CZ20022939A3 - Zařízení k výrobě oceli - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení k výrobě oceli, které zahrnuje nádobu, ve které se kovová vsázka jak taví, zkujňuje a čistí, s horní částí nádoby s alespoň jedním otvorem, kterým je do nádoby zajížditelná alespoň jedna elektroda, jakož i s dolní částí nádoby se dnem nádoby, jakož i prostředky k odpichu taveniny a strusky z nádoby.

Dosavadní stav techniky

Obvykle k výrobě ocelí, především ušlechtilých ocelí, jako jsou chrom obsahující nerezavějící, kyselinovzdorné a žáruvzdorné oceli, provádí natavení vsázkových materiálů v elektrických obloukových pecích s navazujícím zkujňováním v separátním konvertoru. Přitom slouží oblouková pec jako předtavný agregát, vlastní proces zkujňování, popř. čistění, ke zhotovení žádané kvality oceli se uskutečňuje v konvertoru.

Z DE 197 28 102 Al je známo uskutečňovat oba tyto procesy, tzn. proces tavení a zkujňování, v jediné nádobě. Pro to vhodná nádoba je vybavena vypouklou střední a dolní částí nádoby, která je - jak je u známých konvertorových zařízení běžné - otočně uložena v nosném kruhu. Odpich taveniny a strusky se uskutečňuje otáčením nádoby přes středovou osu a pomocí odpichových hrdel nebo odpichových

84757 (84757a)

PV 2002-2939 • ·«· · · · · • · · · · · ···· · · ·· ·· otvorů ve vykývnuté poloze do licí pánve na ocel, nacházející se na úrovni podlahy haly.

Takový nosný kruh, jeho uložení, jakož i potřebné zařízení k překlápění nádoby pomocí nosného kruhu jsou ve svém tvarování a montáži nákladné a vyžadují rozsáhlé hnací a řídicí prostředky. Kromě toho předpokládá taková nádoba s nosným kruhem spolehlivou základní konstrukci nebo spolehlivou pecní plošinu, které musí být konstruovány s vynaložením velkého prostoru a síly.

Podstata vynálezu

Vycházejíc z tohoto stavu techniky je základem vynálezu úkol zjednodušit zařízení podle úvodu při zachování kombinované funkce tavení a zkujňování vzhledem k jeho konstrukčnímu provedení.

Tento úkol se řeší zařízením se znaky nároku 1. Výhodné formy provedení jsou uvedeny v podnárocích.

Podle vynálezu se navrhuje místo známého systému odpichu, při kterém se nádoba, která je opatřena odpichovým hrdlem, zachycuje nosným kruhem a k odpichu strusky a taveniny se vykyvuje okolo své osy, upravit systém dnového odpichu k odpichu taveniny a popřípadě strusky - do záchytné nádrže, upravené pod nádobou, v nevykývnuté základní poloze nádoby.

Aby se zároveň nemuselo zcela upustit od klopného pohybu, který je především jako houpavý pohyb, popř.

kolébavý pohyb, tavné lázně s malými úhly naklopení okolo

84757 (84757a)

PV 2002-2939 · 4 4 4 4

4

4 4 4 • · · · · 49 · • · 4 4 »··<*· 4 *

4 4 · · · · • 4 4 «4 44 4444 základní polohy, výhodně menšími než ± 5°, žádoucí na konci tavného procesu, navrhuje se, že má zařízení klopný systém s jednodílným nebo vícedílným klopným rámem, který je upraven ve výši dna nádoby a na kterém je nádoba usaditelná tím, že se v něm zanoří dno nádoby.

Klopný systém je opatřen klopným prvkem, který jednostranně - výhodně pomocí zvedacího pohybu - působí na rám tak, že se rám a tedy nádoba uvádí do klopného pohybu, jakož i s alespoň jedním - proti klopnému prvku ležícím ložiskovým prvkem k zachycování klopného pohybu nádoby. Ložiskový prvek je vytvořen buď jednodílný nebo vícedílný.

