CS212299B2 - Nozzle for introducing the reaction gas - Google Patents

Description

Vynález se vztahuje na trysku pro zavádění reakčního plynu, zejména okysličujícího plynu, například kyslíku, popřípadě s příměsí pevných látek, například vápna, do nádoby pro ^taven^í a z^jnovéítá koví, ^přičemž tryska je utožena v ^žáruvzdorn^é vyzd^ce této n^ádob^y a je do ní odděleně od okysličujícího plynu přiváděno plynné a/nebo tekuté ochranné médium a to nejméně jedním vnějěím prstencovým přívodním kanálem, který obklopuje přívodní trubku okysličujícího plynu.

^Při z^kujňov^án^{í k}ovů se ^do ^kovové tozně zavtáí zkujnovac^{í ply}^ zejména technicky Čistý _ kyslík, kterým se nežádoucí doprovodné prvky zoxldují a tak odstraní. Jsou známy různé ' způso^by a zaMzen^ umožnujtoí ^přivá^dění kyslíku ^do tavenⁱn^{y k}ovů. PMktodem je z^půso^b dmychán^í tys^k:^ ^při n^ěmž vo^dou c^hlazená ^dm^yδna^, zavě^šen^á na^d zkujnovacím tonvertorem, ^procház^í otvorem konvertoru do prostoru nad taveninou a dmychá kyslík na kovovou lázeň.

V posledních letech se čím dál tím více rozšiřuje dmychání proudu kyslíku, obklopeného směsí uhlovodíků a to pomocí trysek, složených ze dvou soustředných trubek. Tyto trysky mohou být uspořádány nad hladinou kovové lázně, jak je například popsáno v popiau vynálezu k NSR patentu č. 2 200 413. Přednost se však dává tryskám umístěným pod hladinou kovová lázně a to zejména ve dnu konvertoru.

Uspořádání trysek, umístěných pod hladinou kovové lázně je uvedeno v britském patentovém spise č. 1 253 581. Spis obsahuje popis různého geometrického uspořádání trysek, zejména v oblasti dna konvertoru. Trysky jsou tvořeny dvěma soustřednými trubkami, přičemž vnitřní ^tru^bkou ^prou^dí z^kuj^ňovací kys^lík a prstencovou mezerou mezⁱ vn^ěj^ší a vn^řní trupou pak proud tekutých nebo plynných uhlovodíků. Pro středění obou trubek jsou v prstencové mezeře uspořádány rozpěrné držáky nejrůznějších tvarů a.provedení. ’

Pqdle jiných patentových spisů, například podle USA patentu č. 3 771 989 se do proudu kyslíku přidávají pevné látky a dmychají se společně s ním do tekuté kovové lázně.

Tyto způsoby mají přesvědčující metalurgické i hospodářské výhody. Jejich nevýhodou jsou občasné poruchy trysek. Na základě zdlouhavých zkoušek a pozorování při výrobě oceli v konvertorech se zjistilo, že příčinou těchto poruch trysek bývá krátkodobé ucpání ústí trysky kusy šrotu v tavenině. Toto ucpání způsobuje poškození ústí trysky, řidčeji úplné uzavření trysky.

Toto poškození trysek, které při běžném provozu konvertorů v ocelárnách není prakticky zjis^tetoé, způsobuje za jistýc^h o^ko^lnost^{í p}oruchy ^provozu ^konvertoru a z^polňov^án^{í p}rů^běhu z^kuj^ňovací^ho procesu. ^prot,o^že ^{při ú}s^{tí t}ryse^k vzn^iká roz^díl tto^ku mezi. k^ys^líkem a ochrmrnýrnj. ' uhlovodíky, může ochranné médium pronikat do potrubí pro kyslík, nebo naopak kyslík do potrubí s uhlovodíky. Tak může nastat vznícení uhlovodíků v tryskách, dokonce může dojít i k výbuchu, způsobujícímu poškození soustavy trysek.

K zabránění těchto nepříznivých jevů se používají zpětné ventily, popřípadě regulátory tlaku, ale ani to vznik uvedených jevů zcela nevyloučí, zejména, když se do kyslíku přidává příměs pevných látek. Zpětné ventily i regulátory tlaku trpí zaprášením a zvýšeným otěrem.

