CS231211B1 - Způsob výroby oceli v hutnickém agregátu dmýchánim směsi piynu a prachových látek v proudu do taveniny - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby oceli v hutnickém agregátu dmýchánim plynu nebo směsi plynu a prachových látek v proudu do taveniny kovu, u kterého průtočná hmo-, ta plynu je v rozmezí 11 až 0,002 kg.min” na t taveniny kovu a prachové látky v rozmezí 0,01 až 30 kg.min” na t taveniny kovu při tlaku na ústí trysky rovném součinu jedenkrát až pětkrát ferrostatický tlak taveniny kovu, kde celková plocha ústí trysek je daná poměrem násobku průtočné hmoty plynu, dále druhé odmocniny součtu čísla jedna a směšovacího poměru prachové látky a plynu konstanty od 80 do 260 k násobku měrné hmoty taveniny kovu, výšky sloupce taveniny kovu a zrychlení zemského, zvětšeného o součet barometrického tlaku, kde množství prachové látky v kg na 1 kg plynu je v rozmezí 0,1 až 35 kg

Description

Vynález se týká způsobu výroby oceli v hutnickém agregátu dmýcháním plynu s prachových látek v proudu do taveniny za účelem změny reakční rychlosti, oxidačního potenciálu, teploty taveniny apod.

Při dmýchání prachových látek do taveniny kovu v proudu plynu, mění se charakter vytékajícího piOudu plynu s prachovými látkami oproti výtoku samotného plynu. Hloubka vniknutí proudu plynu do taveniny kovu při ponořeni trysky je poněkud větší, než když je tryska nad hladinou taveniny kovu. Přidáváním prachových látek do proudu plynu zvyšuje se pří určité výtokové rychlosti plynu a prachové látky kinetické energie proudu, čímž dochází k většímu promíchávání lázně a k proměnlivé hloubce vnikání proudu plynu a prachové látky do taveniny kovu v závislosti na poměru jednotky hmotnosti prachové látky k jednotce hmotností plynu.

Tento poznatek umožňuje dosáhnout potřebného a přibližně stejného pohybu taveniny kovu při dmýchání většího množství prachové látky v menším množství plynu nebo při dmýchání většího množství plynu bez nebo s malým množstvím prachové látky. Vhánění prachové látky do taveniny kovu může být využíváno u všech postupů od zkujňování, chlazení, redukování, legování až po odplynění taveniny kovu. Důvodem jeho použiti je daleko větší možnost změn v širokých mezích než u ostatních postupů výroby oceli. Při dmýchání plynu a prachové látky ve směru od hladiny taveniny kovu do taveniny kovu je hloubka vniknutí proudu plynu a prachové látky dáno změnou hybností plynu a prachové látky a vztlakem, působícím na plynové bubliny a prachové částice, případně produkty reakci. Směr výtoku je obrácený vzhledem k působení vztlaku.

Při dmýchání plynu a prachové látky ve směru k hladině taveniny kovu ode dne nádoby, buň hluboko do taveniny kovu ponořenou tryskou nebo tryskami ve dně hutnického agregátu, určuje výtokové energie plynu a prachové látky spolu se vztlakovými silami, teplotou a povrchovým napětím velikosti bublin a hloubku vniknutí prachových částic a plynu do taveniny kovu. Směr výtoku a vztlaku je totožný,

ZraěJly výtokové energie a hybnosti závisí na měrné hmotnosti taveniny kovu a prachové látky, na průtočné hmotě proudu a prachové látky, na rychlosti výtoku plynu a prachové látky, na tlaku plynu ve výtokovém průřezu, hloubce lázně taveniny kovu, absolutní teplotě taveniny kovu a plynu a tlaku nad taveninou. Podmínky pro zvyšování reakční rychlosti jsou dány známou rovnici přenosové rychlosti F = A —— . /\C, kde

F - je průtok materiálu

A - specifický povrch

D - difuzní konstanta

- tloušlka mezní vrstvy

AC - koncentrační spad

Dvě z těchto veličin lze měnit, a to specifický povrch A, a tloušlku mezní vrstvy ň. Specifický povrch může být měněn rozdrobením pevné látky na prach, tekutiny na kapičky, plyn na malé bubliny a tloušlka mezní vrstvy zmenšena na nejmenší míru mícháním.

