CZ298802B6

CZ298802B6 - Zpusob prímého tavení

Info

Publication number: CZ298802B6
Application number: CZ20002904A
Authority: CZ
Inventors: Damian Burke@Peter
Original assignee: Technological Resources Pty Ltd
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2008-02-06
Also published as: BR0003486A; TW499482B; US6423114B1; DE60014802D1; MXPA00007742A; EP1076102A2; DE60014802T2; CN1197982C; KR100741237B1; CN1288065A; CA2315502A1; EP1076102B1; RU2258743C2; EP1076102A3; JP2001073019A; CZ20002904A3; KR20010021259A; MY122509A; AUPQ213099A0; ATE279538T1

Abstract

y\Predložené rešení se týká zpusobu prímého tavení pro výrobu roztaveného železa a/nebo slitin železa z privádeného materiálu, obsahujícího kov. Tímto zpusobem je zpusob, založený na roztavené lázni,který se provádí v nádobe na prímé tavení, a který zahrnuje kroky: privádení výchozího materiálu, obsahujícího kov, uhlíkatého materiálu a tavidel nebo struskotvorných prísad do nádoby; tavení výchozího materiálu, obsahujícího kov, na roztavené železo v roztavené lázni; a vstrikování plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby pro prídavné spalování plynu, vznikajících v prubehu procesu. Tento zpusob je charakteristický regulováním hladiny roztavenéhokovu v nádobe prostrednictvím nastavování tlaku vnádobe.

Description

(57) Anotace:

y\Předložené řešení se týká způsobu přímého tavení pro výrobu roztaveného železa a/nebo slitin železa z přiváděného materiálu, obsahujícího kov. Tímto způsobem je způsob, založený na roztavené lázni, který se provádí v nádobě na přímé tavení, a který zahrnuje kroky: přivádění výchozího materiálu, obsahujícího kov, uhlíkatého materiálu atavidel nebo struskotvomých přísad do nádoby; tavení výchozího materiálu, obsahujícího kov, na roztavené železo v roztavené lázni; a vstřikování plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby pro přídavné spalování plynů, vznikajících v průběhu procesu. Tento způsob je charakteristický regulováním hladiny roztaveného kovu v nádobě prostřednictvím nastavování tlaku v nádobě.

Způsob přímého tavení

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby roztaveného a/nebo slitin železa z výchozího materiálu, obsahujícího kov, jako jsou například rudy, částečně redukované nebo odkysličené rudy a odpadní materiály, obsahující kov, v metalurgické nádobě, která obsahuje roztavenou lázeň.

Vynález se týká zejména přímého tavicího procesu, využívajícího lázně roztaveného kovu, a určeného k výrobě roztaveného železa a/nebo slitin železa z výchozího materiálu, obsahujícího kov.

Pod výrazem „způsob přímého tavení“ je nutno rozumět proces, při kterém je vytvářen roztavený kov (přičemž tento výraz zahrnuje i slitiny), v daném případě železo a/nebo slitiny železa, a to z přiváděného výchozího materiálu, obsahujícího kov.

Předmět tohoto vynálezu se týká zejména způsobu přímého tavení v lázni taveniny, s roztavenou vrstvou kovu jako tavicím médiem, který je obecně nazýván jako tavící proces HI.

Tento tavící proces HI obecně obsahuje následující kroky:

(a) vytváření tavné lázně, obsahující vrstvu roztaveného kovu a vrstvu strusky v nádobě na přímé tavení;

(b) přivádění či vhánění výchozího materiálu, obsahujícího kov, a pevného uhlíkatého materiálu do vrstvy kovu prostřednictvím velkého množství přívodních trubek/dmyšních trubic;

(c) tavení vstupního materiálu, obsahujícího kov, na kov v kovové vrstvě;

(d) zajištění, aby roztavený materiál byl vrhán ve formě rozstřikovaných a šplíchajících kapiček a proudů do prostoru nad nominálním nehybným povrchem roztavené lázně pro vytváření přechodové oblasti; a (e) vstřikování plynu, obsahuj ícího kyslík, do nádoby prostřednictvím jedné nebo více přívodních trubek/dmyšních trubic pro přídavné spalování reakčních plynů, uvolňovaných z roztavené lázně, přičemž stoupající a poté klesající rozstřikované a šplíchající kapičky a proudy roztaveného materiálu v přechodové oblasti přispívaj í k přenosu tepla do roztavené lázně, a přičemž přechodová oblast minimalizuje tepelné ztráty z nádoby tím, že boční stěny jsou ve styku s přechodovou oblastí.

