CS195256B2 - Fence for convertor - Google Patents

Description

Vynález se týká ohrazení pro konvertor se žáruvzdornou vyzdívkou pro zpracování surového železa na ocel, který má otevřené hrdlo a na dnu je opatřen tryskami pro dmýchání plynů do roztaveného kovu a odtahovou šachtou pro jímání odpadních plynů z vnitřku konvertoru, dále má odtahový kryt spojený s odtahovou šachtou a upravený k zakrytí otevřeného hrdla konvertoru otočného kolem vodorovné osy ze svislé polohy, v níž je otevřené hrdlo konvertoru uloženo vedle odtahové šachty, do šikmé polohy, přičemž ohrazení má odsávací otvor odpadních plynů ve své horní stěně spojený s odtahovou šachtou a ohrazení zcela obklopuje konvertor.

Cílem moderních oceláren je snížit provozní investiční náklady, snížit znečištění ovzduší související s výrobním způsobem a výrobu více automatizovat. Je známé, že v posledních letech se učinil značný pokrok při snižování nákladů a znečišťování ovzduší pomocí kyslíkových konvertorů. Podle běžné praxe tento způsob spočívá v naplnění konvertoru směsí roztaveného surového železa a pevného ocelového šrotu, načež se do vrchní plochy tavby fouká čistý kyslík kyslíkovou tryskou, která se vsune přes vršek konvertoru. Exotermická reakce mezi kyslíkem, křemíkem, manganem, fosfo2 rem a uhlíkem v horkém kovu produkuje dosti tepla pro roztavení šrotu a vytváří tekutou ocel. Teplota tavby se periodicky měří, aby se určilo, kdy je reakce ukončena a kdy je tavba hotova pro vypuštění z konvertoru a pro další zpracování. Ve víku pro sběr plynu nad konvertorem se musí ponechat otvory pro vsunutí termočlánku a trubice pro- přívod kyslíku a pro zavádění tavidel a jiných přísad.

Zavedené způsoby mají nevýhody. Například vyčnívání kyslíkové trubky svisle dolů do středu konvertorové nádrže vyžaduje, aby nádrž byla ve velmi vysoké budově, protože trubice pro přívod kyslíku bývá obvykle 15 m dlouhá, a dokonce má i větší rozměry, když se uvažuje i její závěsný mechanismus. Měření teploty tavby je problematické, protože je obtížné umístit thermočlánek tak, aby měřil teplotu, která je pro tavbu skutečně representativní. Způsob foukání kyslíku shora se vyznačuje tím, že vytváří tepelné pole na povrchu tavby, kde dopadá kyslík, protože to je prvotní reakční oblast. Navíc, tepelná pole na povrchu tavby vyzařují teplo na žáruvzdornou vyzdívku a způsobují, že se na ní také vytváří horké oblasti. Žáruvzdorná hmota proto není vhodným místem pro umístění termočlánku, když se má zjistit průměrná teplota tavby nebo teplota jí úměrná. Nemožnost okamžitě nebo plynule přesně snímat teplotu tavby je jeden z činitelů, který zdržoval automatizaci výroby ocele.

Jinou nevýhodou současných kyslíkových konvertorů s dmycháním kyslíku shora je to, že vystřikují strusku a kov z tavby. Bylo také potvrzeno, že podávání tavidel a jiných přísad horem do^: nádrže konvertoru nevytváří nejlepší metalurgické podmínky, protože tyto materiály potřebují delší dobu pro rozpuštění. Materiály, naložené na vršek strusky vyvolávají slabé tavidlové reakce a vytváří mnoho prachu. Vpravení těchto materiálů norem do nádrže konvertoru má za výsledek slabší tepelnou účinnost celkového výrobního postupu.

Jinou vlastností některých současných kyslíkových konvertorů je to, že spalují plyny, které se vyvíjejí z tavby na ' vrchním konci, čili u hrdla nádrže konvertoru. To vyžaduje, aby odtahová šachta, která plyny z nádrže shromažďuje, byla . od nádrže konvertoru značně vzdálena, aby se zajistil vstup pro vzduch potřebný pro spalování odpadních plynů. Tento postup má za výsledek vytvoření přídavného tepla blízko hrdla nádrže konvertoru. Vedlejším účinkem tohoto způsobu manipulace s odpadním plynem je, že spálené plyny nevyjadřují stav oxidace lázně. Když se horem nádrže zavede trubka pro přívod kyslíku, vniká do ní rozptýlený kyslík, což zkresluje správnou analýzu vyvinutých plynů. Nezpůsobilost přesné analýzy plynů znemožnila automatizaci tohoto způsobu výroby ocele, protože analýza plynů a teplotní údaje musí být u automatizovaného a samočinným počítačem řízeného výrobního postupu oceli plně k dispozici.

Jinou překážkou pro automatizaci výroby ocele byl účinek, který mají materiály, vpravené hrdlem nádrže, na teplotu a složení tavby. Když se materiály vpravují horem nádrže, a zejména přes vrstvu strusky na povrchu tavby, vzniká zpoždění při stanovení konečné teploty oceli a jejích účinků na složení oceli. Tak mezi zavedením materiálu a mezi zjištěním, zda se jej přidalo příliš mnoho nebo příliš málo, vzniká časové rozpětí. Je-li některé přísady málo, musí se přidat více a na konečný účinek se musí. čekat. Totéž se stává, když se přidá příliš mnoho materiálu. V takovém případě se může přidat jeden nebo více přídavných materiálů pro kompensaci přebytku a pro dosažení žádané teploty a chemického složení oceli. Je zjevné, že výroba ocele nejmodernějšími způsoby je uměním a . vědou, a že automatizace se dosáhne pouze tehdy když se složení tavby přesně kontroluje a když účinky změn některého nebo všech parametrů výroby se mohou převídat a přesně měřit.

