CZ278884B6

CZ278884B6 - Steel making process

Info

Publication number: CZ278884B6
Application number: CS808739A
Authority: CZ
Inventors: Karl Dr Ing Brotzmann; Paul-Gerhard Mantey
Original assignee: Kloeckner Cra Patent
Priority date: 1979-12-11
Filing date: 1980-12-11
Publication date: 1994-08-17
Also published as: AU6530280A; AU540799B2; CA1147966A; US4356035A; EP0030360B1; BR8008075A; EP0030360A2; EP0030360A3; PL228390A1; ATE5202T1; EP0030360B2

Description

.Způsob výroby oceli

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby oceli za použití pevných železonosných látek, zejména šrotu, v konvertoru, opatřeném tryskami pod hladinou taveniny a jednou vodou chlazenou dmýchací trubkou nebo tryskami, upravenými v hořejší oblasti vyzdívky konvertoru.

Dosavadní stav techniky

Zkujňování kyslíkem při výrobě oceli pochodem LD se způsobem dmýchání kyslíku tryskami, umístěnými pod hladinou taveniny v žáruvzdorné vyzdívce, například ve dnu konvertoru, sestávajícími ze dvou souosých trubek pro kyslík a ochranné obalové médium, je v ocelárnách obecně známo a používáno. Další vývoj směřuje ke zvýšení hospodárnosti zlepšením výtěžnosti, snížením množství přídavných látek, jako jsou struskotvorné přísady, a snížením množství kyslíku a chladicích prostředků.

Další vývojový směr spočívá ve zvyšování až k výlučnému používání šrotu jako vsázky do konvertoru a v přivádění potřebné energie formou paliv, pokud možno s co nejvyšší tepelně technickou účinností, do taveniny.

V poslední době byla předložena a je známa řada návrhů, řešících shora uvedené úkoly. U jednoho z těchto způsobů se šrot v konvertoru nejprve předehřeje, načež se do taveniny přivádějí práškovítá uhlíkatá paliva jako další přídavek energie.

U dalšího z těchto způsobů, směřujících ke zvýšení vsázky šrotu v konvertoru, se kyslík dmýchá spodem do taveniny, přičemž 20 až 80 % obj. z celkového množství nadmýchaného kyslíku se dmýchá shora na taveninu ve formě turbulentního volného paprsku. Je rovněž známo podrobit oxid uhelnatý, vystupující nad hladinu taveniny, dodatečnému spalování.

U jiného způsobu výroby oceli v konvertoru se přivádí tavenině teplo pomocí paliv, obsahujících uhlík. Paliva, obsahující uhlík, se zavádějí do taveniny, zatímco kyslík ke zkujňování taveniny a k hoření paliv se přivádí současně plynnými proudy, směřujícími shora na hladinu taveniny ve formě turbulentního volného paprsku, a jednak spodem pod hladinu taveniny. Zvláštní výhoda tohoto způsobu spočívá v tom, že se přiváděná uhlíkatá paliva, pokud se týká spalování na oxid uhličitý, spalují s vysokou tepelně technickou účinností až 30 %. Vysoká míra využití energie se uskutečňuje díky přívodu kyslíku shora na hladinu taveniny formou turbulentního volného paprsku a s tím spojeného přívodu tepla z dohořívání oxidu uhelnatého.

Tento způsob výroby ocele dovoluje snížení počtu trysek pod hladinou taveniny, s čímž jsou spojeny další výhody při výrobě oceli. Nevýhodou tohoto způsobu ale je, že když je třeba za určitých provozních podmínek dmýchané množství uhlíkatých paliv silně zvýšit, je současný přívod paliva a kyslíku omezen v důsledku omezeného dmýchacího průřezu sníženého počtu trysek pod hladinou taveniny.

-1CZ 278884 B6

U způsobu výroby oceli pochodem LD bez přívodu zkujňovacího plynu pod hladinu taveniny je známo nevýhodné snížení zkujňovacího účinku při dosažení nízkých obsahů uhlíku v tavenině. Například při obsahu uhlíku v tavenině rovném nebo menším než 0,1 % hmotnosti, klesá rychlost oduhličení znatelně, jelikož v důsledku snížení tvorby oxidu uhelnatého nedochází k vyrovnání koncentrace uhlíku v tavenině. Snižující se rychlost oduhličení vede k prodloužení zkujňovací doby a k zvýšení obsahu oxidů železa ve strusce. Jak prodloužení zkujňovací doby, tak snížení výtěžnosti nepříznivě ovlivňují hospodárnost výroby.

Způsob výroby oceli dmýcháním kyslíku tryskami, umístěnými pod hladinou taveniny, který uvedené nevýhody nemá, vyžaduje podle dnešního stavu techniky alespoň jednu výměnu dna konvertoru za provozní dobu jedné vyzdívky konvertoru. Žáruvzdorný materiál v oblasti kyslíkových trysek ve dnu konvertoru se opotřebovává přibližně dvojnásobně rychle v porovnání s vyzdívkou postranních stěn konvertoru. Kromě nákladů na žáruvzdorný materiál přichází doba asi 20 hodin, potřebná k výměně dna, jako výrobní čas nazmar.