Výhodná forma tavicího procesu HI je charakterizována vytvářením přechodové oblasti prostřednictvím vstřikování nosného plynu, výchozího materiálu, obsahujícího kov, pevného uhlíkatého materiálu a popřípadě tavidel či struskotvomých přísad do lázně prostřednictvím dmyšních trubic, které probíhají směrem dolů a dovnitř bočními stěnami nádoby, takže nosný plyn a pevný materiál pronikají do kovové vrstvy a způsobují, že je roztavený materiál vypuzován z lázně.

Tato forma tavicího procesu HI představuje zlepšení a zdokonalení vůči předešlým formám takového procesu, u kterých byla vytvářena přechodová oblast prostřednictvím spodního vstřikování nosného plynu a pevného uhlíkatého materiálu s pomocí dmyšních trubic do lázně, čímž bylo způsobeno vypuzování rozstřikovaných a šplíchajících kapiček a proudů roztaveného materiálu z lázně.

Přihlašovatel provedl velice extenzivní práce při provozování tavicího procesu HI s nepřetržitým odváděním roztaveného železa a s periodickým odpichováním roztavené strusky z nádoby na přímé tavení, a učinil celou řadu významných zjištění, týkajících se tohoto procesu.

-1 CZ 298802 B6

Jedno takové zj ištění, které j e předmětem tohoto vynálezu, spočívá v tom, že tlak v násobě na přímé tavení je velice účinným prostředkem pro řízení a regulaci hladiny roztaveného kovu v nádobě. Toto zjištění je uplatnitelné zejména, avšak nikoliv výlučně u přímých tavících procesů, u kterých je roztavený kov odváděn kontinuálně, přičemž je periodicky odpichována roztavená struska.

Podstata vynálezu

Předmět tohoto vynálezu je obecně zaměřen na způsob přímého tavení pro výrobu roztaveného železa 10 a/nebo slitin železa z přiváděného materiálu, obsahujícího kov, který zahrnuje následující kroky:

(a) vytváření roztavené lázně, obsahující vrstvu kovu a vrstvu strusky, ležící na vrstvě kovu, a to v násobě na přímé tavení;

(b) přivádění výchozího materiálu, obsahujícího kov, uhlíkatého materiálu a tavidel nebo struskotvomých přísad do nádoby;

(c) tavení výchozího materiálu, obsahujícího kov, na roztavené železo v roztavené lázni;

(d) vstřikování plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby pro přídavné spalování plynů, vznikajících v průběhu procesu;

(e) kontinuální odpichování roztaveného kovu z nádoby;

(f) periodické odpichování roztavené strusky z nádoby;

přičemž je tento způsob charakterizován regulováním hladiny roztaveného kovu v nádobě prostřednictvím nastavování tlaku v nádobě.

Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou zahrnuje regulování hladiny roztaveného kovu v násobě prostřednictvím následujících kroků:

(i) zvyšování tlaku v nádobě kdykoliv během odpichu strusky a až do 15 minut po ukončení odpichu strusky na předem stanovený tlak (Pl) pro kompenzaci zvýšení hladiny kovu v důsledku odpichu strusky z nádoby, a (ii) poté, kdy tlak v nádobě dosáhne tlaku (P1), nastavení tlaku tak, že tlakem je nižší tlak (P2) při následujícím odpichu strusky pro kompenzaci účinku zvýšení množství strusky na vrstvě kovu během tohoto období.

Zvýšení tlaku v kroku (i) činí s výhodou alespoň 5 kPa.

Krok (i) s výhodou zahrnuje zvyšování tlaku v nádobě pouze během období odpichu strusky.

Tlak v násobě může být v kroku (i) zvyšován kontinuálně.

Tlak v násobě může být v kroku (i) rovněž zvyšován v sérii kroků.

Kroky zvyšování tlaku mohou mít s výhodou velikost 0,5 až 2,0 kPa.

Kroky zvyšování tlaku mohou mít rovněž s výhodou velikost 0,5 až 1,5 kPa.

Krok (ii) nastavování tlaku může s výhodou zahrnovat kontinuální snižování tlaku.