Vývoj směřuje k nahrazování stávajících oceláren s. martinskými pecemi ocelárnami s kyslíkovými konvertory s horním dmy cháním kyslíku, resp. k instalaci těchto konvertorů v nových závodech. Kromě toho, že výroba ocele kyslíkem je hospodárnější, způsobuje také menší znečištění vzduchu než výroba v martinských pecích. Vybavení martinských pecí moderním zařízením pro odstraňování znečištění ovzduší je těžké a velmi nákladné, avšak v mnoha případech je jejich nahrazení obvyklým kyslíkovým konvertorem dokonce dražší, protože to· vyžaduje celkové znovuuspořádání zařízení a změny stávajícjch budov. Jeden z důvodů, proč se obvyklé kyslíkové konvertory nemohou zamontovat do stávajících budov, je to, že tyto· konvertory pracují ve spojení se zařízením pro dmýchání kyslíku a pro přidávání tavidla a jiných přísad horem do nádrže konvertoru. K tomu je třeba mnoho nadhlavního prostoru, aby se toto vybavení do něj vešlo a tento prostor se může ve většině případů získat pouze za cenu přizpůsobení budov.

Způsoby pro výrobu oceli, například základní kyslíkový, argonovo-kyslíkový a postup se spodním dmycháním kyslíku ve všeobecnosti používají konvertory s · nádrží otevřenou na svém vrchním konci. Tyto nádrže jsou svislé a otáčivé kolem vodorovné osy, takže se pro naplnění roztaveným kovem a odpadem otevřeným vrchním koncem a pro odlití do pánví, pro vylití strusky, měření teploty a podobně mohou naklonit.

Některé dřívější konvertorové soustavy používají kouřovodu umístěného přímo nad otevřeným hradlem nádrže konvertoru, když je ve vztyčené poloze. Nicméně, když se tyto nádrže nakloní, jejich otevřená hrdla se od kouřovodu vzdálí, takže tento nemůže účinně zabránit tomu, aby se znečištění nedostalo do okolní atmosféry.

U základního kyslíkového konvertoru se kyslík zavádí do nádrže konvertoru pomocí trubky probíhající dolů otevřeným hrdlem. U argon-kyslíkového konvertoru a u konvertoru se spodním dmycháním se kyslík a jiné plyny zavádí tryskami umístěnými pod úrovní tekutého kovu. Když se základní kyslíkové konvertory nakloní, například pro naplnění roztaveným kovem a šrotem, kyslíková trubka byla normálně mimo. To bylo možné i u argon-kyslíkových konvertorů, kde se trysky nachází na boku nádrže, takže při naklonění byly prosté kovu. U konvertoru se spodním dmycháním, kde trysky jsou umístěny na spodku nádrží, se nicméně musí stále udržovat proudění plynu, aby se zabránilo zpětnému pohybu roztaveného kovu přes trysky do . plynové soustavy. To . dále komplikuje odsávání . znečišťujících látek, když je konvertor se spodním dmycháním v nakloněné poloze.

Všeobecným cílem . vynálezu je ohrazení pro konvertor na výrobu ocele s dmycháním kyslíku, které umožňuje přestavět stávající ocelárny, například ocelárny s martinskými pecemi, na ocelárny s kyslíkovými konvertory, bez podstatné přeměny stávajících

195258 budov, a které umožňuje výstavbu nových závodů, které jsou založeny na dmychání kyslíku, a které vyrábí ocel hospodárněji.

Zařízení podle vynálezu umožňuje vytvořit kyslíkový konvertor pro výrobu oceli a přeměnu stávajících oceláren -na ocelárny se spodním dmycháním kyslíku.

U konvertoru se používá analýza nespáleného plynu z nádrže konvertoru a teplota tavby, jako vstupní údaje pro obsluhu nebo pro samočinný počítač, ' který reguluje zavádění materiálu s cílem - dosáhnout správnou -teplotu pro- pochod a pro správnou metalurgickou skladbu tavby.

V konvertoru lze přes vstupy plynu na spodku nádrže konvertor vstřikovat nejen tavidla, ale i materiály a přísady, které se stanou i složkami vysobené oceli. Příkladem je ocelárna, která může vyrábět uhlíkové ocele a slitinové a nerezavějící ocele ve stejném konvertoru. Ohrazením podle vynálezu lze vytvořit nový typ kyslíkového konvertoru o vysoké výrobní rychlosti a s krátkým cyklem.

Ohrazení pro konvertor uvedeného druhu se podle vynálezu vyznačuje tím, že má sázecí otvor pro kov, opatřený poklopem, umístěný v horní části - postranní stěny ohrazení s bočním odstupem od odsávacího otvoru odpadních plynů, a pomocné odsávací potrubí, spojené s horní stěnou ohrazení u sázecího otvoru, nad jeho úrovní.

Ohrazení podle vynálezu má výhodně pod dnem konvertoru na svém dolním konci vstupní otvory s dveřmi.

Konvertorovou nádrž s ohrazením podle vynálezu lze používat spolu s vakuovou odplyňovací nádrží, v níž se tavba oceli může legovat nebo jinak dokončovat, zatímco se konvertorový cyklus opakuje.

Ohrazení - konvertoru podle vynálezu vytváří zdokonalené zařízení pro ovládání znečištění u ocelových konvertorů a zařízení pro zabránění výstupu znečišťujících látek z konvertorů, když jsou v některé ze svých střídavých poloh.

Vynálezem lze účinně zabránit výstupu znečišťujících látek do okolní atmosféry z konvertoru, když se plní, když se berou vzorky, když se odstruskuje, anebo při lití do pánve.

Při výrobě ocele v konvertoru s použitím ohrazení pro- konvertor podle vynálezu se používá v podstatě kyslíkového konvertoru se spodním dmycháním kyslíku. Konvertor se nejdříve naplní roztaveným kovem o vysokém obsahu uhlíku a k němu se přidá ocelový odpad, jako u známých kyslíkových konvertorů s vrchním dmycháním. Po naplnění nádrže se přes její dno dmychá kyslík, aby se - podnítily obvyklé okysličovací reakce. Přísady a struskotvorné materiály, které se dříve zaváděly horem nádrže, se skladují v jemně rozmělněné formě ve zvláštních zásobních nádobách. Tyto práškové materiály se společně nebo odděleně smíchají s proudem dmýchaného plynu, tak že se mohou kyslíkem nebo jiným plynem přepravit dnem konvertoru do taveniny, která se v něm nachází. Signály, udávající teplotu tavby a složení plynu vyvíjeného v nádrži konvertoru se dodávají obsluze nebo počítači. Tyto signály se používají pro- řízení průtočného množství různých - přísad a také pro ovládání jiných - parametrů. Cas, teplota a chemické složení oceli se tak koordinují s průtočným - množstvím takovým způsobem, že se může řídit správné složení a teplota tavby oceli.

