют для нагрева скрапа. Скрап подогревают в шахте, центрально установленной на подовой печи, и загружают в подовую печь по центру, при этом образуется столб скрапа, который при формировании насыпного конуса опирается на под дуговой печи и может достигать завалочного отверстия в верхней части шахты для подогрева скрапа. Вокруг столба скрапа в электродуговой печи симметрично установлены поворотные электроды (предпочтительно четыре), с помощью которых происходит расплавление скрапа. Угол наклона между центральной осью каждого электрода и вертикалью составляет в процессе плавки скрапа более 20^o. При этом подовая печь подвергается огромной тепловой нагрузке, так как дуги горят между загружаемым по центру столбом скрапа и стенками или сводом подовой печи. Это приводит, с одной стороны, к повышенному износу огнеупорной футеровки и, тем самым, к увеличению затрат материала и времени при проведении ремонтов. С другой стороны, значительная часть введенной энергии в результате излучения передается на стенки печи и теряется. Кроме того, из-за возможного сводообразования в столбе скрапа поверх каверн, выплавленных в нем электродами, не исключено обрушение столба скрапа (или его частей), которое может привести к разрушению электродов и, как результат, к прерыванию процесса.

Из МПТ Интернейшнл 2/1996, стр. 56-60, известен способ "Контиарк", согласно которому скрап непрерывно плавят в кольцевой шахтной печи. Этот способ служит исключительно для плавки скрапа; применение металлизованных материалов и/или жидкого чугуна не упоминается. К недостаткам этого способа относятся трудности при регулировании температуры сырой стали непосредственно перед началом или в процессе выпуска, поскольку площадь контакта кольцеобразно размещенного скрапа с жидкой ванной очень велика. Могут возникать трудности и в отношении выравнивания концентрации или химической однородности расплава, который в этом способе рафинируется и выпускается периодически.

Согласно способу "Констил" (известному из "Электрик фэрнис Конференс Прэсидинг" 1992, стр. 309-313) скрап подогревают в протяженной по длине горизонтальной подогревательной печи и загружают в электропечь, причем с одной ее стороны. Образующийся в электропечи отходящий газ отводят через протяженное устройство для подогрева скрапа. Однако при этом газ оптимально не используется, поскольку не проходит через скрап, а лишь касается его поверхности. Протяженный канал для подогрева скрапа установлен стационарно, в то время как электропечь выполнена наклоняемой для обеспечения периодического в этом способе выпуска сырой стали. Сама конструкция является, таким образом, дорогостоящей, как и конструкции всех наклоняемых печей. Огнеупорная футеровка печи подвергается механической нагрузке. Скрап загружается периодически, так как его подают только с одной стороны печи и укладывают в ее краевой зоне. Это не позволяет оптимально проводить процессы расплавления и перемешивания, а применение горелок в электропечи для интенсификации плавления скрапа возможно лишь с незначительным к.п.д. Содержание пыли в отходящем газе велико, так как не происходит его фильтрация скрапом.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и трудностей, а его задача заключается в создании установки и способа получения расплавов металла, в частности железа, которые в принципе позволяют использовать в самых различных количественных составах все известные в металлургической практике носители металла, предпочтительно носители железа с различными физико-химическими свойствами, такие как железный скрап, жидкий и/или твердый чугун, карбид железа, металлизованные материалы, железная руда с разной степенью металлизации, спек, окалина, пыль металлургического производства, сухие шламы и т. д. , что позволяет, например, при возникновении дефицита какого-либо носителя железа переходить на другой без существенного ограничения мощности.

Для решения указанной задачи предложенная согласно изобретению установка оснащена а) сосудом-металлоприемником дуговой печи, снабженным по меньшей мере одним загрузочным отверстием для расплава металла, и/или скрапа, и/или металла прямого восстановления, в частности железа прямого восстановления и/или руды, и по меньшей мере одним электродом, а также по меньшей мере одним устройством для выпуска шлака, b) кислородным конвертерным сосудом, снабженным по меньшей мере одним устройством для выпуска металла, при этом c) кислородный конвертерный сосуд образует с сосудом-металлоприемником электродуговой печи единый блок, соединенный сливным порогом, d) удельная поверхность ванны, отнесенная к ее объему, в кислородном конвертерном сосуде меньше, чем в сосуде-металлоприемнике электродуговой печи и e) кислородный конвертерный сосуд и сосуд-металлоприемник электродуговой печи имеют общую реакционную зону, расположенную над зеркалом ванны этих сосудов.