Celkově se může na základě navrhovaného systému dnového odpichu upustit od dosavadního - nákladného - klopného zařízení s nosným kruhem, který zahrnuje vypouklou střední část tavné a zkujňovací nádoby, s k tomu potřebnými hnacími prostředky. Dociluje se nádoba s celkově zjednodušeným tvarováním a tedy menšími a řídicími konstrukčně montážními náklady. Kvůli upuštění od nosného kruhu se také požadavky a konstrukci, (výhodně s klopnými tedy náklady na pecní plošinu, popř. základní snižují. Jednoduchými mechanickými prostředky s jedním nebo více hydraulicky ovladatelnými válci poháněného klopného rámu) se současně zhotovuje možnost pro klopení nádoby. Alternativně k řešení klopného rámu je ale také možné, aby nádoba ke zhotovení klopného pohybu přejížděla pomocí hydraulických válců o krátkou trasu horizontálně přes kluznou kolejnici.

Aby se jak u první formy provedení nádoby se systémem dnového odpichu, ale bez klopného systému, tak i u druhé formy provedení nádoby s klopným systémem zaručilo polohování nádoby, má dolní část nádoby bočně přesazené nebo

84757 (84757a)

PV 2002-2939 • 9 9 9 9 9 9 9 ·

999 999999 9 · • · · ·· 9 9 · · ···· 99 99 99 ·» 9999 zesílené oblasti stěn nad dnem nádoby k vytvoření stabilních usazovacích ploch, které dosedají buď na usazovacích operách, které jsou upraveny podél obvodu nádoby, nebo bezprostředně na klopném rámu. Usazovací opěry jsou upraveny buď na pecní plošině nebo na základní konstrukci přímo nebo na klopném rámu.

Pro navrhovaný systém dnového odpichu by mohl přicházet v úvahu například systém, popisovaný ve WO 97/18050. Předmět vynálezu ale není omezen na takový systém dnového odpichu, v úvahu přicházejí všechny druhy známých systémů dnového odpichu. Podle vynálezu se navrhují systémy dnového odpichu, jejichž odpichové· otvory jsou upraveny buď centricky nebo také excentricky k vertikální střední ose nádoby.

V podstatě je možné odpichovat navrhovaným systémem dnového odpichu v nesklopené základní poloze ± 0° jak taveninu, tak i strusku po sobě v jednom lití po zkujňování. Doplňkově se navrhuje systém odpichu strusky s přejížditelnými dveřmi na strusku v boční stěně nádoby, přičemž se k odpichu strusky nádoba pomocí klopného systému pohybuje ze základní polohy ±0° do odstruskovací polohy výhodně až -5°.

Nádoba je na pecní plošině ve formě ocelové konstrukce, na základní konstrukci nebo výhodně na klopném rámu upravena buď pevně nebo uvolnitelně jako výměnná nádoba, aby se výměnou náhradní nádoby snížila doba prostojů, způsobená novou vyzdívkou pece, údržbářskými pracemi nebo opravami.

Celkově jsou pak dány formy provedení pevného nebo klopného pevně upraveného systému nádoby a formy provedení pevného nebo klopného systému výměnné nádoby.

84757 (84757a)

PV 2002-2939 • 9 · 999· • 9 ·· • »9 · « • · ·

99·· 99 99 • # 9 9 9«

Nádoba je v tavírně opatřena víkem pece, které je výhodně chlazeno vodou. Otvor v pecním víku může být k zachycení elektrod vytvořen různě, podle toho, zda je topné zařízení k zavedení elektrod upraveno na pecní plošině nebo na základní konstrukci pevně nebo na klopném rámu klopného systému a zažívá tedy klopný pohyb, popř. houpavý pohyb. U první formy provedení musí být otvor vzhledem k obvodu elektrod, které se - drženy nosnými rameny elektrod zavádějí výkyvným zařízením topného zařízení shora do otvoru nádoby, rozšířen tak, že tyto při klopném pohybu nádoby nenarážejí na stěnu otvoru. Zažívá-li topné zařízení a tedy přídržné zařízení pro elektrody pohyb, mohou být otvory pro elektrody provedeny příslušně menší.

