CS248751B1

CS248751B1 - A method of cooling a nozzle with a hydrocarbon medium when blowing oxygen or oxygen in a mixture with particulate matter below the molten metal level

Info

Publication number: CS248751B1
Application number: CS603883A
Authority: CS
Inventors: Bretislav Divak; Zdenek Jasinsky
Original assignee: Bretislav Divak; Zdenek Jasinsky
Priority date: 1983-02-07
Filing date: 1983-02-07
Publication date: 1987-02-12

Abstract

Řešení se týká způsobu chlazení trysky uhlovodíkovým médiem při dmýchání kyslíku nebo kyslíku ve směsi se zrnitými látkami pod hladinou roztaveného kovu. Množství uhlovodíkového média se zvětšuje po nadmýchání 35 až 40 % obj. kyslíku z jeho celkového stanoveného množství, dále po nadmýchání 75 až 85 % obj. z jeho celkového stanoveného množství, dále po jeho nadmýchání 85 až 95 % z jeho celkového stanoveného množství, potom se zpětně snižuje až do jeho nadmýchání na hodnotu jeho celkového stanoveného množství. Při prováděni dofuku kyslíku se po celou dobu uhlovodíkové médium dodává do trysky v množství 1,3 až 2násobku z jeho dosud celkového průměrného nadmýchaného mnpžství.The solution relates to a method of cooling a nozzle with a hydrocarbon medium when blowing oxygen or oxygen in a mixture with granular substances below the surface of the molten metal. The amount of hydrocarbon medium increases after blowing 35 to 40% by volume of oxygen from its total specified amount, then after blowing 75 to 85% by volume of oxygen from its total specified amount, then after blowing 85 to 95% by volume of oxygen from its total specified amount, then it decreases again until it is blown to the value of its total specified amount. When carrying out the after-blowing of oxygen, the hydrocarbon medium is supplied to the nozzle in an amount of 1.3 to 2 times its total average blown amount so far.

Description

Vynález se týká způsobu chlazení trysky uhlovodíkovým médiem při dmýchání kyslíku nebo kyslíku ve směsi se zrnitými látkami pod hladinou roztaveného kovu jako železa, oceli nebo jiných technických kovů zpracovaných hutnickými pochody v konvertorech, nístějových pecích, kelímcích, pánvích a podobně.The invention relates to a method of cooling a nozzle with a hydrocarbon medium while blowing oxygen or oxygen in admixture with granular materials below the level of molten metal such as iron, steel or other technical metals processed by metallurgical processes in converters, hearth furnaces, crucibles, ladles and the like.

Zavedení a rozvoj rafinačních kyslíkových pochodů výroby a zpracování kovů, zejména oceli, dmýchánim kysliku pod hladinu tekutého surového železa si vyžádal řešení řady technologických postupů a zařízení, na nichž je závislá spolehlivost a hospodárnost těchto metalurgických pochodů. Jejich podstata spočívá v přivádění kyslíku, případně jeho směsi se zrnitými nebo prachovými struskotvornými látkami upravenými tryskami, jež vyústují pod hladinu zkujňovaného surového železa.The introduction and development of refining oxygen processes for the production and processing of metals, especially steel, by blowing oxygen below the surface of liquid pig iron required a number of technological processes and equipment on which the reliability and economy of these metallurgical processes depend. Their essence consists in the supply of oxygen or its mixture with granular or dusty slag-forming substances treated by nozzles, which result in the level of refined pig iron.

