CZ20023440A3

CZ20023440A3 - Způsob přímého tavení a zařízení k jeho provádění

Info

Publication number: CZ20023440A3
Application number: CZ20023440A
Authority: CZ
Inventors: Rodney James Dry; Peter Damian Burke
Original assignee: Technological Resources Pty Ltd
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2003-09-17
Also published as: EP1276912A4; EP1276912A1; AUPQ695000A0; BR0110108A; DE60128671D1; ZA200208389B; TW528805B; EP1276912B1; KR100764042B1; CA2405966C; AU4815601A; WO2001081637A1; JP2012255215A; CN1429278A; US20040031355A1; AU2001248156B2; ATE363544T1; CA2405966A1; RU2258744C2; US6989042B2

Description

Způsob přímého tavení a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a. zařízení na výrobu roztaveného kovu (kterýžto výraz zahrnuje i slitiny kovů), a to zejména, avšak nikoli výlučně, způsob výroby železa z výchozího materiálu, obsahujícího železo, jako jsou například rudy, částečně redukované nebo odkysličené rudy a materiály, obsahující kov.

Vynález se týká zejména přímého tavícího využívajícího lázně roztaveného kovu, a zařízení odpadní procesu, na výrobu roztaveného kovu z výchozího materiálu, obsahujícího železo.

Dosavadní stav techniky

Jeden známý způsob přímého tavení, založený na lázni a určený pro výrobu roztaveného železného způsob DIOS. Tento způsob DIOS zahrnuje etapu redukce a etapu redukce při tavení.

roztavené kovu, je předběžné

U způsobu DIOS je ruda (-8 mm) předehřívána (750° C) a předběžně redukována (10 až 30 %) ve fluidníčh ložích i

s využitím odpadních plynů z tavné redukční nádoby, která obsahuje roztavenou lázeň kovu a strusky, přičemž struska vytváří na kovu silnou vrstvu. j • 4· · 4 4

Jemné částice (-3 mm) a hrubé částice (-8 mm) rudy jsou oddělovány v etapě předběžné redukce daného způsobu. Uhlí a předehřátá a předběžně redukovaná ruda jsou (prostřednictvím dvou přívodních potrubích) přiváděny kontinuálně do tavné redukční pece z horní části této pece. Ruda se rozpouští a vytváří oxid železnatý FeO v silné vrstvě struský, přičemž uhlí se rozkládá na aktivní uhlí a na těkavé látky strusky.

ve vrstvě

Kyslík je vháněn nebo dmýchán speciálně zkonstruovanou přívodní trubkou, což přispívá k sekundárnímu spalování ve zpěněné strusce. Proudy kyslíku spalují oxid uhelnatý, který je vytvářen v průběhu tavných redukčních reakcí, v důsledku čehož je vytvářeno teplo, které je přenášeno do [roztavené t

strusky. Oxid železnatý FeO je redukován na rozhraní strusky a kovu, jakož i na rozhraní strusky a aktivního uhlí.

Promíchávací plyn, vháněný do lázně horkého, kovu ze spodní strany tavné redukční nádoby, zdokonaluje účinnost přednosu tepla a zvyšuje rozhraní strusky a kovu pro průběh redukce. Struska a kov jsou pravidelně odpichovány.

Dalším známým postupem přímého tavení pro výrobu roztaveného železného kovu je způsob AISI. Tento způsob AISI !

rovněž zahrnuje etapu předběžné redukce a etapu redukce při tavení.

U způsobu AISI jsou předehřátá a částečně předběžně zredukovaná zrnka železné rudy společně s uhlím nebo r

hráškovým koksem a se struskotvornými přísadami ^přiváděny seshora do tlakového tavícího reaktoru, který j obsahuje roztavenou lázeň kovu a strusky.

Uhlí se ve vrstvě strusky rychle odplyňuje, přičemž se zrnka železné rudy rozpouštějí ve strusce a jsoJ následně redukována s pomocí uhlíku (aktivního uhlí) vel strusce.

i

Procesní podmínky způsobují zpěnění strusky. Oxid uhelnatý CO a vodík H, vytvářené při tomto procesu, jsou přídavně spalovány ve vrstvě strusky nebo přímo nad ní za účelem vytváření energie, nezbytné pro endotermické redukční reakce.

Kyslík je vháněn nebo dmýchán seshora přes středovou vodou chlazenou přívodní trubku, přičemž dusík je vháněn dmyšní trubicí ve spodní části reaktoru pro zajištění dostatečného promíchávání za účelem usnadnění přenosu tepla, získaného z energie přídavného' spalování, do lázně.

Odpadní plyny z daného procesu jsou zbavovány prachu v cyklónovém odlučovači prachu ještě předtím, než jsou přiváděny do pece šachtového typu pro předehřívání a předběžnou redukci zrnek oxidu železnatého nebo wustiitu.

Další známý způsob přímého tavení, který je založen na vrstvě roztaveného kovu jako na reakčním médiu, a který je obecně nazýván jako tavící proces HI, je popsán v mezinárodní patentové přihlášce PCT/AU 96/00197 (WO 96/31627) na jméno přihlašovatele.

Tento tavící proces HI, tak jak je popsán i ve shora uvedené mezinárodní patentové přihlášce, obsahuje: i

I (a) vytváření lázně roztaveného kovu a strusky v nádobě;

(b) přivádění či vhánění do této lázně:

♦ · ·· ·· í ··· ··· · * · ·· · · ···· · · · (i) vstupního materiálu, obsahujícího kov, kterým jsou obvykle oxidy kovů; a (ii) pevného uhlíkatého materiálu, obvykle uhlí, které působí jako redukční činidlo pro oxidy kovů a jako zdroj energie; a (c) tavení vstupního materiálu, obsahujícího kov, na kov v kovové vrstvě.

Tavící proces HI rovněž zahrnuje vháněn-í plynu, obsahujícího kyslík, do prostoru nad lázní, a reakčhích plynů pro přídavné spalování, jako jsou například oxid^ uhelnatý (CO) a vodík (H₂) , uvolňovaných z lázně a přenášejících vytvářené teplo do lázně za účelem zvyšování tepelné energie, požadované pro tavení vstupních materiálů, obsahujících kov.

Tavící proces HI rovněž zahrnuje vytváření přechodové oblasti v prostoru nad nominálním nehybným povrchem lázně, ve které dochází ke stoupání a klesání rozstřikovaných a šplíchajících kapiček nebo proudů roztaveného kovového materiálu, které vytvářejí účinné médium pro přenášení do lázně tepelné energie, která je vytvářena prostřednictvím přídavného spalování reakčních plynů v prostoru nad lázní.

