CZ284179B6 - Kuplovna vytápěná koksem a způsob tavení materiálů na bázi železných kovů - Google Patents

Kuplovna vytápěná koksem a způsob tavení materiálů na bázi železných kovů Download PDF

Info

Publication number
CZ284179B6
CZ284179B6 CZ951829A CZ182995A CZ284179B6 CZ 284179 B6 CZ284179 B6 CZ 284179B6 CZ 951829 A CZ951829 A CZ 951829A CZ 182995 A CZ182995 A CZ 182995A CZ 284179 B6 CZ284179 B6 CZ 284179B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
furnace
cupola
gas
melting
coke
Prior art date
Application number
CZ951829A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ182995A3 (en
Inventor
Joachim Mallon
Michael Schaaf
Edmund Wilms
Gerhard Neumann
Karl-Heinz Köhler
Ludwig Ruschitzka
Original Assignee
Feustel Hans Ulrich
Joachim Mallon
Michael Schaaf
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Feustel Hans Ulrich, Joachim Mallon, Michael Schaaf filed Critical Feustel Hans Ulrich
Publication of CZ182995A3 publication Critical patent/CZ182995A3/cs
Publication of CZ284179B6 publication Critical patent/CZ284179B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00Making pig-iron other than in blast furnaces
    • C21B11/02Making pig-iron other than in blast furnaces in low shaft furnaces or shaft furnaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B1/16Arrangements of tuyeres
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Kuplovna vytápěná koksem s vedením oběžného plynu je určena pro tavení materiálů na bázi železných kovů, zejména vsázkových surovin na bázi železných kovů s nízkým obsahem uhlíku a náchylných k oxidaci, jako například ocelový šrot pro výrobu litiny. Pod vsázecím zařízením ( 6 ) a odsáváním ( 7 ) pod sazebnou je uspořádán odsávací prstenec ( 9 ) pecního plynu a nad nístějí ( 1 ) je uspořádána jedna nebo několik dmyšních trubic ( 13 ), v nichž jsou středově vedeny dmýchací trubky ( 12 ) kyslíku, přičemž odsávací prstenec ( 9 ) pecního plynu je odsávacím zařízením ( 10 ), kanálem ( 14 ) pro oběžný plyn a prstencem ( 11 ) pro oběžný ply spojen s dmyšními trubicemi ( 13 ). Způsob tavení se provádí tak, že až 70 % pecního plynu vznikajícího při tavení s teplotou .<=. 400 .sup.o.n.C v předehřívací oblasti se částečně odvádí a opět přivádí do tavicí a předehřívací oblasti spolu s .<=. 23 % kyslíku, vztaženo na přiváděné množství plynů.ŕ

Description

(57) Anotace:
Způsob tavení materiálů na bázi železných kovů se provádí tak, že do šachtové pece pracující protlproudým způsobem se přivádí koks a materiály určené k roztavení, které klesají dolů proti nahoru stoupajícím pecním plynům, vznikajícím spalováním koksu, a přenosem tepla se předehřívají a taví, přičemž v předehřívací oblasti se pecní plyn odsává a v rámci cirkulace opět vhání do tavící a přehřívací oblastí. Až 70 % objemových pecního plynu, vznikajícího při tavení s teplotou větší než 400 °C v předehřívací oblasti, se částečně odvádí a toto množství pecního plynu se opět přivádí do tavící a přehřívací oblasti spolu s více než 23 % objemovými kyslíku, vztaženo na přiváděné množství plynů. U kuplovny Je pod vsázecím zařízením (6) a odsáváním (7) pod sazebnou uspořádán odsávací prstenec (9) pecního plynu, který Je odsávacím zařízením (10), kanálem (14) pro oběžný plyn a prstencem (11) pro oběžný plyn spojen s dmyšními trubicemi (13), v nichž Jsou středově
Způsob tavení materiálů na bázi železných kovů a kuplovna k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu tavení materiálů na bázi železných kovů. Vynález se dále týká kuplovny, vytápěné koksem, s vedením oběžného plynu pro tavení materiálů na bázi železných kovů, zejména vsázkových surovin na bázi železných kovů s nízkým obsahem uhlíku a náchylných k oxidaci, jako je například ocelový šrot pro výrobu litiny.