Наряду с решением задачи, определенной выше, предложенная в соответствии с изобретением установка дает то преимущество, что в случае непрерывного выпуска отсутствуют, а в случае периодического выпуска проявляются лишь незначительно вызываемые термоциклированием нагрузки на огнеупорную футеровку отдельных частей установки.

Благодаря предпочтительно неподвижной по отношению к фундаменту установке единого блока, образованного конвертерным сосудом и сосудом-металлоприемником электродуговой печи, отсутствует механическая нагрузка на сосуды, в частности на их огнеупорную футеровку, при наклонах или вызванном ими перераспределении веса. К тому же для огнеупорной футеровки в сосуде-металлоприемнике электродуговой печи создается щадящий режим за счет того, что высокоуглеродистый расплав металла постоянно оказывает восстановительное действие на шлак или снижает содержание в нем FeO. Температура в сосуде-металлоприемнике электродуговой печи относительно низка и составляет менее 1600^oС.

Для обеспечения оптимального процесса рафинирования в кислородном конвертерном сосуде предпочтительно, чтобы уровень ванны выпускаемого жидкого металла кислородного конвертерного сосуда находился ниже уровня ванны металла в сосуде-металлоприемнике электродуговой печи и чтобы при этом днище кислородного конвертерного сосуда располагалось на более низком уровне, чем днище сосуда-металлеприемника электродуговой печи.

Предпочтительно, чтобы кислородный конвертерный сосуд был оснащен копьем для вдувания кислорода или кислородсодержащей газовой смеси.

Согласно предпочтительному варианту кислородный конвертерный сосуд оснащен донными фурмами, преимущественно донными кислородными фурмами.

Предпочтительно, чтобы сосуд-металлоприемник электродуговой печи был оснащен по меньшей мере одним устройством для выпуска металла.

Целесообразно, чтобы устройство для выпуска шлака было предусмотрено на декантаторе, образующем с сосудом-металлоприемником электродуговой печи единый блок и расположенном диаметрально противоположно сливному порогу. Благодаря этому удается направлять шлак, образующийся в кислородном конвертерном сосуде, в сосуд-металлоприемник электродуговой печи в противотоке к расплаву металла.

Целесообразно, чтобы кислородный конвертерный сосуд и/или сосуд-металлоприемник электродуговой печи был снабжен завалочным отверстием для загрузки металлических шихтовых материалов, руды, присадок, сплавов, карбюризаторов, и чтобы кислородный конвертерный сосуд был оснащен, кроме того, фурмами дожигания и/или копьями, подающими кислородсодержащий газ или кислород, с размещением по меньшей мере одной и/или одного из них предпочтительно вблизи перехода между обоими сосудами.

Согласно предпочтительной форме выполнения сосуд-металлоприемник электродуговой печи оснащен по меньшей мере одной шахтой подогрева для подачи твердых носителей железа, размещенной выше сосуда-металлоприемника электродуговой печи предпочтительно сбоку от него или кольцеобразно над сосудом-металлоприемником, что позволяет простым способом загружать подогретый скрап и/или металлизованные материалы или другие носители железа при использовании теплосодержания образующихся в сосуде-металлоприемнике отходящих газов. Шахта подогрева может быть установлена по центру или со смещением от центра и преимущественно не оснащается газопроницаемыми запорными органами (пальцами), то есть входит беспрепятственно прямо в сосуд-металлоприемник электродуговой печи, при этом твердые носители железа образуют столб, опирающийся на днище сосуда-металлоприемника.

Согласно другой предпочтительной форме выполнения в шахту подогрева выходит по меньшей мере один ленточный транспортер, преимущественно снабженный замкнутой камерой, причем целесообразно, чтобы в замкнутую камеру были встроены нагревательные устройства, выполненные в виде смонтированных в ней устройств дожигания и/или горелок с трубопроводами, подводящими кислородсодержащий газ.

Для эффективного использования введенной энергии предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть внутренней поверхности шахты подогрева, и/или замкнутой камеры, и/или крышки сосуда-металлоприемника электродуговой печи, и/или крышки кислородного конвертерного сосуда была футерована огнеупорными материалами.

Предпочтительно, чтобы сосуд-металлоприемник электродуговой печи был оснащен устройством, подающим расплав металла, преимущественно чугуна.