Krok (ii) nastavování tlaku může rovněž s výhodou zahrnovat snižování tlaku v sérii kroků.

-2CZ 298802 B6

Kroky snižování tlaku mohou mít s výhodou velikost 0,5 až 2,0 kPa.

Kroky snižování tlaku mohou mít rovněž s výhodou velikost 0,5 až 1,5 kPa.

Časový interval mezi kroky snižování tlaku s výhodou činí 20 až 30 minut.

Zde je nutno zdůraznit, že v průběhu shora uvedeného snižování tlaku z tlaku Pl na tlak P2 může docházet ke krátkodobým perturbací, nebo poruchám, během nichž probíhá jedna nebo více tlakoio vých změn vůči stanovenému trendu snižování tlaku na tlak P2. Například v situaci, kdy je nádoba opatřena předpecím pro odpichování roztaveného kovu, může být nutno mezi odpichy strusky snížit na krátkou dobu tlak v nádobě na tlak nižší, než je tlak P2, aby bylo umožněno, že se hladina kovu v násobě dostatečně zvýší, takže hladina kovu v předpecí se sníží pod hladinu ve výstupním otvoru z předpecí, v důsledku čehož bude umožněno provést bezpečnou změnu žlábků a odpichovacích vozíků.

Po dokončení této změny může být tlak zvýšen na požadovanou hodnotu.

Krok (ii) nastavení tlaku může s výhodou zahrnovat nastavení tlaku na nižší tlak P2 pro celé časové období do následujícího odpichu strusky.

Alternativně může být krok (ii) nastavení tlaku dokončen v časovém období před následujícím odpichem strusky a tlak může být udržován na nižším tlaku P2 do následujícího odpichu.

Období mezi odpichy se bude měnit v závislosti na celé řadě faktorů, jako je velikost nádoby a množství přiváděných materiálů, stejně jako složení přiváděných materiálů.

Časové období mezi odpichy strusky obvykle činí 2 až 3 hodiny.

Krok (b) s výhodou zahrnuje vstřikování přiváděného materiálu, obsahujícího kov, pevného uhlíkatého materiálu a tavidel či struskotvomých přísad do kovové vrstvy prostřednictvím velkého množ30 ství přívodních trubek/dmyšních trubic. Pevným uhlíkatým materiálem je s výhodou uhlí.

Krok (c) s výhodou zahrnuje tavení přiváděného materiálu, obsahujícího kov, na roztavený kov v kovové vrstvě.

Způsob přímého tavení podle tohoto vynálezu s výhodou zahrnuje vypuzování roztaveného materiálu ve formě rozstřikovaných a šplíchaj ících kapiček a proudů roztaveného materiálu do prostoru nad obvykle nehybným povrchem roztavené lázně a vytváření přechodové oblasti.

Předmětný způsob rovněž s výhodou zahrnuje dmychání plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby na přímé tavení prostřednictvím jedné nebo více přívodních trubek/dmyšních trubic a přídavné spalování reakčních plynů, uvolňovaných z roztavené lázně, přičemž stoupající a poté klesající rozstřikované a šplíchaj ící kapičky a proudy roztaveného materiálu v přechodové oblasti usnadňují přestup tepla do roztavené lázně, a přičemž přechodová oblast minimalizuje tepelné ztráty z nádoby prostřednictvím boční stěny nádoby, která je ve styku s přechodovou oblastí.

Pod výrazem „nehybný povrch“ je nutno v kontextu roztavené lázně rozumět takový povrch roztavené lázně za provozních podmínek, u kterého nedochází k žádnému vstřikování plynů či přivádění pevných látek, takže rovněž nedochází k žádnému promíchávání lázně.

Plynem, obsahujícím kyslík, je s výhodou vzduch nebo kyslíkem obohacený vzduch.

Kyslíkem obohacený vzduch obsahuje s výhodou méně než 50 % objemových kyslíku.

Předmětný způsob s výhodou pracuje při vysokých hladinách přídavného spalování. Tyto hladiny přídavného spalování jsou s výhodou větší, než 60 %.

-3CZ 298802 B6

Přiváděným materiálem, obsahujícím kov, může být jakýkoliv vhodný výchozí materiál, obsahující železo. Výhodným přiváděným výchozím materiálem je železná ruda.

Železná ruda může být s výhodou předem ohřátá.