Dosavadní stav techniky
Je známé, že klasické kuplovny se z technického a technologického hlediska rozlišují všeobecně podle způsobu provozu se vzduchem (DD 299 917 A7 aDE 34 37 911 C2), s obohacováním kyslíkem nebo s přímým dmýcháním kyslíku (US-A-4 324 583). Přímým dmýcháním sekundárního plynu, obsahujícího kyslík (50% až 100% kyslíku), ultrazvukovou rychlostí, uvedené například v US-A-4 324 583, který se dmýchá dmyšními trubicemi odděleně od primárního dmýchaného vzduchu neboli větru, obsahujícího kyslík, má být dosaženo zlepšeného spalování koksu a zpětné redukce Si. jakož i vyššího obsahu C a menších tepelných ztrát pláštěm kuplovny. Podle Jungbluthova diagramu je u koksem vytápěných kuploven, respektive šachtových pecí, z hlediska tepelné techniky výhodný pouze přívod optimálního množství dmýchaného vzduchu neboli větru. To znamená, že obohacování větru kyslíkem má smysl pouze pro ty oblasti pece, v nichž není dosahováno optimálních poměrů z hlediska tepelné techniky. Obohacování větru kyslíkem vede, jak známo, ke vzrůstu tavícího výkonu. Při přívodu lOOprocentního kyslíku je nutno počítat s pětinásobným tavícím výkonem. Současně poklesnou poměry spalování, to znamená, že vzroste podíl CO v reakčním plynu v peci, poměry z hlediska tepelné techniky se zhorší a mohou způsobit přerušení tavení. Obohacování větru kyslíkem vyžaduje tedy při dodržení prakticky uskutečnitelných mezí tavícího výkonu nutně redukci množství větru, to znamená u kuplovny, provozované s horkým větrem, redukci množství horkého větru, a proto i redukci množství pecního plynu. Redukce množství pecního plynu vede k redukci rychlosti plynu v peci, čímž poklesne podíl přenosu tepla jako funkce množství plynu ve vsázce a tím se zabrání roztavení. Dále se dmýcháním kyslíku do oblastí vsázky vytvoří vysoké koncentrace kyslíku, které vzhledem k hrubé kusovitosti koksu při překročení mezních oblastní koncentrace nemohou úplně s uhlíkem reagovat. Nezreagovaný kyslík reaguje s železem na FeO, což vede k omezením v procesu tavení.
Kuplovna, provozovaná s horkým větrem, přičemž tento horký vítr se vy rábí v rekuperátoru, který' je vytápěn spalinami, které vznikají při spalování vysokopecního plynu, představuje v současné době nejrozšířenější provedení kuplovny. Tato kuplovna je vhodná i pro výrobu litiny při použití vsázky s velkými podíly ocelového šrotu. Je rovněž známé, že v kuplovně, provozované s horkým větrem, v důsledku teplotně závislé Boudouardovy rovnováhy CO2 + C —> CO vznikají oblasti, které působí na vsázkovou surovinu termodynamicky jak oxidačně, tak i redukčně. Přehřátí kapalné litiny závisí přitom převážně na výšce sloupce plnicího koksu, to znamená na době prokapávání roztavené litiny a na skutečném teplotním profilu ve sloupci plnicího koksu. Aby bylo dosaženo co největšího přehřátí taveniny litiny, je snahou dosáhnout v oxidační oblasti při rozkladu koksu maximálních teplot plynů. Toho se v praxi dosáhne tak, že spalovací vzduch se předehřeje až na 600 °C, nebo se přídavně zavádí kyslík. Proto se dosahuje teplot plynů v rozsahu od 2000 do 2200 °C. Vyšších teplot není možno dosáhnout vzhledem ke vzrůstajícímu sklonu k disociaci produktů spalování a k vysokým ry chlostem proudění v přehřívací oblasti. Při tavení kovového šrotu s nízkým obsahem uhlíku má kuplovna, provozovaná s horkým větrem, tu nevýhodu, že v oblasti dmyšních trubic vzniká silně oxidační atmosféra, která způsobuje propal křemíku až do 30 %.
- 1 CZ 284179 B6
Příčinou toho je heterogenní spalovací reakce koksu. Nevýhodou dále je velké specifické množství vysokopecního plynu, vznikajícího při tavení, které opět vyžaduje pro dosažení lepší hospodárnosti vyšší náklady na zařízení.
Zvláštní provedení kuplovny vytápěné koksem je známé z US-A-2 788 964. Tato kuplovna představuje šachtovou pec provozovanou s horkým větrem pro výrobu surového železa redukcí železné rudy, která však má být použitelná i jako přetavovací pec pro surové železo a železný/ocelový šrot. Charakteristické je, že horký vítr s teplotou až 1000 °C se dmýchá skrz prstencové vedení a odtud přes pahýlová vedení dmyšními trubicemi do redukční oblasti šachty směrem dolů. V důsledku spalování probublává směs rudy a antracitu redukční oblastí, která je naplněna hrubým koksem. V redukční oblasti se ruda redukuje a je dosahováno teplot až 1900 °C. Výstup plynu v oblasti nístěje přímo nad lázní taveniny umožňuje odvádění hlavního proudu spalin, které se vedou do zvláštní konstrukce pro výrobu horkého větru a tam ohřívají čerstvý vítr. Teplota spalin musí být vyšší než 1600 °C. Redukce obsahu CO v redukčním plynu musí být v redukční oblasti pece dosaženo tím, že horký vítr, který obsahuje kyslík, spaluje oxid uhelnatý na oxid uhličitý. Šachtová pec je dále opatřena vedením a ventilátorem, kterým se jako vedlejší proud odvádí nahoru směřující proud plynu, obsahující uhlovodíky (to znamená s nízkým obsahem oxidu uhelnatého), z výstupu v horní části šachty a prstencovým vedením se dýzami vede zpět pod dmyšní trubice pro přívod horkého větru do spalovací a redukční oblasti. Nuceným prouděním hlavní části pecního plynu, to znamená takzvaným nahoru usměrněným spalováním, které je označováno rovněž jako obrácené topení, má být v redukční oblasti dosahováno teplot od 1800 °C do 1900 °C, které umožní redukce železné rudy. Nevýhodou této šachtové pece provozované s horkým větrem je, že exotermické procesy, které jsou výhodné pro šachtové pece vytápěné koksem a/nebo uhlím, se přemístí od dmyšních trubic horkého plynu směrem nahoru, kde teprve vznikají horké reakční plyny potřebné pro přestup tepla do pevné vsázky. Proto je s přeměnou účinného protiproudého principu, osvědčeného pro přenos tepla, na souproudý princip, neefektivní pro přenos tepla, k dispozici pouze zkrácená část šachty, což odpovídá redukci na 1/4 normální oblasti pro předávání tepla, která však u řešení podle US-A2 788 964 není žádnými dalšími opatřeními kompenzována. Protože dosahované teploty v peci v rozsahu od 1800 °C do 1900 °C odpovídají obvykle úrovni kuploven, provozovaných se studeným nebo horkým větrem, není tavení vsázky na bázi železných kovů za těchto podmínek s jistotou možné.