Vynález bude v - dalším blíže vysvětlen s pomocí výkresů, na nichž obr. 1 schematicky znázorňuje ocelárnu, na obr. 2 je částečný svislý řez nádrží konvertoru znázorněnou na obr. 1, na obr. 3 je nárys konvertoru použitého ve stávající ocelárně s plamennými pecemi, na obr. 4 je řez nádrží konvertoru, na obr. 5 je nárys s částečným řezem nádrží konvertoru s obražením podle vynálezu a obr. 6 znázorňuje alternativní provedení zařízení z obr. 1 s konvertorem ve sklopené poloze.

Nádrž konvertoru 10 na obr. 1 má obvyklý kovový plášť 11 a žáruvzdornou vyzdívku 12, blíže znázorněnou na obr. 2. Konvertor 10 je podepřen prstencem 13 s čepy, ze kterého vybíhají dva diametrálně protilehlé hřídele 14 s čepy, uložené v neznázorněných sloupech obvyklé konstrukce. Konvertor 10 je uložen uvnitř prstence 13. Konvertor 10 se může naklonit o 360° kolem osy hřídele 14. Z boku konvertoru 10 vybíhá radiálně nahoru výtokový otvor 15, takže se roztavený obsah nádrže konvertoru může při jejím naklonění vylít. Struska se odstraní z nádrže jejím obrácením.

Hrdlo konvertoru 10 uzavírá při práci vodou chlazený odtahový kryt 16 plynu, jak je znázorněno. Odtahový kryt 16 má pohyblivou část 17, která se může přemísťovat na vhodné neznázorněné podpěře, aby se tak vytvořila vůle pro naklonění konvertoru a pro obnovu vyzdívky konvertoru 10. Konvertor se nakloní o omezený úhel, aby se jeho hradlo nastavilo do polohy, v níž se naplní roztaveným kovem a potom se nakloní o větší úhel, aby se mohla ukončená tavba oceli výtokovým otvorem - 15 vylít. Plyny, vyvíjené ve vnitřku konvertoru 10 při rafinaci, se vedou vodou chlazeným potrubím 18 z odtahového krytu 16 do čističe 19 plynů, v němž se z plynů odstraní pevné částice. Čistič 19 plynů je obvyklého druhu s pračkou s Venturiho- trubicí, který pro zachycení pevných látek používá vodu. Většina vody použité pro oddělení pevných částic se znovu použije zpětným oběhem přes trubku 20 pomocí oběhového čerpadla 21. Ochlazené odpadní plyny, z nichž byly pevné látky odstraněny, se z čističe 19 odvádějí druhým potrubím 22, pomocí odsávacího ventilátoru 23 do komína 24. Vršek komína 24 je vybaven spalovací komorou 25, která spaluje odpadní plyny při výstupu z vrchní části komína 24. Kal se z čističe 19 odvádí druhou trubkou 26, která jej vede do blíže neznázorněné usazovací nádrže 27. Potrubí a jiné vybavení, se kterým je usazovací nádrž 27 obvykle spojena, nejsou rovněž znázorněny. Plyny vyvíjené v konvertoru 10 se na jeho vršku . nespalují, jak je to u obvyklých kyslíkových konvertorů s úplným spalováním, ale místo toho se vyperou od pevných částic a spalují se v očištěném, bezprašném stavu na výstupu z komína 24. Je tedy rozdíl mezi tímto čisticím způsobem plynu a mezi způsobem u soustav s plamennými pecemi, které obvykle používají elektrostatické srážeče pro oddělení pevných částic od plynů. Když se použití elektrostatické srážeče, musí se s velkým nákladem plyny ochladit na 260 °C nebo méně než se mohou zavést do srážeče. Uvedené zařízení pro čištění plynů má tudíž nízký profil a může se namontovat na úrovni půdy uvnitř nebo vně budovy, čímž še odstraní stavební problémy vysokých konvertorů s dmycháním kyslíku shora.

Počáteční operace naplnění konvertoru M roztaveným kovem a šrotem je hlavní znak podobnosti mezi popsaným konvertorem a mezi existujícími kyslíkovými konvertory s vrchním dmycháním kyslíku pro rafinaci surového železa na ocel. U dřívějších konvertorů a u popsaného konvertoru se nádrž lehce nakloní a zavede se do ní vsázka roztaveného surového železa a ocelový odpad. Nádrž konvertoru se potom vrátí do své vzpřímené polohy. Podle dřívějšího způsobu se hradlem konvertoru prostrčí kyslíková trubka a do tavby se vhání kyslík, aby se okysličil uhlík a jiné kovové složky. Jak je známé, tato exothermická reakce je určena pro zvýšení teploty tavby na žádoucí rafinační teplotu a zajišťuje teplo, potřebné pro uskutečnění žádaných metalurgických reakcí. Při dosavadní praxi zůstane hrdlo konvertoru 10 při dmychání kyslíku v podstatě otevřené, takže . tavidla, jako pálené vápno, železná ruda, koncentráty, kazivec a jiné přísady, se mohou do tavby zavádět vrškem nádrže. Zavádění těchto materiálů je spojeno s vyvíjením velkého množství. prachu, kouře a vysřikováním strusky a také roztaveného kovu. Další nevýhodou zavádění vápna a jiných materiálů horem . do konvertoru s vrchním dmycháním je to, že tyto materiály se ukládají spíše na vrstvě strúsky a nevnikají přímo do kovové lázně, kde by reagovaly rychleji a plněji, jak je žádoucí. To prodlužuje rafínaci a má za následek ztráty materiálu, protože všechny tyto materiály neproniknou vrstvou strusky, a proto se neúčastní chemických a metalurgických reakcí, které mají pří rafinaci vznikat. Dochází zde k vysokým ztrátám kysličníku železa. Navíc, musí mít materiály, které se zavádějí hrdlem nádrže, nutně formu hrud,- což znamená, že je třeba více času k tomu, aby se hroudy rozrušily a plně reagovaly. To rovněž prodlužuje dobu reakce.

