CS216843B2 - Method of ammeliorating the exploitation of heat by making the steels from hard iron mateials - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu zlepšení využití tepla při výrobě oceli z pevných železných materiálů, například šrotu, nebo předběžně redukovaných železných rud, pelet, železných briket v konvertoru se zařízeními pro přívod kyslíku nad hladinu lázně a pod ní, a tryskami pro přívod paliva do· oblasti ocelové lázně.

Výrobu oceli z pevných železných vsázkových materiálů lze provádět způsobem podle DOS 28 18 543. Znaky tohoto způsobu spočíval v tom, že se pevné nosiče, železa nejprve vsazené do kyslíkového konvertoru, — hlavně šrot předehřeje, přičemž trysky uspořádané v dolní oblasti konvertoru pracují jako olejové — plynové/kyslíkové hořáky. Jakmile se v konvertoru nalézá tavenina, přivádí se lázni další energie palivy, obsahujícími uhlík, hlavně koksovou moučkou a kyslíkem.

Uhlík, přivedený do- taveniny, se spaluje s kyslíkem na kysličník uhelnatý a tepelně technická účinnost, vztažená k úplnému spalování na kysličník uhličitý, obnáší asi 17 procent.

Dále je známý způsob přivádění tepla při výrobě oceli v konvertoru, který ukazuje cestu ke zvýšení tepelně technické účinnosti uhlíku, přiváděného· do· taveniny až na 30 proč., vztaženo na úplné spalování. Podstat2 ným význakem tohoto vynálezu je, že se kyslík přivádí do konvertoru pod hladinu lázně a nad ní. Až 80 % celkového množství kyslíku se dmychá jako volný paprsek na lázeň, čímž se lázni přivádí teplo· dodatečného- hoření kysličníku uhelnatého. Použití obou těchto způsobů dovoluje hospodárnou výrobu oceli z pevných nosičů železa v konvertoru. Při praktickém provozu se však ukázalo, že v okamžiku, vyhoření první taven'ny v konvertoru, tj. při vzniku taveniny z úplně nebo Částečně roztavených nosičů železa, kolísá silně tepelné využití přiváděného- paliva a obecně je nižší, než v jiných fázích procesu. Stupeň tepelně technického využití přiváděného· paliva je v této· fázi vzniku taveniny v konvertoru, jak při provozu hořáků s plnými nebo· kapalnými uhlovodíky, tak při přivádění pevných mletých, uhlík obsahujících paliv, nepříznivý. Vysoké využití tepla plynných nebo kapalných uhlovodíků, k němuž dochází při Čistém předehřívání, nepokračuje, neboť zřejmě tato paliva se měiní z větší části pouze na kysličník uhelnatý a vodík bez znatelného tepelného zisku, jakmile se před tryskami nalézá roztavené železo. Práškové uhlí je pravděpodobně — dokud není dosaženo dostatečné hloubky lázně — z větší části pouze prodmycháno částečně tekutou taveninou a

16 8 43 není jí přijato·, jako je tomu, je-li hloubka lázně dostatečná.

Úkolem předloženého vynálezu je vytvoření způsobu zlepšení využití tepla při výrobě oceli z pevných železiných materiálů, který by odstraňoval nevýhody známých způsobů tohoto druhu, zejména ve fázi tvoření první taveniny, tj. vzniku měkké hmoty v konvertoru z úplně nebo částečně natavených pevných železných materiálů, a který by zlepšoval využití tepla přiváděného paliva a tím zvýšil hospodárnost celého· procesu.

Podle vynálezu je úkol vyřešen tím, že palivo a/nebo kyslík se přivádějí zboku do· tavícího prostoru nejméně ve dvou přívodních místech v různých výškách, přičemž po do'bu předehřívání pevných železných materiálů se do uvedených přívodních míst přivádí olej a/nebo plyn současně s kyslíkem, s nímž se spaluje a od okamžiku, kdy níže polo-žené přívodní místo se pokryje taveninou, přivádí se do něj práškové palivo· s obsahem uhlíku, jakož i kyslík a po· překrytí obou přívodních míst taveninou se do těchto přívodních míst dmýchá kyslík a alespoň občas palivo s obsahem uhlíku.

Dalším význakem vynálezu je, že palivo a/nebo kyslík se na nižším přívodním místě dmychá ve vzdálenosti 10 až 40 cm ode dna tavícího prostoru a na vyšším přiváděcím místě ve vzdálenosti 50 až 150 cm ode dna tavícího prostoru. Palivo a/nebo kyslík je výhodné dmýchat ve vodorovném směru. Dále se palivo a kyslík do· přívodních míst přivádějí navzájem nezávisle a jejich přívod se reguluje rovněž navzájem nezávisle.