Vedlejší proud směřující nahoru a vznikající nad dmyšními trubicemi horkého větru sestává z uhlovodíků, které jsou tvořeny zejména methanem, vznikajícím reakcí vodního plynu a reakcí methanu. Podmínky tvorby methanu podle tohoto mechanismu však předpokládají při normálním tlaku teploty vyšší než 700 °C při technických podmínkách, zejména teploty 1000 °C, a atmosféru nasycenou vodní párou. Pec podle US-A-2 788 984 však přímo vylučuje tyto podmínky, takže zde nemůže vzniknout nahoru směřující proudění plynných uhlovodíků, takže princip oběhu plynu zde nemůže být uskutečněn.
Z hlediska tepelné techniky je přivádění uhlovodíků do roviny pod dmyšními trubicemi horkého větru bezvýznamné, protože tato rovina je uspořádána příliš daleko od dmyšních trubic. Kyslík ve vzduchu obsažený v horkém větru zreaguje již s uhlíkem v koksové a/nebo uhelné vsázce a není již proto k dispozici pro spalování methanu. Methan se proto nevyužit odvádí výstupním otvorem, ležícím přímo pod dmyšními trubicemi. Kdyby se měly části sloučenin C-H spalovat přesto na CO2 a H2O. redukovaly by se endotermicky tyto plynné komponenty společně s CO2, pocházejícím ze spalování koksu a/nebo uhlí, podle Boudouardovy rovnováhy uhlíkem z koksu a/nebo uhlí pod dmyšními trubicemi na CO a H2, což by bylo spojeno s poklesem teploty v redukční oblasti a spotřebou hrubého koksu. Nevýhodou dále je, že u pece podle US-A2 788 964, v důsledku nevytápěné šachty pod dmyšními trubicemi horkého větru, je potlačena pro vysokopecní proces důležitá exotermická, a proto i s 55 % až 60% celkové redukce převládající nepřímá redukce, která spočívá na vytvoření prodloužených teplotních pásem mezi
-2CZ 284179 B6
800 °C aI000°C. Nad 1000 °C nastává přímá endotermická redukce. Vysokopecní vsázka umístěná v peci se teprve v rovině dmyšních trubic nárazovitě ohřeje na teplotu vyšší než 1000 °C a je ihned vystavena podmínkám přímé redukce. Podstatně vyšší potřeba tepla, která je s tím spojena, nemůže být již s popsanou obvyklou vysokopecní vsázkou pokryta, takže tepelné hospodářství pece se přeruší a proces se může zastavit.
Rovněž nevýhodné je geometrické vytvoření oblasti pece pod sazebnou, které ve znázorněném krátkém zhuštěném provedení nemůže poskytnout nutné časové rezervy pro ohřev a difuzní procesy, a to, že hrubozmný plnicí koks se na začátku procesu spotřebuje před dmyšními trubicemi a je nahrazen pouze malými kusy vysokopecní vsázky a koksu a/nebo uhlí. Tím je navíc granulometricky zabráněno plynování, ohřevu a difúzi, nutných pro provádění procesu. Vysokopecní proces prováděný způsobem podle US-A-2 788 964 není rovněž možný pro provedení znázorněného způsobu s oběžným plynem a tavení kovové vsázky není prakticky možné z hlediska tepelné techniky, z geometrického hlediska a hlediska proudění.