Trysky se mohou poškodit ucpáním různým způsobem.-Při ucpání prstencové mezery sníží se zásobování trysky ochranným médiem a tryska se předčasně propálí. Při poškození vnitřní trubky pro přívod kyslíku je z funkce vyřazena celá tryska. Vyřazení trysky z provozu prodlužuje dobu, potřebnou ke zkujnění lázně, což snižuje kapacitu konvertoru. Tomu lze částečně čelit zvýšením počtu trysek. Tím se však snižuje hospodárnost provozu a zvyšují obtíže při kontrole . trysek. Je účelné zvolit počet trysek v konvertoru co nejmenší. Tím se snižuje s^potřeba ochrann^ého m^édia a usna^uje kontroto z^áso^bov^ání trysek ochranným médiem, ktemá je u většího počtu trysek nákladná. Přitom však individuální kontrola zásobování každé jednotlivé trysky ochranným médiem je teprve zárukou spolehlivosti funkce konvertoru. ^Sn^ížen^{í p}o^čtu trysek znamenat te^dy jak: zvýšení ^s^^rnostl^ ta^k i zvýšení spotoUivosti funkce konvertoru.

Ze známého stavu techniky nelze počet trysek snižovat libovolné, protože s přibývajícím průměrem trubek, přivádějících kyslík, se zvyěuje nebezpečí profukování kyslíku taveni nou. Průměr trubky pro přívod kyslíku nutno přizpůsobit hloubce lázně· Tak například u konvertoru o obsahu 200 tun je při obvyklém tlaku kyslíku nutno uspořádat nejméně 12 trysek, jejichž trubky pro přívod kyslíku mají průměr cca 40 mm·

Úkolem vynálezu je vytvořit trysku pro přivádění reakčního plynu, obklopeného ochranným médiem, necitlivou na působení šrotu v lázni· Tryska by nemšla být kusy šrotu poškozována a zfroven ^by měla umo^žn^it sn^en! ^po^čtu použKých t,r^ysek bez nebez^pe^{čí p}rofukov^ánííkyslíku lázní·

Úlo^ha je řešena vytvo^řením “trysty ^pro zav^Šrá rea^kční^ho ^pl^ynu, zejm^éna okjys^čuj^^o plynu, například kyslíku, popřípadě s příměsí pevných látek, například vápna, do nádoby pro tavení a zkujnování kov^ů, ^přičem^ž tryska je ulo^žena v ^žáruvzdorn^é vyzdívce ^této nááoty a je do ní odděleně od okysličujícího plynu přiváděno plynné a/nebo tekuté ochranné médium a to nejméně jedním vnějším prstencovým přívodním kanálem, který obklopuje přívodní trubku okysličujícího plynu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že uvnitř .přívodní trubky okysličujícího plynu kolem její podélné osy je vytvořeno jádro neprostupné pro okysličující plyn·

Vysokého účinku je dosaženo tehdy, když podle vynálezu je průměr jádra nejméně desetinásobkem šířky vnitřní prstencové mezery pro přívod okysličujícího plynu·

Jádro může být podle vynálezu zhotoveno z různých materiálů· Tak může být vytvořeno ze žáruvzdorného materiálu, například na bázi magnesitu, dolomitu, šamotu, popřípadě jejich směsí· Rovněž může být zhotoveno z kovu, například uhlíkaté nebo legované oceli, popřípadě mědi· Rovněž může být vytvořeno z kovokeremiky, cermentu, nebo odlitého taveného keramického materiálu, například na bázi kysličníku hořečnatého·

Podle vynálezu je jádro nejčastěji kruhového průřezu· V případě potřeby může však být i průřezu oválného, popřípadě tvaru mnohoúhelníka, nebo i nepravidelného a nesouměrného průřezu·

Tryska pro zavádění reakčního plynu, ' vytvořená podle vynálezu,'má řadu výhod· Především je mechanicky velmi pevná, takže ji nepoškodí ani poměrně těžké kusy šrotu, obsažené ve vsázce· Pokud se tryska přesto poškodí, nedojde nikdy k jejímu úplnému ucpání·.Vždy zůstane ales^pon ^čás^t vnit^řn^í prs^tencov^é mezer^y pro ^pMvod okys^čuj^to ^plynu volná· ^Rovněž při vypadnutí dodávky ochranného média nebo okysličujícího plynu se tryska nikdy úplně neucpe zt^uhn^utím tekutého kovu, vždy a^les^pon ^čás^{t p}rstencov^é mezery zůs^tane průchozí a umo^žn^í obnovu funkce trysky·

Protože poruchovost trysek, vytvořených podle vynálezu je minimální a nehrozí nebezpečí profouknutí oxidačního plynu lázní, který ' ' je přiváděn vnitřní..:prstencovou mezerou trysky, postačí malý počet trysek, v některých případech i jen dvě trysky, takže pracnost kontroly trysek je velmi malá· Tak například v konvertoru o obsahu 60 tun byly použity jen dvě trysky’ ^podle vynálezu, které pracoval^y naprosto ^bez z^áva^{d p}o ^deset z^kujnovacích еукЫ·