Výhodou vynálezu je, že se výška dna u konvertoru udržuje přibližně stálá. Jednak je opotřebení vyzdívky dna při použití způsobu podle vynálezu velmi malé, jelikož ve dně konvertoru nejsou vestavěny žádné trysky, avšak jakmile dojde к znatelnému opotřebení, například řádově 5 až 10 cm, dosáhne se staré výšky dna nástřikem žárovzdorných hmot, přislinutím žáruvzdorných hmot, nebo případně ukládáním strusky, takže trysky v oblasti ocelové lázně zůstanou přibližně ve stejné výšce nade dnem. Může být rovněž účelné v průběhu provoizu konvertoru zvýšit poněkud sílu dna, aby pokračujícím opotřebením vyzdívky stěn konvertoru se v konvertoru nalézalo srovnatelné množství ooelo-vé lázně.

umýchání kyslíku se může dít tryskami, zabudovanými v horní části konvertoru, nebo lze použít vodou chlazené dmýchací kyslíkové trubky.

Podle vynálezu jsou v závislosti na velikosti konvertoru dolní trysky vestavěny do ohnivzdorné vyzdívky postranních stěn konvertoru, 10 až 50 cm a nad nimi ležící trysky ve vzdálenosti 50 až 150 cm nad plným dnem konvertoru. Poloha zastavění je přibližně vocloro-vná poněkud pod otočným čepem konvertoru, vztaženo na dmýchací polohu konvertoru. Pojmem oblast ocelové lázně se rozumí objem konvertoru, který ve zkujňovací poloze konvertoru zaujme zkujněná ocelová tavenina.

Způsob provozu trysek v oblasti ocelové lázně se člení podle vynálezu do tří fází.

V první fázi předehřívání železného materiálu vsazeného do· konvertoru, například šrotu, pracují trysky známým způsobem jako hořáky a horké spaliny proudí zdola nahoru nahromaděným množstvím šrotu. Jako paliva se používá například topného oleje, nebo zemního plynu. Tekutá anebo plynná paliva se spalují s kyslíkem v přibližně stechiometrickém poměru na kysličník uhličitý a vodu. Provoz trysek v dolní rovině zástavby, jako hořáků, končí, jakmile výška změklé hmoty v konvertoru zakryje ústí trysek.

Pak následuje druhá provozní fáze trysek — tavící fáze. Trysky dolní roviny zástavby jsou přepojeny na dmychání paliv, obsahujících uhlík a kyslík. Přiváděné množství kyslíku odpovídá přibližně hodnotě potřebné ke spálení dmýchaného, uhlík obsahujícího paliva, nebo je poněkud vyšší. Vodorovné uspořádání trysek má tu výhodu, že přiváděný práškový uhlík není dmýchán lázní, nýbrž se v lázni rozpouští a spaluje s kyslíkem na kysličník uhelnatý za. současného získání tepla. Trysky druhé roviny zástavby pracují v této fázi dále jako hořáky.

Jsou-li také jejich výstupní otvory dosaženy taveninou, následuje třetí fáze provozu trysek. Tato fáze je vyznačena zkujňováním. Trysky v obou rovinách jejich zástavby v oblasti ocelové lázně, slouží nyní pouze к přívodu kyslíku a alespoň občas к přívodu paliv, obsahujících uhlík, až do· přivedení celkového množství paliva tavenině. Na konci fáze výroby oceli lze ještě oběma skupinami trysek přivádět kyslík.

V oblasti ocelové lázně jsou trysky obklopeny ochranným prostředím proti předčasnému uhoření. Jako· ochranného prostředí trysek se užívá hlavně uhlovodíků. Osvědčilo se však používání dusíku, kysličníku uhličitého, anebo netečných plynů, například argonu, jako ochranného prostředí, zejména ke konci zkujňování a snížení obsahu vodíku v oceli.

V oblasti ocelové lázně se užívá prstencových štěrbinových trysek podle NSR patentu 2 438 142. Prstencové štěrbinové trysky mají tu výhodu, že z nich vystupující paprsek plynů má podstatně kratší dosah, což zabraňuje poškození protiležící vyzdívky postranní stěny konvertoru. Uprostřed prstencové štěrbinové trysky lze například uspořádat přídavnou přívoidní trubku, pro dmýchání například uhelného prachu, nebo· struskotvorných látek, například vápna.

