CZ106394A3 - Process for treating molten metal, particularly molten steel with an oxidant and apparatus for making the same - Google Patents

Description

(57) Způsob zpracování kovovývch tavenin spočívá v tom, že se na taveninu působí tekutým kyslíkem nebo směsí z tekutého a plnného kyslíku. Zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že zařízení k obstárávání kyslíku je tvořeno akumulační nádrží (5), ke které je připojena přes alespoň jedno izolované vedení (4) a čerpadlo (8) tryska (1).

Ίο

Způsob zpracování___kovových_____tavenin, zvláště ocelové taveniny, okysličovadlem a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zpracování kovových tavenin, zvláště ocelové taveniny, okysličovadlem a zařízení k jeho provádění.

Dosavadní stav techniky

Ke zkujnění ocelí je známé použití okysličovacích plynů nebo plynných směsí, zvláště plynného kyslíku. Obvykle se zkujňování provádí v konventoru vybubláváním, nebo probubláváním plynu nebo kombinací obojího. Význaky řady postupů se odlišují podle typu dodávky kyslíku, jako je například LD proces, LDAC způsob nebo OBM proces. Přitom se plynný kyslík přivádí k reakci se surovým železem podstatou.

Při zkujnění ocelí plynným kyslíkem činí doba probublávání potřebná k oxidaci uhlíku, křemíku, fosforu a mangánu obsažených v tavenině surového železa a k redukci železa 15 až 18 min.

Podstata vynálezu

Vynález spočívá v základu úkolu vytvořit postup a zařízení se zvýšenou rychlostí zkujňování.

Vzhledem ke stavu techniky uvedenému v předvýznaku nároku 1 je tento úkol vyřešen podle vynálezu znaky uvedenými ve význakové části nároku 1.

Výhodná další vytvoření vynálezu jsou vedlejších nárocích.

uvedena ve

Podle vynálezu se ke zkujnění ocelí používá tekutý kyslík, podchlazený jako jednofázová tekutina na teplotu varu nebo pod teplotu varu, nebo jako dvou složková směs z tekutiny a plynu. Tekutý kyslík má za normálních podmínek 855 krát větší hustotu než plynný kyslík. Tím se kyslík přivádí do reakční zóny v koncentrovanější podobě a zvyšuje se tak rychlost reakce. Kyslíkem použitým v tekutém stavu dané vyšší celkové množství bude výhodně řídit ovlivnění zkujnění vzhledem k vyšší rychlosti, přičemž se dosáhne podle vynálezu zkrácení doby probublávání o až k 75 %. Přitom se může zkujnění řídit vzhledem k vyšší rychlosti zkujnění ovlivněním poměru plynného a tekutého kyslíku a/nebo ovlivněním tlaku kyslíku a geometrie trysky. Variací tlaku tekutého kyslíku energie. Může se a geometrie trysky se může ovlivňovat vstupní tak, že paprsek pronikne do zlepšuje rozložení legujících zmenšuje se emise prachových rovněž zvyšovat taveniny. K tomu přistupuje, že se prvků a rovněž obsah lunkrů a částic, poněvadž se vstupem impulzního tekutého kyslíku se jednak zlepšuje rozpustnost a jednak promísení surového železa.

Popis obrázků na výkresech

Příklad provedení vynálezu je zobrazen na výkresech a v následujícím bude blíže popsán. Na výkresech znázorňuje:

obr. 1 schématicky zařízení s tří otvorovou kyslíkovou dmyšnou a tepelným výměníkem, obr. 2a schématicky tří otvorovou trysku s jádrem paprsku z tekutého kyslíku, obr. 2b příčný řez tryskou podle obr. 2a, o

obr. 3 schématické zobrazení zařízení se sprchovou hlavou a plynovým separátorem.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schématicky znázorněna tryska i, ze které vystupuje paprsek 2 tekutého kyslíku s rychlostí vysokou až k 90 m/s a vstupuje na tekutou lázeň oceli v konvertoru 3. Přívod tekutého kyslíku nastává izolovaným vedením 4 z izolované akumulační nádrže 5. pro tekutý kyslík.