Popsané způsoby obsahují částečná řešení k odstranění uvedených závad způsobu výroby oceli pochodem LD a způsobu dmýchání kyslíku tryskami pod hladinou taveniny a ukazují, jak lze zvýšit přiváděné teplo při výrobě oceli v konvertoru. Při dmýchání kyslíku shora na hladinu taveniny a pod hladinu taveniny jsou vedle nákladného zařízení pro přívod kyslíku pod hladinu taveniny a nad ní další nevýhodou pro určité kvality ocelí nežádoucí vysoké obsahy vodíku a dusíku z ochranných obalových médií kyslíkových trysek pod hladinou taveniny. Dále se při oduhličování dosahuje slabší odfosfoření ve srovnání se způsobem výroby oceli pochodem LD.

Úkolem vynálezu je spojit výhody zvláštního způsobu vytváření strusky podobně jako u pochodu LD, avšak bez zvýšených ztrát železa ve strusce, a výhody způsobu dmýchání kyslíku tryskami pod hladinou taveniny v konvertoru, zvláště pokud jde o potřebný nízký konečný obsah uhlíku při nízkém obsahu oxidů železa ve strusce a docílení nízkých obsahů vodíku,a dusíku v oceli. Kromě toho je úkolem vynálezu docílení vysoké tepelně technické účinnosti při dmýchání uhlíkatých paliv do taveniny a zlepšení trvanlivosti žáruvzdorné vyzdívky v oblasti trysek ve dnu konvertoru pod hladinou taveniny.

Kromě toho je úkolem vynálezu docílení možnosti dmýchání poměrně velkých množství uhlíkatých paliv malým počtem trysek ve dnu konvertoru.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je dosaženo způsobem výroby oceli z pevných železonosných látek a surového železa, při němž se dmýchá kyslík shora na taveninu a spodem pod hladinou taveniny se dmýchá tryskami, upevněnými v žáruvzdorném materiálu, kyslík a práškovité pevné látky v proudu nosného plynu, neobsahujícího kyslík, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že veškerý kyslík, potřebný pro zkujňování, se dmýchá výhradně na hladinu taveniny, z čehož nejméně 25 % obj. se dmýchá jako turbulentní volný papr

-2CZ 278884 B6 sek, který nasává nad hladinou taveniny uvolňované plynné zplodiny ze zkujňovací reakce a přivádí po dodatečném spálení v nich obsaženého oxidu uhelnatého vzniklé spaliny zpět do kontaktu s hladinou taveniny, přičemž pod hladinu taveniny se dmýchá kyslík pouze pro odstraňování usazenin a návarků u ústí trysek v množství do 20 % obj. z celkového množství kyslíku, dmýchaného shora pro zkujňování.

Turbulentním volným paprskem se rozumí fyzikální jev, popsaný např. v publikaci W.Albring : Angewandte Strómungslehre nakladatelství Theodor Steinkopff, Dresden und Leipzig 1962, na str. 328 až 330. Jedná se o paprsek plynu, vystupujícího velkou rychlostí, blížící se rychlosti zvuku, z rovinného nebo kruhového otvoru ve stěně do volného prostoru, naplněného stejným médiem. Turbulentní volný paprsek strhává sebou okolní plyn a předává mu svoji energii. Rychlost plynu ve volném paprsku postupně klesá s narůstající vzdáleností od výstupního otvoru, přičemž šířka paprsku se zvětšuje a dochází k intenzivnímu promísení mezi plynem paprsku a jej obklopujícím prostředím. Tento jev je zajímavý se zřetelem na spalování. Když se dmýchá paprsek spalitelného plynu a jako jej obklopující médium je vzduch nebo kyslík, je při dostatečně vysoké teplotě stupeň míšení rozhodujícím kritériem pro spalování. Proces míšení může probíhat laminárně nebo turbulentně. Pro účinnost aplikovaného jevu je nutné, aby dráha turbulentního volného paprsku v plynovém prostoru konvertoru byla dostatečně dlouhá, daná vzdáleností ústí dmýchací trysky nebo dmyšny nad hladinou taveniny.

Jako význačnou předností způsobu výroby oceli podle vynálezu vůči způsobu výroby oceli pochodem LD se jeví zvýšená odolnost dna konvertoru. Při obvyklém vyzdívání dna na tloušťku 1 metr nebylo zapotřebí vyměňovat dno při každé vyzdívce konvertoru. Toto zlepšení lze přičíst menšímu možnému počtu trysek vůči způsobu výroby oceli pochodem LD a dmýchání spodem tryskami plynů, neobsahujících kyslík, neboť veškerý kyslík, potřebný pro zkujňování, se přivádí shora na hladinu taveniny.