Při výtoku proudu kysliku z trysky pod hladinou surového železa dochází k prudké reakci kyslíku s komponenty lázně, přičemž se vytváří před ústím trysky reakční ohnisko s vysokou teplotou a koncentrací kysliku, jež působí zpětně na ústí trysky a okolní vyzdívky. Aby za těchto podmínek nedošlo k rychlé destrukci trysky a vyzdívky, provádí se jejich chlazeni a ochrana v průběhu dmýchání kyslíku tím, že souběžně s kyslíkem je tryskou přiváděno uhlovodíkové médium, jako kupříkladu propan, zemní plyn nebo lehký olej, jehož proud na výstupu z trysky obklopuje těsně kyslíkový proud.When the oxygen stream flows out of the nozzle below the pig iron level, the oxygen reacts violently with the bath components, creating a reaction focal point at the nozzle orifice with a high temperature and oxygen concentration which acts backward on the nozzle orifice and surrounding lining. In order to prevent rapid destruction of the nozzle and linings under these conditions, they are cooled and protected during the blowing of oxygen by feeding a hydrocarbon medium, such as propane, natural gas or light oil, at the nozzle outlet, in parallel with the nozzle. surrounds the oxygen stream.

Chladicí účinek přiváděného uhlovodíkového média spočívá zejména ve snížení teploty reakčního ohniska před ústím trysky a okolní vyzdívky vlivem endotermní reakce rozkladu uhlovodíků, jeho oddálení od ústí trysky, dále pak v odvodu tepla z konce přívodní trubky kyslíku, menší měrou v expanzi uhlovodíkového média a vytváření krycí clony na ústí trysky. Přesto však dochází k otavování trysek a okolní vyzdívky, délka trysek se zmenšuje a tlouštka vyzdívky dna se zeslabuje, což vede k odstavení agregátu k opravě, při které je nutno vyměnit dno s vyzdívkou a tryskami. Životnost vyzdívky dna agregátu a trysek významně ovlivňuje dosažené _rvýrobní a ekonomické výsledky pochodu.The cooling effect of the supplied hydrocarbon medium consists mainly in lowering the temperature of the reaction focus in front of the nozzle orifice and surrounding lining due to the endothermic reaction of hydrocarbon decomposition, its removal from the nozzle orifice, orifice on the nozzle orifice. However, the nozzles and the surrounding lining are melted, the length of the nozzles decreases, and the bottom lining thickness is reduced, resulting in shutdown of the unit for repair, which requires replacing the bottom with the lining and nozzles. Lifetime lining the bottom of the unit and nozzles significantly affects achievements _r production and economic results of the march.

Dosavadní známé způsoby chlazení a ochrany keramické vyzdívky a trysek při dmýchání kyslíku pod hladinou roztaveného kovu spočívají v přívodu uhlovodíkového média do trysek v množ3 ství, jež je závislé na konstrukci trysky, intenzitě dmýchán! kyslíku, vyjádřené v m Oj za minutu a tunu kovu a na druhu použitého uhlovodíkového média. Jeho průtočné množství činí kupříkladu u propanu 4 %, u zemního plynu 10 i z průtočného množství kyslíku a v případě použití lehkého oleje 2,6 1 na 1 tunu oceli, a to v konstantní výši po celou dobu dmýchání kyslíku pod hladinu roztaveného kovu.The prior art methods of cooling and protecting ceramic linings and nozzles while blowing oxygen below the molten metal level consist of supplying the hydrocarbon medium to the nozzles in an amount which depends on the nozzle design and the blow rate. of oxygen, expressed in m < 3 > per minute per tonne of metal, and on the type of hydrocarbon medium used. For example, it has a flow rate of 4% for propane, 10% for natural gas, and 2.6 liters per tonne of steel when light oil is used, at a constant rate for the duration of oxygen blowing below the molten metal level.

Jsou známy způsoby, kdy je k chlazení trysek používáno zvýšené průtočné množství uhlovodíkového média, v tomto případě se používají k výrobě trysek materiály s vysokou žárupevností, případně vodivostí a vyzdívky v okolí trysek jsou ze zvlášt jakostních žárupevných keramických materiálů. Dále se řeší zvláštní konstrukční uspořádání trysek se zvýšeným odvodem tepla z nejvíce namáhaných částí trysky. Pro zvýšení životnosti keramické vyzdívky a trysek se provádějí průběžné opravy vyzdívky nanášením plastických žáromateriálů, kupříkladu torkretováním s použitím složitých mechanismů.Methods are known in which an increased flow rate of hydrocarbon medium is used to cool the nozzles, in which case materials of high refractory or conductivity are used to produce the nozzles, and the linings around the nozzles are made of particularly high-grade refractory ceramic materials. Furthermore, special design of nozzles with increased heat dissipation from the most stressed parts of the nozzle is solved. In order to increase the life of the ceramic lining and nozzles, continuous lining repairs are carried out by the application of plastic refractory materials, for example by spraying using complex mechanisms.