Způsob tavení HI, popsaný v mezinárodní jpatentové přihlášce, je charakterizován vytvářením přechodové oblasti prostřednictvím vhánění nosného plynu, vstupních materiálů, obsahujících kov, a tuhého uhlíkatého materiálu do lázně přes úsek strany nádoby, který je ve styku s lázní, a/nebo z horní strany lázně tak, že nosný plyn a tuhý materiál píroniká do

«· ·· ·· ···· • · · · · · • · · · · · lázně a způsobuje vypuzování prostoru nad povrchem lázně.

roztaveného materiálu do

Způsob tavení HI, popsaný v mezinárodní přihlášce, představuje zdokonalení vzhledem k formám způsobu tavení HI, kde byla přechodová oblast vytvářena prostřednictvím spodního vhánění plyhu a/nebo uhlíkatého materiálu do lázně, což způsobovalo vypuzování rozstřikovaných a šplíchajících roztaveného materiálu z lázně.

patentové dřívějším kapiček nebo proudů

Podstata vynálezu

Přihlašovatelem byly provedeny rozsáhlé výzkumy a zkušební práce v oblasti způsobů přímého tavení, přičemž bylo dosaženo celé řady významných zjištění v souvislosti s těmito způsoby. {

Obecně řečeno se předmět tohoto vynálezu týká způsobu přímého tavení pro výrobu kovů včetně kovových slitin z materiálů, obsahujících železo, kterýžto způsob následující kroky:

(a) vytváření lázně roztaveného roztavené štrusky v hutnické obsahuj e kovu nádobě, (b) vhánění vstupních materiálů, kterými jsou tuhý materiál a nosný plyn, do roztavené lázně při rychlosti alespoň 40 m/s prostřednictvím dolů směřující přívodní trubky pro vhánění tuhých materiálů, která má přívodní trubici o vnitřním i

• 9 99 ) 9 9 » 9 9 9 9

9999 průměru od 40 mm do 200 mm, j která je umístěna tak, že středová osa výstupního f

konce přívodní trubky leží pod úhlem od

20° do 90° vzhledem k vodorovné ose, a í

vytváření povrchového proudu plynu alespoň 0,04 Nm³/s/m² v roztavené lázni

I (kde m se týká oblasti vodorovného průřezu roztavené lázně) alespoň částečně vháněného způsobuje materiálu ve šplíchaj ících a |vytváření prostřednictvím reakcí materiálu v lázni, což vystřikování roztaveného formě rozstřikovaných a kapiček nebo proudů i

expandované oblasti roztavené lázně, přičemž proud plynu a vzhůru vyStřikovaný roztavený 'materiál způsobují| zásadní pohyb materiálu v roztavené lázni a silné promíchávání roztavené lázně,| přičemž přiváděné materiály jsou zvoleny tak, že celkově jsou reakce přiváděných v roztavené lázni endotermické, materiálů a

horní oblasti metalurgické prostřednictvím alespoň jedné (c) dmýchání plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby přívodní trubky pro dmýchání plynného kyslíku, a přídavné spalování spalitelných plynů, uvolňovaných z roztavené lázně¹, přičemž

I stoupající a poté klesající roztavený materiál v expandované oblasti roztavené lázně usnadňuje přenos tepla do roztavené • lázně.

il ···· ♦ · ·· . ·· ·· ···· • · · o · · ·· · • · · o · ··· · · · \7 • Θ · · o · · · β ·· ·

Expandovaná oblast roztavené lázně vysokým objemovým podílem plynových materiálu.

je charak .enzovana pórů v roztaveném

Objemový podíl plynových činí s výhodou alespoň 30 % roztavené lázně.

pórů v objemu roztaveném expandované materiálu oblasti

Rozstřikované a šplíchající kapičky nebo proudy roztaveného materiálu jsou vytvářeny prostřednictvím shora popisovaného proudění plynu v roztavené lázni. Jelikož si přihlašovatel nepřeje být vázán následujícím popisem, je přesvědčen, že rozstřikované; a šplíchající kapičky nebo proudy jsou vytvářeny v důsledku promíchávacího turbulentního režimu při nižších rychlostech proudění plynu a v důsledku fontánového režimu při vyšších rychlostech proudění plynu.

Proudění plynu a směrem vzhůru vypuzovaný roztavený materiál s výhodou způsobují zásadní pohyb materiálu, a to směrem do a směrem ven z roztavené lázně. ’

Tuhý materiál s výhodou obsahuje materiál, obsahující í ) železo, a/nebo tuhý uhlíkatý materiál. Shora popisovaná i

expandovaná oblast roztavené blázně je naprosto ohlišná od i vrstvy zpěněné strusky, vytvářené v souladu se shora! popsaným ' způsobem AISI.

Krok (b) s výhodou obsahuje vhánění přívodních (materiálů do roztavené lázně tak, že přívodní materiály pronikají do spodní oblasti roztavené lázně.

• · · · · • · · β • · · ο • · · · ο

Expandovaná oblast roztavené lázně vytvářena na spodní oblasti roztavené lázně.

·· ···· je is výhodou

Krok <b) s výhodou obsahuje vhánění přívodních materiálů do roztavené lázně prostřednictvím přívodní trubky při rychlosti v rozmezí od 80 do 100 m/s.

Krok (b) dále s výhodou obsahuje vhánění vstupních materiálů do roztavené lázně prostřednictvím přívodní trubky při hmotnostní průtokové rychlosti až do 2,0 t/m²/ s, kde nf se týká průřezové oblasti přívodní trubky.

Krok (b) rovněž s výhodou zahrnuje vhánění přívodních materiálů do roztavené lázně prostřednictvím přívodní trubky při poměru tuhých látek ku plynu o velikosti od 10 do 25 kg tuhých látek na Nm³ plynu.

i

Poměr tuhých látek ku plynu je nejvýhodněji 10' až 18 kg tuhých látek na Nm³ plynu.

i

Krok (b) s výhodou zahrnuje vhánění přívodních ímateriálů

Ϊ prostřednictvím množiny přívodních trubek pro vhánění tuhých materiálů a vytváření proudu plynu alespoň 0,04' Nm³/s/m²v roztavené lázni.

I i

Proud plynu v roztavené lázni, vytvářený v kroku (b), je s výhodou alespoň 0,04 Nm³/s/m² na nominálním klidovém povrchu roztavené lázně.

Proud plynu v roztavené lázni má s výhodou průtokovou rychlost alespoň 0,2 Nm³/s/m².

t i

9 9 99 • 9 9

9 9

9 9 99 • 9 • · « .9

Průtoková rychlost je s výhodou alespoň 0,3 Nmj/s/m².

t .

Průtok plynu v roztavené lázni, vytvářený v )<roku (b) , je s výhodou menší, než 2 Ňm³/s/m². j )

Proudění plynu v roztavené lázni může být| částečně vytvářeno v důsledku vhánění plynu do roztavené lázně zespoda !

a/nebo boční stěnou, a to s výhodou do spodní oblasti roztavené lázně.

Plynem, obsahujícím lázně v kroku (c), je obohacený vzduch.

kyslík, dmýchaným pro s výhodou vzduch nebo roztavené kyslíkem

Krok (c) s výhodou obsahuje dmýchání vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu do hutnické nádoby při teplotě od 800 °C do 1 400 °C as při rychlosti od 200 m/s do 600 m/s prostřednictvím alespoň jedné přívodní trubky pro dmýchání plynného kyslíku, a vytlačování expandované oblastijroztavené lázně v oblasti spodního konce přívodní trubky 'směrem od přívodní trubky, a vytváření „volného prostoru kolem spodního konce přívodní trubky, kde je roztaveného materiálu, která je nižší, než i

roztaveného materiálu v expandované oblasti roztavené lázně, přičemž přívodní trubka je umístěna tak, že:

koncentrace koncentrace (i) středová osa přívodní trubky- leží pod úhlem od 20° do 90° | vzhledem k vodorovné ose, (ii) přívodní trubka zasahuje do hutnické nádoby ve vzdálenosti, ktíerá činí • · • ··« alespoň velikost vnějšího prumeru spodního konce přívodní trubky, a (iii) spodní konec přívodní trubky ma alespoň trojnásobnou velikost, jako vnější průměr spodního konce přívodní trubky nad klidovým povrchem lázně.

roztavené prostoru

Koncentrace roztaveného materiálu ve volném kolem spodního konce přívodní 'trubky činí s výhodou 5 % nebo méně objemu tohoto prostoru.

Volný prostor kolem spodního konce přívodní trubky je s výhodou polokulovým prostorem, který má průměr, který činí alespoň dvojnásobek vnějšího průměru spodního konce přívodní trubky.

