Многофункционална топилна единица MPA
През последните години в черната металургия се развивабезкоксова металургия, което позволява да се откаже от скъпия кокс и агломерат. Безкоксовата металургия се развива в две посоки.
В една от посоките подготвената желязна руда, например пелети, се подлага на ожелезяване чрез твърдофазова редукция на железни оксиди с твърд или газообразен редуциращ агент. Пелетите, феругинизирани до 90%, могат незабавно да се използват в стоманодобивни съоръжения.В друга посока железните оксиди от шихтата се редуцират в течната шлакова фаза с твърд или газообразен въглероден редуциращ агент, като в този случай, като правило, се получава чугун. Пример за редукция в течна фаза (LRP) на железни оксиди с производството на чугун могат да бъдат процесите Corex, Romelt, Heismelt, Ausmelt, Dios и др.
Data Center Avtomatika разработи иновативна технология за топене с ротация и редукция на течна фаза, базирана на многофункционален блок за топене (MPA), който има следните отличителни характеристики:
1. Сместа в MPA се разтопявав параболична дупка, образувана в резултат на въртене на металната фаза от електромагнитни сили с помощта на магнитохидродинамични устройства (MHD устройства). 2. В MPA е възможно да се разтопи не само метален заряд, както в конвенционална тигелна индукционна пещ, но и заряд, състоящ се от100% оксиди. 3. Възстановяването на метали от оксиди се извършва чрез силниметални редуциращи агенти, например алуминий или силиций. 4. Използването на метални редуциращи агенти позволяванамаляване на енергийните разходи и значителноподобряване на екологията на процеса, тъй като отделянето на газове е незначително.
Горните функциидават възможност за ефективна обработка на много шлакови стопилки от руди, рудни концентрати и стопилки на отпадъци от много металургични индустрии, например червена кал от производство на алуминиев оксид, утайки от доменни пещи, прах от пречистване на газове от стоманодобивно производство, депонирана шлака от производство на мед и много други. В момента са патентовани редица иновативни технологии за обработка на различни материали.
Трябва да се отбележи, че желязото без въглеродна добавка се освобождава върху MPA. Такова безвъглеродно желязо става подходящо или за получаване на различни видове неръждаеми продукти (след добавяне на необходимите добавки към стопилката, например хром, манган и др.), Или за получаване на особено здрави и устойчиви на замръзване продукти (след добавяне на микролегиращи добавки към стопилката, например ванадий, титан и азот). Ванадий, титан и азот могат да създадат съединения в стопилката, чийто размер на частиците се доближава до наноразмер. Ако тези съединения се срещат в определено количество в железни стопилки, получени от чиста желязна руда, тогава якостта на металните продукти може да се увеличи 3-4 пъти.
Според новата технология, използваща MPA, са разработени редица технологии за преработка на руда, концентрат и железни кварцити на Михайловския GOK. Един MPA може да преработи до 60 хиляди тона суровина годишно, като реализира печалба от 100 - 300 долара на тон, в зависимост от използваната суровина и опцията за обработка. Мини-металургичното предприятие, състоящо се от 5 MPA с цялото спомагателно оборудване, заема площ от 2000 квадратни метра. За тестване на всички технически решения, внедрени в MPA, както и на технологичните процеси за преработка на суровини, е необходимо да се изгради пилотен образец, чиято цена се оценява на 5-7милиона долара. Времето за проверка е 1-1,5 години.
Технически характеристики на MPA
Вътрешният диаметър на топенената камера е до 2,5 m Височината на топенената камера е 1,2-1,4 m Входната активна мощност е 5-7 MW Масата на разтопения метал е до 10 тона Скоростта на въртене на течната фаза е до 30 rpm Производителността на обработения заряд е до 60 хиляди тонове на година.
Преработка на железни кварцити в Михайловски GOK
Кварцитът се подава в MPA върху предварително разтопен метален субстрат (феросилиций), който се задвижва във въртене от магнитното поле на MHD устройството. Кварцитът се разтопява в образувания отвор благодарение на енергията, пренесена от тигелната част на MPA през металната фаза. В резултат на реакцията на редукция на изхода на MPA се образува желязо без въглеродни примеси (желязо без въглерод) - иновативен металургичен продукт, използван за производството на неръждаема стомана с фундаментално ново качество или нови видове продукти. И така, с помощта на безвъглеродно желязо е възможно да се получи т.нар. „наностани“ чрез регулиране на фината структура на метала и почти пълната липса на сяра, фосфор и метални оксиди. Якостта на такива стомани се увеличава 3-4 пъти, а твърдостта - с порядък в сравнение с конвенционалните стомани. Освен това фероалуминият и калциевият оксид се подават в MPA, където в резултат на химични реакции се образуват феросилиций и разтопен клинкер за производството на високоалуминиев цимент VHC-1.
Предимствата от използването на желязо без въглерод, получено от производството на тръбни заготовки за ядрената индустрия
1. В момента за производството на тръби се използва стабилизирана стомана, в която се използват титан, ванадий ихром, което по време на по-нататъшна обработка на деформация води до образуване на неравности по вътрешната повърхност на тръбата. Тези микронеравности пречат на равномерното запълване на тръбите с уран, което води до бързата им повреда.
MPA произвежда несъдържащо въглерод нестабилизирано желязо, което не е необходимо да се легира, а при по-нататъшна обработка на деформация се гарантира гладка вътрешна повърхност, което означава по-добро пълнене и увеличаване на срока на годност.
2. В обикновената хромирана стомана въглеродът образува карбиди с хрома, които издърпват част от хрома и настъпва корозия по границите на кристалите. При дебелина на стената на тръбата от 0,3 mm корозията води до пробиване на стената и нейното разпадане. MPA металът позволява да се увеличи устойчивостта на корозия срещу междукристална корозия, тъй като в метала няма въглерод.
3. Със съществуващата технология се използва студено валцоване с големи редукции, което изисква до 7 междинни отгрявания. След всяко отгряване е необходимо щателно измиване и ецване. Предложената MPA технология за производство на тръбни заготовки позволява защита на вътрешната повърхност от окисляване, което води до повишаване на нейното качество. Според тази технология тръбата ще бъде получена чрез горещо валцуване и следователно няма нужда от много сложни процедури за измиване и ецване на вътрешната повърхност на тръбата.
Списък на патенти