Podle vynálezu se ukázalo výhodným použití alespo-ň jedné prstencové štěrbinové trysky v dolní zástavbové rovině postranní stěny konvertoru, dovolující jak přívod práškových, uhlík obsahujících paliv, tak kysli- ku. Lze rovněž použít dvou obvyklých trysek ve tvaru dvou souo-sých trubek. Jedna z nich pak pracuje s palivy obsahujícími uhlík, druhá s kyslíkem. Vzdálenost mezi výstupními otvory obou těchto trysek by neměla být volena příliš velká, například 50 centimetrů, aby přiváděné reakční složky v ještě íne zcela rioizťavené hmotě vsázky mohly vzájemně reagovat a lázni odevzdávat teplo, čímž se již změklá hmota vsázky rychle roztaví.

Rovněž se osvědčila kombinace prstencových štěrbinových trysek a běžných trysek, tvořených dvěma souosými trubkami. Například v 60 t konvertoru jsou asi 50 cm nade dnem uspořádány protilehle dvě prstencové štěrbinové trysky. Tyto· prstencové štěrbinové trysky pracují podle popsaného třífázového· pracovního postupu. Vztaženo· na úhrnnou dobu výroby oceli v konvertoru to· značí, že přibližně v první polovině pracují jako hořáky a v druhé polovině jako· trysky pro přívod kyslíku.

Dvě prstencové štěrbinové trysky nalézají se asi 10' cm nade dnem konvertoru, kde trysky jsou tvořené souosými trubkami, ve vzdálenosti 40 cm. Přibližně asi 1/4 celkové doby výroby oceli pracují tyto trysky jako hořáky. Pak se jednou z těchto· trysek přivádí práškový uhlík a druho-u tryskou kyslík. V okamžiku přepnutí prstencových štěrbinových trysek z kyslíku, přivádí se oběma dvoutrubkovými tryskami do taveniny práškový uhlík.

Asi během posledních 5 minut zkujňovací fáze, slouží všechny čtyři trysky přívo-du kyslíku.

Zatímco· podle vynálezu leží u 60 t konvertoru obě zástavbové roviny trysek v oblasti lázně oceli ve vzdálenosti 10 a 50 cm, jsou tyto vzdálenosti u 300 t konvertoru 15 a 120 cm.

V dalším bude vynález popsán na neomezujícím příkladu provedení.

Způsob podle vynálezu se použije v konvertoru s dmýcháním kyslíku o výrobní kapacitě 60 t pro vsázku. Nově vyzděný konvertor má vnitřní obsah asi 50 m³, při vnitřním světlém průměru válcové části 4,2JO m a výšce 4,90 m. Při pohledu na konvertor ve svislé poloze, jsou oběma otočnými čepy konvertoru upraveny boční stěnové trysky.

Obě, ve vzdálenosti 40 cm vedle sebe ležící dolní trysky, se nalézají ve výši 1'5 cm nade dnem konvertoru a dvě protilehlé trysky se nalézají nad nimi, ve výši 55 cm nade dnem konvertoru. Tyto čtyři trysky sestávají vždy ze dvou souosých trubek, přičemž vnitřní trubka má průměr 36 mm a střídavě slouží přívodu kyslíku anebo přívodu suspense koksového prachu a dusíku. Prstencovou mezerou mezi oběma soustřednými trubkami o šířce 1,5 mm se při hořákovém provozu přivádí lehký topný olej, nebo propan, jako ochranné prostředí trysek při dmýchání kyslíku.

Kromě již zmíněných trysek v oblasti láz ně oceli nalézá se v horním kuželi konvertoru dmýchací tryska kyslíku, o· průměru 51 mm. Zástavbová poloha této· trysky leží nad otočným čepem konvertoru, 1 m pod stahovacími kruhy. Tryska směřuje pod úhlem 60° přímo na střed hladiny lázně oceli. Otvor trysky se nalézá asi 3,5 m nad hladinou lázně ocelové taveniny.

Vsázku tohoto· konvertoru tvoří 80 t železa ve tvaru pevných železných materiálů, hlavně šrotu různých kvalit, nebo železných pelet, železné houby, železných briket nebo· podobných látek. Během vsázky proudí střední trubkou a prstencovou štěrbinou trysek dusík, za účelem udržení průchodnosti kanálů. Množství proudící tryskami obnáší 6000' normálních m³^¹. Kyslíkovou dmýchací tryskou v kuželové části konvertoru proudí v téže době ze stejných důvodů rovněž dusík v množství 2000’ normálních m³.h^_1.

