CS215080B2

CS215080B2 - Nozzle

Info

Publication number: CS215080B2
Application number: CS736024A
Authority: CS
Inventors: Andre H Brisse; David K Griffiths
Original assignee: Uss Eng & Consult
Priority date: 1972-08-29
Filing date: 1973-08-29
Publication date: 1982-07-30
Also published as: ES418299A1; ATA748973A; US3802685A; BE803678A; FR2197987A1; GB1452962A; AU5969173A; JPS5729529B2; AT338309B; FR2197987B1; HU166951B; NL7311883A; RO65611A; DE2343546A1; DE2343546C2; AR198870A1; ZA735930B; CA980577A; IT993808B; JPS4986203A

Abstract

A Q-BOP steelmaking vessel construction in which tuyeres extending through the bottom wall of the vessel for delivering oxygen to the bath have a diameter not more than 1/13 of the depth of the bath in the converter and the total cross-sectional area of all oxygen tuyeres in the converter in square centimeters is from one to three times the heat size expressed in metric tons.

Description

Vynález se týká trysky, uložené nejméně v jednom provedení svisle ve dnu ocelářského konvertoru a obsahující vnitřní trubku pro přívod zkujňovacího plynu pod hladinu lázně roztaveného kovu·The invention relates to a nozzle mounted in at least one embodiment vertically in the bottom of a steel converter and comprising an inner tube for supplying refining gas below the surface of the molten metal bath.

Při doposud známém způsobu výroby ocele, při němž je kyslík vháněn dnem a který je znám jako Q-BOP proces, má konvertor odnímatelné dno nebo zátku, opatřenou jednou nebo více tryskami, jimiž jsou do konvertoru dmýchány plyny, jako kyslík nebo i jiné látky, jako vápno nebo jiné struskotvorné přísady.In the known steel making process in which oxygen is blown through the bottom and known as the Q-BOP process, the converter has a removable bottom or plug provided with one or more nozzles through which gases such as oxygen or other substances are blown into the converter, as lime or other slag-forming additives.

Každá tryska se skládá z trubky pro přívod kyslíku, obklopené větší soustředěnou trubkou pro současný přívod ochranných plynů, které s roztavenou kovovou lázní a s materiálem trubky buď vůbec nereagují, nebo reagují pouze pomalu. Tento ochranný plyn působí jako chladicí médium, které zpomaluje reakci mezi roztaveným kovem a kyslíkem v blízkosti trysky, zabraňuje rychlé erozi tryslcy a snižuje rychlost eroze vyzdívky dna konvertoru. Proto se vyzdívka konvertoru a trysky opotřebovávají stejnou rychlostí.Each nozzle consists of an oxygen supply tube surrounded by a larger concentrated tube for the simultaneous supply of shielding gases, which either do not react at all to the molten metal bath and the tube material or only react slowly. This shielding gas acts as a cooling medium, which slows the reaction between the molten metal and the oxygen near the nozzle, prevents rapid erosion of the nozzle and reduces the erosion rate of the bottom of the converter. Therefore, the converter lining and nozzles wear at the same speed.

Podle jihoafrického patentu č. 691 280 by měla být plocha průřezu dmyšních trubek, přivádějících kyslík, ve čtverečních centimetrech přibližně rovna hmotnosti surového Železa, sázeného do konvertoru, v metrických tunách. Podle stejného odkazu by neměl největší dovolený průměr pro vertikálně vedenou trysku přesáhnout 1/35 hloubky lázně při předpokládaném tlaku od 0,5 do 1 MPa.According to South African Patent No. 691,280, the cross-sectional area of the oxygen delivery lances should be approximately equal to the weight of the pig iron fed to the converter in metric tons in square centimeters. According to the same reference, the maximum permissible diameter for the vertically guided nozzle should not exceed 1/35 of the bath depth at an assumed pressure of 0.5 to 1 MPa.

Hlavním cílem vynálezu je zlepšení způsobu výroby ocele v konvertoru, do něhož se kyslík dmýchá dnem, a zvětšení průměru trysek nad dosud možnou hodnotu.The main object of the invention is to improve the process for producing steel in a converter into which oxygen is blown through the bottom and to increase the diameter of the nozzles above the possible value.

Sleduje se tím nejenom snížení počtu trysek, ale také snížení počtu trubkových spojů jak pro kyslík, tak i pro ochranný plyn, což má za následek snížení požadavku na pracovní síly, potřebné к údržbě а к periodické výměně částí konvertoru.This not only reduces the number of nozzles, but also reduces the number of pipe joints for both oxygen and shielding gas, resulting in a reduction in the labor required for maintenance and periodic replacement of converter parts.