Tato akumulační nádrž 5 sestává obvykle z blíže neznázorněného trubkového vedení a ventilu k oddělení tekutého a plynného kyslíku. Tekutý kyslík nutný pro způsob podle vynálezu se odebírá z izolované akumulační nádrže 5 odběrným vedením 6 a pokud není tlak v akumulační nádrži 5 sám dostatečný zvyšuje se tlak čerpadlem 8 tekutého kyslíku přes uzavírací ventil 7 až k 50 barům. Podchlazení kyslíku nastává tekutým dusíkem nebo tekutým kyslíkem. Tekutý dusík má za normálního tlaku o 13° C nižší bod varu než kyslík a je proto jako chladící medium vhodnější.

Kryogenní medium vhodné pro chlazení a podchlazení má rovnovážnou teplotu, která je závislá na tlaku okolí. Při tlaku okolí 1 bar činí tato teplota - 183° C a při poklesu tlaku okolí se zmenšuje. Jak je znázorněno na obr. 1, ochlazuje se proto tlakový kyslík v potřebném rozsahu kyslíkem v tepelném výměníku 21 za nízkého tlaku. 2 izolovaného vedení 4 se za uzavíracím ventilem 7 odbočí tekutý kyslík k ochlazování a vede se plnícím systémem 22 do tepelného výměníku 2JL·

Uvnitř tepelného výměníku 21 se pomocí podtlakového čerpadla 24 získá podtlak až k 0,1 bar. Tím se snižuje teplota varu tekutého kyslíku v tepelném výměníku 21 o až k 17° C, takže může sloužit jako ochlazovací medium pro okysličovací kyslík.

Volbou podtlaku, který se snímá čidlem 23 , se může stanovit rozdíl teploty ochlazovac ího kyslíku k okysličovacímu kyslíku a tím velikost tepelného výměníku 21.

Kyslík mající ke zkujňování v nádrži tlak pod 3 až 6 bary, což odpovídá rovnovážné teplotě - 167 až - 159° C, se vede tepelným výměníkem 21 na měděnou spirálu 25 a přitom se ochlazuje chladícím kyslíkem, který ho obklopuje, podle uvedených tlakových poměrů o 16 až 41° C pod svojí teplotu varu. Toto podchlazení, jak je popsáno výše, je proveditelné s nebo také bez použití podtlaku. Potom zkujňovací kyslík pokračuje izolovaným vedením 4 do trysky i, kterou obepíná izolace a vodní chladící kanál 16, chránící jí proti vysoké tepelné radiaci kovové taveniny. Zkujňovací kyslík opouští trysku i a tím se uvolňuje.

Plynný kyslík vznikající při chlazení vlastního zkujňovacího média se může pro zkujňování použít obvyklým způsobem nebo v kombinaci s tekutým zkujňovacím kyslíkem. Na obr. 2 je proto zobrazena tryska 1. vytvořená jako tří děrová kyslíková dmyšna. Tryska 1. má centrální kanál 10 proudění, který je spojen s výstupní tryskou 11. Ve výstupní trysce 11 je vytvořen výstupní kanál 12 škrtící tekutý kyslík, ve kterém se tvaruje před svým výstupem tekutý kyslík do proudu. Soustředně s centrálním kanálem 10 je vytvořen přívod 13 pro plynný kyslík, který vystupuje, přednostně ze tří, výstupních otvorů 14 obklopujících výstupní kanál 12.. Výstupní otvory 14 jsou umístěny v bloku 15 trysky, který je spojen s trubkou 17 pláště mající chladící kanál 16. Chladící prostředek, přednostně voda, proudí v podobě oběžného chlazení podle šipek 18, 19.