Dmýcháním plynů, neobsahujících kyslík, pod hladinu taveniny, k nimž se občas přidávají pevné práškovité látky pro vytvoření strusky a kterými se do taveniny vnášejí práškovitá uhlíkatá paliva, například koks, lze docílit výroby oceli v konvertoru s tak příznivými výsledky, jaké jsou dosud známé u způsobu výroby oceli pochodem LD. Zejména lze dobře a řízené docílit nízké obsahy uhlíku ve vytavené oceli bez zvýšených ztrát železa ve strusce. Například lze dosáhnout obsahu uhlíku asi 0,03 % hmot, při obsahu oxidu železa ve strusce asi 12 % hmot. Pro srovnání činí při pochodu LD obsah oxidů železa ve strusce asi 25 % hmot, při současném obsahu uhlíku v oceli 0,05 % hmot.

U způsobu podle vynálezu je zapotřebí pod hladinou taveniny méně než polovina dnových trysek oproti pochodu LD, vytvořených ve dnu konvertoru nebo v jeho spodních bočních stěnách. Obvykle při tom jde o běžné trysky, sestávající ze dvou souosých trubek. Ve zvláštním případě lze použít trysky s prstencovou mezerou podle patentu DE č. 24 38 142, nebo trysek, tvořených třemi souosými trubkami. Tyto třítrubkové trysky mají dvě stejně velké prstencové mezery o šířce přibližně 0,5 až 2 mm. U třítrubkových trysek se přivádí do taveniny střední trubkou suspenze pevných

-3CZ 278884 B6 látek v proudu inertního plynu, prstencovou mezerou, obklopující střední trubku, kyslík a vnější prstencovou mezerou ochranné uhlovodíky. Množství uhlovodíků pro ochranu trysek je malé a činí běžně 0,1 až 5 % obj. z průtočného objemu nosného inertního plynu ze střední trubky. Podíl průtočného objemu kyslíku v prstencové mezeře, dmýchaného pro udržování průchodnosti trysek, odpovídá přibližně průtoku dmýchaných uhlovodíků, maximálně však představuje do 20 % obj. celkového množství kyslíku, dmýchaného shora pro zkujňování. Během závěru zkujňovací fáze lze přivádět všemi průtočnými otvory trysek netečný plyn, například argon, nebo jiný plyn, neobsahující dusík a vodík.

Pojmem tavenina se rozumí obsah konvertoru, zaujatý zkujňovanou klidnou ocelovou taveninou ve foukací vztyčené poloze konvertoru s klidnou hladinou.

Dále je podstatným význakem vynálezu, že kromě kyslíku, potřebného pro zkujňování, se dmýchá na hladinu taveniny celkového množství kyslíku, potřebné pro dodatečné spalování reakčních zplodin nad taveninou a pro spalování uhlíkatého paliva v tavenině. K tomuto účelu se osvědčila kyslíková, vodou chlazená dmyšna, jestliže se na hladinu taveniny současně dmýchá alespoň jednou kyslíkovou tryskou, zabudovanou v horní části postranní stěny konvertoru, kyslík jako turbulentní volný paprsek. Rozdělení množství kyslíku mezi dmyšnu a trysky může kolísat v širokých mezích, avšak kyslíkovými tryskami v bočních stěnách konvertoru se podle vynálezu přivádí alespoň jedna čtvrtina objemu kyslíku, vztaženo na jeho celkové přiváděné množství shora.

Dále je podstatou vynálezu to, že tryskami pod hladinou taveniny se výhodně dmýchájí struskotvorné přísady, jako oxid vápenatý CaO, dolomit, kazivec CaF₂, karbid vápenatý CaC₂, nebo jejich směsi.

S výhodou se tryskami pod hladinou taveniny dmýchájí do taveniny práškovitá uhlíkatá paliva, jako uhlí, koks, koksová krupice, hnědouhelný koks, grafit a jejich směsi, a to jako suspenze s nosným plynem, neobsahujícím kyslík.

Výhodně je podle vynálezu nosný plyn pro vnášení práškovitých látek do taveniny tvořen dusíkem, oxidem uhelnatým CO, zemním plynem, metanem CH₄, inertními plyny nebo jejich směsmi.

Jestliže se šrot v konvertoru předehřívá, například při výrobě taveniny z pevných železonosných látek, slouží trysky v oblasti spodní části konvertoru jako olejovo-kyslíkové hořáky pro předehřátí šrotu. Jakmile se v konvertoru nalézá tavenina, použije se těchto trysek k přivádění uhlíkatých paliv a struskotvorných látek.

U způsobu podle vynálezu se používá trysek pod hladinou taveniny podle následujícího schématu:

Ve fázi odkřemičení, tj. v prvních dvou minutách zkujňovací doby, slouží trysky k přívodu struskotvorných látek, zejména vápna. Během hlavního zkujňování v dalších 5 až 10-ti minutách se přivádí těmito tryskami potřebné množství práškových uhlíkatých paliv, například práškového koksu nebo uhlí. Současně lze přivádět další vápno. Například dvě z trysek mohou sloužit k dopravě uhelného

-4CZ 278884 B6 prachu a současné alespoň jedna k přívodu struskotvorných látek. Během závěru zkujňovací fáze, v posledních 2 až 5-ti minutách, slouží trysky pod hladinou taveniny ještě k přívodu plynů prostých vodíku a dusíku s přísadou struskotvorných látek, nebo bez nich. Jako ochranné obalové médium trysek k zabránění jejich předčasnému vyhoření až do vyzdívky konvertoru se osvědčily během odkřemičení a hlavní zkujňovací fáze uhlovodíky, například zemní plyn, metan, propan nebo topný olej. Při konečném nebo přídavném dmýchání se použije u ocelí s požadavkem na nízký obsah vodíku a dusíku výhodně argon, oxid uhelnatý nebo oxid uhličitý.