К dosažení vytčeného cíle byla vytvořena tryska, uložená nejméně v jednom provedení svisle ve dnu ocelářského konvertoru a obsahující vnitřní trubku pro přívod zkujňovacího plynu pod hladinu lázně roztaveného kovu, která se vyznačuje tím, že její hydraulický průměr se rovná 1/25 až 1/13 hloubky lázně roztaveného kovu v ocelářském konvertoru. Oba rozměry jsou přitom vyjádřeny v centimetrech.To achieve this goal, a nozzle has been provided, positioned in at least one embodiment, vertically in the bottom of the steel converter, and comprising an inner tube for supplying refining gas below the surface of the molten metal bath, characterized in that its hydraulic diameter is 1/25 to 1/13 depth of the bath of molten metal in the steel converter. Both dimensions are expressed in centimeters.

Tryska podle vynálezu bude blíže objasněna pomocí výkresu, na němž je znázorněn vertikální řez konvertorem.The nozzle according to the invention will be explained in more detail by means of a drawing in which a vertical section of the converter is shown.

Nádoba konvertoru je opatřena odnímatelným dnem 12. které se skládá ze spodní desky a jedné nebo více zpříma stojících trysek, obklopených žáruvzdorným materiálem Spodní deska je ke konvertoru připojena šrouby 20. Strany žáruvzdorné části odnímatelného dna 12 nepřilébají к žáruvzdorné vyzdívce ££ nádoby, ale kolem dna 12 je vytvořen dostatečný prostor pro napěchování žáruvzdorné směsi 24. která tvoří ucpávku, odolnou jak proti kovu, tak i ргоЦ strusce. Ve dnu 12 je umístěna dvojitě soustředná tryska, která je tvořena vnitřní /trubkou 30 as ní soustředně umístěnou vnější trubkou ££_Ď Vnitřní trubka £0 je fixována vůči vnější trubce 34 distančními prvky 36. které mohou být tvořeny vystouplými sváry, obtočeným drátem nebo jinými vhodnými prostředky pro zachování soustřednosti. Vnitřkem středové vnitřní trubky se přivádí do lázně kyslík a vápno. Mezikruhovým prostorem 38 mezi vnitřní trubkou 30 a vnější trubkou 34 se přivádí ochranný plyn, kterým je v daném případě přírodní plyn.The converter vessel is provided with a removable bottom 12 which consists of a bottom plate and one or more upright nozzles surrounded by refractory material. The bottom plate is attached to the converter by screws 20. The bottom 12 is provided with sufficient space for upsetting the refractory mixture 24 which forms a seal resistant to both metal and slag. In the bottom 12 is located concentric double nozzle, which is formed inside / tube 30 and the outer pipe concentrically disposed inner tube ££ _Ï £ 0 is fixed relative to the outer tube 34 by spacers 36 which may be formed by raised seams, curled wire or appropriate means to maintain concentration. Oxygen and lime are fed into the bath through the interior of the central inner tube. A shielding gas, which in this case is natural gas, is fed through the annular space 38 between the inner tube 30 and the outer tube 34.

Bylo zjištěno, že zvětšení průměru běžné vnitřní trubky s kruhovým průřezem asi 1/15 hloubky lázně roztaveného kovu snižuje výšku proudu plynu v této lázni, a tak snižuje náběh na rozstřikování lázně.It has been found that increasing the diameter of a conventional inner tube with a circular cross-section of about 1/15 of the depth of the molten metal bath decreases the height of the gas stream in the bath, thus reducing the splash start-up of the bath.

Tryska nemusí být standardního kruhového typu, ale její průřez může být jakýkoli, příkladně čtvercový, kosočtverečný, obdélníkový, eliptický, oválný, ěpičatě-eliptický nebo jiného tvaru.The nozzle need not be of the standard circular type, but its cross section can be any, for example, square, rhombic, rectangular, elliptical, oval, acicular-elliptical or any other shape.

Aby bylo možno definovat běžný parametr takových tvarů, je nutno obrátit se do terminologie hydrauliky, kde hydraulický poloměr nekruhového průchodu je prostor, naplněný kapalinou, dělený vnitřním obvodem průchodu. Hydraulický průměr se rovná čtyřnásobku hydraulického poloměru. Jak bylo uvedeno výše, je podle vynálezu použitelná tryska jakéhokoli průřezu, mající průměr až asi do 1/13 hloubky lázně roztaveného kovu.In order to define a common parameter of such shapes, it is necessary to refer to the terminology of hydraulics where the hydraulic radius of the non-circular passage is a fluid-filled space divided by the inner circumference of the passage. The hydraulic diameter is four times the hydraulic radius. As mentioned above, a nozzle of any cross-section having a diameter up to about 1/13 of the depth of the molten metal bath is usable according to the invention.