Upravení nádoby s výkyvnými nebo alternativně po nepatrném zdvihu horizontálně přejížditelnými víky, popř. kryty, poskytuje ale ještě jinou důležitou výhodu. Zdvih elektrod je v protikladu k nádobě, známé z DE 19 728 102 Al, podstatně menší, protože elektrody vyjíždějí ve stavu vykývnutého nebo přemístěného krytu konvertoru. Protože jsou elektrody nad okraj nádoby pouze vykývnuté nebo přemístěné, je zdvih elektrod podstatně menší než u známé nádoby, u které se musí elektrody zvedat nad válcovitou část nádoby, prodlouženou kvůli odstruskovacímu procesu.

Nakonec se navrhuje dvoukomorové pecní zařízení, které má dvě podle vynálezu navržené nádoby, popř. zařízení, ve kterých vždy časově paralelně probíhají buď tavící fáze nebo konvertorová fáze. U těchto rozdílných fází se využívají různé systémy zakrývání. U tavící fáze se jedná výhodně o většinou vodou chlazené pecní víko v trubkové konstrukci, tzn. paralelně u sebe upravená, chladicí vodou protékaná (v

84757 (84757a)

PV 2002-2939

0*0 0 * · «» 0 0 · · ·

• · · · ·4«· 0 · ·

444 ·»»··♦ · « •·4 4044

0· 00 0 · 0000 designu trubka na trubku nebo trubka-spára-trubka) trubková potrubí, u konvertorové fáze se hodí kryt z vodou chlazeného žáruvzdorného betonu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 obr. 2 průřez první formou provedení navrhovaného zařízení, průřez druhou formou provedení navrhovaného zařízení s klopným systémem, obr. 3 průřez třetí formou provedení navrhovaného zařízení se zesíleným dnem nádoby a klopným systémem, obr. 4 pohled shora na dvoukomorové pecní zařízení se dvěma vedle sebe upravenými zařízeními podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obrázek 1 znázorňuje v průřezu nádobu 1_ k výrobě oceli, ve které se následně provádí jak natavovací fáze (provoz elektrické pece), tak i konvertorová fáze (konvertorový provoz) . Tato nádoba _1 se skládá z dolní části 2_ nádoby se dnem 3 nádoby, jakož i z na něj se shora napojující boční

84757 (84757a)

PV 2002-2939

Φ Φ φφφφ stěny 4. Jako horní část 5 nádoby je pro natavovací fázi upraveno vykývnutelné, popř. přemístitelné, pecní víko 6, pro konvertorovou fázi vykývnutelný, popř. přemístitelný, kryt 7 konvertoru, jak je zde na levé polovině obrázku detailně naznačeno. Dolní část 2 nádoby je tvořena kovovým pláštěm _8, který je vyzděn žáruvzdorným materiálem 9. Podél střední osy nádoby je centrálně upraven odpichový otvor 10 pro možnost dnového odpichu. Tento odpichový otvor 10 proniká žáruvzdorný materiál 9 a uzavírá se zvenku pomocí horizontálně přemístitelné posuvné součásti 11. V úvahu přichází také vyklopítelný uzávěr. Během natavovacího, popř. konvertorového procesu je odpichový otvor 10 opatřen výplňovým materiálem 12, například výplňovým pískem nebo granulátem, který se k odpichu po vyjetí posuvné součásti 11 sype směrem dolů do licí pánve na ocel (nezobrazeno) . Horní spečený granulát se taví hydrostatickým tlakem tam se nacházející taveniny, tekutá ocel se vylévá směrem dolů do licí pánve na ocel, upravené pod nádobou. V ojedinělých případech může také dojít k tomu, že se v úhlu odkloněnou dmýchací trubkou na kyslík spečený granulát zdola spaluje, aby se umožnil dnový odpich.