Reakcemi, například oxidačního plynu, se dosahuje dále nejúčinnšjšího přenosu tepla, protože teplo se vyvíjí uvnitř taveniny a není do ní přenášeno přes jiné prostředí. Obdobně, při vhánění inertního plynu s prachovou látkou dochází k jejich bezprostřednímu styku s taveninou kovu, vysokému využití prachové látky a k intenzivnímu míchání taveniny. Při vhánění prachové látky do taveniny kovu je reakční zóna umístěna uvnitř taveniny kovu, čímž je déle chráněna vyzdívka reakční nádoby před účinkem vysokoteplotních reakcí, které jinak mají silný korozovní vliv. Současně s tím, že reakce probíhají uvnitř taveniny kovu, jsou zlepšeny podmínky pro zachycování dýmů, protože lázeň se chová jako lapač. Rovněž je i nižší hladina hluku, protože výtok probíhá uvnitř taveniny kovu. Tyto postupy tedy zlepšují pracovní a životní prostředí.

Důležité je, aby při dosažení intenzivního míchání taveniny kovu a vysoké reekční rychlosti a při úniku dýmů z reakčni nádoby, nedocházelo k vynášení čásťic taveniny z produktů reakcí. Proto je velmi významné dosáhnout v taveninš stabilní disperzní systém, což je možné vháněním plynu a prachové látky v určitých tlakových a průtočných poměrech i při jejich odpovídajících průměrech výstupních průřezů trysek nebo jejich ústí ve styku s ťa veninou kovu. Vysokého výtěžku a minimálních ztrát v kysličníkové a kovové formě se dosáhne, jestliže se zajistí klidný chod tavby.

Aby se dosáhlo určitého času míchání objemu taveniny kovu, který rozhoduje o druhu probíhajících reakcí, je nutno měnit tzv. energii rozptýlení bublin a prachové látky. Zvětšování počtu trysek nebo jejich ústí, zmenšování velikosti bublin, zvyšování množství prachové látky na jednotku objemu plynu, vede k prodlužování doby míchání. S dobou míchání taveniny kovu souvisí průběh reakcí. Tak například při vhánění oxidačního plynu, prodlužování doby oběhu jednotky objemu taveniny kovu vede k vzrůstu schopnosti kyslíku okysličovat železo.

Obdobně delší doba styku inertního plynu a prachové látky při jejich vhánění do taveniny kovu vede k vyššímu stupni odstraňování nežádoucích prvků, například při okysličování, odsíření a podobně. Naopak při takové intenzitě míšení, kdy je krátká doba oběhu jednotky objemu taveniny kovu, mají přednost reakce oduhličeni, to je reakce s tvorbou plynných produktů oxidace. Tyto poměry lze vyjádřit větší nebo menší hodnotou poměru průtoku plynu ku hmotě taveniny kovu, dělené časem potřebným pro pohyb lázně.

Při správném dimenzování trysek, reakčního prostoru p taveniny kovu, tlaku a množství dmýchaného plynu, případně směsi plynu a prachově látky, je možno dosáhnout velmi vysoké reakčni rychlosti. Reakce jsou v takovém případě ukončeny v prostoru, kde vniká proud do taveniny kovu, přičemž reakčni zóna zahrnuje pouze část objemu taveniny kovu.

Uvedených výhod dmýchání prachových látek v proudu plynu do taveniny kovu se dosáhne způsobem výroby oceli podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že směs se dmýchá o průtočné hmotě plynu v rozmezí 11 až 0,002 kg.min”¹. na tunu taveniny kovu a o průtočné hmotě prachové látky v rozmezí 0,01 až 30 kg.min”¹ na tunu taveniny kovu při tlaku na ústi trysky rovném součinu jedenkrát až pětkrát ferrostatický tlak taveniny kovu. Celková plocha ústí trysek je daná poměrem násobků koeficientu 80 až 260'; dále průtočné hmoty plynu, druhé odmocniny součtu k násobku měrné hmoty taveniny kovu, výšky sloupce taveniny kovu, zemského zrychlení v součtu s barometrickým tlakem je vyjádřen vztahem /80 až 260/ <7 ₊ p . G »

/ p . ht . g/ + B o

F - celková plocha ústí trysek v m

G - průtočná hmota plynu v kg.s“¹ μ - směšovací poměr prachové látky a plynu ρ - měrná hmota taveniny kovu kg.m”^ ht - výška sloupce taveniny kovu v m g - zrychlení zemské 9,8 m.s”²

B - barometrický tlak v Pa, přičemž množství prachové látky v kg ňa 1 kg plynu je v rozmezí 0,1 až 35 kg. Při zvětšování průtočné hmoty prachové látky v rozmezí 0,1 až 30 kg.min”¹ na tunu taveniny kovu se v lineární závislosti mšní průtočná hmota plynu v rozmezí 11 až 2,5. min”¹ na tunu taveniny kovu, při množství prachové látky 7 až 0,1 kg na 1 kg plynu v závislosti na fázi tavby a koeficient pro určení celkové plochy ústí trysek je od 80 do 160. Při zvětšování průtočné hmoty prachové látky v rozmezí 0,01 až 1 kg.min”' na tunu taveniny kovu se v lineární

F = kde uvedené symboly značí:

závislosti mění průtočná hmota plynu v rozmezí od 0,002 ež 0,025 kg.min“' na tunu taveniny kovu, při množství prachová látky 6 až 35 kg na 1 kg plynv, kde koeficient pro určení celkové plochy ústí trysek je v rozmezí od 160 do 260.