Po ukončení vsázky se konvertor přeřadí na dmýchání a čtyřmi tryskami v oblasti ocelové lázně proudí v 15 minutách lliOO. 1 lehkého· topného oleje prstencovou štěrbinou a 2200 normálních m³ kyslíku střední trubkou. Během této doby pracují všechny čtyři trysky jako hořáky pro předehřátí šrotu. Kyslíkovou dmýchací tryskou v kuželové části konvertoru proudí během této doby vzduch, v množství 2000 normálních m³. h⁴ a prstencovou štěrbinou к ochraně trysky proudí 20· normálních m³.h^_1 dusíku. Od 15. minuty až do 20. minuty se dmýchá jedno-u z obou dolních trysek v oblasti lázně oceli v konvertoru 1000· kg mletého koksu, suspendovaného· v 70 normálních m³ dusíku.

Obě horní trysky pracují dále jako hořáky již udaným množstvím oleje a kyslíku. Dmýchací tryskou kyslíku proudí 6000 normálních m³.h^_1 kyslíku a vztaženo к tomuto· množství 1 % dusíku prstencovou štěrbinou.

Po procesu trvajícím 20 minut, se přepo-jí obě horní trysky v oblasti ocelové lázně, dosud používané jako hořáky, na přívod kyslíku. Střední trubkou obou trysek proudí pak 12 000 normálních m³^“¹ kyslíku a vztaženo· na toto množství asi 2 % propanu prstencovou štěrbinou, za účelem ochrany trysky. Kyslíku se přidává mletý kysličník vápenatý pro tvorbu strusky. Obě do-lní trysky v oblasti lázně oceli slouží pak к přívodu koksu. Přiváděné množství činí 400 kg za minutu.

Po· taviči době 30· minut má tavenina v konvertoru obsah uhlíku přibližně 3 %, načež následuje fáze zkujňování trvající 6 minut. Během zkujňování fáze přivádí se tryskami do· oblasti ocelové lázně 12 000 normálních irP.h’¹ kyslíku s příměsí vápna nebo bez ní. Dmýchané množství kyslíku činí 6C00 normálních m³. h¹ a celkem přivedené množství vápna 4 t.

Pak se hotových 60 t ocelové taveniny o teplolě 1.640i °C a složení 0,0'3 % C, 0,1 %

Mn, 0,020 % P, odpíchne.

Podle vynálezu se případně během posled216843

8 ní 1. až . 2. minuty zkujňovací fáze, výhodně netečný plyn, například argon, a tím docílit během dodmýchávání, která následuje před- v oceli velmi nízký obsah dusíku a vodíku.

chozí analýze, lze nasadit k ochraně trysek

Claims (4)

1. il. Způsob zlepšení využití tepla při výrobě oceli z pevných železných materiálů, například šrotu, předběžně redukovaných železných rud, například pelet, železné houby nebo železných briket, v konvertoru se zařízeními pro· přívod kyslíku nad hladinu lázně a pod ní, opatřeném tryskami pro· přívod paliva do· oblasti ocelové lázně, vyznačený tím, že palivo a/nebo· kyslík se přivádějí zboku do· tavícího prostoru nejméně ve dvou přívodních místech v různých výskách, přičemž po· dobu předehřívání pevných železných materiálů se do uvedených přívodních míst přivádí olej a/nebo plyn současně s kyslíkem, s nímž se spaluje a od •okamžiku, kdy níže položené přívodní místo se pokryje taveninou, přivádí se do něj práškové pali vo s obsahem uhlíku, jakož i kyslík a po překrytí obou přívodních míst taveninou se do uvedených přívodních míst dmýchá kyslík a alespoň občas palivo s obsahem uhlíku.
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že palivo· a/nebo kyslík se na nižším přívodním místě dmýchá ve vzdálenosti 1Ό až 40' cm ode dna tavícího prostoru a na vyšším přiváděním místě ve vzdálenosti 50' až 150« cm ode dna tavícího prostoru.
3. 3. Způsob podle bodů 1 a 2 vyznačený tím, že palivo· a/nebo kyslík se dmýchají ve vodorovném směru.
4. 4. Způsob podle bodů 1 až 3 vyznačený tím, že palivo a kyslík se do přívodních míst přivádějí navzájem nezávisle a jejich přívod se reguluje rovněž navzájem nezávisle.