Jiná nevýhoda dmychání kyslíku horem do středu tavby, jako se to provádí u obvyklého základního kyslíkového způsobu spočívá v tom, že ve středu lázně, kde reaguje většina kyslíku, se vyvine intezívně horká plocha, která vyzařuje teplo k vnitřním žáruvzdorným stěnám konvertoru a vyvolá na nich v nepředvídatelných místech horké skvrny. V důsledku - toho bylo dosud obtížné měřit v konvertoru teplotu, která by byla pro tavbu reprezentativní, a která by se mohla použít jako spolehlivý údaj o tom, že rafinace je ukončena, a -že tavba je připravena pro vylití. Nejlepší tedy bylo na chvíli přerušit dmychání kyslíku a přes otevřené hrdlo nádrže vpravit tyč s termočlánkem v naději, že teplota roztaveného kovu se vyrovnala. To znásobovalo další prodloužení rafinace.

Protože u novějších popsaných zařízení se kyslík dmychá ze spodu nádrže, která je při práci v podstatě uzavřená, je možné - obdržet průměrnou teplotu tavby vsazením thermočlánku téměř na kterékoliv žádané místo v tavbě. Jak je znázorněno na obr. 1, nese držák 31 trubku s thermočlánkem 32, zasahujícím do nádrží konvertoru 10. Trubka thermočlánku 32 je umístěna šikmo tak, že její tepelně citlivá špička se může umístit přímo do středu lázně, aniž by byla vystavena výjimečným účinkům soustředěného proudu kyslíku, který převládá u známých způsobů rafinace ve středu nádrže. Schopnost získat přesná a reprezentativní teplotní měření je důležitým hlediskem při automatizaci celkové výroby ocele, jak bude blíže popsáno později.

Významným znakem je to, že kyslík a jiné plyny a materiály, jako odsiřovací činidla, železná ruda, vápenec, pálené vápno a přísady, se do nádrže konvertoru 10 foukají spodem. Toho se dosahuje použitím dutého hřídele 14 s čepy pro vedení těchto materiálů. Konec hřídele 14 je vybaven neznázorněným otočným spojem, který je spojen s třetím potrubím 37, které je vůči nádobě konvertoru 10 pevné, jak je vidět zejména z obr. 2. Třetí potrubí 37 prochází stěnami komory 38 do vířivé rozdělovači- komory 39, z níž vychází několik ohnutých trubek 41 a spojuje komoru s řadou trubek, například trysek 42 a 43. Je zřejmé, že vysokotlaký proudící plyn a unášené práškovité pevné hmoty budou stoupat kovovou lázní uvnitř nádrže konvertoru 10. Protože pevné materiály jsou jemně rozemleté, mají největší povrch na hmotnostní jednotku a z toho vyplývající přímý styk s roztavenými složkami tavby a s dmýchaným plynem, má to za výsledek, že v podstatě proběhnou do úplného konce chemické a metalurgické reakce dříve než přiváděné materiály dosáhnou horní plochy lázně a vytvoří vedlejší produkty, které se sloučí s vrstvou strusky.

Dmýchání plynu a práškovitých pevných materiálů spodem vyvolá reakce v místech nejvíce žádaných, tj. v samotném roztave ném kovu a nežádoucí reakce tavidla, které by vznikly při vpravení materiálů na povrch strusky a neúspěch při rozpouštění materiálů, dané jejich hroudovitou formou, jak to bylo dříve, se odstraní. Je také důležité, že při vpravení struskotvorného vápence v práškové formě do spodku tavby, nedochází k vykypění.

Různé materiály, které se mají přidat k roztavenému kovu v konvertoru 10, jsou skladovány v zásobních nádobách 50 až 55, umístěných na úrovni podlahy, čímž se zabrání potížím z umístění ve výšce, jak to je potřebné u obvyklých konvertorů s vrchním dmycháním. Tím se sníží instalace zařízení. Počet uskladňovacích zásobních nádob 50 až 55 bude ovšem odpovídat počtu různých materiálů, které se mají vpravit do spodku nádrže konvertorem. Kvůli příkladu je znázorněno šest zásobních nádob 50 až 55. Práškové přísady se mohou skladovat ve čtvrté nádobě 53, vápenec v páté nádobě a pálené vápno v šesté nádobě 55. Podle obecného pravidla má 90 % práškovitých zrn mít rozměry menší než 0,1 mm, ' ačkoliv u některých tavidel může velikost zrn činit až 0,2 mm, což se může pokládat za zrnitý materiál. Nicméně výraz prášek a výraz jemně rozmělněný bude zde použit jako druhový název pro jakékoliv rozemleté částice. Tavidla s velkými rozměry zrn způsobují problémy obrušováním potrubí trysek a jiných příslušenství.

Tlakové zásobní nádoby 50 až 55 jsou spolu spojené, takže práškové materiály unášené plynem se mohou do konvertoru 10 přivádět odděleně nebo v kombinaci. Typicky každá z tlakových · zásobních nádob 50 až obsahuje dosti materiálu pro jednu tavbu konvertoru 10 a přídavné materiály pro každou následující tavbu se dopravují ze skladovací nádrže 56. Denní zásobníky se mohou doplňovat z větších zásobníků, které se mohou nacházet mimo budovu. Může být instalován celkový zásobník pro některou nebo pro všechny tlakové zásobní nádoby 50 až 55. Zásobníky pro všechny práškové materiály se mohou nacházet vně budovy. Práškové materiály se mohou odebírat i z vhodných neznázorněných kolejových vozidel pomocí stlačeného vzduchu a přes potrubí, například čtvrté potrubí 57. Páté potrubí 58 slouží pro dopravu práškového materiálu ze· skladovací nádrže 56, například do šesté zásobní nádoby 55. Pro· pálené vápno, které se používá ve velkém množství, jsou někdy potřebné přídavné zásobníky.