Výhodou způsobu výroby oceli v hutnickém agregátu dmýcháním směsi plynu a prachových látek v proudu do taveniny podle vynálezu je to, že se v tavenině dosáhne stabilního disperzního systému a klidného chodu tavby a tím vysokého výtěžku a minimálních ztrát v kysličníkové i kovové formě. DelSí jeho výhodou je to, že se dosáhne vyššího stupně odstranění nežádoucích prvků.

Při výrobě oceli v konvertoru se do taveniny kovu dmýchá kyslík příkonem 0,455 kg.min”' na 1 trysku / 30 mm při tlaku 0,3 MPa a hloubce lázně 1 m. Jestliže se začne dmýchat do taveniny kovu prachové vápno a energie působící na lázeň má být přibližně stejná při smšěovecím poměru prachového vápna a kyslíku_<u/= 3 kg prachu, na kg kyslíku, sníží se průtočná hmota kyslíku na 0,3'' kg.min”' při zvýšeném tlaku na 0,375 MPa.

Při změně směšovacího poměru prachového vápna ku kyslíku na<4i/ = 1, změní se průtočná hmota kyslíku na 0,383 kg.min“', při současné změně tlaku na 0,335 MPa a energie působící na taveninu kovu bude opět přibližně stejná.

Při výrobě oceli úpravou jejího chemického složení v pánvi, dmýchal se do taveniny oceli o hloubce lázně 2 m argon příkonem 0,53 kg.min“' tryskou o průměru 12 mm při tlaku 0,449 '72 MPa a při směšovacím poměru^u/= 15, kalcium silicium. Jestliže se změní směšovací poměr na asi= 10 kalcium silicium, zvýší se příkon plynu na 0,61 kg.min“'.

Claims (3)

1. Způsob výroby oceli v hutnickém agregátu dmýcháním směsi plynu a prachových látek v proudu do taveniny kovu, vyznačený tím, že směs se dmýchá o průtočné hmotě plynu v rozmezí 11 až 0,002 kg.min“' ne tunu taveniny kovu a o průtočné hmotě prachové látky v rozmezí 0,01 až 30 kg.min”' na tunu taveniny kovu při tlaku na ústí trysky rovném součinu jedenkrát až pětkrát ferrostatický tlak taveniny kovu, kde celková ploché ústí trysek je dáné poměrem násobků koeficientu 80 až 260 a průtočné hmoty plynu, druhé odmocniny součtu čísle jedna a směšovacího poměru prachové látky a plynu k násobku měrné hmoty teveniny kovu, výěky sloupce taveniny kovu zemského zrychlení v součtu a barometrickým tlakem a je vyjádřena vztahem:

/80 až 260/ VT + <& . G F = / p . ht . g/ + B ’ 2 -»1 kde F je celková plocha ústí trysek v m , G je průtočná hmota plynu v kg.s ,e*vje směSovací poměr prachové látky a plynu, p je měrná hmotnost taveniny kovu v kg.m , h₊ je —1 * výška sloupce kovu v m, g je zemské zrychlení = 9,81 m.s , B je barometrický tlak v Pa, přičemž množství prachové látky v kg na 1 kg plynu je v rozmezí 0,1 až 35 kg.

2. Způsob výroby oceli podle bodu 1, vyznačený tím, že při zvětšování průtočné hmoty prachové látky v rozmezí 0,1 až 30 kg.min”' na tunu taveniny kovu se v lineární závislosti mění průtočná hmotě plynu v rozmezí 11 až 2,5 kg.min“¹ na tunu taveniny kovu, při množství prachové látky 7 až 0,1 kg na 1 kg plynu v závislosti na fázi tavby a koeficient pro určení celkové plochy ústí trysek je od 80 do 160.

3. Způsob výroby oceli podle bodu 1, vyznačený tim, že při zvětšování průtočné hmoty prachové látky v rozmezí 0,01 sž 1 kg.min^-1 na tunu taveniny kovu se v lineární závislosti mění průtočná hmota plynu v rozmezí od 0,002 až 0,025 kg.min^-1 ne tunu taveniny kovu, při množství prachové látky 6 až 35 kg na 1 kg plynu, kde koeficient pro určení celkové plochy ústí trysek je v rozmezí od 160 do 260.