Volný prostor kolem spodního konce přívodní trubky s výhodou nepřesahuje čtyřnásobek vnějšího průměrů spodního konce přívodní trubky.

S výhodou alespoň 50 %,j ještě výhodněji alespoň 60 % objemových kyslíku ve vzduchu nebo v kyslíkem obohaceném vzduchu je spalováno ve volném prostoru kolem spodního konce přívodní trubky.

Krok (c) s výhodou obsahuje dmýchání plynu, obsahujícího j kyslík, do hutnické nádoby ve vířivém pohybu.

Výrazem „tavení je zde nutno rozumět tepelné ^:zpracování, při kterém dochází k chemickým reakcím, které ^!

I redukují vstupní materiál, výroby tekutého kovu.

• 9 9 9	99	·.« 99		9 9	99 9 9
•	• 9	» · 9	9	9	9
•	• *	• · 9 · ·	9	9	9
• ·	• ·	• 9 9 ·	9	9	9 9
• ·	··	• · 9 9		9 9	9 9

obsahující železo, ža účelem

Výrazem „klidový povrch v souvislosti s roztavenou lázní je nutno rozumět povrch roztavené lázně za provozních ř

podmínek, kdy nedochází k žádnému vhánění plynů nebo tuhých látek, a tím ani k žádnému promíchávání lázně.

Způsob s výhodou zahrnuje udržování vyso strusky v nádobě vzhledem k množství roztaveného kovu v nádobě.

é zásoby železného

Množství strusky v nádobě, to znamená zásoba strusky, má přímý dopad na množství strusky, která je v expandované oblasti roztavené lázně.

Poměrně nízké charakteristiky přenosu tepla u strusky v porovnání s kovem jsou velice významné v souvislosti s minimalizací tepelných ztrát z expandované oblasti roztavené lázně do vodou chlazených bočních stěn, jakož i z nádoby prostřednictvím jejich bočních stěn. !

V důsledku vhodného řízení daného způsobu může struska v expandované oblasti roztavené lázně vytvářet vrstvu nebo I vrstvy na bocnich stěnách, které napomáhají při zabraňování tepelným ztrátám z těchto bočních stěn.

Takže změnou zásoby strusky je možno zvyšovat nebo snižovat množství strusky v^;expandované oblasti i roztavené lázně a na bočních stěnách, v důsledku čehož je možno řídit a kontrolovat tepelné ztráty prostřednictvím bočních stěn nádoby. , ···· κ ·> ·* ·· «·«· ί · 0 0 0 0 0 « ·

9 9 9 9 999 9 9 9

9 9 9 » 00 0 0000

00 00 00 00 00

Struska může vytvářet vrstvu na bočních stěnách.

„mokrou vrstvu nebo „suchou „Mokrá vrstva obsahuje ztuhlou vrstvu, bočních stěnách, polotuhou vrstvu a vnější povlak.

„Suchá vrstva je taková, ve které je v struska ztuhlá.

která ulpívá na kapalný filmový podstatě veškerá

Množství strusky v nádobě rovněž představuje pro regulaci rozsahu přídavného spalování.

opatření

Pokud je zejména zásoba strusky příliš nízká, bude docházet ke zvýšenému vystavení kovu v expandované oblasti roztavené lázně okolnímu působení, v důsledku čehož bude docházet ke zvýšené oxidaci kovu a rozpuštěného uhlíku v kovu a k potenciálu pro redukované přídavné spalování a následné snížené přídavné spalování bez ohledu na kladný účinek, který má kov v expandované oblasti roztavené lázně na přenos tepla do kovové vrstvy.

Kromě toho, pokud je zásoba strusky příliš vysoká, potom t

jedna nebo více přívodních trubek pro dmýchání plynu, obsahujícího kyslík, bude ponořena do expandované oblasti i roztavené lázně, což minimalizuje pohyb reakčnich plynů v horní oblasti směrem ke konci každé přívodní trubky, v důsledku čehož dochází ke snížení potenciálu prd přídavné spalování.

··*· Λ*

A · 4

Množství strusky v nádobě, to znamená zásoba strusky, může být regulováno a řízeno s pomocí rychlostí odpichování kovu a strusky.

Vytváření strusky v nádobě může být regulováno a řízeno prostřednictvím změny rychlostí přivádění vstupního materiálu, obsahujícího kov, uhlíkatého materiálu a I struskotvornych přísad do nádoby, jakož i prostřednictvím změny provozních parametrů, jako jsou například dmýchání plynu, obsahujícího kyslík, rychlosti

Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou obsahuje řízení a regulování hladiny rozpuštěného uhlíku v roztaveném železe tak, aby byla alespoň 3 % hmotnostní, a udržování strusky v silně redukovaném stavu, železnatého FeO menším, než což vede k hladinám oxidu % hmotnostních, a menším, než 5 % hmotnostních, ve strusce.

s výhodou

Materiál, obsahující železo, je s výhodou taven na kov alespoň převážně ve spodní oblasti roztavené lázně. Tato oblast nádoby má konstantně vysokou koncentraci kovu.

V praxi existuje určitý podíl materiálu, obsahujícího železo, který je taven na kov, a to v ostatních oblastech nádoby. Avšak úkolem způsobu podle ' tohoto vynálezu a ' i významným rozdílem mezi způsobem podle tohoto vynálezu a dosud známými způsoby je maximalizovat tavení materiálu, obsahujícího železo, ve spodní oblasti roztavené lázně.

Krok (b) předmětného způsobu může zahrnovat vhánění vstupních materiálů přes množinu přívodních trubek pro ···· ·« ·* ·'* «» ···· • · · · » · · · · • · · · · ··* * · · • · · · · ·· ·ι · · * e • ·· · · ·· · · · · · • e ♦·♦ ·* ·♦ ·* vhánění tuhých materiálů, a vytváření proudění velikosti alespoň 0,04 Nm³/s/m² v roztavené lázni.

plynu o

Vhánění materiálu, obsahujícího železo, a uhlíkatého materiálu může být prováděno s pomocí stejných nebo samostatných přívodních trubek.

Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou zajišťování vystřikování roztaveného materiálu do prostoru nad expandovanou oblastí roztavené lázně.

obsahuje horního

Krok (c) s výhodou obsahuje hořlavé plyny pro přídavné spalování tak, že úroveň přídavného spalování j’e alespoň %, přičemž přídavné spalování je definováno jako!:

i [C0₂] + [//₂č>] i [CO₂] + [7f₂6>] ₊ [C<9] + [//₂] !

ί t

kde: j [co,] - znamená objem oxidu uhličitého CO₂ v odpadních plynech v procentech, 1 [/ř₂O] - znamená objem vody H₂O v odpadních plynech v procentech, [CO] - znamená objem oxidu uhelnatého CO v odpadních plynech v procentech, a [tf,] - znamená objem vodíku H₂ v odpadních plynech v procentech. !

• ·:

• ι·

Expandovaná oblast roztavené lázně je velice důležitá ze dvou důvodů. i

Za prvé stoupající a poté klesající roztavený materiál představuje velice účinné prostředky pro přenos tepla do roztavené lázně, kteréžto teplo je vytvářeno prostřednictvím přídavného spalování reakčních plynů.