Zásobní nádoby 50 až 55 jsou všechny obdobné konstrukce a mají také obdobné trubky. Například šestá nádoba 55 má vstupní plynové potrubí 59, kterým se přivádí kyslík nebo jiný plyn pro unášení práškového materiálu. Každá nádoba 50 · až 55 má váhu 60, připojenou k ní. Dále mají zásobní nádoby na své vyprazdňovací straně alespoň jedno dávkovači zařízení 61. Kyslík pro dopravu práškových materiálů se zavádí přes ručně nebo elektromagneticky ovládaný ventil 62. V soustavě se nachází také uzavírací ventily 63 a 64. Když první uzavírací ventil 63 je uzavřen, dodává se kyslík druhým 62 a třetím uzavírací ventilem · 64 do jednotlivých zásobních nádob 50 až 55, pokud se mohou práškové materiály výběrově unášet podle toho, který z vyprazdňovacích ventilů je otevřen nebo uzavřen. Prášky unášené plynem se odděleně nebo v kombinací dodávají například příčná potrubí ' · 65 do připojovací oblasti 66, · kde se spojují napájecím potrubím 36. Jak bylo popsáno· výše, tyto plynem unášené práškové materiály se potom jednotlivě nebo v kombinaci dodávají spodem do konvertoru 10, aby · reagovaly s roztaveným kovem v něm obsaženým.

Dusík, argon, vzduch a jiné plyny se také mohou použít pro unášení práškových materiálů nebo pro přímé vhánění spodem do konvertoru 10. Vstupní potrubí pro dusík, argon a vzduch může mít také zařazené ruční · nebo solenoidové ovládací ventily 67, 68, resp. 69, které spolupůsobí se směrovacími ventily 70, 71, resp. 72, aby se umožnilo přímé vstřikování některého z těchto plynů do konvertoru 10 nebo alternativně unášení kteréhokoliv z práškových materiálů ze zásobních nádob 50 až 55.

Základním cílem je dosažení dynamické kontroly ocelářenského výrobního· pochodu zaváděním plynu a práškových materiálů spodem nádrže konvertoru 10 v časovém sledu, který vyhovuje metalurgii tavení oceli. Důležitým cílem je i snížení doby tavby. Ve všeobecnosti ocelová tavba může být vhodná pro vylití asi za 12 až 15 minut po počátku rafinace.

Jak bylo popsáno výše, první etapou výroby je naplnění nádrže konvertoru 10 roztaveným surovým železem a ocelovým šrotem, spuštění dmýchání a potom uzavření odtahového krytu 16. Následující výrobní etapou je snížení obsahu síry v tavbě. Obvykle se obsah síry sníží na 0,025 % nebo méně. Toho se dosáhne foukáním do konvertoru 10 práškového odsiřovacího činidla, například kyanamidu vápníku nebo jiné vhodné látky, která se dodává vysokotlakým dusíkem spodem nádrže konvertoru 10. Vápenec se může zavádět současně nebo nezávisle od odsiřovacího činidla, podle výchozího množství síry. V důsledku malých rozměrů částic a rovnoměrného rozdělení odsiřovacího činidla při průchodu tavbou, pod vlivem dusíku se tavba odsíří obvykle· v průběhu 1 až 3 minut, ačkoliv obecně se může říci, že doba odsíření je závislá od rychlosti průtoku a od množství vháněného dusíku a odsiřovacího činidla. U obvyklých kyslíkových konvertorů s vrchním dmycháním se odsiřování nemůže provádět tímto způsobem, protože na povrchu lázně je struska a je obtížné, ne-li nemožné, dmýchat přes strusku do hloubky kovu, aby se mu udělila potřebná turbulence a kov se míchal pro dosažení přiměřeného odsiřování za přijatelně

5 2 5 6 krátkou dobu. Dmýcháním spodem se však obdrží dobrá reakce mezi jemně rozmělněným odsiřovacím činidlem a kovem po celé hloubce tavby. To platí pro všechny reakce mezi tavbou a jinými přísadami.

Když je odsíření ukončené, dmýchá se do tavby kyslík, který unáší pálené vápno, například ze šesté zásobní nádoby 55. Množství potřebného vápna jak známo závisí na množství křemíku a fosforu v roztaveném kovu. Křemík, mangan, uhlík a fosfor jsou nejobvyklejší složky, které se z tavby musí odstranit nebo jejichž obsah v tavbě se musí zredukovat, což se děje v pořadí, ve kterém byly uvedeny. Křemík se obvykle odstraní první, mangan jako další a uhlík s fosforem jsou společně poslední. Současně nebo za sebou s dmýcháním vápna, se mohou vhánět kyslíkem i jiné struskotvorné látky nebo přísady, například kazivec, podle toho jak rafinace pokračuje. Když -tavba - je jinak hotova pro vylití, ale je teplejší než je žádané, může se její teplota snížit vstříknutím uhličitanu vápenatého a/nebo železné rudy z páté zásobní nádoby 54, unášených kyslíkem nebo dusíkem. Teplo potřebné pro rozklad vápence na kysličník vápenatý a kysličník uhličitý sníží teplotu lázně.

Alternativně se opravy teploty mohou provádět přívodem práškové železné rudy z druhé zásobní nádoby 51 do nádoby konvertoru 10 kyslíkem nebo dusíkem, jak je žádané. To má tu výhodu, že se zvýší obsah železa v tavbě. Dokonce jemné Částice prachu z kouřových kanálů se mohou odstranit vstřikováním tohoto materiálu spodem nádrže konvertoru 10.

Tento způsob umožňuje vyrábět v konvertoru slitiny. Legovací přísady se mohou skladovat v jednom nebo v několika zásobnících podobných první zásobní nádobě 50 v obr. 1, a mohou se zavádět za sebou nebo současně, podle potřeby -metalurgie výrobního pochodu.

Ve většině případů je množství vstřikovaných materiálů menší než jsou množství potřebná u kyslíkových konvertorů s vrchním dmýcháním, kde se materiály přidávají hrdlem nádrže konvertoru. Například při dřívějším způsobu výroby s vrchním dmycháním je třeba asi 80 kg vápence, zatímco u nového způsobu popsaného výše je třeba asi 50 kg vápence na tunu oceli.