Nově vyvinutá v současné době známá zařízení mají rovněž nevýhody při tavení materiálů na bázi železných kovů s nízkým obsahem uhlíku a náchylných k oxidaci. U pece vyvinuté firmou TUPÍ v Brazílii se provádí sázení materiálů na bázi železných kovů do centrální šachty. Koks a vápno se přivádějí do nístěje šesti plnicími šachtami, uspořádanými symetricky na obvodu. Spalovací vzduch, který je dmýchán speciálními dmyšními trubicemi vysokou rychlostí, se nepředehřívá. Spalovací vzduch se však obohacuje až na 1,5 % kyslíku. Pec je řízena tak, že spalovací plyny proudí vždy centrální šachtou a vsázkové materiály na bázi železných kovů dobře ohřívají. Pomocí řady sekundárních dmyšních trubic se dodatečně spalují před vstupem do centrální šachty plyny, obsahující CO. Nevýhody této pece spočívají vtom, že vsázkou se vytvoří větší počet kanálů protékaných proudem plynu, které nemohou být zásobovány horkým spalovacím vzduchem rovnoměrně, takže nedojde k úplnému promísení spalovacího vzduchu a spalovacího plynu, takže nenastane úplná přeměna CO na CO2. Spaliny mají obsah CO ještě > 0,1 % objemových. Proto je zapotřebí pro zabránění znečišťování okolního prostředí i zde relativně velkých nákladů. U kuploven provozovaných s horkým větrem a opatřených plazmovými hořáky se vzhledem k vysokým podílům CO a k potřebnému dodatečnému spalování spalovací vzduch ještě navíc obvyklým způsobem předehřívá. Plazmový hořák se následně používá k ohřevu dílčího proudu spalovacího vzduchu na teploty v rozsahu od 3000 °C do 5000 °C, takže je možno libovolně nastavit každou směšovací teplotu. Vstupní teplota spalovacího vzduchu může být až 1400 °C. Takové vysoké teploty podmiňují redukční provoz kuplovny. Nevýhody kuplovny s horkým větrem a plazmovými hořáky spočívají v relativně vysokých nákladech na elektrický proud, protože tavení se zde provádí nepřímo elektricky. Vzniká velké množství CO2.
Pro zabránění výroby velkého množství plynů byly pro tento typ pece vyvinuty do budoucna modelové představy (zvláštní výtisk Gieperei 79 (1992) 4, str. 134-143). Má být vytvořen uzavřený oběh plynů tím, že se vytvoří na vysokou teplotu ohřátý plyn jako nosič tepla, například plazmovými hořáky v dílčím proudu, potom se smísením se zbylým plynem uvede na požadovanou teplotu, vysokopecní plyn se úplně odsává a po svém vyčištění se opět přivádí do plazmového hořáku k ohřátí. Nevýhodou zde je to, že k uskutečnění této modelové představy je zapotřebí velkého prostoru, přičemž taviči proces, podmíněný výrobou umělého složení pecního plynu, může být bezpečně veden pouze pomocí přídavné měřicí, řídicí a regulační techniky.
Úkolem vynálezu je vyvinout jednoduše fungující kuplovnu, vytápěnou koksem, s vedením oběžného plynu, a způsob tavení, který bude mít nízké náklady na tavení a bude bránit propalu křemíku a bude zajišťovat dobré tavení materiálů na bázi železných kovů, zejména vsázkových surovin na bázi řezných kovů s nízkým obsahem uhlíku a náchylných k oxidaci, jako je ocelový šrot, k výrobě litiny, přičemž bude vznikat malé množství vysokopecního plynu bez CO, takže znečištění okolního prostředí se velmi zredukuje.
-3 CZ 284179 B6
Podstata vynálezu
Tento úkol splňuje způsob tavení materiálů na bázi železných kovů, zejména vsázkových surovin na bázi železných kovů s nízkým obsahem uhlíku a náchylných k oxidaci, jako je například ocelový šrot, pro výrobu litiny, při němž se do šachtové pece, pracující protiproudým způsobem, přivádí koks a materiály určené k roztavení, které klesají dolů proti nahoru stoupajícím pecním plynům, vznikajícím spalováním koksu, a přenosem tepla se předehřívají a taví, přičemž v předehřívací oblasti se pecní plyn odsává a v rámci cirkulace opět vhání do taviči a přehřívací oblasti, podle vynálezu, jehož podstatou, že až 70 % objemových pecního plynu, vznikajícího při tavení s teplotou větší než 400 °C v předehřívací oblasti, se částečně odvádí a toto množství pecního plynu se opět přivádí do tavící a přehřívací oblasti spolu s více než 23 % objemovými kyslíku, vztaženo na přiváděné množství plynů.
Podle výhodného provedení se přivádí 33 až 48 % objemových kyslíku, vztaženo na přiváděné množství plynů.
S výhodou se redukuje objem spalin, protože ve větru obsažený nežádoucí plynný dusík, který se vyskytuje u kuploven provozovaných s větrem, se nahrazuje energeticky využitelným pecním plynem (jako oběžným plynem) a využije v procesu tavení. Pecní plyn zde působí jako plynné palivo, spaluje se s přiváděným kyslíkem, a tím zesiluje redukční podmínky v peci. Technické náklady na hospodárný provoz jsou nízké.
Tento úkol dále splňuje kuplovna, vytápěná koksem, s vedením oběžného plynu, pro tavení materiálů na bázi železných kovů, zejména vsázkových surovin na bázi železných kovů s nízkým obsahem uhlíku a náchylných k oxidaci, jako je ocelový šrot pro výrobu litiny, obsahující mimo jiné vsázecí zařízení a odsávání pod sazebnou a alespoň jednu dmyšní trubici, uspořádanou nad nístějí, k provádění způsobu podle vynálezu, jehož podstatou je, že pod vsázecím zařízením a odsáváním pod sazebnou je uspořádán odsávací prstenec pecního plynu, který je odsávacím zařízením, kanálem pro oběžný plyn a prstencem pro oběžný plyn spojen s dmyšními trubicemi, v nichž jsou středově vedeny dmýchací trubky kyslíku.