Železná ruda může být rovněž s výhodou částečně zredukována.

Přehled obrázků na výkresech

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

obr. 1 znázorňuje svislý řez výhodnou formou nádoby pro přímé tavení pro provádění způsobu přímého tavení železné rudy na roztavené železo v souladu s předmětem tohoto vynálezu;

obr. 2 znázorňuje graf, vyjadřující tlak v nádobě v závislosti na času u jednoho výhodného provedení předmětného způsobu; a obr. 3 znázorňuje graf, vyjadřující tlak v nádobě v závislosti na času u jiného výhodného provedení předmětného způsobu.

Příklady provedení vynálezu

Nádoba, znázorněná na vyobrazení podle obr. 1, obsahuje:

nístěj, která zahrnuje základnu 3 a strany 55, provedené ze žáruvzdorných cihel;

boční stěny 5, které vytvářejí obecně válcovité těleso, vycházející směrem vzhůru ze stran 55 nístěje, které sestává z horního úseku 51 válcového tělesa a ze spodního úseku 53 válcového tělesa;

klenbu 7;

výstup 9 pro odvádění odpadních plynů;

předpecí 77, které může kontinuálně odvádět roztavené železo;

propojení 71 předpecí 77, které vzájemně spojuje nístěj a předpecí 77; a odpichový otvor 61 pro odvádění roztavené strusky.

Při používání za procesních podmínek ustáleného stavu pak uvedená nádoba obsahuje roztavenou 45 lázeň železa a strusky, která sestává z vrstvy 15 roztaveného železa a vrstvy 16 roztavené strusky, která se nalézá na vrstvě 15 roztaveného kovu. Šipka, která je na obrázku označena vztahovou značkou 17 vyznačuje polohu nominálního nehybného povrchu vrstvy 15 roztaveného železa, přičemž šipka, označená vztahovou značkou 19, vyznačuje polohu nominálního nehybného povrchu vrstvy 16 roztavené strusky.

Pod výrazem „nehybný povrch“ je třeba rozumět povrch, kdy nedochází k žádnému přivádění plynu nebo pevných látek do nádoby.

Nádoba je rovněž opatřena dvěma pevnými přívodními trubkami/dmyšními trubicemi 11, které 55 procházejí směrem dolů a směrem dovnitř přes boční stěny 5 pod úhlem 30 až 60° vzhledem ke svislici

-4CZ 298802 B6 a vedou do vrstvy 16 roztavené strusky. Poloha těchto přívodních trubek/dmyšních trubic je zvolena tak, že jejich výstupní konce 35 leží nad nehybným povrchem 17 vrstvy 15 roztaveného železa za procesních podmínek ustáleného stavu.

Při používání za procesních podmínek ustáleného stavu jsou železná ruda, pevný uhlíkatý materiál (obvykle uhlí) a tavidla nebo struskotvomé přísady (obvykle vápno a hořčík), obsažené v nosném plynu (obvykle dusík N₂), přiváděny do kovové vrstvy 15 prostřednictvím přívodních trubek/dmyšních trubic Π.. Hybnost pevného materiálu a nosného plynu způsobuje, že tento pevný materiál a nosný plyn pronikají do vrstvy J_5 roztaveného železa. Uhlí ztrácí těkavost a v důsledku toho vytváří ío plyn ve vrstvě 15 roztaveného železa. Uhlík se částečně rozpouští do kovu a částečně zde zůstává jako pevný uhlík. Železná ruda se taví na kov, přičemž při této tavné reakci se vyvíjí plynný oxid uhelnatý.

Plyny, přiváděné do vrstvy J_5 roztaveného kovu a vytvářené prostřednictvím ztráty těkavosti a pro15 střednictvím tavení, vytvářejí výrazný vztlakový zdvih, působící na roztavený kov, pevný uhlík a roztavenou strusku (která je do vrstvy 15 roztaveného železa dodávána v důsledku přivádění pevných látek a nosného plynu) z vrstvy 15 roztaveného železa, v důsledku čehož dochází k pohybu směrem vzhůru rozstřikovaných částic, kapiček a proudů roztaveného materiálu, přičemž tyto rozstřikované částice, kapičky a proudy vstupují do strusky při svém pohybu přes vrstvu 16 roztavené strusky.