Nevýhodou známých způsobů chlazení trysky a ochrany keramické vyzdívky při dmýchání kyslíku pod hladinu roztaveného kovu uhlovodíkovým médiem je nedostatečný chladicí účinek při vysokých teplotách prodmýchávané kovové lázně, což vede ke zvýšenému opotřebení trysek a vyzdívky.A disadvantage of the known methods of cooling the nozzle and protecting the ceramic liner when blowing oxygen below the level of the molten metal by the hydrocarbon medium is the insufficient cooling effect at the high temperatures of the blown metal bath, resulting in increased wear of the nozzles and linings.

Další jejich nevýhodou je, že v určitých fázích dmýchání dochází k tuhnutí a nárůstům kpvu na ústí trysek, což má za následek zúženi výtokových otvorů pro kyslík a uhlovodíkové médium, čímž se mění jejich výtokové parametry, což nepříznivě ovlivňuje průběh celého pochodu. V důsledku zvýšení odporu průtoku v trysce, zvyšuje se tlak kyslíku a uhlovodíkového média a dochází k zvýšení výhozu strusky a kovu, snižuje se tím jeho výtěžek a zhoršuje se technický stav agregátu. Současně se narušuje žádoucí rovnoměrnost chodu systému regulace parametrů kyslíku, zrnitých či prachových látek, uhlovodíkového média, ochranného plynu pro trysky v době mimo dmýchání kyslíku, jako dusíku, vzduchu a dalších médií pro provádění rafinace kovu.A further disadvantage is that at certain stages of the blowing process, solidification and increase in flow at the nozzle orifice occur, resulting in a narrowing of the oxygen and hydrocarbon medium outflow openings, thereby altering their outflow parameters, adversely affecting the course of the process. Due to the increased flow resistance in the nozzle, the pressure of oxygen and the hydrocarbon medium is increased and the slag and metal ejection is increased, its yield is reduced and the technical condition of the aggregate is deteriorated. At the same time, the desirable uniformity of operation of the oxygen control system, particulate matter, hydrocarbon medium, shielding gas for the nozzles during periods of non-oxygen blowing, such as nitrogen, air, and other media for performing metal refining is impaired.

Při použití zvýšeného průtočného množství uhlovodíkového média se tyto jevy zvýrazňují. Nárůsty na tryskách se jen obtížně odstraňují za cenu neúměrně vysokého opotřebení trysek a okolní keramické vyzdívky. Při použití zvláštních materiálů keramických vyzdívek a trysek a jejich konstrukcí, zvyšují se náklady a pracnost výroby, přičemž se neodstraňují potíže s nárůsty na tryskách.When using an increased flow rate of the hydrocarbon medium, these phenomena become more pronounced. The nozzle increases are difficult to remove at the expense of excessive wear of the nozzles and the surrounding ceramic linings. By using special materials of ceramic linings and nozzles and their constructions, the costs and labor costs are increased, while the problems with the nozzle increases are not eliminated.