Согласно альтернативному варианту выполнения сосуд-металлоприемник электродуговой печи оснащен шахтой подогрева, которая размещена над сосудом-металлоприемником и через газопроницаемое охлаждаемое запорное устройство сообщается с сосудом-металлоприемником электродуговой печи.

Альтернативная форма выполнения отличается тем, что шахта подогрева установлена по центру над сосудом-металлоприемником электродуговой печи, а крышка сосуда-металлоприемника выполнена кольцеобразной, охватывая шахту подогрева и соединяя ее с боковыми стенками сосуда-металлоприемника электродуговой печи, причем через крышку внутрь сосуда-металлоприемника наклонно пропущены электроды, преимущественно графитовые.

Целесообразно предусмотреть фурмы, и/или копья, и/или горелки, входящие во внутреннее пространство сосуда-металлоприемника электродуговой печи и присоединенные или к устройству для подачи носителя железа, и/или устройству для подачи руды, и/или устройству для подачи угля или носителя углерода, и/или устройству для подачи шлакообразующих добавок, и/или устройству для подачи кислорода или кислородсодержащего газа, и/или устройству для подачи углеводорода, и/или устройству для подачи инертного газа.

Предпочтительно, чтобы в кислородном конвертере были предусмотрены фурмы и/или копья, присоединенные или к устройству для подачи носителя железа, и/или устройству для подачи руды, и/или устройству для подачи угля или носителя углерода, и/или устройству для подачи шлакообразующих добавок, и/или устройству для подачи кислорода или кислородсодержащего газа, и/или к устройству для подачи углеводорода, и/или устройству для подачи инертного газа.

Предпочтительно, чтобы фурмы были выполнены в виде подрасплавных фурм и/или донных кирпичей для продувки, а копья были установлены подвижно, в частности поворотно и/или с возможностью перемещения в продольном направлении.

Согласно предпочтительной форме выполнения сосуд-металлоприемник электродуговой печи снабжен центрально установленным (установленными), входящим (входящими) в сосуд сверху электродом (электродами), а также в случае необходимости - подовым электродом.

Для разнообразного использования установки шахту подогрева предпочтительно выполнить в виде отделяемого от сосуда -металлоприемника электродуговой печи и от замкнутой камеры заменяемого узла.

Для упрощения манипулирования крышка сосуда-металлоприемника электродуговой печи и крышка кислородного конвертерного сосуда образуют единый блок или выполнены в виде единого блока.

Целесообразно предусмотреть по меньшей мере одно отверстие для контроля и/или ремонта, размещенное предпочтительно над переходом от сосуда-металлоприемника электродуговой печи к кислородному конвертерному сосуду.

Для исключения длительных простоев при необходимости ремонта отдельных частей установки предпочтительная форма выполнения отличается тем, что кислородный конвертерный сосуд выполнен в виде отделяемого от сосуда-металлоприемника электродуговой печи и заменяемого узла.

Предпочтительно выполнить сосуд-металлоприемник электродуговой печи так, чтобы он имел наклонное в сторону декантатора днище и переходил в расположенную примерно горизонтально часть днища декантатора, причем самое низкое место днища находится в декантаторе и в самом низком месте днища декантатора предусмотрено отверстие для выпуска металла.

Способ получения расплавов металла, в частности расплавов стали, например сырой стали, характеризуется сочетанием следующих приемов: * в сосуде-металлоприемнике электродуговой печи получают предварительный расплав и доводят его до определенного уровня температуры и определенного химического состава, * предварительный расплав непрерывно и необратимо течет через сливной порог в кислородный конвертерный сосуд, * предварительный расплав непрерывно рафинируют в кислородном конвертерном сосуде, предпочтительно до получения сырой стали, и * рафинированный расплав непрерывно или периодически выпускают из кислородного конвертерного сосуда, * шлак, образующийся в кислородном конвертерном сосуде, течет в противотоке в сосуд-металлоприемник электродуговой печи, из которого затем удаляется.

Целесообразно в сосуде-металлоприемнике электродуговой печи осуществлять предварительную продувку, а в кислородном конвертерном сосуде - продувку на заданные параметры металлического продукта.

В кислородном конвертерном сосуде непрерывно устанавливают предпочтительно такой химический состав и такую температуру расплава металла, которые соответствуют требуемым при выпуске химическому составу и температуре готового расплава или конечного продукта.