Vztlakové zdvihání roztaveného materiálu, pevného uhlíku a strusky způsobuje výrazné promíchávání vrstvy 15 roztaveného železa a vrstvy 16 roztavené strusky, čehož výsledkem je, že vrstva 16 roztavené strusky nabývá na objemu a má povrch, který je na obr. 1 označen šipkou 30. Rozsah tohoto promíchávání je takový, že jak v kovové oblasti, tak i v oblasti strusky jsou přiměřeně stejnoměrné teploty, které mají obvykle hodnotu 1450 až 1550 °C, přičemž dochází ke kolísání teplot o velikosti 30 °C v každé oblasti.

Kromě toho vzhůru směřující pohyb příslušného rozstřikování nebo šplíchání, kapiček a proudů roztaveného kovu a strusky, který je způsoben vztlakovým zdviháním roztaveného kovu, pevného uhlíku a roztavené strusky, zasahuje do horního prostoru 31 nad roztaveným materiálem v nádobě a:

(a) vytváří přechodovou oblast 23; a (b) vyvrhuje určité množství roztaveného materiálu (převážně strusky) nad přechodovou oblast 23 a do části horního úseku 51 válcového tělesa bočních stěn 5, kteráje nad přechodovou oblastí 23, a na klenbu 7.

Obecně řečeno představuje vrstva 16 roztavené strusky kapalný nepřetržitý objemový prostor s plynovými bublinkami, přičemž přechodová oblast 23 plynný nepřetržitý objemový prostor, ve kterém jsou obsaženy rozstřiky, šplíchání, kapičky a proudy roztaveného kovu a strusky.

Nádoba je dále opatřena přívodní trubkou 13 pro dmychání plynu, obsahujícího kyslík (obvykle přehřátý vzduch, obohacený kyslíkem), kteráje umístěna ve středu a rozprostírá se svisle směrem dolů do nádoby. Poloha této přívodní trubky 13 a rychlost proudění plynu touto přívodní trubkou 13 jsou zvoleny tak, že za ustálených procesních podmínek kyslíkem obohacený plyn proniká do středové oblasti přechodové oblasti 23, přičemž je zde udržován v podstatě volný prostor 25, který je bez kovu a strusky, a který leží kolem konce přívodní trubky 13.

Při provozu za ustálených procesních podmínek pak dmychání plynu s obsahem kyslíku přívodní trubkou 13 způsobuje reakci přídavného spalování plynného oxidu uhelnatého CO a plynného vodíku H₂ v přechodové oblasti 23 a ve volném prostoru 25 kolem konce přívodní trubky 13, v důsledku čehož jsou v plynovém prostoru vytvářeny vysoké teploty o velikosti zhruba 2000 °C nebo vyšší.

Teplo je převáděno do stoupajících a klesajících rozšpllehaných kapiček a proudů roztaveného

-5CZ 298802 B6 materiálu v oblasti dmychání plynu, přičemž je toto teplo poté částečně předáváno do vrstvy 15 roztaveného kovu, jak se kov a struska navrací do vrstvy 15 roztaveného kovu.

Volný prostor 25 je velice důležitý pro dosahování vysoké úrovně přídavného spalování, neboť umožňuje strhování a unášení plynů v prostoru nad přechodovou oblastí 23 do koncové oblasti přívodní trubky 13, v důsledku čehož je zvyšováno vystavení dostupných reakčních plynů přídavnému spalování.

Kombinovaný účinek polohy přívodní trubky 13, průtokové rychlosti proudění plynů touto přívodní ío trubkou 13 a pohybu směrem vzhůru rozstřikovaných kapiček a proudů roztaveného materiálu způsobuje tvar přechodové oblasti 23 kolem spodní oblasti přívodní trubky 13, který je obecně označen vztahovou značkou 27. Tato tvarovaná oblast způsobuje částečnou překážku pro přenos tepla zářením do bočních stěn 5.

Kromě toho za ustálených procesních podmínek stoupaj ící a klesaj ící rozstřikování a šplíchání kapiček a proudů roztaveného materiálu představuje velice účinný prostředek pro přenos tepla z přechodové oblasti 23 do roztavené lázně, důsledkem čehož je, že teplota v přechodové oblasti 23 v úseku bočních stěn 5 má velikost zhruba 1450 °C až 1550 °C.