Za druhé roztavený materiál, a zejména struska, v expandované oblasti roztavené lázně tvoří velice účinné i prostředky pro minimalizaci tepelných ztrát prostřednictvím bočních stěn nádoby. | t

Velice významný rozdíl mezi výhodným příkladným provedením způsobu podle tohoto vynálezu a způsoby, známými z dosavadního stavu techniky, spočívá v tom, že u j výhodného provedení je hlavní oblastí tavení spodní oblast [ roztavené

I lázně, přičemž hlavní oblast oxidace (tj . vytváření tepla) leží nad ní a v horní oblasti expandované oblasti i roztavené lázně, přičemž tyto oblasti jsou prostorově veÉice dobře odděleny a k přenosu tepla dochází prostřednictvím pohybu roztaveného kovu a strusky mezi těmito dvěma fyzického oblastmi.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto' vynálezu i

bylo dále rovněž vyvinuto zařízení na výrobu kovu z materiálu, obsahujícího železo, s pomocí způsobu přímého tavení, kteréžto zařízení obsahuje -pevnou nesklopnou nádobu, která obsahuje roztavenou lázeň kovu a strusky, přičemž Ϊ obsahuje spodní oblast a expandovanou oblast roztavené lázně nad spodní oblastí, přičemž expandovaná oblast roztavené i lázně je vytvářena prouděním plynu ze spodní oblasti, který i

vynáší roztavený materiál směrem vzhůru ze spodní oblasti, přičemž nádoba obsahuje: !

(a) nístěj, vytvořenou ze žáruvzdorného materiálu,

I >

a mající základnu a strany, které jsou ve styku se spodní oblastí roztavené lázně, (b) boční stěny, které vybíhají směrem vzhůru ze t

stran nístěje a jsou ve styku s horní oblastí roztavené lázně a s kontinuálním plynovým prostorem, přičemž boční stěny, které jsou ve í

styku s kontinuálním plynovým prostorem, jsou tvořeny vodou chlazenými deskami, ha kterých !

je vrstva strusky, (c) alespoň jednu přívodní trubku, zasahující směrem dolů do nádoby pro dmychání plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby nad roztavenou lázeň, (d) alespoň jednu přívodní trubku pro vhánění přívodních materiálů, kterými jsou materiál, obsahující železo, a/nebo uhlíkatý materiál a nosný plyn do roztavené lázně při alespoň 40 m/s, přičemž přívodní umístěna tak, rychlosti trubka je jejího že středová osa výstupního konce je skloněna směrem dolů pod úhlem od 20° do 90° vzhledem k vodorovné ose, přičemž přívodní trubka má dodávací trubku pro vhánění vstupních materiálů, která má vnitřní průměr o velikosti od 40 mm do 200 mm, a (e) prostředky pro odpichování roztaveného kovu a strusky z nádoby.

Přívodní trubka pro vhánění vstupních s výhodou umístěna tak, že její výstupní konec 1 500 mm nad nominálním klidovým povrchem roztavené lázně.

materiálů je leží

150 mm až kovové vrstvy

Přívodní trubka pro vhánění vstupních materiálů ’ * s výhodou obsahuje:

I středovou jádrovou trubici, kterou prochází tuhý

I materiál ve formě částic;

prstencovitý chladicí plášť, obklopující I středovou jádrovou trubici přes podstatnou část její délky,! kterýžto t

plášť vymezuje vnitřní podélný prstencovitý vodní I průtokový kanál, umístěný kolem středové jádrové trubice, vnější i podélný prstencovitý vodní průtokový kanál, umístěný kolem vnitřního vodního průtokového kanálu, a prstencovitý koncový kanál, vzájemně propojující vnitřní a vnější vodní kanály na předním konci chladicího pláště;

průtokové prostředky pro přívod vody do vnitřního prstencovitého vodního průtokového kanálu chladicího pláště v jeho zadní koncové oblasti;

prostředky pro odvod vody z vnějšího vodního průtokového kanálu v zadní koncové oblasti chladicího pláště, přičemž je zaručováno proudění chladicí vody směrem dopředu podél vnitřního podélného prstencovitého kanálu k přednímu konci chladicího pláště, poté přes koncové průtokové? kanálové

4 4 4 » 14 4 » 4 4 · 4

4444 prostředky a zpět přes vnější podélný prstencov'itý vodní je hladce podélného průtokový kanál, přičemž prstencovitý koncový kanál zakřiven směrem ven a směrem zpět od vnitřního prstencovitého kanálu k vnějšímu podélnému prsténcovitému kanálu, a účinná průřezová oblast pro průtok vody přes koncový kanál je menší, než průřezové průtokové plochy jak vnitřního, tak i vnějšího podélného prstencovitého vodního průtokového kanálu. j

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

podán s

I obr. 1 znázorňuje pohled ve svislém řezu, zobrazující schematickou formu výhodného příkladného provedení zařízení podle tohoto vynálezu;

způsobu a na linii obr. 2A a obr. 2B, které jsou spolu spojeny A-A, znázorňují pohled v podélném řezu na jednu z přívodních trubek pro vhánění tuhých materiálů, zobrazenou na obr. 1;

obr. 3 znázorňuje ve zvětšeném měřítku pohled v podélném řezu na zadní konec přívodní trubky; <

obr. 4 znázorňuje ve zvětšeném měřítku pohled v podélném řezu na přední konec přívodní trubky; a

I obr. 5 znázorňuje pohled v příčném řezu, přičemž řez je veden podél čáry 5-5 z obr. 4. .

I

9

9 9

9 9999

Příklady provedení vynálezu s tavením

Následující popis je podán v souvislosti železné rudy za účelem výroby roztaveného železa, přičemž je l· zcela pochopitelné, že předmět tohoto vynálezu není omezen pouze na toto uplatnění, neboť je uplatnitelný pro|jakékoliv vhodné rudy, obsahující železo, a/nebo obohacené rudy, a- to včetně částečně redukovaných kovových rud odpadních materiálů.

vratných

Zařízení pro přímé tavení, znázorněné na vyobrazení podle obr. 1, obsahuje hutnickou nádobu, která je obecně označena vztahovou značkou 11. Hutnická nádoba 11 má nístěj, která obsahuje:

základnu 12 a strany 13, vytvořené ze žáruvzdorných cihel; ¹ boční stěny 14, které tvoří obecně válcovitý buben, vybíhající vzhůru od stran 13 nístěje a obsahující horní válcový úsek, vytvořený z vodou chlazených desek (neznázorněno) , a spodní válcový úsek, vytvořený^ z vodou chlazených desek (neznázorněno) , opatřené vnitřním obložením i

ze žáruvzdorných cihel;

klenbu 17;

výstup 18 pro odpadní plyny;

předpecí 19 pro kontinuální odvádění roztaveného kovu; a odpichový otvor 21 pro odvádění roztavené strusky.

KB

Při provozu za klidových podmínek pak hutnická nádoba 11 obsahuje roztavenou lázeň železa a strusky, která je tvořena vrstvou 22 roztaveného kovu a vrstvou 23 roztavené strusky, ležící na vrstvě 22 roztaveného kovu.

Výrazem „vrstva kovu se rozumí. ta oblast lázně, která obsahuje převážně kov.

Prostor nad nominálním klidovým povrchem roztavené lázně je v dalším nazýván jako „horní prostor.

Šipkou, označenou vztahovou značkou 24, je vyznačena poloha nominálního klidového povrchu vrstvy 22 roztaveného kovu, přičemž šipkou, označenou vztahovou značkou 25, je vyznačena poloha nominálního klidového povrchu vrstvy 23 roztavené strusky (tj. roztavené lázně). ^!

Výrazem „klidový povrch jé nutno rozumět takový povrch, kde nedochází k žádnému vhánění nebo dmýchání plynu a tuhých látek do hutnické nádoby 11.

Hutnická nádoba 11 je opatřena dolů směřující; přívodní trubkou 26 pro dmýchání horkého vzduchu, která je určena pro přivádění proudu horkého vzduchu do horní oblasti hutnické nádoby 11 a pro přídavné spalování reakčních plynů, uvolňovaných z roztavené lázně. Přívodní trubka 26 pro dmýchání horkého vzduchu má vnější průměr D na svém spodním konci.