Для получения высокой производительности плавки предпочтительно отводить образующиеся в кислородном конвертерном сосуде отходящие газы через сосуд-металлоприемник электродуговой печи и производить при этом дожигание СО+Н₂ как в кислородном конвертерном сосуде, так и в сосуде-металлоприемнике электродуговой печи, причем целесообразно использовать образующиеся в сосуде-металлоприемнике отходящие газы и отходящие газы, перетекающие в него из кислородного конвертерного сосуда, для подогрева кускового материала, загружаемого в сосуд-металлоприемник электродуговой печи.

Отходящие газы, применяемые для подогрева, с целью лучшего использования энергии постепенно дожигают в процессе подогрева.

В сосуде-металлоприемнике электродуговой печи и кислородном конвертерном сосуде предпочтительно поддерживают пониженное давление.

Альтернативный предпочтительный способ получения расплавов чугуна характеризуется сочетанием следующих приемов: * в сосуд-металлоприемник электродуговой печи в жидком виде загружают чугун и доводят его до определенного уровня температуры, * снижают содержание Si и Р при предварительной продувке в сосуде-металлоприемнике электродуговой печи, * жидкий чугун через сливной порог непрерывно течет в кислородный конвертерный сосуд, * жидкий чугун затем частично рафинируют в кислородном конвертерном сосуде также непрерывно, * частично рафинированный чугун периодически или непрерывно выпускают из кислородного конвертерного сосуда и * шлак, образующийся в кислородном конвертерном сосуде, течет в противотоке в сосуд-металлоприемник электродуговой печи, откуда он удаляется, причем частично рафинированный (предварительно обработанный) чугун целесообразно обычным способом без или с подачей других носителей железа подвергать продувке на заданные параметры в дополнительно предусмотренном в установке конвертере или в электродуговой печи с получением жидкого конечного продукта.

Для приготовления металлической шихты предпочтительно используют по меньшей мере один из следующих компонентов: * скрап, например стальной, и/или твердый чугун, * железо прямого восстановления в виде окатышей, и/или брикетов, и/или карбида железа, * жидкий чугун, Для получения расплавов легированной стали, или высококачественной стали, или нержавеющей стали металлическую шихту, поступающую на обработку, готовят из легированного стального скрапа и жидких и/или твердых легирующих добавок и/или ферросплавов.

Расплав стали, выпускаемый из кислородного конвертерного сосуда в виде предварительного расплава, предпочтительно подвергать дальнейшей обработке последующим внепечным рафинированием, включая обезуглероживание, при наличии или отсутствии пониженного давления (вакуума). Вакуумная обработка может осуществляться на установке вакуумно-кислородного обезуглероживания, установке циркуляционного вакуумирования с вдуванием кислорода или на установке "КТВ". При этом содержание углерода в предварительном расплаве уже выше, чем требуется для получения необходимого качества.

Если содержание углерода после обработки в кислородном конвертерном сосуде снижено до требуемого в готовом расплаве, то выпускаемый из кислородного конвертерного сосуда расплав стали как готовый расплав подвергают дальнейшей обработке последующим внепечным рафинированием, например в ковш-печи или на продувочном стенде.

Для предотвращения образования шлакового настыля и обеспечения возможности регулирования количества шлака через определенные промежутки времени в ходе процесса в кислородном конвертерном сосуде производят обработку шлака по его сжижению и восстановлению.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью нескольких примеров выполнения, схематично изображенных на чертежах, на которых фиг.1 показывает вертикальный разрез предложенной согласно изобретению установки по первому варианту выполнения, фиг.2 - разрез по линии II-II на фиг.1, фиг.3, 4 и 5, 6, а также 7, 8 и 9, 10 соответственно иллюстрируют альтернативные формы выполнения в изображении, аналогичном фиг.1 и 2.