Nádoba je zkonstruována s ohledem na hladinu vrstvy 15 roztaveného železa, na hladinu vrstvy J_6 roztavené strusky a na hladinu přechodové oblasti 23 v nádobě při provádění způsobu za ustálených procesních podmínek a s ohledem na rozstřikované a šplíchající kapičky a proudy roztaveného materiálu, které jsou vypuzovány do horního prostoru 31. nad přechodovou oblastí 23 při provádění způsobu za ustálených provozních podmínek, takže:

(a) nístěj a spodní úsek 53 válcového tělesa bočních stěn 5 nádoby, které jsou ve styku s vrstvou 15 roztaveného železa a s vrstvou 16 roztavené strusky, jsou vytvořeny z cihel ze žáruvzdorného materiálu (znázorněných na obr. 1 šrafováním);

(b) alespoň část spodního úseku 53 válcového tělesa bočních stěn 5 nádoby je podepřena vodou chlazenými panely 8; a (c) horní úsek 51 válcového tělesa bočních stěn 5 a klenby 7, kteiý je ve styku s přechodovou oblastí 23 a s horním prostorem 31, je vytvořen z vodou chlazených panelů 57 a 59.

Každý vodou chlazený panel 8, 57 a 59 (na vyobrazení neznázoměno) v horním úseku 51 válcového tělesa bočních stěn 5 nádoby má vodorovné horní a spodní okraje a vodorovné boční okraje, přičemž je zakřiven pro vymezení úseku válcového tělesa. Každý panel je opatřen vnitřními vodními chladicími trubkami a vnějšími vodními chladicími trubkami. Tyto trubky jsou provedeny v hado40 vitém uspořádání s vodorovným úsekem, připojeným k zakřiveným úsekům. Každá trubka je dále opatřena přívodem vody a odvodem vody.

Trubky jsou umístěny svisle, takže vodorovné úseky vnější trubky nejsou bezprostředně za vodorovnými úseky vnitřní trubky při pohledu z obnažené strany panelu, to znamená ze strany, která směřuje do vnitřního prostoru nádoby. Každý panel dále obsahuje zhutněný či udusaný žáruvzdorný materiál, který vyplňuje prostory mezi přilehlými přímými úseky každé trubky a mezi trubkami. Každý panel je dále opatřen opěrnou deskou, která vytváří vnější povrchovou plochu panelu.

Přívody vody a výstupy vody u trubek jsou připojeny k přívodnímu okruhu vody (na vyobrazení neznázoměno), který zajišťuje oběh vody vysokou průtokovou rychlostí trubkami.

Shora uvedený zkušební provoz zařízení byl prováděn přihlašovatelem v celé řadě zkušebních sérií v jeho zkušebním závodě ve městě Kwinana v západní Austrálii.

-6CZ 298802 B6

Zkušební provoz byl prováděn se shora popsanou nádobou, znázorněnou na vyobrazení podle obr. 1, a to za shora popsaných ustálených provozních podmínek. Předmětný způsob byl zejména provozován s kontinuálním odváděním roztaveného železa přes předpecí 77 a s periodickým odpichováním roztavené strusky prostřednictvím odpichového otvoru 61.

Při zkušebním provozu zařízení byla nádoba vyhodnocována a daný způsob byl prověřován v širokém rozmezí různých:

(a) přiváděných materiálů;

(b) množství přiváděných pevných látek a plynu;

(c) množství strusky, měřeného z hlediska hloubky vrstvy strusky a poměru strusky vůči kovu;

(d) provozních teplot; a (e) nastavení a seřízení zařízení.

V kontextu předmětu tohoto vynálezu bylo při zkušebním provozu zařízení zjištěno, že je velice důležité řídit a regulovat hladinu roztaveného železa v nádobě. Pokud je hladina železa příliš blízko u připojení předpecí 77, může dojít k poškození kovového těsnění, takže se struska a plyny mohou dostat do předpecí 77, což může mít velice nežádoucí důsledky. Kromě toho, pokud je hladina železa příliš vysoká, hrozí nebezpečí, že dojde k ponoření přívodních trubek/dmyšních trubic 11 pro vstřikování pevných látek což může mít rovněž nežádoucí důsledky.

Hladina železa v nádobě je funkcí celé řady faktorů, přičemž jedním faktorem je hloubka vrstvy 16 roztavené strusky na vrstvě 15 roztaveného železa, to znamená okamžité množství strusky.