Dále jsou do dolní části 2 nádoby umístěny dnové trysky 13 (zde je pro příklad znázorněna jedna dnová tryska) k zásobování taveniny procesními plyny jako je například argon, popř. kyslík, ke zkujňování.

Boční stěny 4 dolní části 2 nádoby sestávají směrem k vnitřní straně nádoby z vodou protékaných stěn 14 . Boční stěna 4 je u znázorněné první formy provedení bez klopného systému přesazena ke dnu 3 nádoby tak, že vznikají vyčnívající usazovací plochy 15, které mají oporu na usazovacích operách 16 k polohování nádoby JL. Takové

84757 (84757a)

PV 2002-2939 • toto» • · · · · · « « to* «···««·« • to · <· « · 4 • ··· · ·«· · · · · ···· ·· ·· ·· ·· ···* usazovací opěry 16 jsou upraveny okolo nádoby na pecní plošině 17.

U formy provedení, znázorněné na obrázku 1, se v 0°základní poloze nádoby JL odpichuje do pánve (neznázorněno), upravené pod nádobou, popřípadě se pánev následně přivádí zařízení k vakuovému zpracování.

K tavící fázi, popř. k provozu elektrické obloukové pece, se nádoba _1 opatřuje pecním víkem _6, které vedle jednodílného nebo vícedílného vodou chlazeného víkového panelu 18 a k tomu příslušné nosné konstrukce 19 má srdcovku 20 ze žáruvzdorného materiálu, kterou jsou zaveditelné elektrody 21 pomocí přejížděcí jednotky topného zařízení. Z tohoto topného zařízení je na obrázku 1 znázorněno pouze nosné rameno 22 elektrody. Pomocí elektrodového provozu se již do nádoby naplněný vsázkový materiál - kovový odpad, tekuté surové železo, části slitin železa, DRI/HBI, přísady atd. - natavují pomocí zhotoveného elektrického oblouku. Po ukončení tavící fáze navazuje konvertorová fáze. Pod tím se v tomto příkladu rozumí jak legování, tak i zkujňování kyslíkem ke snížení obsahu uhlíku taveniny - zde dnovými tryskami 13. Leguje se přídavkem struskotvorných látek a legovacích prostředků. Pro konvertorovou fázi se nejdříve zvedá a horizontálně vykyvuje pecní víko _6 a pak elektrody 21. Následně se kryt konvertoru nebo klobouk 7 konvertoru vykyvuje nebo horizontálně přemisťuje na nádobu JL. Tento je jako stěna _4 nádoby opatřen chladicí vodou protékanými stěnami 14, popř. žáruvzdornými panely. Je vytvořen tak, že se mohou vznikající kouřové plyny vést na příslušné nástavce - (srov. obrázek 3) - a od nich na zařízení k odstraňování prachu.

84757 (84757a)

PV 2002-2939 « · · · · · •9 · · * · » « · > · · ··*·«· « · • · « · · · · · » ·♦·· ·· ·♦ »9 99 9999

Podle druhé formy provedení zařízení podle vynálezu (obrázek 2) má nádoba 101 klopný rám 123. Protože nádoba z obrázku 2 odpovídá nádobě z obrázku 1, používají se u shodných konstrukčních částí příslušné vztahové značky. Na rozdíl od formy provedení podle obrázku 1 nejsou usazovací opěry 16 upraveny na pecní plošině, ale na klopném rámu 123. Klopný rám 123 je upraven obvodově k dolní části dna 3 nádoby.