Použitelnost vynálezu osvětlují následující příklady:The following examples illustrate the applicability of the invention:

Příklad 1Example 1

Kruhové kyslíkové vnitřní trubky trysek, mající v průměru 2,86 cm, byly použity v konvertoru, v němž byla hloubka lázně roztaveného kovu přibliŽně_#7l,1 cm. Hydraulický průměr vnitřní trubky byl 1/25 hloubky lázně. Šest trysek, majících celkoVou plochu průřezu vnitřní trubky 38,5 cm , bylo použito pro dmýchání kyslíku do lázně roztaveného kovu o hmotnosti 18,2 t. Plocha průřezu vnitřních trubek pro přívod kyslíku byla tedy rovna 2,11násobku hmotnosti lázně roztaveného kovu v tunách.The circular oxygen inner nozzle tubes, having a diameter of 2.86 cm, were used in a converter in which the molten metal bath depth was approximately _# 7.1 cm. The hydraulic diameter of the inner tube was 1/25 of the bath depth. Six nozzles having a total cross-sectional area of the inner tube of 38.5 cm were used to blow oxygen into the 18.2 tonne molten metal bath.

Příklad 2Example 2

Kruhové vnitřní trubky pro přívod kyslíku tryskami měly vnitřní průměr 5,9 cm a byly použity v konvertoru, v němž hloubka lázně roztaveného kovu činila 81,3 cm. Hydraulický průměr vnitřních trubek byl 1/4 hloubky lázně roztaveného kovu. Dvě trysky, mající celko2 vou plochu průřezu vnitřní kyslíkové trubky 52,8 cm , byly použity pro dmýchání kyslíku do lázně o hmotnosti 23 t. Plocha průřezu vnitřních trysek, přivádějících kyslík, byla tedy rovna 2,3násobku hmotnosti lázně roztaveného kovu v tunách. Tok kyslíku činil 2 352 Ntn^J/h při tlaku 0,1 MFa.The circular inner tubes for oxygen supply through the nozzles had an internal diameter of 5.9 cm and were used in a converter in which the molten metal bath depth was 81.3 cm. The hydraulic diameter of the inner tubes was 1/4 of the bath depth of the molten metal. Two nozzles having a total cross-sectional area of the inner oxygen tube of 52.8 cm were used for blowing oxygen into a 23-ton bath. The oxygen flow was 2,352 Ntn ^J / h at a pressure of 0.1 MFa.

Vynálerz obsahuje široký rozsah hydraulických průměrů vnitřních trubek od 2,5 do 7,5 cm. Dává se přednost hydraulickému průměru v rozsahu od 4,0 do 6,5 cm.The invention includes a wide range of hydraulic diameters of inner tubes from 2.5 to 7.5 cm. A hydraulic diameter in the range of 4.0 to 6.5 cm is preferred.

Dává se tedy přednost velkému hydraulickému průměru, který umožňuje nízké tlaky. Nízké tlaky kyslíku vyžadují velké trysky, aby bylo získáno dostatečné množství kyslíku к řízení procesu zpracování surového železa v konvertoru. Tlak musí být ovšem dostatečný к tomu, aby překonal ferostatický tlak roztaveného kovu v nádobě konvertoru. Bylo zjištěno, že tlak kyslíku musí být udržován minimálně na 0,1 MPa a může dosahovat hodnot až 1,5 MPa. Spotřebované množství kyslíku musí být alespoň 85 Nm³/h/cm² průřezu vnitřní kyslíkové trubky·Thus, a large hydraulic diameter that allows low pressures is preferred. Low oxygen pressures require large nozzles to obtain sufficient oxygen to control the pig iron processing process in the converter. However, the pressure must be sufficient to overcome the ferostatic pressure of the molten metal in the converter vessel. It has been found that the oxygen pressure must be maintained at a minimum of 0.1 MPa and can be as high as 1.5 MPa. The oxygen consumption shall be at least 85 Nm ³ / h / cm ^{2 of the} cross section of the inner oxygen tube.

Trubky trysek mohou být uloženy v určitém úhlu к ose nádoby konvertoru, aby se zlepšilo míchání nebo aby se dosáhlo rotace lázně roztaveného kovu, ale současně aby se snížilo vystřikování a nestabilita této lázně. V tomto případě mohou být použity trubky o ještě větší ploše průřezu. Průměr trubek může být například zvětšen o 20 % pro trysky skloněné o 30° vzhledem ke svislé ose nádoby konvertoru. Trubky trysek mohou být rovněž vmontovány do boční stěny konvertoru pod povrch lázně roztaveného kovu.The nozzle tubes may be positioned at an angle to the axis of the converter vessel to improve mixing or to achieve rotation of the molten metal bath, but at the same time to reduce the ejection and instability of the bath. In this case, tubes with an even larger cross-sectional area can be used. For example, the diameter of the tubes may be increased by 20% for nozzles inclined by 30 ° relative to the vertical axis of the converter vessel. The nozzle tubes may also be mounted in the side wall of the converter below the surface of the molten metal bath.

Claims

A nozzle mounted in at least one embodiment vertically in the bottom of the steel converter and comprising an inner tube for supplying refining gas below the level of the molten metal bath, characterized in that its hydraulic diameter is equal to 1/25 to 1/13 of the molten metal bath depth in the steel converter.