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky se odstraní způsobem chlazení trysky uhlovodíkovým médiem při dmýchání kyslíku nebo kyslíku ve směsi se zrnitými látkami pod hladinou roztaveného kovu podle vynálezu, přiváděného vně kyslíkového proudu nebo jeho směsi, vystupujícího z trysky v množství 1 až 16 ! obj. plynných uhlovodíkových médií z množství dmýchaného kyslíku a v množství od 2 do 8,5 % hmot. u tekutých uhlovodíkových médií z množství dmýchaného kyslíku, jehož podstata spočívá v tom, že počáteční nastavené množství uhlovodíkového média se v průběhu dmýchání kyslíku a jeho směsi zvětšuje od dosažení množství nadmýchaného kyslíku na 35 až 40 % obj. z jeho celkového stanoveného množství, dále od jeho nadmýchaného množství na 75 až 85 % obj. z jeho celkového stanoveného množství a od jeho nadmýchání v množství na 85 až 95 i obj. z jeho celkového stanoveného množství a pak zpětně snižuje až do jeho nadmýchání na hodnotu jeho celkově stanoveného množství, přičemž při provádění dofuku kyslíku se po celou dobu dodává uhlovodíkové médium do trysky v množství 1,3 až 2násobku jeho dosud celkového průměrného nadmýchaného množství.The above-mentioned drawbacks of the prior art are eliminated by the method of cooling the nozzle with a hydrocarbon medium while blowing oxygen or oxygen in a mixture with granular substances below the surface of the molten metal according to the invention. % by volume of gaseous hydrocarbon media based on the amount of blown oxygen and in an amount of from 2 to 8.5 wt. for liquid hydrocarbon media from the amount of blown oxygen, the nature of which is that the initial set amount of hydrocarbon medium during the blowing of oxygen and its mixture increases from the amount of blown oxygen to 35 to 40% by volume of its total determined amount, of its flatulent amount to 75 to 85% vol. of its total fixed quantity, and from its flatulence to 85 to 95% vol. of its total fixed quantity and then back to its flatulent value, For example, to perform an after-blowing of oxygen, the hydrocarbon medium is supplied to the nozzle at a rate of 1.3 to 2 times its total average puff rate so far.

Podstatou vynálezu dále je, že počáteční nastavené průtočné množství propanu v rozmezí 1 až 3,2 % obj. ze stanoveného průtočného množství kyslíku, se po dosažení nadmýchaného množství kyslíku na 35 až 40 % obj. z jeho celkového stanoveného množství zyýší na 2,5 až 5,3 % obj. z průtočného množství kyslíku, dále po dosažení nadmýchaného množství kyslíku na 75 až 85 i obj. na 3,5 až 5,6 % obj. z průtočného množství kyslíku, načež po dosažení nadmýchaného množství kyslíku na 95 % obj. z jeho stanoveného množství se průtočné množství propanu sníží na 3,3 až 4,9 % obj. z průtočného množství kyslíku, přičemž při dofuku kyslíku se průtočné množství propanu zvýší na 3,5 až 6,5 % obj. z množství přiváděného kyslíku.It is a further object of the present invention that the initial propane flow rate set in the range of 1 to 3.2% by volume of the determined oxygen flow rate is increased to 2.5 upon reaching a fluffy amount of oxygen to 35 to 40% by volume. up to 5.3% by volume of oxygen flow rate, then after reaching a fluffed amount of oxygen of 75 to 85% by volume to 3.5 to 5.6% by volume of oxygen flow rate, then after reaching a fluffy amount of oxygen of 95% the propane flow rate is reduced to 3.3-4.9% by volume of the oxygen flow rate, while the propane flow rate is increased to 3.5-6.5% by volume when the oxygen is blown. of oxygen.

Výhodou způsobu chlazení trysky uhlovodíkovým médiem podle vynálezu je to, že se snižuje spotřeba uhlovodíkového média, snižuje se opotřebení keramické vyzdívky a trysek, zamezuje se vzniku nežádoucím nárůstům kovu na ústi trysek a nerovnoměrnému dmýchání médií v průběhu metalurgického zpracování kovu kyslíkem, dále, že se snižují ztráty kovu, náklady na energii, žáropevný materiál a údržbu zařízení.The advantage of the hydrocarbon medium nozzle cooling method according to the invention is that it reduces the consumption of the hydrocarbon medium, reduces the wear of the ceramic linings and nozzles, avoids unwanted metal growth at the nozzle orifice and unevenly blowing the media during the metallurgical treatment of the oxygen with oxygen. reduce metal loss, energy costs, refractory materials and equipment maintenance.