Příklady provedení trysek pro zavádění reakčního plynu, vytvořených podle vynálezu, jsou uvedeny na výkresech, kde na obr· 1 je znázorněn první příklad provedéní trysky v podélném řezu, na obr· 2 druhý příklad provedení trysky v podélném řezu, na obr· 3 třetí příklad provedení trysky v příčném řezu, na obr· 4 schematické znázornění přívodu médií do trysky v podélném řezu, na obr· 5 . konvertor s tryskami v podélném řezu a na obr· 6 podélný řez stěnami dvou trubek, opatřených žáruvzdorným obložením· ^Ve v^šec^{h p}řípa^dec^h je trysta u^lo^žena v žáruvzciorném materi^álu ^{33 d}na ne^bo stěn^y zkujnovací nádoby· V prvním příkladu provedení, znázorněném na obr· 1·, je mezi vnější trubkou £ z plávkové oceli a první vnitřní trubkou 2 ² ušlechtilé - oceli, obsahující podle hmotnosti 0,5 % uhlíku, 18 % chrómu a 8 % niklu, je uspořádána vnější prstencová mezera J pro přívod ochranného média, zejména uhlovodíků^ Mezi druhou vnitřní trubkou £ z ušlechtilé oceli a první vnitřní trubkou 2 je vytvořena- vnitřní prstencová mezera £ pro přívod okysličujícího plynu, do něhož se popřípadě přidávají jako příměs pevné látky, například vápno. Mezi druhou vnitřní trubkou £ z ušlechtilé oceli a třetí vnitřní trubkou - 6 z mědi vzniká přídavná prstencová mezera X pro ochranné médium. Jádro 8 ' trysky je vytvořeno Z žáruvzdorné lité hmoty, bohaté na kysličník hořečnatý. Ve středu jádra § trysky je umístěn vnitřní kanál 2, v němž je uloženo měřítko 10 pro určování délky trysky.

V druhém příkladu provedení, znázorněném na obr. 2, je uvnitř vnitřní prstencové mezery 11 pro okysličující plyn umístěn vodicí prvek 12, který udílí okysličujícímu plynu vířivý pohyb. Jádro 13 této trysky je vytvořeno z ušlechtilé oceli o stejném složení, jako je ocel, z níž je vytvořena vnitřní trubka 14.

Podle třetího -příkladu provedení, znázorněného na obr. 3, - jsou vnější prstencová mezera 15 a přídavná prstencová mezera 16 vytvořeny jako dvě soustavy menších kanálů. Druhá vnitřní trubka 17 je opatřena povrchovou vrstvou 18, zhotovenou nastříkáním kovového prášku, odolného proti otěru. Povrch 21 první vnitřní trubky 12, zhotovené z ušlechtilé oceli, je ve vnitřní prstencové mezeře 20 pro okysličující plyn pochromován, nebo potažen kovovým, nebo keramickým prachem, takže má vysokou odolnost proti otěru. Vodicí prvek 25. má spirálový tvar a uděluje okysličujícímu plynu vířivý pohyb. Druhá vnitřní trubka 17 a pl^áštov^{á t}rubka 23 jsou s.^prvn^í vnit^řn^{í t}rub^kou ¹⁹ a ^třet^í vnⁱtřn^í trupou ³¹ s^pojeny plátováním, takže se optimálně využije chladicího účinku plynu.

Tryska jako cele^k je um^t^a v pouztou 22» mezⁱ támž a ^plášlovou trubkou 23 trysky je vytvořena dilatační prstencová mezera. Tryska je v pouzdru 22 uložena posuvně, takže je možné ji v^yjmou^t a v^ym^ěn^it. D^atataí prs^tencov^á mezera je v^yplněna bu^á ochranným m^édiem, nebo keramickým práškem, popřípadě i vzduchem.

V jádru -26 je vytvořen jednak vnitřní kanál 27 pro měřítko 28, jednak dva vnitřní kanály 22, 30 pro přívod pevných látek do lázně, které není vhodné dopravovat pomocí reakčního plynu vnitřní prstencovou mezerou 20.

Vnitřními kanály 22, 30 se do lázně zavádějí legující prvky jako hliník, křemík a uhlík spolu s inertním plynem, například dusíkem. Aby vnitřní kanály 29. 30 zůstaly průchozí, vhání se do nich malé množství ochranného média, například zemního plynu, propanu, butanu nebo topnéto o^leje. kázalo se vý^ho^dným míc^hat mírn^ě kovovou l^ázen na ^konci z^kujnovac^ího procesu vháněním vhodného média, jako například dusíku, kysličníku uhličitého, vodní páry nebo inertního - plynu.