Rovněž se usnadňuje výroba nerezavějící oceli v konvertoru způsobem, při kterém se do tavby dmýchá současně kyslík a argon. Jak je známé, argon snižuje parciální tlak kysličníku uhelnatého, který se produkuje reakcí uhlík — kyslík a tak nepřímo zabraňuje absorpci chrómu struskou. Složky nerezavějící oceli, například nikl a chrom, se mohou přidat do tavby po jejím přiměřeném oduhličení, takže se málo- nebo nic z těchto cenných složek - neztratí ve strusce, jak by to bylo v případě, kdyby byly přítomné při celém dmychání.

Jak uvedeno výše, nepřetržité přesné kontrolování teploty a chemického složení vyvíjených plynů vystupujících z konvertoru 10 je bezpodmínečně potřebné pro automatizaci výroby ocele. Při dmýchání kyslíku spodem do tavby se vytváří rovnoměrné tepelné poměry, které se mohou měřit centrálně umístěným termočlánkem, jak bylo popsáno výše. Bylo uvedeno, že odpadní plyny vystupující z nádrže jsou v podstatě. při ústí konvertoru nespálené a tyto plyny normálně. nejsou zředěny rozptýleným kyslíkem jako u stávajících způsobů s dmycháním kyslíku shora. To umožňuje získat správný rozbor vyvinutých plynů, jak je to potřebné pro automatizaci výroby ocele. Za tím účelem je otvor 80 pro braní vzorků plynu vsazen - do potrubí 18 bezprostředně nad odtahovým krytem 16. Plyny se přivádí do vícenásobného analyzátoru 81 plynů, který vytváří elektrické signály, které se uvádí do funkčního- vztahu s koncentracemi jednotlivých plynů. Elektrické signály se vedou kabelem 82 a do modulu 83 pro zpracování signálů a potom do samočinného počítače 84. Cílem analýzy odpadních plynů je zjistit složení plynu vzhledem k množství uhlíku, které zůstává v tavbě, což zase slouží jako údaj o tom, do jaké míry pokročila rafinace. Jak uvedeno výše, teplota i metalurgické složení tavby musí být v rámci technických podmínek než se ocel může vylít.

Poměr kysličníku uhelnatého ke kysličníku - uhličitému, poměr kysličníku uhelnatého k vodíku nebo poměr vodíku k vodě v odpadních plynech, to jsou použitelné údaje pro stanovení do jaké míry byl kov v konvertoru 10 rafinován. Signál, odpovídající okamžité hodnotě zvoleného poměru, se může zpracovat v modulu 83 a může se použít jako vstupní informace v počítači 84. Informace o teplotě tavby se také dodává do počítače 84 z druhého modulu 85 pro zpracování teplotních signálů, který má vstupní přívody 86 spojené s trubkou thermočlánku 32, která vyčnívá při práci do nádrže konvertoru 10. Počítač 84 má také třetí moduly 87 k zpracování do počítače zaváděných signálů o různých parametrech soustavy přívodu práškových materiálů, například rychlosti unášecího plynového proudu a váhy materiálů dodávaných ze zásobních nádob 50 až 55. Počítač 84 používá tato vstupní data spolu s teplotními údaji a s údaji o složení plynu pro vytvoření signálů, které regulují proud plynů a práškových materiálů podle určených množství, která jsou potřebná pro vyrobení ocele určitých vlastností. Ovládací signály z počítače 84 se zpracují ve vhodných čtvrtých modulech 88. Některé z vodičů pro- přivádění kontrolních signálů k jednotlivým ventilům v soustavě pro rozvod prachových materiálů jsou symbolicky znázorněny, jak vychází ze spodku čtvrtého modulu 88. - Počítač 84 řídí zařízení tak, - aby celkový čas pro výrobu ocele a frekvence opravných obnovených dmychání byly minimální.

Výkon zařízení ve výrobě rafinované ocele se může dále zvýšit spojením konvertorové nádrže s odplyňovací jednotkou 91. Přenosem přebytečného tepla z nádrže konvertoru 10 do odplyňovací jednotky 91 pro dokončovací operace je možné zahájit opakování oběhu a výrobu v konvertoru 10, a tak zkrátit celkovou dobu pro za sebou následující ohřevy a prodloužit dobu, která je к dispozici pro vlastní výrobu oceli. To je žádoucí pracovní postup, má-li se zařízení použít pro dodávání roztavené oceli do stroje pro plynulé lití. Když se roztavená tavba nejen odplyní, ale v odplyňovací jednotce 91 také leguje, vzniká další úspora času. V tomto případě se legovací prvky mohou skladovat ve vysoko položených zásobnících 92 a 93, z nichž se zavádí do odplyňovací jednotky 91 známým způsobem.

Obr. 3 znázorňuje použití konvertoru 10 při přestavbě ocelárny 100 s plamennými pecemi. Obvyklé provozy tohoto typu jsou umístěny v budově 101, která má boční stěnu 102 a střechu 103, obě nesené vhodnou nosnou konstrukcí 104 na podlaze 105. Normálně by budova 101 měla rozměry pro umístění neznázorněné plamenné pece. Dále jsou v budově 101 instalována pomocná zařízení, jako jeřábová dráha 107 pro sázecí jeřáb 108, které jsou sestrojeny podle potřeb pecí tohoto druhu. Tento druh oceláren 100 se nemohl rekonstruovat s konvertory 10 s vrchním dmycháním bez drahé rekonstrukce budovy 101 a její nosné konstrukce. S konvertorem 10 se spodním dmýcháním však se stávající kapacity a zejména provozy s martinskými pecemi mohou přestavět bez podstatných stavebních změn nebo přemísťování zařízení.

Nádrž konvertoru 10 je uložena nosným prstencem 13 v ložiskách 110, je vybavena hnacím motorem 111 a tento celek je vhodně namontován na sloup 112, upevněný na stávající podlaze 105. Protože přívod plynu a materiálu jde ze spodu komorou 38, může být konvertor 10 umístěn pod stávající střechou 103 a pod jeřábovou drahou 107.

Odtahové potrubí 18 má podle obr. 3 koleno 114, připojené к vrchnímu konci kouřového odtahového potrubí 18 probíhajícího dolů pod ostrým úhlem od konvertoru

10. Druhá sekce 115 tvaru U spojuje koleno 114 s vrchním koncem čističe 19 plynů.

Tento tvar kouřového odtahového potrubí 18 a dalšího potrubí rovněž usnadňují použití konvertoru 10 v nízké ocelárně 100.