Tento klopný rám 123 se pohybuje vertikálně pomocí jednoho nebo více hydraulicky poháněných hydraulických válců 124, které jsou upraveny pod klopným rámem. V úvahu přicházejí rovněž elektromotorické pohony pro klopný rám. Nádoba 101 se tímto způsobem převádí ze základní polohy do polohy, naklopené v malém úhlu - výhodně ± 5°C (naklopená poloha není znázorněna). K zachycení klopného pohybu je klopný rám na straně, ležící proti hydraulickému válci 124, upraven na naklápěcím ložisku 125. Úhly naklonění jsou vyznačeny čárkovanými čarami. Tímto způsobem je možné pohybovat nádobu 101 do předem popsané šikmé polohy + 5°, přičemž jsou montáž, popř. provozní náklady, ve srovnání se známou nádobou s nosným rámem značně redukovány. Hydraulický válec, popř. hydraulické válce 124, jakož i ložiskové prvky 125 jsou polohovány na dalších opěrách 126, 127, aby se pod nádobou 101 a pecní plošinou 17 vytvořil volný prostor k odpichu do pánve na ocel.

U třetí formy provedení nádoby 201 se klopný pohyb klopným rámem 223 nevyužívá pouze pro houpavý nebo kolébavý pohyb, ale také k odstruskování dveřmi 228 k odpichu strusky, především při výrobě uhlíkatých ocelí. K tomu je dno 203 dolní části 202 nádoby vytvořeno bočně vyztužené žáruvzdorným materiálem 209, aby se vytvořilo větší množství

84757 (84757a)

PV 2002-2939 to· • · ·· ····

• · · · toto·» to • to · · · • to to to to · to • · · to • to · · stabilních usazovacích ploch 215 k usazování nádoby na klopném rámu 223. Horní část 205 nádoby nevykazuje oproti nádobě z obrázků 1 a 2 žádné podstatné změny.

Obrázek 4 znázorňuje dvoukomorové pecní zařízení se dvěma vedle sebe upravenými zařízeními podle vynálezu, přičemž současně probíhá v jednom zařízení tavící fáze a ve druhém zařízení konvertorová, popř. ofukovací fáze, jakož i naopak. Pro natavovací fázi se první nádoba JL plní potřebným vsázkovým materiálem a uzavírá se pecním víkem _6. Pro natavovací fázi se pecní víko 6 spojuje s výkyvným výfukovým potrubím 29. V této fázi se nachází kryt J_ konvertoru, přiřazený nádobě _1, v čekací poloze. Pomocí výkyvného topného zařízení 30 se tři grafitové elektrody 21 vykyvují nad otvor v pecním víku 6 té nádoby, ve které začíná tavící fáze, a zajíždějí do nádoby. Během toho je druhá nádoba 1' zakryta krytem 7' konvertoru a pomocí druhého potrubí 31' k odvodu spalin, které je výkyvné nad kryt konvertoru, se napojuje na zařízení 32 k odstraňování prachu. Výfukové potrubí 29' se nachází v čekací poloze. Po tavení a zkujňování se například u ocelí, obsahujících chrom, tavenina společně se struskou systémem k dnovému odpichu odpichuje do pánví pro lití oceli za přídavku dalších legovacích prostředků. Následně dochází k odtahu strusky, obsahující chrom, na stacionárním odstruskovacím stanovišti a k transportu taveniny k zařízení k plynulému odlévání.

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r

84757 (84757a)

PV 2002-2939

JUDr. Miloš Všetečka advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2 • 99

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení k výrobě oceli, zahrnující nádobu (1,

   101, 201, 1'), ve které se kovová vsázka jak taví, tak také zkujňuje a čistí, s horní částí (5, 205) nádoby s alespoň jedním otvorem, kterým je alespoň jedna elektroda (21) vyjížditelná do nádoby, a s dolní částí (2, 202) nádoby se dnem (3, 203) nádoby, jakož i prostředky k odpichu taveniny a strusky z nádoby, vyznačující se systémem (10, 11) k dnovému odpichu k odpichu taveniny a popřípadě strusky.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se klopným systémem s jednodílným nebo vícedílným rámem (123, 223), který je upraven ve výši dna (3, 203) nádoby a na kterém je usaditelná nádoba (101, 201), přičemž je v něm zanořeno dno (3, 203) nádoby.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dolní část (2) nádoby má bočně přesazené stěnové oblasti (4) nad dnem (3) nádoby k vytvoření stabilních usazovacích ploch (15) nádoby, které přicházejí do styku na usazovacích opěrách (16), které jsou upraveny na stacionární pecní plošině (17), základní konstrukci nebo klopném rámu (23).
4. 4. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že dolní část (202) nádoby má bočně vyztužené oblastí dna nádoby k vytvoření usazovacích ploch (215), které přicházejí do styku na klopném rámu (223).
5. 5. Zařízení podle nároků 2 nebo 4, vyznačující