Pokud se množství strusky zvyšuje, je železo přitlačováno směrem dolů prostřednictvím zvýšené 30 hmotnosti, působící na vrstvu 15 roztaveného železa. Pokud se množství strusky snižuje, potom hladina vrstvy 15 roztaveného železa stoupá. Proto tedy při provádění způsobu ve zkušebním provozu s periodickým odpichování strusky a s kontinuálním odváděním roztaveného železa znamená, že bude docházet k výrazným změnám množství strusky během odpichovacího období současně s výraznými změnami hladiny roztaveného železa v nádobě.

Přihlašovatel během zkušebního provozu zařízení zj istil, že nastavení tlaku v nádobě je velice účinným prostředkem pro kompenzaci změn množství strusky a pro regulaci hladiny roztaveného železa v nádobě tak, aby byla v přijatelném rozmezí výšek v období mezi odpichy.

Přihlašovatel zejména zjistil, že nastavení tlaku v nádobě v souladu s profilem, znázorněným na vyobrazení podle obr. 2, umožňuje efektivní řízení a regulaci hladiny roztaveného železa v nádobě.

Na vyobrazení podle obr. 2 je znázorněn profil tlaku v závislosti na čase pro období mezi odpichy v trvání dvě a půl hodiny. Zde je však nutno zdůraznit, že obecný tvar tohoto profiluje možno uplatnit pro jakékoliv období mezi odpichy.

Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 2, tak bezprostředně po dokončení odpichu strusky vzrůstá tlak v nádobě ze 70 kPa při 1 kPa/min na 75 kPa. Tento poměrně velký nárůst tlaku v nádobě v relativně krátkém časovém období je kompenzován nárůstek hladiny železa v důsledku odpichu strusky z nádoby. Zvýšení tlaku je dosaženo nastavením a seřízením regulačních ventilů (na vyobrazeních neznázoměno v horním výstupním kanálu 9 pro odvádění odpadních plynů).

V souladu s obecným doporučením je žádoucí zvýšit tlak pokud možno co nejiychleji z odpichového tlaku na cílový tlak v rámci možností či omezení nádoby. Jedno takové omezení spočívá v tom, že by mohlo dojít k nárazu roztaveného kovu přes předpecí 77, pokud by byl tlak zvyšován příliš rychle.

-7CZ 298802 B6

Jak je dále znázorněno na vyobrazení podle obr. 2, tak po dosažení cílového tlaku o velikosti 75 kPa je tlak snížen na 70 kPa prostřednictvím řady kroků po 1 kPa během časového období v trvání 25 minut. Snížení tlaku během tohoto období je vyváženo snížením hladiny železa, způsobeným nárůstem množství strusky v nádobě během tohoto období.

Na vyobrazení podle obr. 3 je znázorněna jiná, avšak nejen pouze jiná, možnost nastavení tlaku v nádobě za účelem kompenzace změn množství strusky a regulace hladiny roztaveného kovu v nádobě během období mezi odpichy.

Na vyobrazení podle obr. 3 je znázorněn profil křivky závislosti tlaku na čase pro období mezi odpichy v trvání dvě a půl hodiny.

V souladu s možností nastavení tlaku, znázorněno na vyobrazení podle obr. 3, vzrůstá tlak v krocích 15 po 1 kPa ze 70 kPa ta 75 kPa během období deseti minut odpichu strusky. Tento poměrně velký nárůst tlaku v nádobě za relativně krátké časové období je kompenzován nárůstem hladiny železa v důsledku odpichu strusky z nádoby. Stejně jako u možnosti nastavení tlaku, znázorněné na vyobrazení podle obr. 2, je dosaženo zvýšení tlaku prostřednictvím nastavení regulačních ventilů v horním výstupním kanálu 9 pro odvádění odpadních plynů.

U shora popsaného příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu je možno provádět celou řadu modifikací, aniž by došlo k úniku z myšlenky a rozsahu předmětu tohoto vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

30 1. Způsob přímého tavení pro výrobu roztaveného železa a/nebo slitin železa z přiváděného materiálu, obsahujícího kov, který zahrnuje následující kroky:

(a) vytváření roztavené lázně, obsahující vrstvu kovu a vrstvu strusky, ležící na vrstvě kovu, a to v nádobě na přímé tavení, (b) přivádění výchozího materiálu, obsahujícího kov, uhlíkatého materiálu a tavidel nebo struskotvomých přísad do nádoby, (c) tavení výchozího materiálu, obsahujícího kov, na roztavené železo v roztavené lázni, (d) vstřikování plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby pro přídavné spalování plynů, vznikajících v průběhu procesu, (e) kontinuální odpichování roztaveného kovu z nádoby, (f) periodické odpichování roztavené strusky z nádoby, vyznačující se tím, že se reguluje hladina roztaveného kovu v nádobě prostřednictvím nastavování tlaku v nádobě.