Podle jiné varianty provedení může být tryska 1, vytvořena jako dmyšna čistě tekutého kyslíku.

Na obr. 3 je znázorněno zařízení k zkujnění tekutým kyslíkem, u kterého se tekutý kyslík uvolňuje z akumulační nádrže

5. Tekutý kyslík' pokračuje odběrným vedením 6, jiným plnícím systémem 31 a izolovaným vedením 4 do oddělovače 30 plynné fáze. Jiný plnící systém 3.1 udržuje v oddělovači 30 plynné fáze tekutý kyslík sloužící ke zkujňování automaticky na požadované úrovni, k čemuž se snímá snímačem 32 plnící stav.

V oddělovači 30 plynné fáze se oddělí plynný kyslík od tekutého kyslíku. Tekutý kyslík se přivádí izolovaným vedením 4, které je vytvořeno jako sprchová hlava pro více paprsků. Sprchovou hlavou se tekutý kyslík rozděluje ve stavu téměř bez tlaku v mnoha paprscích 2 na povrch kovové taveniny a tím se bezpečně vytvoří velká reakční plocha.

Plynný kyslík vznikající vlivem venkovní teploty se separuje oddělovačem 30 plynné fáze před čerpadlem, případně tryskou .1 a dalším vedením 34, naznačeným pouze šipkou, připojeným k otvoru 33 se vede zpět do akumulační nádrže 5, případně do okružní vedení kyslíku.

Izolované vedení 4 může být, jak bylo popsáno ve spojitosti s obr. 1, k zamezení předčasného vypařování doplňkově přepláštěno kryogenním mediem.

S kyslíkem se mohou podle potřeby upotřebit také jiné materiály, například argon nebo pevné látky.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob zpracování kovových tavenin, zvláště ocelové taveniny, okysličovadlem vyznačující se tím, že se na taveninu působí tekutým kyslíkem nebo směsí z tekutého a plynného kyslíku.
2. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že se tavenina probublává kyslíkem z trysky (1), přičemž se kyslík ve vedení (4) vedoucím k trysce (1) a/nebo v trysce (1) ochladí, přičemž teplota kyslíku leží při normální teplotě pod jeho bodem varu.
3. 3. Způsob podle nároků 1 nebo 2 vyznačující se tím, že se tekutý kyslík, kterým se působí na taveninu, ochlazuje tekutým dusíkem nebo tekutým kyslíkem ve stavu varu.
4. 4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3 vyznačující se tím, že se tekutý kyslík, kterým se působí na taveninu, ochlazuje v tepelném výměníku (21) tekutým kyslíkem, jehož tlak je nižší než tlak tekutého kyslíku, kterým se působí na taveninu.
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4 vyznačující se tím, že ochlazovací tekutý kyslík má tlak pod tlakem okolí.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5 vyznačující se tím, že se působí tekutým kyslíkem o tlaku 6 až 50 bar.
7. 7. Zařízení k provádění způsobu podle jednoho z nároků 1 až 6 se zařízením k obstarání kyslíku a tryskou spojenou s tímto zařízením k obstarání kyslíku vyznačující se tím, že zařízení k obstarání kyslíku je tvořeno akumulační nádrží (5), ke které je připojena přes alespoň jedno izolované vedení (4) a čerpadlo (8) tryska (1).
8. 8. Zařízení podle nároku 7 vyznačující se tím, že izolované vedení (4) je opatřeno oplášténím s rozvodem tekutého dusíku nebo tekutého kyslíku.
9. 9. Zařízení podle nároků 7 nebo 3 vyznačující se tím, že tryska (1) je opatřena alespoň jedním chladícím kanálem (16).
10. 10. Zařízení podle jednoho z nároků 7 až 9 vyznačující se tím, že na izolovaném vedení (4) je mezi čerpadlem (8) a tryskou (1) umístěn tepelný výměník (21), který je připojen k podtlakovému čerpadlu (24).