   16 84757 (84757a)

   PV 2002-2939 • 9 · 9 • · • * · · · · 9 9·9 • · 9 · · 9 9 · 9 • 999 999999 9 ·

   9 9 9 9 9 9 999 ···· 99 99 99 99 9999 se tím, že klopný systém má alespoň jeden klopný prvek (124, 224), který jednostranně pomocí zvedacího pohybu působí na rám (123, 223) tak, že se rám a tedy nádoba uvádějí do klopného pohybu, jakož i s alespoň jedním

   ložiskovým prvkem (125) k zachycování klopného pohybu nádoby. 6. Zařízení podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující s e tím , že otvor (10) systému dnového odpichu, umístěný do dna (3) dolní části (2) nádoby, je upraven k vertikální střední ose nádoby buď centricky nebo excentricky. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačují c í se

   tím, že systém dnového odpichu zahrnuje uzavírací prvek (11), který po odpichu uzavírá zvenku odpichový otvor, jakož i plnicí zařízení k plnění odpichového otvoru výplňovým materiálem (12).
6. 8. Zařízení podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se systémem odpichu strusky s přemístitelnými dveřmi (228) na strusku v boční stěně dolní části (202) nádoby, přičemž je k odpichu strusky nádoba (201) vykývnutelná pomocí klopného systému.
7. 9. Zařízení podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se topným zařízením (30, 31) k vykyvování elektrod (21) otvorem, umístěným do horní části nádoby, přičemž je topné zařízení pevně upraveno na pecní plošině (17) nebo základní konstrukci a otvor je vzhledem k obvodu elektrod rozšířen tak, aby tyto při klopném pohybu nádoby nenarážely na stěny otvoru.

   16 84757 (84757a)

   PV 2002-2939

   9 9 9 ··· • 9 9··· ·· ·

   9 999 99···» · · • · 9 9 · ··«·

   9999 9· 9· *· φ φφ φ
8. 10. Zařízení podle některého z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že nádoba je jako pevná nádoba neuvolnitelně nebo jako výměnná nádoba uvolnitelně upravena na základní konstrukci, pecní plošině (17) nebo klopném rámu (123, 223).
9. 11. Zařízení podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se nádobou, ve které dochází po sobě k procesům natavování (tavící fáze) a zkujňování a čistění (konvertorová fáze), přičemž nádoba (1, 101, 201) zdola nahoru má: dolní část (2, 102) nádoby se dnem nádoby (3, 203), jakož i na to se napojující vypouklou boční stěnu (4), horní část (5, 205) nádoby s výkyvným krytem (7) konvertoru nebo výkyvným pecním víkem (6) s tam umístěnou srdcovkou (20) ze žáruvzdorného materiálu s otvory pro elektrody, přičemž kryt (7) konvertoru a pecní víko (6) nádobu střídavě v závislosti na tavící nebo konvertorové fázi zakrývají, jakož i systém (13) dmýchacích trysek, umístěný v dolní části nádoby, k přivádění procesních plynů.
10. 12. Dvoukomorové pecní zařízení se dvěma navzájem sousedíc upravenými a střídavě v tavící a konvertorové fázi poháněnými zařízeními podle některého z nároků 1 až 11.

    Zastupuj e:

    Dr. Miloš Všetečka v.r.
11. 16 84757 (84757a)

    PV 2002-2939