-8CZ 298802 B6
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje regulování hladiny roztaveného kovu v nádobě prostřednictvím následujících kroků:

5 (i) zvyšování tlaku v nádobě kdykoliv během odpichu strusky a až do 15 minut po ukončení odpichu strusky na předem stanovený tlak (Pl) pro kompenzaci zvýšení hladiny kovu v důsledku odpichu strusky z nádoby, a (ii) poté, kdy tlak v nádobě dosáhne tlaku (Pl), nastavení tlaku tak, že tlakem je nižší tlak (P2) při ío následujícím odpichu strusky pro kompenzaci účinku zvýšení množství strusky na vrstvě kovu během tohoto období.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že zvýšení tlaku v kroku (i) činí alespoň 5 kPa.
4. Způsob podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že krok (i) zahrnuje zvyšování tlaku v nádobě kdykoliv během odpichu strusky až do 10 minut po ukončení odpichu strusky.
5. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že krok (i) zahrnuje

20 zvyšování tlaku v nádobě pouze během období odpichu strusky.
6. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že krok (i) zahrnuje kontinuální zvyšování tlaku v nádobě.

25
7. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že krok (i) zahrnuje zvyšování tlaku v nádobě v sérii kroků.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že kroky zvyšování tlaku mají velikost 0,5 až 2,0 kPa.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že kroky zvyšování tlaku mají velikost 0,5 až 1,5 kPa.
10. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 až 9, vyznačující se tím, že krok (ii) zahrnuje

35 kontinuální snižování tlaku.
11. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 až 9, vyznačující se tím, že krok (ii) zahrnuje snižování tlaku v sérii kroků.

40
12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že kroky snižování tlaku mají velikost

0,5 až 2,0 kPa.
13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že kroky snižování tlaku mají velikost 0,5 až 1,5 kPa.
14. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že časový interval mezi kroky snižování tlaku činí 20 až 30 minut.
15. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 až 14, vyznačující se tím, že krok (ii) zahrnuje

50 nastavení tlaku na nižší tlak (P2) pro celé časové období do následujícího odpichu strusky.
16. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 až 14, vyznačující se tím, že krok (ii) je dokončen v časovém období před následujícím odpichem strusky a tlak je udržován na nižším tlaku (P2) do následujícího odpichu.

-9CZ 298802 B6
17. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že časové období mezi odpichy strusky činí 2 až 3 hodiny.
18. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že krok (b)

5 zahrnuj e vstřikování přiváděného materiálu, obsahuj ícího kov, pevného uhlíkatého materiálu a tavidel či struskotvomých přísad do kovové vrstvy prostřednictvím velkého množství přívodních trubek/dmyšních trubic.
19. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že krok (c) ío zahrnuje tavení přiváděného materiálu, obsahujícího kov, na roztavený kov v kovové vrstvě.
20. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje vypuzování roztaveného materiálu ve formě rozstřikovaných a šplíchaj ících kapiček a proudů roztaveného materiálu do prostoru nad obvykle nehybným povrchem roztavené lázně a vytváření přechodo15 vé oblasti.
21. Způsob podle nároku 20, vyznačující se tím, že zahrnuje dmychání plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby na přímé tavení prostřednictvím jedné nebo více přívodních trubek/dmyšních trubic a přídavné spalování reakčních plynů, uvolňovaných z roztavené lázně, přičemž stoupající

20 a poté klesající rozstřikované a šplíchaj ící kapičky a proudy roztaveného materiálu v přechodové oblasti usnadňují přestup tepla do roztavené lázně, a přičemž přechodová oblast minimalizuje tepelné ztráty z nádoby prostřednictvím boční stěny nádoby, která je ve styku s přechodovou oblastí.
22. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že plynem, obsahujícím kyslík, je
25 vzduch nebo kyslíkem obohacený vzduch.