při zkujňování surového železa v konvertorů o obsahu 75 t se při dmýchání kyslíku v po3 čáteční fázi zkujňování, v množství 1 500 m , což činilo 40 % obj. z celkového stanoveného množství 3 750 m kyslíku, dmýchal tryskou, za úěelem jejího chlazení, propan v množství 2 % “1 . . * obj. z množství dmýchaného kyslíku, což činilo 6 m . min . V následující fázi zkujňování 3-1 se zvýšil podíl dmýchaného propanu na 3,5 % obj., což činilo 10,5 m .min až do nadmýchání >for the refining of pig iron in converters of 75 tons, when blowing oxygen in the initial phase of refining at 1,500 m, which was 40% by volume of the total specified amount of 3,750 m of oxygen, blown through the nozzle to cool it, propane 2% '1. . * by volume of blown oxygen, which was 6 m. min. In the following phase of refining 3-1, the proportion of blown propane increased to 3.5% by volume, which was 10.5 m / min until inhalation>

000 m^, což bylo 80 % obj. z jeho celkového stanoveného množství, načež se jeho podíl dále 3-1 3 zvýšil na 4,5 % obj., to je na 13,5 m .min až do nadmýchání 3 562,5 m , což bylo 95 % obj.000 m ^, which was 80% by volume of its total determined quantity, after which its proportion further increased to 3 - 3% to 4.5% by volume, ie to 13.5 m / min until inhaling 3,562.5 m, which was 95% vol.

z jeho celkového stanoveného množství. V poslední fázi zkujňování se podíl dmýchaného propanu 3 —I snížil na 4 % obj., což činilo 12 m .min z množství dmýchaného kyslíku až do jeho nadmýchání na 100 % obj., to je na celkové jeho stanovené množství.of its total fixed quantity. In the final stage of refining, the propane blowing ratio of 3-I was reduced to 4% by volume, which was 12 m / min from the amount of blown oxygen until it was inhaled to 100% by volume, i.e. to the total amount determined.

Při provádění dofuku kyslíku po dobu 1 min v množství 300 se podíl dmýchaného propanu 3 -1 zvýšil na 5,0 % obj. z množství přiváděného kyslíku, což činilo 15,0 m .min .When the oxygen after-blowing was carried out for 1 min at 300, the proportion of blown propane 3 -1 increased to 5.0 vol% of the amount of oxygen supplied, which was 15.0 m / min.

Vynález lze uplatnit při kyslíkových pochodech výroby oceli, v mimopecním zpracování oceli a při výrobě a zpracování jiných hutnicky vyráběných kovů.The invention can be applied in the oxygen processes of steel production, in the off-furnace steel processing and in the production and processing of other metallurgically produced metals.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

CLAIMS 1. A method of cooling a nozzle with a hydrocarbon medium while blowing oxygen or oxygen in admixture with granular substances below the molten metal level supplied outside the oxygen stream or a mixture thereof exiting the nozzle in an amount of 1 to 16% by volume of gaseous hydrocarbon media. in an amount of from 2 to 8.5 wt. for liquid hydrocarbon media from the amount of blown oxygen, characterized in that the initial setting of the amount of hydrocarbon medium during the blowing of oxygen and its mixture increases from reaching the amount of puffed oxygen to 35-40% by volume of its total determined amount, further from its puffed amount to 75 to 85% of its total and from inhaling to 85 to 95% of its total and then backwards to its inhaling to the total of the specified, while at the same time the oxygen is blown it delivers the hydrocarbon medium to the nozzle in an amount of 1.3 to 2 times its total average puff rate so far.

2. The method of claim 1 wherein the initial propane flow rate is from about 1% to about 3.2% by volume of the determined oxygen flow rate when the amount of oxygen in the range is from about 35% to about 40% by volume. increase to 2.5 to 5.3 ΐ vol. of oxygen flow rate, then after reaching a puffy oxygen level of 75 to 85 vol.%, to 3.5 to 5.6 vol.% of oxygen flow rate, whereupon when the oxygen content is 95% by volume, the propane flow rate is reduced to 3 to 4.9% by volume of the oxygen flow rate, while the propane flow rate is increased to 3.5 to 6 when the oxygen is blown, 5% by volume of oxygen supply.