Přívodní trubka 26 pro dmýchání horkého vzduchu je umístěna tak, že:

·· ·· • i · · > ί · · · · (i) ·· ·· leží pod (ii) íiib středová osa přívodní trubky 26 úhlem od 20° do 90° vzhledem k vodorovné ose (přívodní trubka 26, znázorněná na obr. 1, leží pod úhlem 90°) ;

přívodní trubka 26 zasahuje do hutnické nádoby 11 ve vzdálenosti, která má velikost alespoň vnějšího průměru D spodního konce přívodní trubky 26; a spodní konec přívodní trubky 26 má velikost alespoň trojnásobku vnějšího průměru D spodního konce přívodní trubky! 26 nad klidovým povrchem 25 roztavené lázně.

Hutnická nádoba 11 je rovněž opatřena přívodními trubkami 27 pro vhánění tuhých materiálů (znázorněny jsou j

dve), probíhajícími směrem dolů a směrem dovnitř přes boční stěny 14 a do roztavené lázně, přičemž výstupní konce 82 přívodních trubek 27 leží pod úhlem 20° až 70° vzhledem k vodorovné rovině pro vhánění železné rudy; tuhého uhlíkatého materiálu a struskotvorných přísad, unášených v nosném plynu s nedostatkem kyslíku, do roztavené lázně.

Poloha přívodních trubek 27 je zvolena tak, že jejich výstupní konce 82 leží nad klidovým povrchem 24 vrstvy 22 roztaveného kovu. Tato poloha přívodních trubek 27 snižuje riziko poškození v důsledku styku s roztaveným kovem, přičemž rovněž umožňuje chlazení přívodních trubek 27 s pomocí nuceného oběhu chladicí vody, aniž by docházelo k závažnému riziku, že se voda dostane do styku s roztaveným kovem v hutnické nádobě 11. i

I ·· ···· ···· ·· ·| ··

Poloha přívodních trysek 27 je zejména zvolena tak, že jejich výstupní konce 82 leží v rozmezí od 150 mm do 1 500 mm nad klidovým povrchem 24 vrstvy 22 roztaveného kovul

V této souvislosti je nutno poznamenat, že přestože jsou přívodní trubky 27 na vyobrazení podle obr. 1 znázorněny tak, že zasahují do hutnické nádoby 11, tak výstupní konce 82 přívodních trubek 27 mohou být rovněž vyrovnány v jedné rovině s boční stěnou 14.

Přívodní trubky 27 jsou podrobněji popsány s odkazem na vyobrazení podle obr. 2 až obr. 5. j

Za provozu jsou železná ruda, tuhý uhlíkatýj materiál (obvykle uhlí) a struskotvorné přísady (obvykle vápno a oxid hořečnatý MgO), unášené v nosném plynu (obvykle dusík N²) , vháněny do roztavené lázně prostřednictvím přívodních trubek 27 při rychlosti alespoň 40 m/s, s výhodou pak 80 až 100 m/s.

Pohybová energie tuhého materiálu a nosného plynu

I způsobuje, ze tuhý materiál a plyn pronikají do spodní oblasti roztavené lázně. Dochází k rychlému odplyňování uhlí, i

v důsledku čehož je ve spodní oblasti lázně vyvíjen plyn.

¹

Uhlík se částečně rozpouští do kovu a částečně zůstává jako tuhý uhlík. Železná ruda se taví na kov, přičemž při této tavící reakci je vyvíjen plynný oxid uhelnatý CO.

Plyny, přiváděné do spodní oblasti lázně a prostřednictvím odplyňování a tavení, vytvářejí! vztlakový zdvih roztaveného kovu, tuhého uhlíku a vyvíjené výrazný strusky » · · t · · ··· »··· ·« • · • · ·· (vtahované do spodní oblasti lázně v důsledku vhánění pevných látek a plynu) ze spodní oblasti lázně, v důsledku čehož je zajišťován pohyb rozstřikovaných a šplíchajících kapiček nebo proudů roztaveného kovu a strusky směrem vzhůru, přičemž tyto rozstřikované a šplíchající kapičky nebo proudy unášejí strusku při svém pohybu přes horní oblast roztavené 1 lázně.

Proudění nosného plynu 0,04 Nm³/s/m² plynu, vytvářené shora popsaným vháněním a v důsledku reakcí v lázni, činí alespoň klidového povrchu roztavené lázně (tj.

klidového novrchu 25.

uhlíku

Vztlakový zdvih roztaveného kovu, tuhého strusky způsobuje výrazné promíchávání roztavené lázně,

O i v důsledků čehož se roztavená lázeň rozpíná z hlediska svého objemu a vytváří oblast 28 expandované roztavené lážně, která má povrch, označený šipkou 30.¹ Rozsah promíchávání je takový, že dochází k výraznému pohybu roztaveného jmateriálu v roztavené lázni (včetně pohybu roztaveného materiálu do spodní oblasti lázně a z této spodní oblasti) a promíchávání roztavené lázně v takové míře, že k silnému je zde přiměřeně stejnoměrná teplota v celé roztavené lázni, a to obvykle o velikosti 1 450 °C až 1 550 °C, přičemž č kolísání teploty v rozsahu 30 °C v každé oblasti.

ochází ke

Kromě toho vzhůru směřující proud plynu vrhá některý roztavený materiál (převážně strusku) za oblast 28 expandované roztavené lázně a na část horního válcového úseku 1 bočních stěn 14, tj . nad oblast 28 expandované (roztavené lázně, a rovněž na klenbu 17. ;

···· 44 • 4 • 4 •4 4444 • 4 4 · ·

4 4 4

44

Obecně řečeno je oblast 28 expandované roztavené lázně tvořena kontinuálním objemem kapaliny, ve které jsou obsaženy bublinky plynu.

Kromě shora uvedeného je za provozu horký vzduch o teplotě od 800 °C do 1 400 °C vháněn při rychlosti 200 až 600 m/s prostřednictvím přívodní trubky 26 pro dmýchání horkého vzduchu a proniká do středové zóny oblasti 28 expandované roztavené lázně, přičemž vytváří kolem konce přívodní trubky 27 volný prostor 28, ve kterém i podstatě není žádný kov ani struska.

Proud horkého vzduchu, vystupující z přívodní trubky 26, způsobuje přídavné spalování reakčních plynů oxidu ¹ uhelnatého CO a vodíku H2 v oblasti 28 expandované jroztavené lázně a ve volném prostoru 29 kolem konce přívodní trubky 26, přičemž jsou vytvářeny vysoké teploty o řádově 2 000 °C nebo vyšší v plynovém prostoru.

velikosti

Teplo je přenášeno do rozstřikovaných a šplíchajících kapiček nebo proudů roztaveného materiálu v oblasJi vhánění

I plynu, přičemž je teplo poté částečně přenášeno do jroztavené

I lázně. i

Volný prostor 29 bez kovu a strusky je velice důležitý pro dosahování vysokého stupně přídavného spalování, neboť umožňuje unášení plynů v prostoru nad oblastí 28 expandované roztavené lázně do koncové oblasti přívodní trubky 26, v důsledku čehož je zvyšováno^:přídavné spalování dostupných <

I reakčních plynů. ¹ • . ··

1· ·' i · · · · ► ··· < • · ··

Kombinovaný účinek polohy přívodní trubky 26, průtokové rychlosti plynu v přívodní trubce 26 a pohybu rozstřikovaných a šplíchajících kapiček nebo proudů roztaveného .materiálu směrem vzhůru způsobuje tvarování oblasti 28 expandované roztavené lázně kolem spodní oblasti přívodní trubky 26. Tato tvarovaná oblast vytváří částečnou překážku pro přenos tepla sáláním na boční stěny 14.