Čistý plyn z odsávacího ventilátoru 23 čističe 19 plynů je veden přes stávající průduchy plamenných pecí do stávajícího komína, vybaveného spalovací komorou 25.

Konvertor 10 je výhodně v podstatě kulový z důvodů pevnostních a pro umístění kovu a pro použití co nejvíce standardních tvarů žáruvzdorné vyzdívky 12. V obr. 4 je proto konvertorová nádrž znázorněna ve svislém řezu jako v podstatě osmiúhelníková, s vnitřní výškou v podstatě stejnou, jako je její vnitřní průměr. V současné praxi bylo zjištěno, že nejvíce vyhovující jsou poměry výšky к průměru od '1,1: 1 do 1,2 : 1. Nádrž konvertoru 13 se normálně plní roztaveným kovem do výšky Hi, znázorněné plnou čarou v obr. 4. Když se nádrž nakloní proti směru točení hodinových ručiček o 90° kolem otočného hřídele 14 к odebrání vzorku, jak je v obr. 4 znázorněno čárkovaně, bude tvar nádrže a poměr její výšky к průměru uvedený výše, udržovat výšku kovu Hž pod tryskami 42 pro přívod plynu. Výška kovu bude podobně pod tryskami 42, když se nádrž nakloní o 90° ve směru točení hodinových ručiček při odpichu.

Byl popsán způsob, který umožňuje dynamickou kontrolu výroby ocele. Tento způsob je vyznačen tím, že se plyn a v podstatě všechny pevné látky, vyjma vsázky surového železa a šrotu, vhánějí spodem do· jinak v podstatě uzavřené nádrže kyslíkového konvertoru 10. Teplota lázně a složení nespálených plynů vystupujících z lázně se mohou přesně určit a poskytují údaje, které ve spojení s jinými údaji se přivádí do počítače, za účelem řízení celkového procesu výroby a jakosti ocele. Tento způsob zkracuje rafinaci tím, že práškové pevné materiály se dostanou do těsného styku s roztaveným kovem, a tím urychlují chemické reakce, které tvoří rafinační pochod. Přitom se vytváří méně látek znečišťujících atmosféru oproti způsobu výroby s obvyklými kyslíkovými konvertory s horním dmýcháním a oproti výrobě v siemensmartinských pecích. Ocelárna s martinskými pecemi se může přeměnit tímto způsobem bez značných změn na budovách a s menšími náklady než by byly potřebné, kdyby se martinská ocelárna vybavila zařízením pro srážení znečišťujících látek, které vyhovuje dnešním požadavkům.

U provedení podle obr. 5 je konvertor 10 umístěn uvnitř kovového ohrazení 216, které má horní stěnu 217 nad otevřeným hrdlem konvertoru 10 a postranní stěny 218 probíhající směrem dolů od horní stěny 217 až po podlahu. Zatímco ohrazení 216 je v obr. 5 znázorněné v podstatě jako pravoúhlé v příčném vodorovném řezu a horní stěna 217 má tvar komolé pyramidy, je třeba poznamenat, že tyto díly mohou mít i konvenční tvar.

V horní stěně 217 je vytvořen odsávací otvor 220 pro umístění odtahové šachty s odtahovým krytem 16, který normálně dosedá na otevřené hrdlo konvertorové nádrže, když je konvertor 10 ve své svislé poloze znázorněné v obr. 5. Kouřový odtahový kryt 16 má pohyblivou část 17 jako konickou objímku, která sedí na hrdle nádrže, a dále má válcovou část 224, která vyčnívá nahoru přes vrchní odsávací otvor 220. Menší válcová část 225 probíhá od válcové části 224 nahoru a teleskopicky se připojuje sp

1S

19525В spodním koncem odtahové šachty 228. Sestava kouřového odtahového krytu 16 je nesena posuvným členem 228 pomocí -svorníků opatřených závity, které zabírají s vhodně upevněnými neznázorněnými maticemi na kouřovém odtahovém krytu 18. Neznázorněný pohon - otáčí svorníky se závity, takže kouřový odtahový kryt 18 se může pohybovat mezi polohou, ve které sedí nanádrži - konvertoru, znázorněné v obr. 5 a mezi zvednutou polohou podle obr. 6. je třeba poznamenat, že válcová část 224 okraje odsávacího otvoru 220, teleskopická vrchní válcová část 225 a odtahová šachta 228 jsou sestrojeny a smontovány tak, aby byly stále v podstatě v těsném spojení, když odtahový kryt 18 je v různých polohách.

Na jednom boku v horní části postranní stěny 218 je vytvořen sázecí otvor 230 a na něm je usazen poklop 231, kluzně v osazení 240 mezi otevřenou a uzavřenou polohou. Navíc je ve spodní části postranních stěn 218 vytvořen nejméně jeden vstupní otvor 232, - 233, který umožňuje posuv přepravního vozíku 234 do ohrazení 218 a ven po kolejničkách 235. Přepravní vozík se může použít pro přísun struskové pánve 38 nebo licí pánve 237 pod nádrž konvertoru 10 podle potřeby. Na bočních stěnách 218 mohou být umístěny uzavírací dveře 238 a 239, vstupních otvorů 232, resp. 233, když to poloha přepravního vozíku 234 dovoluje.

Jak uvedeno výše, - má konvertorová nádrž, znázorněná v obr. 5 a 8, spodní dmýchání přes trysky 43, které probíhají dnem konvertoru a kterými prochází plynové trubky 41. Druhý konec plynových trubek 41 zasahuje do rozdělovači komory 39 umístěné v komoře 38, namontované na dno nádrže konvertoru 10. Rozdělovači komora 39 může být přes trubku 37 spojena s přívodem plynů nebo jiných materiálů, které se mají vstřikovat do nádrže konvertoru 10 s roztaveným kovem.

K otvoru v horní stěně 217- je připojeno pomocné odsávací potrubí 248. Otvor je ve vrchní stěně 217 kovového ohrazení 218, v místě nad sázecím otvorem 230. K vrchní stěně 217 je připevněn pomocný příklop 250, obklopující otvor a potrubím 251 je spojen s pomocným odsávacím potrubím 248.