Výhodné je, když je odsávacím zařízením ventilátor. Odsávacím zařízením je s výhodou radiální ventilátor. Dále je výhodné, když dmyšní trubice, v nichž jsou středově vedeny dmýchací trubky kyslíku, jsou kanály spojeny s odsávacími otvory pecního plynu, které jsou vytvořeny po obvodu šachty pod vsázecím zařízením a odsáváním. V místě vyústění dmyšních trubic do kuplovny je plášť kuplovny s výhodou opatřen vrchlíkovým rozšířením. Mezi dmýchacími trubkami kyslíku vedenými středově v dmyšních trubicích, a pláštěm kuplovny je s výhodou mezera. Tato mezera je s výhodou regulovatelná, avšak její hodnota je nejméně 15 mm. Odsávacím zařízením je s výhodou sací injektor.
Kuplovna vytápěná koksem se provozuje výlučně s kyslíkem jako spalovacím prostředkem a dopravním médiem pro pecní plyn s velkým obsahem dodatečně nespáleného CO, odváděným pod sazebnou. Tím je dodatečné spalování na spaliny bez CO, které se u klasických kuploven provádí mimo vsázku, a které je předpokladem pro výrobu horkého větru z čerstvého vzduchu (asi 21 % O2, 79 % N2) pomocí výměníku tepla z horkého pecního plynu, přemístěno u kuplovny podle vynálezu do vsázky přímo před oxidační oblast. Proto popsané a prakticky potvrzené účinky kuplovny podle vynálezu spočívají vtom, že v zásadě se pracuje bez vzduchu obsahujícího dusík výlučně s kyslíkem jako spalovacím prostředkem. S výhodou se uskutečňuje využití energetického obsahu pecního plynu, obsahujícího CO, přímo bez okliky přes výrobu horkého větru v taviči a přehřívací oblasti. Pouze tím je možno dosáhnout pro celý proces typického posunutí Boudouardovy rovnováhy podle CO.
-4CZ 284179 B6
Provedením oblasti s dmyšními trubicemi podle vynálezu v plášti kuplovny se dosáhne toho, že již v ústí dmyšních trubic se pecní plyn mísí s kyslíkem a spustí se reakce CO + O2 na CO2. To vede ke vzniku požadované atmosféry v peci a k metalurgickým účinkům.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále blíže objasněn na příkladu tavení dvou slitin šedé litiny podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje v řezu kuplovnu podle vynálezu, obr. 2 v řezu další provedení kuplovny vytápěné koksem a obr. 3 opět v řezu provedení oblasti dmyšních trubic v plášti kuplovny.
Příklady provedení vynálezu
Množství plynů jsou v celém textu uváděna v procentech objemových.
Na obr. 1 je v řezu znázorněna kuplovna vytápěná koksem s komínem 4 pro odvod spalin. Pod vsázecím zařízením 6 a odsáváním 7 pod sazebnou je v místě předehřívací oblasti 3 uspořádán odsávací prstenec 9 pecního plynu a nad nístějí 1 v místě tavící a přehřívací oblasti 2 jsou uspořádány čtyři dmyšní trubice 13, v nichž jsou středově vedeny dmýchací trubky 12 kyslíku, přičemž odsávací prstenec 9 pecního plynuje radiálním ventilátorem _10, kanálem 14 pro oběžný plyn a prstencem 11 pro oběžný plyn spojen s dmyšními trubicemi 13.
Na obr. 2 je znázorněno v řezu další provedení kuplovny vytápěné koksem. Příznačné je, že zde jsou pod vsázecím zařízením 6 a odsáváním 7 pod sazebnou uspořádány čtyři odsávací otvory 15 pecního plynu kolem obvodu šachty 5, které jsou kanály 16 spojeny s dmyšními trubicemi 13, umístěnými nad nístějí 1 a rovněž opatřenými středově vedenými dmýchacími trubkami 12 kyslíku.
Na obr. 3 je znázorněno v řezu provedení části s dmyšní trubicí 13 v plášti 17 kuplovny. Plášť 17 kuplovny má v místě směru 18 působení dmyšní trubice 13 provedeno vrchlíkové rozšíření 19 a dmýchací trubky 12 kyslíku, vedené středově ve dmyšních trubicích 13, mají od pláště 17 kuplovny odstup a 18 mm. Toto uspořádání dmyšní trubice 13 a dmýchací trubky 12 kyslíku působí jako sací injektor. například jako proudový kompresor. Při tavení slitin šedé litiny podle vynálezu se postupuje tak, jak je popsáno dále.