Kromě toho stoupající a klesající rozstřikované a šplíchající kapičky nebo proudy roztaveného materrálu tvoří účinné prostředky pro přenos tepla z oblasti 28 expandované roztavené lázně do roztavené lázně, v důsledku čehož je teplota oblasti 28 v oblasti bočních stěn 14 řádově od 1 450 °G do 1 550 °C. I

Konstrukce přívodních trubek 27 pro vhánění tuhých materiálů je znázorněna na vyobrazeních podle obr. 2 až obr. 5.

Jak je na těchto obrázcích výkresů znázorněno, jtak každá přívodní trubka 27 obsahuje středovou jádrovou trubici 31, kterou je přiváděn tuhý materiál, a prstencovitýj chladicí plášť 32, obklopující středovou jádrovou trubici 31 na

I podstatné části její délky. ' i

I

I t

Středová jádrová trubice 31 je vytvořena z'úseku 33 z uhlíku/legované oceli ve většině své délky, avšak úsek 34 i

z nerezové oceli na jejím předním konci vyčnívá jako tryska I z předního konce prstencovítého chladicího pláště 32.

( i

Přední koncový úsek 34 středové jádrové trubice 31 je připojen k úseku 33 z uhlíku/legované oceli středové jádrové ,L..

·· ·«· ···· ·» • 9 · • β 9

9 » · « · · I · · · · · · <

·· 99 99 ·· ·· M‘ trubice 31 prostřednictvím krátkého ocelového přechodového úseku 35, který je přivařen k přednímu koncovému úseku 34 z nerezové oceli a připojen k úseku 33 z uhlíku/legované oceli prostřednictvím šroubového závitu 36. |

Středová jádrová trubice 31 je uvnitř obložena až k přednímu koncovému úseku 34 tuhým keramickým obkladem 37, vytvořeným ze soustavy odlitých keramických trubek. Zadní konec středové jádrové trubice 31 je připojen' s pomocí spojky 38 k tvarovce 39 ve tvaru písmene T, kterou jsou částice tuhého materiálu přiváděny ve stlačeném fluidizačním )

nosném plynu, například v dusíku.

Prstencovitý chladicí plášť 32 obsahuje dlouhou dutou prstencovitou konstrukci 4_1, obsahující vnější trubku 42 a vnitřní trubku 43, které jsou vzájemně spojeny předním koncovým spojovacím kusem 44, a podélnou trubkovitou konstrukci 45, která je umístěna v dlouhé duté prstencovité konstrukci 41 tak, že rozděluje vnitřní prostor této konstrukce 41 na vnitřní podélný prstencovitý vodní kanál 46 a na vnější podélný prstencovitý vodní kanál 47.

průtokový průtokový

Podélná trubkovitá konstrukce 45 je tvořena dlouhou trubkou 48 z uhlíkaté oceli, přivařenou k obrobenému přednímu koncovému kusu 49 z uhlíkaté oceli, který zapadá dó předního koncového spojovacího konstrukce 41 pro kusu 44 dlouhé duté prstencovité koncového vytvoření prstencovitého průtokového kanálu 51, který vzájemně propojuje přední konce vnitřního podélného prstencovitého vodního průtokového kanálu 46 a vnějšího podélného prstencovitého; vodního průtokového kanálu 47.

·* ·· i r* · » | · · · ·

ΕΒΙ »··· 0« • · · ·· ·<·*.»

Zadní konec prstencovitého chladicího pláště 32 je opatřen přívodem 52 vody, kterým může být proud chladicí vody nasměrován do vnitřního podélného prstencovitého vodního

I průtokového kanálu 4 6, a odvodem 53 vody, kterýih je voda odváděna z vnějšího podélného prstencovitého průtokového kanálu 47 na zadním konci přívodní trub vodního ky 27.

Proto tedy za provozu přívodní trubky 27 proudí chladicí doba směrem dopředu dolů přívodní trubkou 27 přJs vnitřní podélný prstencovitý vodní průtokový kanál 46, póté ven a — | zpět kolem prstencovitého koncového průtokového kanálu 51 do vnějšího podélného prstencovitého vodního průtokového kanálu 47, kterým proudí zpět podél přívodní trubky 27 a ven odvodem 53 vody.

Tím je zajištěno, že ta nej chladnější voda se dostává do vztahu pro přenos tepla s přicházejícím tuhým materiálem, čímž je zajištěno, že nedojde k roztavení nebo hoření tohoto materiálu před jeho výstupem z předního konce| přívodní trubky 27, přičemž je umožněno účinné chlazení jak tuhého materiálu, který je vháněn středovou jádrovou trubicí 31 í

přívodní trubky 27, tak i účinné chlazení předního konce vnějších ploch přívodní trubky 27. j i

Vnější plochy vnější trubky 42 a předního koncového spojovacího kusu 44 dlouhé duté prstencoví té konstrukce 41 jsou obrobeny tak, že je zde vytvořen pravidelný vzor pravoúhlých vyčnívajících výstupků 54, z nichž »každý má podříznutý nebo rybinovitý průřez, takže tyto výstupky 54 mají směrem ven se rozbíhající tvar, přičemž slouží jako klínovité útvary pro tuhnutí strusky na vnějších plochách

I ‘ J * *

B000 0«

9 ·

0 C

9 9 * 0 0 · • 0 00

0 0 0

0 e

0 4

0*

0 0 4

0 0 přívodní trubky 27. Tuhnutí strusky na přívodní napomáhá při snižování teploty kovových součástí trubky 27.

trubce 27 přívodní

V provozu bylo zjištěno, že struska, tuhnoucí na předním konci přívodní trubky 27 slouží jako základna pro vytváření rozšířené trubice tuhého materiálu, která slouží jako prodloužení přívodní trubky 27, což dále zabraňuje vystavení kovových součástí přívodní trubky 27 působení velice krutých provozních podmínek, panujících v hutnické nádobě 11.

Bylo zjištěno, že je velmi důležité chladit konec přívodní trubky 27 pro udržování vysoké průtokové rychlosti vody kolem prstencovitého koncového průtokového kanálu 51. Zejména je velice žádoucí udržovat rychlost průtoku vody v oblasti řádově zhruba 10 m/s pro dosahování maximálního přestupu tepla. Za účelem dosahování maximální průtokové rychlosti vody v této oblasti je účinný průřez pro průtok vody průtokovým kanálem 51 výrazně snížen, takže je nižší, než účinný průřez jak vnitřního podélného prstencovitého vodního průtokového kanálu 4 6, tak i vnějšího prstencovitého vodního průtokového kanálu 47.

podélného

Přední koncový kus 4 9 podélné trubkovité konstrukce 45 je vytvarován a umístěn tak, že voda, proudící od předního konce vnitřního prstencovitého kanálu 46, procÁází přes dovnitř zúžený nebo kuželovitý tryskový průtokovýj kanálový úsek 61 pro minimalizaci vírů a ztrát před průchodem do prstencovitého koncového průtokového kanálu 51.

i

Prstencovitý koncový průtokový kanál 51 rovněž snižuje účinnost průtokové oblasti ve směru proudění vody t!ak, že je «··· ·· • φ · • Ο · • ο · • · ο » ·« ·· ·» ·« • ί· · ο £<···· • · · 1 ♦ I ·· 4 ·· ·♦ •9 ···'· * · ι· • · · 4 • 9 ·· udržována zvýšená průtoková rychlost vody kolem ohybu v kanálu a zpět k vnějšímu podélnému prstencovitému vodnímu průtokovému kanálu 47 . Tímto způsobem je možno dosáhnout nezbytných vysokých průtokových rychlostí vody v koncové oblasti chladicího pláště 32 bez nadměrného poklesu tlaku a bez rizika trubky 27.

zablokování v ostatních částech přívodní

Za účelem udržování vhodné rychlosti proudění chladicí vody kolem koncového průtokového kanálu 51 a za účelem minimalizace kolísání přenosu tepla je důležité udržovat konstantní kontrolovaný prostor mezi předním koncovým kusem 49 podélné trubkovité konstrukce 45 a předním koncovým spojovacím kusem 44 dlouhé duté prstencovité konstrukce 41. To představuje problém v důsledku rozdílného ^— f tepelného rozpínání a smršťování u jednotlivých, součástí přívodní trubky 27.