Dofukování kyslíku středními trubkami trysek v oblasti taveniny se provádí krátkodobě, v celkovém množství do 20 % obj. z celkového množství shora dmýchaného kyslíku pro zkujňování. Toto opatření slouží k ochránění trubek trysek od ucpávání a usazenin na ústích trysek a k nastavení tvorby hřibovitých návarků u ústí trysek. Střídavý provoz trysek s nosným plynem a struskotvornými přísadami, suspenzemi paliv a kyslíkem je možný ve spojení s příslušnými přepínacími ventily.

U třítrubkové trysky, u níž je střední trubka pro přívod suspenze nosného plynu se struskotvornými látkami nebo s palivem obklopena prstencovou mezerou pro kyslík a vnější prstencovou mezerou pro ochranné obalové uhlovodíky, lze rovněž přívod malých množství kyslíku až k dofukovací fázi a ve zvláštních případech také během této fáze, zvětšovat. Celkově je však nadmýchané množství kyslíku těmito tryskami malé a obnáší asi kolem 10 % obj . , maximálně do 20 % obj. z celkového množství kyslíku, nadmýchaného shora pro zkujňování.

Při hlavní dmýchací fázi po polovině zkujňovací doby výhodně může zvětšit vzdálenost vodou chlazené dmyšny od hladiny taveniny. Podle vynálezu se po odkřemíkovací fázi zvětší vzdálenost ústí vodou chlazené dmyšny nejméně na 1,5 m od hladiny taveniny, aby proud kyslíku z ní vystupující působil jako turbulentní volný paprsek u kyslíkových trysek v bočních horních stěnách konvertoru a zároveň přispěl k dodatečnému spalování oxidu uhelnatého na oxid uhličitý a k intenzivnímu přestupu takto vytvořeného tepla na taveninu.

U způsobu podle vynálezu lze přivádět kyslík shora pouze vodou chlazenou dmyšnou nad hladinu taveniny, bez horních kyslíkových trysek. Pak se vodou chlazená dmyšna nalézá v malé vzdálenosti, asi 0,5 m nad hladinou taveniny pouze na začátku zkujňovací doby během fáze odkřemíkování. Asi 2 minuty od počátku zkujňování, jakmile začne fáze oduhličení nebo jakmile se tavenině přivádějí uhlíkatá paliva, zvýší se vzdálenost vodou chlazené dmyšny na nejméně 1,5 m, výhodně přes 2 metry od hladiny taveniny. Při tomto provozním způsobu se ukázalo, že má kyslíkový proud, vystupující z ústí dmyšny, dostatečně dlouhou dráhu v prostoru konvertoru nad hladinou taveniny, zaručující dodatečné spálení reakční ch plynných zplodin, vystupujících z taveniny, a přestup tepla, získaného dodatečným spálením, na taveninu. Ačkoliv tato obměna postupu podle vynálezu poněkud zužuje provozní pružnost v použití vodou chlazené dmyšny ve vztahu k průběhu zkujňování ve srovnání s kombinací použití této dmyšny a kyslíkových trysek, lze i přesto při tomto provozním způsobu dosáhnout výhod způsobu podle vynálezu. Při praktickém provedení se neukázaly žádné nevý

5CZ 278884 B6 hody, zejména pokud jde o zanesení oceli struskou a o vysokou tepelně technickou účinnost při využití uhlíkatých paliv, přiváděných do taveniny.

Použití vodou chlazené dmyšny pro přivádění kyslíku shora dovoluje prakticky od počátku zkujňování aktivní práci strusky, pravděpodobně proto, že struska má vyšší teplotu než vlastní železná tavenina, v níž se ještě rozpouští šrot. Struskotvorné látky, hlavně vápno, kazivec CaF₂ nebo přísada dolomitu, se vsázejí do konvertoru obvykle jako kusové nebo se přidávají v práškovité formě ke kyslíku, přiváděnému dmyšnou nebo kyslíkovou tryskou, upravenou v horní boční stěně konvertoru. Obvykle se ukládá asi polovina potřebného vápna na hladinu taveniny, zbytek se přivádí tryskami pod hladinou taveniny. Poměr lze měnit až na 3 : 4 a opačně. Výhodně se sází do konvertoru alespoň část z celkové potřeby vápna jako kusové. Tím se vytvoří před odpichem viskózní struska, která se jednak v konvertoru snáze udrží a zabrání před odpichem zpětnému přestupu fosforu a síry ze strusky do taveniny.