Сосуд-металлоприемник 1 электродуговой печи постоянного тока установлен в качестве промежуточной емкости между декантатором 2 и конвертерным сосудом 3, выполненным в виде кислородного конвертера, и непосредственно соединен с каждым из этих сосудов 2 и 3, образуя с ними единый плавильный агрегат с тремя функциональными зонами, Сосуд-металлоприемник 1 электродуговой печи служит прежде всего зоной плавления или зоной восстановления с расплавлением и зоной нагрева, а конвертерный сосуд 3 - преимущественно зоной рафинирования и нагрева, в то время как декантатор 2 представляет собой зону десантирования (зону осаждения). Сбоку сосуда-металлоприемника 1 на его крышке 4 установлена шахта подогрева 5, загружаемая предпочтительно с помощью ленточного транспортера 8 металлическими шихтовыми материалами 7, прежде всего стальным скрапом, а в случае необходимости также и твердым чугуном и/или металлизованными материалами. Целесообразно, чтобы ленточный транспортер 8 был установлен в замкнутой защитной камере 6, в результате чего образуется участок нагрева 9, в котором с помощью горелок и/или форсунок дожигания 10 может производиться подогрев шихтовых материалов 7 в процессе их транспортировки ленточным транспортером. Участок нагрева 9 и шахта подогрева 5 непосредственно соединены друг с другом. В крышке 4 сосуда-металлоприемника 1 предусмотрено по меньшей мере одно завалочное отверстие 11 для непрерывной подачи твердых кусковых носителей железа 12 (железа прямого восстановления, мелкого скрапа, металлизованного железнорудного материала, спека, окалины, брикетов из пыли, уловленной фильтрами, и/или брикетов из шлама и т.д.), и/или носителей углерода 13 (угля, кокса, брикетов из органической легкой фракции и т.д.), и/или шлакообразующих добавок 14 (извести, плавикового шпата, кварцевого песка, боксита и т. д.). Подача осуществляется ленточным транспортером 15 или несколькими ленточными транспортерами. Блок, состоящий из сосуда-металлоприемника 1, конвертерного сосуда 3, декантатора 2, шахты подогрева 5 и участка нагрева 9 образует ядро изображенного на фиг.1, 2 первого варианта выполнения установки согласно изобретению.

Сосуд-металлоприемник 1 имеет в случае его выполнения на постоянном токе один, а в варианте выполнения на переменном токе - предпочтительно несколько графитовых электродов 16 для подвода электрической энергии. Электроды 16 при необходимости могут быть выполнены с возможностью отклонения в пределах угла наклона от 0 до 30^o относительно вертикали в направлении к центру сосуда-металлоприемника 1 и до 10^o в обратном направлении к стенке сосуда-металлоприемника 1. Для каждого отдельного электрода 16 может устанавливаться и регулироваться разный угол наклона, составляющий в процессе плавки большей частью около 15-20^o. Как правило электроды 16 устанавливаются вертикально и без возможности отклонения. В качестве противоположного электрода 17 (при постоянном токе) служит установленный в центре днища 18 сосуда-металлоприемника 1 подовый анод.

Металлические шихтовые материалы 7, подогреваемые в шахте подогрева 5 поднимающимися вверх горячими отходящими газами 19, вследствие непрерывности процесса плавления непрерывно поступают в сосуд-металлоприемник 1 установки при непрерывном подводе тока.

Загрузка в сосуд-металлоприемник 1 твердых носителей железа 12 с компонентом окисного железа (металлизованные материалы, мелкий скрап, предварительно восстановленная руда, брикеты из пыли и т.д.) и при необходимости носителей углерода 13, таких как кокс, брикеты из органической легкой фракции и т.д., а также шлакообразующих добавок 14 (извести, плавикового шпата, кварцевого песка, боксита и т.д.) производится непрерывно через завалочные отверстия 11 в крышке 4 со скоростью, согласованной с выходом расплава из сосуда-металлоприемника 1 и конвертерного сосуда 3.

Жидкий чугун 20 непрерывно подается в сосуд-металлоприемник 1 через сообщающееся с ним устройство 21 подачи чугуна, выполненное в виде желоба. Через шлаковую дверцу 22, предпочтительно расположенную с противолежащей желобу 21 стороны сосуда-металлоприемника 1 и через которую может удаляться шлак, возможен контроль процесса и ввод дополнительного копья-манипулятора 23, а также проведение работ по техническому обслуживанию в зоне сосуда-металлоприемника 1.

За счет заданной формы установки загрузка и плавка в сосуде-металлоприемнике 1 происходят всегда с наличием жидкого зумпфа 24. Последний обеспечивает непрерывный квазистационарный ход плавки с пенистым шлаком 25 и электрическими дугами 26, которые почти полностью обволакиваются им. Это приводит к высокой трансформаторной и тепловой эффективности и уменьшению шума.