Zejména vnější trubka 42 duté prstencovité konstrukce 41 k

je vystavena působení mnohem vyšších teplot, než vnitřní trubka 43 této prstencovité konstrukce 41, přičemž přední konec této konstrukce 41 má tak snahu se odvalovat směrem dopředu, a to způsobem, znázorněným čerchovanou čarou 62 na vyobrazení podle obr. 4. To způsobuje tendenci Rozevírání mezery mezi předním koncovým spojovacím kusem 44 a předním koncovým kusem 4 9, které vymezují koncový průtokový kanál 51, a to tehdy, pokud je přívodní trubka 27 vystavena působení i

provozních podmínek v hutnické nádobě 11. i

A naopak má kanál snahu se uzavírat, pokud dojde během provozu k poklesu tlaku.


*		30			···· ·· • · · • · · ·	·· ·· ·· ···· • · · · · • ····<·· · · • · · · · ·

Za účelem odstranění těchto problémů je zadní konec vnitřní trubky 43 duté prstencovité konstrukcemi uložen v posuvné opěře 63, takže se může pohybovat v osovém směru vzhledem k vnější trubce 42 této konstrukce 41, přičemž zadní konec podélné trubkovité konstrukce 45 je rovněž uložen v posuvné opěře 64, přičemž je * připojen k vnitřní trubce 43 konstrukce 41 prostřednictvím soustavy obvodově rozmístěných spojovacích klínů 65, takže trubky 43 a 45 se mohou|pohybovat v osovém směru společně. |

Kromě toho jsou koncové kusy 4 4 a 4 9 duté prs^° konstrukce 41 a podélné trubkovité konstrukce (45 spolu vzájemně spojeny prostřednictvím soustavy od sebe vzdálených spojovacích kolíků 70 pro udržování vhodné vzdálenosti, a to jak při pohybu v důsledku tepelného smršťování pláště přívodní trubky 27.

rozpínání, tak i

Posuvná opěra 64 prd vnitřní konec trubkovité konstrukce 45 je tvořena kroužkem 66, připevněným k vodní průtokové rozvodné potrubní konstrukci 68, která vymezuje přívod 52 vody a odvod 53 vody, přičemž je utěsněná s pomocí těsnicího O-kroužku 69.

Posuvná opěra 63 pro zadní konec vnitřní trubky 43 duté prstencovité konstrukce . 41 je obdobně tvořena prstencoví tou přírubou 71, připevněnou k vodní průtokové rozvodné potrubní konstrukci 68, přičemž je utěsněna prostřednictvím O-kroužku 72.

těsnicího

Prstencovitý píst 73 je umístěn v prstencovité přírubě 71, přičemž je připojen prostřednictvím šroubového závitového spojení 80 k zadnímu konci vnitřní trubky 43 duté i

prstencovité konstrukce 41 tak, že uzavírá vodní vstupní rozvodnou potrubní komoru 74, do které přichází vstupní proudění chladicí vody z přívodu 52 vody. Prstencovítý píst 73 se posouvá na vytvrzených plochách na prstencovité přírubě 71, přičemž je opatřen těsnicími 0--kroužky 81 a 82.

Posuvné těsnění, poskytované prstencovitým pístem 73, nejenže umožňuje pohyb vnitřní trubky 43 v důsledku rozdílů při tepelném rozpínání duté prstencovité konstrukce

41, avšak rovněž umožňuje pohyb vnitřní trubky 43 pro kompenzování ív nnbubu duté způsobovaného nadměrným tlakem vody v chladicím plášti.

Pokud dojde k tomu, že , z jakýchkoliv důvodů¹ je tlak proudu chladicí vody nadměrný, tak vnější trubka 42 duté í

prstencovité konstrukce 41 bude vytlačována směrem ven,přičemž prstencovitý píst 73 umožní, aby se vnitřní trubka 42 pohybovala příslušným způsobem za účelem, uvolněni nárůstu tlaku. !

Vnitřní prostor 75 mezi prstencovitým pístem 73 a prstencovitou přírubou 71 je odvzdušněn prostřednictvím odvzdušňovacího otvoru 76 pro umožnění pohybu prstencovitého pístu 73 a úniku vody, pronikající přes tento prstencovitý píst 73.

Zadní část prstencovitého chladicího pláště je opatřena vnější výztužnou trubkou 83 na části za přívodní trubkou 27, přičemž vymezuje prstencovitý chladicí vodní kanál 84, kterým prochází samostatný proud chladicí vody prostřednictvím přívodu 85 vody a odvodu 86 vody.

• · • · • · 1 ·<· ·-· · >

·· · ·

Chladicí voda prochází chladicím pláštěm 32 obvykle při průtokové rychlosti 100 m³/h při maximálním provožním tlaku i

800 kPa pro zajištění průtokových rychlostí 10 m/min v koncové oblasti chladicího pláště 32. Vnitřní a vnější části chladicího pláště 32 mohou být vystaveny působení teplotních rozdílů v řádu 200 °C, přičemž pohyb trubek 42 a 45 v posuvných opěrách 63 a 64 může být výrazný během provozu přívodní trubky 27, avšak účinná průřezová oblast koncového průtokového kanálu 51 je průtoková udržována v podstatě konstantní při všech provozních podmínkách.

Je zcela pochopitelné, že předmět tohoto vynálezu není nikterak omezen na podrobnosti shora popsané a na výkresech znázorněné konstrukce, neboť celá řada jeho modifikací a f

t variant spadá do myšlenky a rozsahu tohoto vynálezu·

V této souvislosti je nutno konstatovat, žej přívodní i

trubka pro vhánění plynného⁵ kyslíku může být integrální s horním tělesem přívodní trubky pro vhánění tuhých látek nebo může tvořit jeho část.

Claims

1. Způsob přímého tavení pro výrobu kovů včetně kovových slitin z materiálů, vyznačující se následující kroky:

obsahuj ících tím, že železo, obsahuj e

a) vytváření lázně roztaveného kovu roztavené strusky v hutnické nádobě,

VSt-UpriiCii uicícelxS.±ut KteTymi. j sou roztavené 40 m/s přívodní tuhý materiál a nosný plyn, do lázně při rychlosti alespoň prostřednictvím dolů směřující trubky pro vhánění tuhých materiálů, která má přívodní trubici o vnitřním průměru od 40 mm do 200 mm, která je umístěna tak, že středová osa výstupního trubky leží pod úhlem vzhledem k vodorovné ose, a povrchového proudu plynu ales konce I přívodní od 20° do 90° vytváření spoň 0,04

Nm³/s/m² v roztavené lázni (kde m² se týká oblasti vodorovného průřezu roztavené lázně) alespoň částečně prostřednictvím reakcí vháněného materiálu v lázni, což způsobuje vystřikování roztaveného materiálu ve formě rozstřikovaných a šplíchajících kapiček nebo proudů a vytváření expandované oblasti |roztavené lázně, přičemž proud plynu a vzhůru vystřikovaný roztavený materiál způsobuj í zásadní pohyb materiálu v roztavené lázni a ³⁴ silné promíchávání roztavené lázně, přičemž pnvadene materiály jsou zvoleny tak, žě celkově jsou reakce přiváděných v roztavené lázni endotermické, a materiálů

c) dmýchání plynu, obsahujícího kyslík, do horní oblasti metalurgické nádoby prostřednictvím alespoň jedné í přívodní trubky pro dmýchání plynného kyslíku, a přídavné spalování spalitelných .plynů, uvolňovaných z roztavené lázně, přičemž stoupající a poté klesající [roztavený materiál v expandované oblasti roztavené lázně usnadňuje přenos tepla do roztavené lázně