Technika přidávání struskotvorných látek, zejména vápna, pod hladinu taveniny a nad ní, ovlivňuje včasné odfosfoření a zlepšené odsíření taveniny. Pravděpodobný účinek je ten, že přehřátá struska na hladině taveniny a dmýchaný kyslík působí odfosfoření před vlastní oduhličovací fází, a vápenný prach, dmýchaný taveninou při poměrně vysokém obsahu uhlíku, tj. nízkém kyslíkovém potenciálu taveniny, přináší intenzívní odsíření. V posledních minutách zkujňovací fáze se přivádí tavenině vápno tryskami ve dnu.

Podle vynálezu chlazenou dmyšnu z a dmýchat kyslík na kyslíkovými tryskami lze bez podstatných nevýhod odstranit vodou konvertoru asi po polovině zkujňovací doby hladinu taveniny pouze jednou nebo několika v bočních horních stěnách konvertoru, opatřenými obalovým ochranným médiem.

Ve zvláštních případech, například nelze-li při přestavbě konvertoru s dolním dmýcháním umístit v konvertoru vodou chlazenou dmyšnu, ukázalo se možným pracovat i bez vodou chlazené dmyšny a upravit kyslíkové trysky ve dvou odlišných rovinách nad taveninu ve vyzdívce konvertoru. V tomto případě je nutné umístit kyslíkové trysky do dolní roviny asi 0,5 m nad hladinu taveniny. V této dolní rovině lze uspořádat jednu nebo několik kyslíkových trysek, výhodně nad osou otočných čepů konvertoru, vztaženo na konvertor ve foukací poloze. Tyto kyslíkové trysky převezmou v první polovině zkujňovací fáze funkci vodou chlazené dmyšny. Poloha jedné nebo několika kyslíkových trysek, vestavěných v bočních stěnách konvertoru ve druhé, výše položené rovině, odpovídá již funkčně popsaným kyslíkovým tryskám při použití vodou chlazené dmyšny.

Aby bylo možno zavést velká množství uhlíkatých paliv za časovou jednotku do taveniny, i když je počet trysek pod hladinou taveniny zredukován, přivádí se podle vynálezu kyslík pod hladinu taveniny přerušovaně, tedy pouze občas. Ukázalo se, že během určitých fází zkujňování je možné používat všechny trysky pod hladinou taveniny k přivádění uhlíkatých paliv v suspenzi s nosným plynem, neobsahujícím kyslík. Překvapujícím způsobem lze až

-6CZ 278884 B6 do poloviny zkujňovací fáze ustoupit od dmýchání kyslíku pod hladinu taveniny. Při tom může být celková doba, po kterou se do taveniny nepřivádí žádný kyslík, rozčleněna na více časových úseků, přičemž, jak již bylo řečeno, celkové množství kyslíku, dmýchaného tryskami pod hladinou taveniny, činí maximálně 20 % obj. z celkového množství kyslíku, dmýchaného shora pro zkujňování.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže popsán pomocí výkresu, na kterém je znázorněný nárysný řez konvertorem, vhodným pro provádění způsobu podle vynálezu, který je opatřen kyslíkovou tryskou, zabudovanou do horní boční stěny konvertoru, a výškově stavitelnou, vodou chlazenou dmyšnou.

Příklady provedení vynálezu

Konvertor, vhodný pro provádění způsobu podle vynálezu, sestává z pláště 1 z ocelového plechu se žáruvzdornou vyzdívkou 2 a výměnným dnem 3, v jehož žáruvzdorné vyzdívce jsou upraveny dnové trysky 4. Dnové trysky 4 sestávají ze dvou souosých trubek. Část těchto trysek 4 nebo všechny mohou být vytvořeny jako trysky třítrubkové. Dvě dnové trysky £ jsou upraveny pro přívod suchého práškového uhlíkového paliva. Suspenze paliva, konkrétně hnědouhelného koksu ve formě moučky, v nosném plynu, konkrétně dusíku, proudí sběrným potrubím 5 přes rozdělovač 6 tvaru T k přepínacím ventilům 7. a z nich do středních trubek dnových trysek £. Přepínací ventily 7 dovolují napájet střední trubky dnových trysek £ střídavě suspenzí uhlíkatého paliva a inertního plynu, nebo pouze plynem, neobsahujícím kyslík, ve zvláštních případech také kyslíkem, proudícím potrubím 8 k přepínacím ventilům 7,. Prstencová mezera dnových trysek £ je napájena bud’ kapalným nebo plynným ochranným médiem, přičemž změna ochranných kapalných médií na plynná a naopak se děje tlakově řízenými přepínacími ventily 9, které jsou částí připojovacích přírub 10 dnových trysek £. Přívod kapalin a plynů k přepínacímu ventilu 9. se děje přívodními potrubími 11, 12. Při předehřívání pevných železonosných látek slouží dnové trysky £ jako hořáky. Pak proudí kapalné uhlovodíky, například lehký topný olej, přívodním potrubím 11 přes přepínací ventil £ do prstencové mezery, a potrubím 8 přes přepínací ventil 7. kyslík ve stechiometrickém množství pro spalování oleje do střední trubky dnové trysky £. Jakmile se vytvoří v konvertoru tavenina a přikryje ústí dnových trysek £, přepojí se dnové trysky £ na přívod práškového uhlíkatého paliva a současně se zavádějí do prstencové mezery dnových trysek £ plynná ochranná média, například uhlovodíky, jako zemní plyn nebo propan. Tavenina může sestávat z roztaveného ocelového šrotu, případně v kombinaci s dodatečnou přísadou roztaveného surového železa.