Příklad 1
Vsázecím zařízením 6 se do kuplovny vytápěné koksem sází vsázková surovina na bázi železných kovů, sestávající z 50% zlomkové litiny a 50% vratného materiálu, spolu se sázkovým koksem a struskotvomými přísadami. Sázkový koks představuje podíl paliva, který je přidáván do kuplovny jako náhrada za plnicí koks, představující podíl paliva, při tavení a přehřívání. Plnicí koks je podílem paliva, které se před začátkem tavení a přehřívání přivede do kuplovny pro vytvoření sloupce koksu. Tento sloupec koksu vytvoří taviči a přehřívací oblast, jakož i oblast nauhličení roztavené vsázkové suroviny na bázi železných kovů. Struskotvomými přísadami jsou minerální komponenty, které jsou potřebné pro zestruskování popela, vzniklého spalováním koksu. Množství přidávaných struskotvorých přísad se udává v procentech k přidávanému množství sázkového koksu v kg/vsázka. Množství sázkového koksu se udává v procentech k hmotnosti vsázkové suroviny na bázi železných kovů. Plnicí koks se udává v procentech k hmotnosti vsázkové suroviny na bázi železných kovů při jedné kampani, to znamená při zohlednění počtu roztavených množství vsázkového materiálu na bázi železných kovů za celou dobu tavení. Výpočet vsázky neboli druhovací analýza poskytuje tento výsledek:
-5CZ 284179 B6
3,42 % C, 1,85 % Si, 0,62 % Mn, 0,50 % P, 0,11 % S a < 1 % stopové prvky a až do 100 % Fe. Podíl oxidu železitého ve vsázkové surovině činí 2%. Na jednu vsázku se přidává 10,43% sázkového koksu o kusovosti 60/90. Plnicí koks o kusovosti 80/100 se používá až do 1,81 % a jako struskotvomá přísada se použije 20 % vápence v sázkovém koksu. Radiálním ventilátorem 10 se z odsávacího prstence 9 pecního plynu přivádí do dmyšních trubic 13 60 % pecního plynu, který sestává z přibližně 63 % CO a 37 % CO2 a zbytkového plynu (H2 a H2O). Tento pecní plyn má teplotu 550 °C a spaluje se současným přívodem 33 % kyslíku, vztaženo na přiváděné množství plynů. Metalurgické postupy, které tím působí redukčně v taviči a přehřívací šachtě, způsobí toto složení kapalné litiny: 3,64% C, 2,03 % Si, 0,58% Mn, 0,5 % P a> 0,11 % S. Procentuální přírůstek nauhličení tohoto složení vsázky bez ocelového šrotu činí proto až 7 %, nakřemíkování až 10% a propal manganu až asi 5%. Pro nauhličení je zapotřebí 0,27% sázkového koksu a k redukci dvouprocentního podílu oxidu železitého 0,23 % sázkového koksu. Účinný podíl sázkového koksu činí 11,75%. Základním vedením činnosti pece se zabrání postupnému nasíření litiny. Vynález způsobuje minimalizování vzniku prachu na přibližně 40 % obvyklého množství prachu u kuploven vytápěných koksem. Odsáváním 7 pod sazebnou se odvádějí zbylé pecní plyny, přičemž zapalovací zařízení 8 zaručuje neustálé zapalování vysokopecního plynu, a proto i jeho úplné dodatečné shoření. Proto jsou dále zařazená odprašovací zařízení menší.
Příklad 2
Vsázecím zařízením 6 se do kuplovny vytápěné koksem sází 25% zlomkové litiny, 40% ocelového šrotu, méně než 30 % drceného šrotu, 32 % vratného materiálu, 0.22 % briket FeSi a 0,22 % briket FeMn. Druhovací analýza dává tento výsledek: 2,09 % C, 1,18 % Si, 0,55 % Mn, 0,34 % P, 0,08 % S a < 1 % stopové prvky a až do 100 % Fe. Podíl oxidu železitého ve vsázkové surovině činí 2%. Na jednu vsázku se přidává 10,43% sázkového koksu o kusovosti 60/90. Plnicí koks o kusovosti 80/100 se používá až do 1,81 % a jako struskotvomá přísada se použije 20 % vápence v sázkovém koksu. Z odsávacího prstence 9 pecního plynu se přivádí zpět dmyšními trubicemi 13 do taviči a přehřívací oblasti 2 60 % pecního plynu o teplotě 480 °C, který se spaluje současným přívodem 33 % kyslíku, vztaženo na přiváděné množství plynů. Tím vznikne toto složení kapalné litiny: 3,55% C, 1,4% Si, 0,6% Mn, 0,40% P a> 0,10% S. Procentový přírůstek nauhličení tohoto složení vsázky z těchto obtížně roztavitelných recyklačních materiálů je do 71 %. Relativní zpětná redukce Šije asi 10 % a relativní propal Mn je přibližně 5 %. Výsledné nasíření je 33 % ze síry v koksu při kyselém provozu pece. Pro nauhličení se spotřebuje 1,67% sázkového koksu a k redukci podílu oxidu železitého 0,23% sázkového koksu. Účinný podíl sázkového koksuje 10,34%. Odváděním 60% pecního plynu pod sazebnou ze sloupce vsázky a spalováním kyslíkem v oblasti nístěje 1 kuplovny se minimalizuje vzniklé množství prachu na asi 40 % obvyklého množství prachu, vzniklého při tavení v kuplovně. Zbylé neodvedené pecní plyny úplně dodatečně shoří.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (10)

1. Způsob tavení materiálů na bázi železných kovů, zejména vsázkových surovin na bázi železných kovů s nízký m obsahem uhlíku a náchylných k oxidaci, jako je například ocelový šrot, pro výrobu litiny, při němž se do šachtové pece, pracující protiproudým způsobem, přivádí koks a materiály určené k roztavení, které klesají dolů proti nahoru stoupajícím pecním plynům, vznikajícím spalováním koksu, a přenosem tepla se předehřívají a taví, přičemž v předehřívací oblasti se pecní plyn odsává a v rámci cirkulace opět vhání do taviči a přehřívací oblasti,
-6CZ 284179 B6 vyznačující se tím, že až 70 % objemových pecního plynu, vznikajícího při tavení s teplotou větší než 400 °C v předehřívací oblasti, se částečně odvádí a toto množství pecního plynu se opět přivádí do taviči a přehřívací oblasti spolu s více než 23 % objemovými kyslíku, vztaženo na přiváděné množství plynů.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že do přehřívací oblasti se přivádí 33 až 48 % objemových kyslíku, vztaženo na přiváděné množství plynů.