Připojení trysky, uspořádané obdobně jako na obr. 3 na zásobovací soustavu je znázorněno na obr. 4. Tryska jako celek je posuvně a vyjímatelně uložena v pouzdru'22. zasazeném v konvertorovém dnu 35· K vnější prstencové mezeře ,£2. přídavné prstencové mezeře 16 .a vnitřní prstencové mezeře 20 jsou připojeny samostatné přívody 40. 41» 42. Vnitřní kanály 29. 30. vytvořené v jádru 26. jsou nepojeny na centrální přívod £2, napojený ne boční přívodní potrubí 44. Centrální přívod 43 je souosý s pomocnou trubkou 45 pro měřítko 28.

Konvertor, znázorněný na obr. - 5, je složen z pláště 34. tvořeného ocelovým plechem, , který je vyložen'žáruvzdorným materiálem 33 a ze vsazeného konvertorového dna 35. V konvertorovém dnu 35 jsou uloženy trysky 36 v pouzdrech 24» pevně spojených se žáruvzdorným zdivém konvertorového dna 35. Trysky 36 jsou axiálně posuvné pomocí tryskového - ústrojí 37 uvnitř pouzder 22· Prstencové mezery soustavy trysek 36 jsou připojeny jednak na společné ‘ přívodní potrubí 38. jednak na individuální přívodní potrubí 39.

Aby proudění reakčního plynu, obsahujícího pevné látky, . nezpůsobovalo příliš rychlé opotřebení první vnitřní trubky 19 a druhé vnitřní trubky £7, tvořící povrch vnitřní prstencové mezery ££, je první vnitřní trubka 19 opatřena vnitřní ochrannou vrstvou 46 a druhá vnitřní trubka 17 vnější ochrannou vrstvou 41* Vnitřní ochranná vrstva 46 a vnější ochranná vrstva 42 jsou ze spékaného kovu, kovokeramiky nebo z tvrdého chrómu. Namísto toho lze první vnitřní trubku 19 vyložit a druhou vnitřní trubku 17 opláštovat trubkami z materiálu odolného proti oděru.

Příkladem konkrétního provedení a příslušného pracovního postupu je konvertor pro zkujnován^í surov^ého ^železa o o^bsa^{hu 150} tun. Konvertor je př^l^ně kulov^ého ^tvaru o o^bjemu

3 cca 100 m·, což odpovídá specifickému objemu cca 0,65 m na tunu oceli.

Ve dnu konvertoru, vyzděném dolomitem, jsou vestavěny dvě trysky, jejich uspořádání je obdobné provedení . podle obr. 3.

Každá tryska je uspořádána posuvně a vyměnitelně v pouzdru 22« Pouzdro 22 má vnitřní průměr 35⁰ mm ^při tloušlce stěny 4 mm a je zhotoveno z ^běžné uhlíkaté oceK. D^ila^taěn^{í p}rs^tencov^á mezera ²⁴ je ^širo^ká cca ^0,5 mm. Plášlov^{á t}rub^ka ^{23 t}r^ys^ky · je rovně^ž zhotavena z běžné uhlíkaté oceli, její vnitřní průměr činí 340 mm a tlouštka stěny 4 mm. Mezi plástovou trubkou 23 a první vnitřní trubkou 19 je vytvořena vnější prstencová mezera 15 pro ochranné médium, složená asi ze stovky jednotlivých kanálů tvaru kruhové úseče o výšce cca 1 mm a šířce cca 4 mm. První vnitřní trubka 12 je zhotovena z ušlechtilé oceli s obsahem 0,4 % uhlíku a 13 í chrómu.

Vnitřní prstencovou mezerou 20 o šířce 7 mm se přivádí reakční plyn s příměsí pevné látky, v daném případě kyslík s příměsí vápna. Druhá vnitřní trubka 12, ’ ohraničující vnitřní prstencovou mezeru 20 je zhotovena z mědi. Povrch 21 první vnitřní trubky 19 na straně vnitřní prstencové mezery 20 je zhotoven z tvrdého chrómu, kdežto druhá vnitřní trubka 17 je opatřena vrstvou kovu, odolného proti ' opotřebení, o tlouštce 1 mm. Přídavná prstencová mezera 16 je vytvořena obdobně jako vnější prstencová mezera 12.· Třetí vnitřní trubka 31. spoluvytvářející přídavnou prstencovou mezeru 16, je zhotovena ze stejného materiálu, jako první vnitřní trubka 12. Třetí vnitřní trubka 31 má vnitřní průměr 300 mm a tlouštku stěny 4 mm. Jádro 26. uložené uvnitř třetí vnitřní trubky 31. je zhotoveno z pěchované hmoty, v níž je chemicky vázán kysličník hořečnatý.