Ostatní dnové trysky £ jsou v podstatě vytvořeny stejně a slouží pro přívod plynů, neobsahujících kyslík, k nimž se podle potřeby přidává struskotvorná látka, zejména vápno nebo palivo, obsahující uhlík. Dnové trysky £ mohou být občas zásobovány pouze suspenzí paliv, obsahujících uhlík, s plynem prostým kyslíku. Dnové trysky £ pro přívod struskotvorné látky, z nichž je znázorněna pouze jediná, jsou rovnoměrně zásobovány sběrným potrubím a přes neznázorněný rozdělovač vápna suspenzí plynu a oxidu vápenatého CaO. Jako ochranné médium v prstencové mezeře se jako pro

-7CZ 278884 B6 vozně spolehlivé osvědčily uhlovodíky, zejména tehdy, proudí-li střední trubkou dnové trysky 4 krátkodobě kyslík, nebo plyny kyslík obsahující. Při předehřívání pevných vsázek v konvertoru slouží tyto dnové trysky 4 jako hořáky.

Nad otočným čepem 13 konvertoru se nalézá v žáruvzdorné vyzdívce 2 konvertoru kyslíková tryska 14, která sestává ze dvou souosých trubek, přičemž střední trubkou proudí kyslík, a prstencovou mezerou ochranné obalové médium. Výstupní otvor kyslíkové trysky 14 na vnitřní straně vyzdívky konvertoru se nalézá 3 m nad hladinou taveniny. Kyslíkovou tryskou 14 proudí nejméně jedna čtvrtina celkového množství shora dmýchaného kyslíku. Proud kyslíku vystupuje z otvoru kyslíkové trysky 14 rychlostí zvuku a působí v plynovém prostoru konvertoru jako turbulentní volný paprsek. Přitom nasává mnohonásobek svého objemu reakčních plynných zplodin, unikajících z taveniny, v plynovém prostoru konvertoru. Podstatný podíl oxidu uhelnatého v těchto reakčních plynných zplodinách, podle zkušenosti nejméně 20 % obj., se dodatečně spálí na oxid uhličitý. Vzniklé teplo se při popsaném způsobu převede takřka úplně na taveninu, takže nedochází k přehřátí horní části vyzdívky konvertoru. Sáláním tepla turbulentního volného paprsku kyslíku o teplotě kolem 2800 ^qC se zřejmě pohlcuje v prostoru konvertoru plyn znečištěným prachem, struskou a kapičkami rozstřikované oceli.

Další kyslík se dmýchá na hladinu taveniny vodou chlazenou dmyšnou 16.· V daném případě jde o dmýchací trubku se čtyřmi výstupními otvory. Při znázorněném provozním způsobu s vodou chlazenou dmyšnou 16 a kyslíkovou tryskou 14 se poloha vodou chlazené dmyšny 16 řídí tak, že se při počátku zkujňování nalézá u hladiny taveniny a v průběhu zkujňování se vzdálenost jejího ústí od hladiny taveniny zvětšuje až na nejméně 1,5 m. Pokud jde o rozdělení množství dmýchaného kyslíku mezi kyslíkovou tryskou 14 a vodou chlazenou dmyšnu 16, pak proudí kyslíkovou tryskou 14 nejméně 25 % obj., avšak výhodně 30 až 50 % obj. z celkového množství zkujňovacího kyslíku, dmýchaného do konvertoru. Dmýchá-li se všechen kyslík pouze vodou chlazenou dmyšnou 16., pak je na začátku dmýchání, avšak nejpozději po odkřemíkovací fázi, vzdálenost ústí vodou chlazené dmyšny 16 do hladiny 15 taveniny nejméně 1,5 m.

Při přívodu plynu, neobsahujícího kyslík, tryskami 4 ve dnu pod hladinu taveniny s přídavkem práškovitých látek, daří se udržet dostatečný pohyb taveniny i na konci zkujňování při velmi nízkém obsahu uhlíku, při zabránění vzniku pěnivé strusky jako u způsobu výroby oceli pochodem LD a zabránění růstu obsahu oxidů železa ve strusce. Jako hrubá orientační hodnota stačí 10 až 20 % obj. kyslíku z celkového množství, dmýchaného shora pro zkujňování.