3. Kuplovna vytápěná koksem svedením oběžného plynu pro tavení materiálů na bázi železných kovů, zejména vsázkových surovin na bázi železných kovů s nízkým obsahem uhlíku a náchylných k oxidaci, jako je ocelový šrot pro výrobu litiny, obsahující mimo jiné vsázecí zařízení (6) a odsávání (7) pod sazebnou a alespoň jednu dmyšní trubici (13), uspořádanou nad nístějí (1), k provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pod vsázecím zařízením (6) a odsáváním (7) pod sazebnou je uspořádán odsávací prstenec (9) pecního plynu, který je odsávacím zařízením (10), kanálem (14) pro oběžný plyn a prstencem (11) pro oběžný plyn spojen s dmyšními trubicemi (13), v nichž jsou středově vedeny dmýchací trubky (12) kyslíku.
4. Kuplovna podle nároku 3, vyznačující se je ventilátor.
tím, že odsávacím zařízením (10)
5. Kuplovna podle nároku 3, vyznačující se tím, je radiální ventilátor.
že odsávacím zařízením (10)
6. Kuplovna podle nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že dmyšní trubice (13), v nichž jsou středově vedeny dmýchací trubky (12) kyslíku, jsou kanály (16) spojeny s odsávacími otvory (15) pecního plynu, které jsou vytvořeny po obvodu šachty (5) pod vsázecím zařízením (6) a odsáváním (7).
7. Kuplovna podle nároků 3až6, vyznačující se tím, že v místě vyústění dmyšních trubic (13) do kuplovny je plášť (17) kuplovny opatřen vrchlíkovým rozšířením (19).
8. Kuplovna podle nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že mezi dmýchacími trubkami (12) kyslíku, vedenými středově v dmyšních trubicích (13), a pláštěm (17) kuplovny je mezera (a).
9. Kuplovna podle nároku 8, vyznačující se tím, že mezera (a) je regulovatelná, avšak její hodnota je nejméně 15 mm.
10. Kuplovna podle nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že odsávacím zařízením (10) je sací injektor.
CZ951829A 1993-01-20 1994-01-18 Kuplovna vytápěná koksem a způsob tavení materiálů na bázi železných kovů CZ284179B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4301322A DE4301322C2 (de) 1993-01-20 1993-01-20 Verfahren und Einrichtung zum Schmelzen von eisenmetallischen Werkstoffen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ182995A3 CZ182995A3 (en) 1996-01-17
CZ284179B6 true CZ284179B6 (cs) 1998-09-16

Family

ID=6478506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ951829A CZ284179B6 (cs) 1993-01-20 1994-01-18 Kuplovna vytápěná koksem a způsob tavení materiálů na bázi železných kovů

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5632953A (cs)
EP (2) EP0680592B1 (cs)
JP (1) JP3014763B2 (cs)
AT (1) ATE157158T1 (cs)
CZ (1) CZ284179B6 (cs)
DE (2) DE4301322C2 (cs)
ES (1) ES2106505T3 (cs)
PL (1) PL178175B1 (cs)
WO (1) WO1994017352A1 (cs)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4338985C2 (de) * 1993-11-15 1996-07-18 Hans Ulrich Dipl Ing Feustel Kokslos betriebener Herd-Schacht-Ofen
PL183679B1 (pl) * 1995-08-28 2002-06-28 Linde Gas Ag Sposób prowadzenia pieca szybowego
DE19536932C2 (de) * 1995-10-04 2001-01-11 Hans Ulrich Feustel Verfahren zum Schmelzen von Materialien in einem koksbeheizten Kupolofen
US6090180A (en) * 1998-07-29 2000-07-18 Amsted Industries Incorporated Cupola emission control system and method
FR2801321B1 (fr) * 1999-11-23 2002-02-15 Bernard Audant Cubilot a aspiration du comburant et procede de conduite d'un tel cubilot
DE102008012183A1 (de) 2008-03-03 2009-09-10 Mallon, Joachim, Dipl.-Phys. Reduktion von Metalloxiden
JP5262354B2 (ja) * 2008-06-30 2013-08-14 Jfeスチール株式会社 竪型溶解炉を用いた溶銑製造方法
JP5433994B2 (ja) * 2008-06-30 2014-03-05 Jfeスチール株式会社 竪型溶解炉を用いた溶銑製造方法
DE102008048779A1 (de) 2008-09-24 2010-03-25 Linde Ag Schachtofen mit Gichtgasrückführung