2. Způsob vyznačuj ící podle se tím nároku že krok (b)

1, obsahuje vhánění přívodních materiálů do roztavené lázně¹ tak, že přívodní materiály pronikají do spodní lázně.

oblasti roztavené

3. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že krok (b) vhánění přívodních materiálů do roztavené prostřednictvím přívodní trubky při rychlosti v rozmezí od 80 do 100 m/s.

nebo 2, obsahuje lázně

4. Způsob vyznačuj ící vhánění vstupních podle nároku ^: 3,

J se tím, že krok (b) I obsahuje materiálů do roztavené. lázně prostřednictvím přívodní trubky při hmotnostní průtokové • · · ·

35 , rychlosti až do 2,0 t/m²/s, kde m² se týká průřezové oblasti přívodní trubky.

5. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačuj i c i vhánění přívodních se tím, že krok (b) materiálů do roztavené zahrnuje lázně látek ku prostřednictvím přívodní trubky při poměru tuhých plynu o velikosti od 10 do 25 kg tuhých látek na Nm³ plynu.

6. Způsob podle nároku

5, vyznačuj i +· í m r» X—X **x x*x zt v» 4— . « t» X— t-. Π X .i— _ 1 _ c a ni , ac pCJlilcA LUtiyvn ictt-fcíK ku plynu je 10 až 18 kg tuhých látek na Nm³ plynu.

7. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačuj icí vhánění přívodních se tím, že krok (b) zahrnuje materiálů prostřednictvím množiny přívodních trubek pro vhánění tuhých materiálů a ¹ vytváření proudu plynu alespoň 0,04 Nm³/s/m² v roztavené lázni¹.

8. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že proud! plynu v roztavené lázni, vytvářený v kroku (b) , je, alespoň 0,04 Nm³/s/m² na nominálním klidovém povrchu roztavené lázně.

9. Způsob vyznačuj ící v roztavené lázni 0,2 Nm³/s/m².

10. Způsob vyznačuj ící je alespoň 0,3 Nm³/s/m².

podle nároku se tím, že proud má průtokovou rychlost podle se tím nároku že průtoková

8, plynu alespoň

9, rychlost

I · · · · ·

11. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že průtok plynu v roztavené lázni, vytvářený v kroku (b), je menší, než 2 Nm³/s/m².

12. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že plynem, obsahujícím kyslík, dmýchaným pro roztavené lázně v kroku (c), ! je vzduch

I nebo kyslíkem obohacený'vzduch. , nároku

12,

13. Způsob podle vyznačující se tím, že krok (c)i obsahuje dmýchání vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu do i hutnické nádoby při teplotě od 800 °C do 1 400 °C as při rychlosti od 2Ó0 m/s do 600 m/s prostřednictvím aleápoň jedné přívodní trubky pro dmýchání plynného kyslíku, a vytlačování expandované oblasti roztavené lázně v oblasti spodního konce přívodní trubky směrem od přívodní trubky, a vytváření „volného prostoru kolem spodního konce přívodní trubky, kde je koncentrace roztaveného materiálu, která je nižší, než koncentrace roztaveného materiálu v expandované oblasti roztavené lázně, přičemž přívodní trubka je umístěna tak, že:

(i) středová osa přívodní trubky úhlem od 20° do 90° k vodorovné ose, (ii) přívodní trubka zasahuje do leží pod vzhledem hutnické nádoby ve vzdálenosti, která činí alespoň velikost vnějšího prumeru spodního konce přívodní trubky, a ···· ·· ·· ·♦ • · · · · · ·· ···· (iii) spodní konec přívodní trubky má i

alespoň trojnásobnou velikost, jako vnější průměr spodního konce přívodní trubky nad klidovým povrchem lázně.

roztavené

14. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že krok (c) obsahuje dmýchání plynu, obsahujícího kyslík, do hutnické nádoby ve vířivém pohybu.

15. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje řízení hladiny rozpuštěného uhlíku v roztaveném železe tak!, aby byla alespoň 3 % hmotnostní, a udržování struský v silně _ i redukovaném stavu, což vede k hladinám oxidu železnatého FeO menším, než 6 % hmotnostních, a s výhodou menšímj než 5 % hmotnostních, ve strusce.

16. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících vyznačující se tím, že zajišťování vystřikování roztaveného materiálu do prostoru nad expandovanou oblastí roztavené lázně.

nároků, obsahuje horního

17. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících vyznačující se tím, že krok <c) hořlavé plyny pro přídavné spalování tak, že přídavného spalování je alespoň 40 %, přičemž spalování je definováno jako: j nároků, obsahuje úroveň přídavné □n [coj+foo [CČ>₂] + [//₂<9] + [C<9

Půl [co₂] - znamená objem oxidu uhliči v odpadních plynech v procentech, ;ého CO2

1M - znamená objem vody H₂0 v odpadních plynech v procentech, [co] - znamená objem oxidu uhelnatého CO v odpadních plynech v procentech, a

Pů] - znamená objem vodíku H₂ v odpadních plynech v procentech.

18. Zařízení na výrobu kovu z materiálu, obsahujícího i

železo, s pomocí způsobu přímého tavení, kteréžto zařízení obsahuje pevnou nesklopnou nádobu, která obsahuje roztavenou lázeň kovu a strusky, přičemž obsahuje spodní expandovanou oblast roztavené lázně nad spodní přičemž expandovaná oblast roztavené lázně je prouděním plynu ze spodní oblasti, který vynáší materiál směrem vzhůru ze vyznačující se tím, spodní oblast a oblastí, vytvářena roztavený oblasti, že nádoba obsahuje:

(a) nístěj, vytvořenou ze žáruvzdorného materiálu, a mající základnu a strany, které jsou ve styku se spodní oblastí roztavené lázně,

I

99 99

9 9

9 999 »··· ·« • ·

9 9

9 9 9'9 9 9

9 9 · (b) boční stěny, které vybíhají směrem jvzhůru ze stran nístěje a jsou ve styku s horní oblastí roztavené lázně a s kontinuálním plynovým prostorem, přičemž boční stěny, které jsou ve styku s kontinuálním plynovým prostorem, jsou· tvořeny vodou chlazenými deskami, na kterých je vrstva strusky, (c) alespoň jednu přívodní trubku, zasahující směrem dolů do nádoby pro dmychání plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby nad roztavenou lázeň, (d) alespoň jednu přívodní trubku pró vhánění přívodních materiálů, kterými jsou materiál, obsahující železo, a/nebo uhlíkatý materiál a nosný plyn do roztavené lázně při rychlosti alespoň 40 m/s, přičemž přívodní [trubka je i

umístěna tak, že středová osa jejího [ výstupního konce je skloněna směrem dolů pod úhlem od 20° do 90° vzhledem k vodorovné ose, přičemž přívodní trubka má dodávací trubku pro vhánění vstupních materiálů, která má vnitřní průměr o velikosti od 40 mm do 200 mm, a (e) prostředky pro .odpichování roztaveného kovu a strusky z nádoby.

19. Zařízení podle nároku 18, vyznačující se tím, že přívodní trubka pro vhánění vstupních materiálů je umístěna tak, že její výstupní