Dále jsou uvedeny konkrétní tavby, vedené způsobem podle vynálezu:

60-ti tunový konvertor typu znázorněného na výkrese má po novém vyzdění vnitřní objem 55 m³. Ve středním pruhu, širokém asi 50 cm, rovnoběžném s osou sklápění konvertoru, je uspořádáno pět dnových trysek Dvě z nich sestávají ze tří souosých trubek, přičemž střední trubka má vnitřní průměr 30 mm a obě prstencovíté

-8CZ 278884 B6 mezery mají šířku po 1 mm. Dvě z těchto trysek £ slouží k přívodu

práškových paliv, sestávají ze dvou vnitřní průměr 30

obsahujících uhlík. Tři zbývající trysky 4 souosých trubek, jejichž vnitřní trubka má mm a obklopuje ji prstencová mezera o šířce

mm. Tyto trysky 4 slouží k přívodu plynů, neobsahujících kyslík, s přídavkem práškovitých struskotvorných látek nebo paliv, obsahujících uhlík.

Do konvertoru bylo vsazeno 27 tun pevných železonosných látek, tvořených zvláště šrotem smíšené kvality, s možností přídavku podílu pevného surového železa a předredukovaných železných rud. Pevná vsázka byla předehřátá tak, že všech pět trysek 4 pracovalo jako hořáky, kde prstencovými mezerami byl dodáván topný olej průtokem 100 litrů za minutu a středními trubkami byl dodáván kyslík, potřebný ke stechiometrickému spalování o průtoku 200 m³ za minutu, vztaženo na normální podmínky. Dále uváděné průtoky plynných médii v m se vztahuji na m , merene za normálních podmínek.

Doba předehřívání činila maximálně 10 minut. Po vsázce pevných železonosných látek bylo dále do konvertoru vsazeno bez předchozího předehřátí 40 tun tekutého surového železa o teplotě 1300 °C a složení v % hmotnosti 4,2 % uhlíku, 0,7 % křemíku, 0,6 % manganu, 0,35 % fosforu a 0,035 % síry. Okamžitě po nastavení konvertoru do svislé dmýchací polohy se dodávalo dvěma kyslíkovými tryskami 14, upravenými ve vyzdívce konvertoru ve výši m nad osou otočných čepů 13, asi 18 000 m³/h kyslíku. Poloha kyslíkových vodou chlazených trysek 14 byla taková, že turbulentní volné paprsky kyslíku směřovaly přibližně do středu hladiny taveniny. U dvou dnovych trysek střední trubkou 20 m³ dusíku za 300 kg moučky hnědouhelného koksu vými štěrbinami byl přerušovaně o průtoku 10 m³ za minutu pro pro přívod paliva proudilo minutu, do něhož se přidávalo za minutu. Vnitřními prstencosoučasně prodmýcháván kyslík odstranění návarků a ucpanin,

O a vnějšími prstencovými mezerami proudilo 1 m za minutu propanu.

Ostatními třemi dnovými tryskami 4 bylo středními trubkami přiváO děno úhrnem 40 m za minutu dusíku a prstencovými mezerami

1,5 m³ propanu za minutu. Na místě dusíku se rovněž provozně osvědčily oxid uhelnatý CO, oxid uhličitý C0₂, a inertní plyny, například argon. K dusíku ve střední trubce bylo přidáváno asi 3 t práškového vápna pro tvoření strusky v první zkujňovací fázi, během níž následoval přídavek paliva, obsahujícího uhlík. Tato první zkujňovací fáze trvala asi 10 minut. Po této první zkujňovací fázi, při níž obsah uhlíku v tavenině byl ještě 1,5 až 2,0 % hmotnosti, bylo zastaveno přivádění paliva. Do středních dnových trubek dnových trysek 4 se pod hladinu taveniny přiváděl

O _x argon v množství 70 m za minutu. Po dalších 5-ti minutách byl konvertor sklopen do polohy k odebrání vzorků. Bezprostředně nato následovalo asi dvouminutové opravné dmýchání, při němž se přiváděl tryskami pod hladinou lázně argon, a sice jak jejich středními trubkami, tak prstencovými mezerami. Na místo argonu se také osvědčily oxid uhelnatý CO, oxid uhličitý CO₂ a směsi těchto ply

-9CZ 278884 B6 nů s argonem. Během opravného dmýchání byla vsazena do konvertoru asi 1 tuna kusového vápna (oxidu vápenatého CaO). Po době celkového zkujňování 17 minut byla odpíchnuta vytavená ocel o složení v % hmotnosti 0,03 % uhlíku, 0,1 % manganu, 0,020 % fosforu a 0,015 % síry. Teplota odpichu činila 1650 °C a váha 61 tun.