Далее, для выполнения таких требований, как a) переработка мелкозернистых носителей 12' железа (например, карбида железа, надрешетного продукта металлизованных материалов, пыли, уловленной фильтрами, и т.д.), b) образование и регулирование пенистого шлака 25, c) ускорение процесса плавления шихтовых материалов 7, 12, 12, 14 за счет увеличения ввода энергии в электродуговую печь (включая дожигание СО и Н₂ в отходящем газе 19 внутри пенистого шлака 25 или над ним) и выравнивания градиента концентрации и температуры в ванне жидкого металла 24, а также d) замена части необходимой электроэнергии более дешевыми видами первичной энергии в сосуд-металлоприемник 1 вводят a) мелкозернистые носители железа 12' и/или b) мелкозернистый уголь 13' или другие носители углерода (переработанная органическая легкая фракция, например фрагментированная легкая фракция), и/или c) мелкозернистые шлакообразующие добавки 14' (известь, плавиковый шпат и т.д.), и/или d) газообразный кислород, и/или другие окислительные газы 27 (СО₂, Н₂О и т.д.), а также вторичный воздух, включая воздух 28, обогащенный О₂, и/или e) СН₄ или другие углеводороды 29, и/или f) инертные газы 30 (N₂ Ar) в регулируемых количествах, соответствующих локальным и временным потребностям, через одну или несколько а) защищенных и/или незащищенных фурм и/или копий 32 (подвижно и/или неподвижно встроенные копья, выполненные в случае необходимости в виде комбинированных копий-горелок 32а) в разных местах в зоне крышки и/или стенки электродуговой печи выше и/или ниже поверхности шлака для вдувания по меньшей мере одного из указанных материалов 12', 13', 14', 27, 28, 29, 30 и/или b) через защищенные подрасплавные фурмы 33 (предпочтительно фурмы высокого давления) и/или донные продувочные кирпичи или подрасплавные фурмы для вдувания по меньшей мере одного из указанных выше материалов 12', 13', 14', 27-30, или продувочные кирпичи для инертных газов 30. Из соображений наглядности не все эти устройства показаны на фиг.1.

Начиная с определенного объема жидкого зумпфа 24, полученный в сосуде-металлоприемнике 1 расплав металла течет через сливной порог 34 в конвертерный сосуд 3, рафинируется в нем вплоть до выпуска и одновременно нагревается. Для этой цели конвертерный сосуд 3 имеет по меньшей мере одну, предпочтительно несколько - фурм, а именно защищенных (защищенных природным газом, хотя в качестве защитного газа могут использоваться также и Аr, СО₂ и высшие углеводороды) и/или незащищенных фурм, таких как надрасплавные фурмы для дожигания и/или копья 35 (подвижно и/или неподвижно встроенные копья, выполненные в случае необходимости в виде комбинированных копий/горелок) в разных местах в зоне крышки и стенки конвертерного сосуда 3 выше и/или ниже поверхности шлака для вдувания по меньшей мере одного из материалов 12, 13', 27-30 и/или - защищенные подрасплавные фурмы 36 и/или донные продувочные кирпичи для вдувания по меньшей мере одного из материалов 12', 13', 14', 27-30, а также продувочные кирпичи для инертных газов 30, и/или - по меньшей мере одно отверстие 39 для подачи кусковых носителей железа 12, носителей углерода 13 и шлакообразующих добавок 14 - по отдельности или в сочетании, причем предпочтительный вариант выполнения конвертерного сосуда 3 предусматривает следующее: - Через несколько копий 35 сверху вдувается только газообразный кислород. Копья 35 приблизительно симметрично установлены на крышке 37 конвертерного сосуда 3, подвижны в вертикальном направлении и одновременно в пределах угла наклона примерно от 0 до 30^o могут отклоняться относительно вертикали в направлении или навстречу направлению течения 38 расплава металла 24.

- Через несколько установленных в днище конвертера 3 защищенных подрасплавных фурм 36 и/или продувочных кирпичей подается исключительно инертный газ 30 (N₂ и/или Аr в любых количественных соотношениях). Подрасплавные фурмы и/или продувочные кирпичи 36 приблизительно симметрично установлены в днище конвертерного сосуда 3.

- В конвертерный сосуд 3 подаются только кусковые шлакообразующие добавки 14 (известь, плавиковый шпат, кварцевый песок, боксит и т.д.) и только через отверстие 39 в крышке с помощью ленточного транспортера 40.

- Примерно н