_v 3

Při zkujnování proudí vnější prstencovou mezerou 15 asi 500 Nm“7h a přídavnou prstencovou mezerou 16 asi 250 Nm^J/h ochranného média. Vnitřní prstencovou mezerou 22, která je asi z jedn^é pětiny v^yplněna vodním ^prv^kem 25 s^pir^álov^ého tvaru^{, p}roudí asi. 24 000 Nm^p/h k^ys^líku v ^ka^{ždé t}r^ysce, ^přičem^ž na jeden m^ kysl^u je ^přⁱm^íc^háno maxⁱmá^lně ⁶ kg vápna.

Celkem se do taveniny přivede oběma tr^yskami asi za 12 minut zkušování celkem

5⁰⁰ Nm^ a ⁹ 000 kg vápna.

Obě tr^ysky jsou vzdáleny od středu konvertorového dna o 250 mm. Jsou skloněny k podélné ose konvertoru o 2⁰° ve směru tangenciá^^m. 'Tím se tavenina uvá^dí ^do ví^řiv^ého ^po^hybu.

Při jedné z taveb se do uvedeného konvertoru vsadilo 45 tun šrotu, který se tryskami za ^1,5 minu^{ty p}ře^deh^řál asi na ⁴⁰⁰ °C. ^Pa^k se do ^konver^toru vsa^dilo ¹²⁰ Un surového ^že^leza o složení podle hmotnosti: 4,1 % uhlíku, 0,9 % křemíku, 0,8 % manganu, 0,15 % fosforu, 0^,95 % síry. Te^plo^ta vsazovan^ého surovéto ^že^leza ^čin^ila ^{1 250} °C. Zkuj^vÉtó ^trva^lo asi 12 p^řičemž se spotfetova^ ^{4 000 N}m^/h ^pro^panu . a ³⁰ 000 Nm^^/h k^ysl^íku. ^Po ukon^čen^í zkujněn^í měla oce^l te^plotu ¹ 62⁰ °C a slo^žen^í po^dle hmotaos^: ^0,04 % uhlíky ^0,3 % manganu, 0,008 % fosforu, 0,02 % síry, 0,002 % dusíku a 0,0003 % vodíku.

Claims (9)

1. Tryska pro zavádění reakčního plynu, zejména okysličujícího plynu, například kyslíku, popřípadě s příměs^í pevnýcli l^e^ na^příkla^d vá^pna, ^do ná^dob^{y p}ro taven^í a zkujnování kovů, přičemž tryska je uložena v žáruvzdorné vyzdívce této nádoby a je do ní odděleně od okysličujícího plynu přiváděno,plynné a/nebo tekuté ochranné médium, a to nejméně jedním * vnějěím prstencovým přívodním kanálem, který obklopuje přívodní trubku okysličujícího plynu, vyznačená tím, že uvnitř přívodní trubky okysličujícího plynu kolem její podélné osy je vytvořeno jádro (8, 26), neprostupné pro okysličující plyn.

2. Tryska podle bodu 1, vyznačená tím, že průměr jádra (8, 26) je nejméně desetinásobkem šířky vnitřní prstencové mezery (5, 11, 20) pro přívod okysličujícího plynu.

3. Tryska podle bodů 1 a 2, vyznačená tím, Že jádro (8, 26) je vytvořeno ze žáruvzdorného materiálu, například na bázi magnesitu, dolomitu, šamotu, popřípadě jejich směsí.

4. Tryska podle, bodů 1 a 2, vyznačená tím, ' že jádro (8, 26) je vytvořeno z kovu, například uhlíkaté oceli, legované oceli, mědi.

5. Tryska podle bodů 1 a 2, vyznačená tím, že jádro (8, 26) je vytvořeno z kovokerami ky, cermentu, nebo odlitého taveného keramického materiálu, například na bázi kysličníku hořečnatého.

6. Tryska podle

7. Tryska podle

8. Tryska - podle úhelníku.

9. Tryska podle souměrného průřezu.

bodů 1 až 5, vyznačená bodů 1 až 5, vyznačená bodů 1 až 5, vyznačená bodů 1 až 5, vyznačená tím, žejááro (8, 26) je tím, žeeéádr ((8, 26) je tím, žejád™ ((8, 26) je tím, Žejádro (8, 26) je kruhového průřezu. oválného průřezu, o průřezu tvaru mnohonepravidelného a ' ne-