200 tunový konvertor, který pracoval způsobem podle vynálezu, měl jednu vodou chlazenou dmyšnu 16 a dvě kyslíkové trysky 14, upravené v bočních stěnách horní části konvertoru. Během zkujňování, trvajícího asi 12 minut, bylo dmýcháno shora vodou chlazenou dmysnou asi 700 m kyslíku a oběma postranními kyslíkovými tryskami 14 asi 3 000 m³ kyslíku na hladinu taveniny, vztaženo na normální podmínky, což se týká i dále uváděných objemů dmýchaných plynů. Pod hladinou taveniny se nalézalo osm trysek pro plyn, neobsahující kyslík. Během prvních asi osmi minut dmýchání proudilo tryskami 4 pod hladinou taveniny asi 1 000 m³dusíku s přídavkem celkem 10 tun práškového vápna pro tvorbu strusky a 5 tun koksové moučky pro dodatečné zvýšení šrotu ve vsázce o 10 % hmotnosti. Prstencovými mezerami trysek £ proudilo O po uvedenou dobu asi 40 m zemního plynu. V posledních ctyrech minutách dmýchání byl tryskami 4 pod hladinou taveniny zaváděn do taveniny argon v množství asi 500 m³. Bez zřetele na dodatečně tavený šrot přívodem paliva (koksová moučka) mohla být vsázka šrotu u tohoto způsobu zvýšena vůči způsobu výroby oceli pochodem LD o 6 tun, což činí zvýšení o 3 % hmotnosti. Výtěžnost byla současně zvýšena o 1,5 %. To je odůvodněno hlavně malým obsahem oxidů železa ve strusce, obnášejícím asi 15 % hmot, ve srovnání s 25 % hmot, u způsobu výroby oceli pochodem LD, a menší ztrátou železa v odtahovaných plynech v množství asi 0,5 % hmot, ve srovnání s 1,2 % hmot, u způsobu výroby oceli pochodem LD. Vzdálenost vodou chlazené dmyšny od hladiny taveniny byla zvýšena krátce po počátku dmýchání, asi po jedné minutě, na 1,5 m a ještě po další minutě dmýchání na 2 m. V tomto konvertoru lze přesně docílit výhodné výsledky tavby, je-li celkové množství kyslíku přiváděno shora na taveninu vodou chlazenou dmyšnou ze shora uvedené vzdálenosti, a pracují-li trysky pod hladinou taveniny pouze se suspenzí nosného plynu, neobsahujícího kyslík, a struskotvorných látek nebo uhlíkatých paliv. Pro odstranění ucpanin a nastavení houbovitých návarků na těchto tryskách se jimi krátkodobě proháněl kyslík v množství pouze 10 až 20 % z objemu kyslíku, dmýchaného horem pro zkujňování.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby oceli ze vsázky surového železa a pevných železonosných látek v konvertoru, při němž se kyslík dmýchá shora na hladinu taveniny zejména pomocí vodou chlazené dmyšny a spodem pod hladinu taveniny se dmýchá tryskami, upevněnými v žáruvzdorném materiálu, kyslík a práškovité pevné látky v proudu nosného plynu, neobsahujícího kyslík, vyznačující se tím, že celkové množství zkujňovacího kyslíku se dmýchá výhradně na hladinu taveniny, z čehož alespoň 25 % objemových se dmýchá jako turbulentní volný paprsek, zaměřený na hladinu taveniny, který nasává nad hladinou taveniny uvolňované zplodiny ze zkujňovací reakce a přivádí po dodatečném spálení v nich obsaženého oxidu uhelnatého vzniklé spaliny zpět do kontaktu s hladinou taveniny, přičemž k pročištění trysek od usazenin a k nastavení žádoucích návarků na tryskách se pod hladinu taveniny dmýchá kyslík v množství do 20 % obj. z celkového množství shora dmýchaného zkujňovacího kyslíku.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kromě kyslíku pro zkujňování se dmýchá na hladinu taveniny celkové množství kyslíku, potřebné pro dodatečné spalování reakčních zplodin z taveniny a pro spalování uhlíkatého paliva v tavenině.
3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že tryskami pod hladinou taveniny se do taveniny dmýchájí struskotvorné přísady, jako oxid vápenatý, dolomit, kaživec, karbid vápenatý, nebo jejich směsi.
4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že tryskami pod hladinou taveniny se do taveniny dmýchají práškovitá uhlíkatá paliva, jako uhlí, koks, koksová krupice, hnědouhelný koks, grafit a jejich směsi a to jako suspenze s nosným plynem, neobsahujícím kyslík.
5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že nosný plyn pro vnášení práškovitých látek do taveniny je tvořen dusíkem, oxidem uhličitým, oxidem uhelnatým, zemním plynem, methanem, inertními plyny, zejména argonem, nebo jejich směsmi.
6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že dmýchání kyslíku nebo kyslík obsahujícího plynu pod hladinou taveniny se provádí přerušovaně.
7. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se do konvertoru přisazují struskotvorné látky ve formě kusového vápna, nebo se na hladinu taveniny dmýchá prachové vápno.

-11CZ 278884 B6
8. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že shora se kyslík dmýchá na hladinu taveniny jedinou vodou chlazenou dmysnou po odkřemíkovací fázi ze vzdálenosti jejího ústí od hladiny taveniny nejméně 1,5 m.
9. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že kyslík ve formě volného paprsku se dmýchá na hladinu taveniny nejméně jednou kyslíkovou tryskou s obalovým ochranným médiem, vestavěnou do vyzdívky konvertoru.
10. Způsob podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že při současném dmýchání kyslíku vodou chlazenou dmysnou a nejméně jednou kyslíkovou tryskou se přivádí nejméně čtvrtina celkového množství kyslíku, dmýchaného do konvertoru, touto kyslíkovou tryskou.