DE102011115450A1 (de) 2011-10-08 2013-04-11 Linde Aktiengesellschaft Schachtofen mit Gichtgasrückführung
EP2834380A4 (en) * 2012-04-05 2015-12-30 Global Iron & Steel Services Llc PROCESS FOR RECOVERING IRON / STEEL IN BATTITURES AND FINES
CN106052377B (zh) * 2016-07-27 2018-09-07 神雾科技集团股份有限公司 燃气冲天炉
CN112853020A (zh) * 2020-12-31 2021-05-28 广钢气体(广州)有限公司 一种水冷式冲天炉及应用其的冶炼方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE299917C (cs) *
US1815899A (en) * 1929-01-14 1931-07-28 Brassert & Co Method for the treatment of iron ore
US2283163A (en) * 1941-02-07 1942-05-19 Brassert & Co Shaft furnace and method of operating same
US2788964A (en) * 1954-04-12 1957-04-16 Schnyder Otto Metallurgical furnace
GB914904A (en) * 1959-10-28 1963-01-09 British Oxygen Co Ltd Melting of ferrous metal
GB988579A (en) * 1960-09-14 1965-04-07 Huettenwerk Oberhausen Ag Improvements in and relating to the production of liquid pig iron from ore
US3216711A (en) * 1962-07-06 1965-11-09 United Aircraft Corp Blast furnace pressurized by jet engine gas
US4324583A (en) * 1981-01-21 1982-04-13 Union Carbide Corporation Supersonic injection of oxygen in cupolas
DE3437911A1 (de) * 1984-10-12 1986-04-24 KGT Giessereitechnik GmbH, 4000 Düsseldorf Verfahren zum schmelzen von metall und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US4828607A (en) * 1987-05-08 1989-05-09 Electric Power Research Institute Replacement of coke in plasma-fired cupola
US4769065A (en) * 1987-05-08 1988-09-06 Electric Power Research Institute Control of a plasma fired cupola

Also Published As

Publication number Publication date
JP3014763B2 (ja) 2000-02-28
DE4301322A1 (de) 1994-07-21
PL178175B1 (pl) 2000-03-31
WO1994017352A1 (de) 1994-08-04
CZ182995A3 (en) 1996-01-17
ES2106505T3 (es) 1997-11-01
EP0680592B1 (de) 1997-08-20
EP0680592A1 (de) 1995-11-08
PL309958A1 (en) 1995-11-13
EP0614060A1 (de) 1994-09-07
JPH08504937A (ja) 1996-05-28
DE59403790D1 (de) 1997-09-25
DE4301322C2 (de) 1994-12-15
US5632953A (en) 1997-05-27
ATE157158T1 (de) 1997-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0131266B1 (ko) 컨버터를 이용한 철의 제조방법
US5286277A (en) Method for producing steel
US4605437A (en) Reactor iron making
KR0159789B1 (ko) 높은 생산성을 갖는 용련 환원법
US4380469A (en) Process and apparatus for continuously reducing and melting metal oxides and/or pre-reduced metallic materials
CZ280147B6 (cs) Způsob zvýšeného vnášení energie k úspoře elektrické energie v elektrických obloukových pecích pro výrobu oceli
AU2021202096B2 (en) Metallurgical furnace for producing metal alloys
PL170853B1 (pl) Sposób wytwarzania zelaza gabczastego lub surówki PL PL PL PL PL
JPH0762162B2 (ja) 鉄浴反応器内でガス及び溶鉄を製造する方法
JP2732522B2 (ja) 自溶性又は非自溶性で、自己還元性の鉱塊又は鉱石から鉄又は非鉄金属を製造する装置
CZ284179B6 (cs) Kuplovna vytápěná koksem a způsob tavení materiálů na bázi železných kovů
CA2335753C (en) A direct smelting process
KR100806266B1 (ko) 직접제련 방법 및 장치
US4753677A (en) Process and apparatus for producing steel from scrap
US4556418A (en) Process for melting a ferrous burden
JPS61221322A (ja) 金属原料溶解精錬方法
RU2282665C2 (ru) Рекуперативный способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с прямым легированием ванадием стали
US3471283A (en) Reduction of iron ore
CA1119001A (en) Process of directly reducing iron oxide-containing materials
RU2151197C1 (ru) Способ выплавки чугуна и агрегат для его осуществления
KR20250115992A (ko) 금속성 장입 재료의 예열 방법 및 금속성 장입 재료의 예열 장치
CA1091041A (en) Production of metals
JPH01162711A (ja) 溶融還元法
WO2025017139A1 (en) Process for producing carburised molten metal in a smelting apparatus and apparatus for performing said process
JP3523720B2 (ja) スクラップ溶解法

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20000118