Obr. 5 znázorňuje normální pracovní polohu nádrže konvertoru 10. V této poloze je nádrž umístěna svisle s odtahovým krytem 18 v poloze nad otevřeným hrdlem nádrže .Plyny a jiné materiály se vhánějí tryskami pod roztavený kov, který je v nádrži až do úrovně 253. Jak je známé, stává se v průběhu výrobního cyklu nutným z času na čas nádrž konvertoru 10 na hřídeli. 14 s čepy natočit. Za tím účelem se sestava odta-. hového krytu 18 nejdříve zvedne z její polohy znázorněné v obr. 5 do polohy znázorněné na obr. 8, kde pohyblivá část 17 tvaru kónické objímky je vůči hrdlu nádrže zved nuta. Záběr mezi válcovou částí 224 a mezi vrchním odsávacím otvorem 220 udržuje v podstatě uzavřený stav. Když se sestava úplně zvedne, dosedne osazení 255, vytvořené na válcové části 224 na spodní - povrch horní stěny 217. Sestava potom - odtahuje znečišťující látky bez podstatné - netěsnosti přes vrchní odsávací otvor 220. Jestli se například nádrž musí naklonit k braní vzorku roztaveného kovu nebo- pro vsázku roztaveného kovu nebo šrotu, potom se nádrž natáčí proti směru točení hodinových ručiček pokud se její otevřené hrdlo nekryje se sázecím otvorem 230. Potom se může otevřít poklop 231 a k hrdlu nádrže se může přisunout například sázecí skluzný žlab 258. Sázení surového železa nebo odpadu normálně vyvíjí značné množství plynných a zrnitých znečišťujících látek v nádrži. Tento stav se zhoršuje tím, že přívod plynu do konvertoru 10 musí pokračovat, zatímco je nádrž nakloněna, aby se zabránilo zpětnému toku roztaveného kovu do trysek 43 a do soustavy pro přívod plynu.

Pomocné odsávací potrubí 248, které je nad sázecím otvorem 230, způsobuje slabý podtlak uvnitř kovového ohrazení 218 u sázecího otvoru 230, a způsobí tím vnikání vnějšího vzduchu. To zabraňuje výstupu plynných a pevných znečišťujících látek z kovového ohrazení 218, ale místo toho způsobí jejich proudění do- pomocného odsávacího potrubí 248 a do hlavní odtahové šachty 228. Bylo zjištěno, že hlavní a pomocné odsávací systémy musí vyvolávat proudění o velké rychlosti u sázecího otvoru 230, aby se zabránilo unikání znečišťujících látek z kovového ohrazení 218. Je také - výhodné, když pomocný příklop 250 je co nejtěsnějl u sázecího otvoru 230, aby účinek odsávání byl co největší.'

Někdy je také nutné z nádrže konvertoru 10 vypustit strusku do struskové pánve 238, aby se roztavený - kov mohl vylít do licí pánve 237. To se provede zaprvé zvednutím sestavy odtahového krytu 18 způsobem popsaným výše a potom natočením nádrže ve směru točení hodinových ručiček, aby - se struska nebo kov vylily do příslušné struskové pánve 238 nebo licí pánve 237 přes výtokový otvor 15. V průběhu této operace zůstává poklop 231 uzavřený. Hlavní odtahová sestava a pomocné odsávací potrubí 248 zde opět zabraňují úniku znečišťujících látek z ohrazení.

Obr. δ také znázorňuje příkladné provedení ohrazení, kde druhé ohrazení 218’ končí nad úrovní podlahy. Protože v podstatě všechny plynné a pevné znečišťující látky mají sklon stoupat, v důsledku vysoké teploty vytvořené v nádrži konvertoru 10, v podstatě nic neunikne kolem spodního okraje druhého ohrazení 218’. Naopak, vytvoří se komínový efekt, při kterém se vtahuje vnější vzduch pod spodní okraj druhého kovového ohrazení 218’, který se odsávací soustavou odtahuje.

195258

Znečišťující látky, odstraněné z kovových ohrazení 218 a 216' přes odsávací soustavy podle vynálezu, se zpracovávají v obvyklých čističích plynů, které zde není třeba popisovat.

Sestava pro odsávání exhalací podle vynálezu zabraňuje výstupu pevných a plynných znečišťujících látek z nádrže konver-

Claims (2)

1. PŘ ED Μ Eí toru 10, když je ve vztyčené pracovní poloze 1 když je nakloněna pro zavážení, braní vzorků, odstuskování, lití a podobně. 0hrazení 216 konvertoru podle vynálezu lze aplikovat i na jiné typy konvertorů. I když byl znázorněn pouze jeden tvar kovových ohrazení 216 a 216’ mohou mít ohrazení 216 konvertoru jakýkoliv vhodný tvar.

   VYNÁLEZU

   1. Ohrazení pro konvertor, se žáruvzdornou vyzdívkou pro zpracování surového železa na ocel, který má otevřené hrdlo a na dnu je opatřen tryskami pro dmýchání plynů do roztaveného kovu a odtahovou šachtu pro jímání odpadových plynů z vnitřku konvertoru, dále má odtahový kryt spojený s odtahovou šachtou a upravený k zakrytí otevřeného hrdla konvertoru, otočného kolem vodorovné osy ze svislé polohy, v níž je otevřené hrdlo konvertoru uloženo vedle odtahové šachty, do šikmé polohy, přičemž ohrazení má odsávací otvor odpadních ' plynů ve své horní stěně spojený s odtahovou šachtou a ohrazení · zcela obklopuje konvertor, vyznačený tím, že má sázecí otvor (230) pro kov, opatřený poklopem (231), umístěný v horní části postranní stěny ohrazení (216) s bočním odstupem od odsávacího otvoru (220) odpadních plynů, a pomocné odsávací potrubí (248) spojené s horní stěnou ohrazení u sázecího otvoru (230), nad jeho úrovní.
2. 2. Ohrazení podle bodu 1, vyznačené tím, že · má pod dnem konvertoru na svém dolním konci vstupní otvory (232, 233) s uzavíracími dveřmi (238, 239).