CZ301430B6 - Zarízení k zamezení spolecného proudení strusky pri odpichu kovové taveniny - Google Patents

Abstract

U zarízení k zamezení spolecného proudení strusky pri odpichu kovové taveniny z metalurgické nádoby, ve kterém odpichový otvor (4) nádoby (1) je vytvoren z nad sebou upravených výmenných trubek (7, 7´), sestávajících z oteruvzdorného žáruvzdorného materiálu, které jsou obklopeny odpichovými rámovacími tvárnicemi (8), pricemž dolní konec takto vytvoreného odpichového výmenného systému je vytvoren hrníckovou tvárnicí (10), na kterou dosedá otvor uzavírající posuvnou soucást, jsou ve stene trubky, výmenné trubky (7, 7´), ústící ve vnitrním prostoru nádoby, upraveny axiálne probíhající, na obou celních stranách ústící kanály (11), které jsou na celní strane trubky, odvrácené od vnitrního prostoru nádoby, spojeny s prívodem (13) plynu.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k zamezení společného proudění strusky při odpichu kovové taveniny z metalurgické nádoby, u které je odpichový otvor tvořen z nad sebou upravených výměnných trubek, sestávajících z otěruvzdomého žáruvzdorného materiálu, které jsou obklopeny odpichovými rámovacími tvárnicemi, přičemž je dolní konec takto vytvořeného odpichového výměnného io systému vytvořen hrníčkovou tvárnicí, na které dosedá posuvná součást, uzavírající otvor.

Dosavadní stav techniky

Výše uvedené uspořádání zařízení vyplývá z EP 0 097 610 A.

U těchto nádob se může jednat například, ale ne výhradně, o nádoby pro výrobu oceli, tedy o konvertor nebo o nádobu elektrické pece.

Dále bude vynález popisován na příkladu elektrické pece.

Taková nádoba poskytuje v pohledu shora přibližně oválný, popř. hruškovitý tvar, přičemž je v přední dnové oblasti, vybíhající do špičky, upraven odpichový otvor. V normální poloze, tzn. před odpichem, se nachází hladina taveniny přibližně 1 m až 1,5 m nad odpichovým otvorem.

Tento odpichový otvor je ucpán plnicím materiálem a dole uzavřen pomocí posuvné součásti. Plnicí materiál tvoří nad odpichovým otvorem hrbol, vyčnívající do vnitřního prostoru nádrže.

Pro odpich, tzn. pro přelití taveniny do pánve, ve které se ocet podrobuje přetavování, se nádoba vykyvuje do odpichové polohy, takže odpichový otvor nyní tvoří nej hlubší oblast nádoby. V této poloze se posuvná součást otevírá a výplňový materiál v odpichovém otvoru se odstraňuje.

Vytékající tavenina tvoří nad odpichovým otvorem vír (vortex-efekt), který s sebou sacím účinkem strhává strusku plující na tavenině, což je z metalurgických důvodů nežádoucí.

Z japonských patentových anotací Bd. 013, 504 (C-653, 13.11.1989) a JP 01 201 410 A (NKK Corporation), 14.08.1989) je známé, vhánět inertní plyn kanály, upravenými mezi odpichovými rámovacími tvárnicemi, obklopujícími odpichový otvor, a dnem nádoby do taveniny, přičemž z těchto axiálních kanálů vedou přídavně radiální kanály do odváděči ho kanálu pro taven inu.

Dosud známé metody k zamezení, popř. snížení tohoto vortex-efektu se ale dosud projevily jako nepoužitelné.

Podstata vynálezu

Základem vynálezu je proto úkol, zařízení úvodem uvedeného druhu dále rozvinout tak, aby byla jednoduchým způsobem možná eliminace uvedeného vírového efektu,

Podle vynálezu je tento úkol řešen v úvodu uvedeným zařízením, u kterého jsou podle vynálezu ve stěně trubky alespoň výměnné trubky, ústící ve vnitrním prostoru nádoby, upraveny axiálně probíhající, na obou čelních stranách trubky ústící kanály, které jsou na čelní straně trubky, odvrácené od vnitřního prostoru nádoby, spojeny s přívodem plynu.

-1 CZ 301430 B6

Výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že výměnná trubka//výměn né trubky, v jejíž/jejichž stěně/stěnách jsou upraveny kanály vedoucí plyn, je obklopena/jsou obklopeny plechovým pláštěm z nerezavějící oceli.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že kanály jsou otvor výměnné trubky obklopující, radiálně upravené zářezy.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že kanály jsou otvor výměnné trubky obklopující, rovnoměrně rozdělené vývrty.

io

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že kanály jsou tvořeny meziprostorem, který vzniká, je-li výměnná trubka sestavena z kónicky vytvořené vnitřní trubky a z doplňkově vytvořené vnější trubky, a bud’ ve vnější ploše vnitřního kuželu nebo ve vnitřní ploše vnějšího kuželu jsou upraveny kanál tvořící drážky.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že přívod plynu ke kanálu/kanálům majíc ímu/majícím výměnnou trubku/výměnné trubky ústí v kruhovém prostoru, napájejícím všechny kanály, a upraveném pod nejníže uloženou výměnnou trubkou, vedoucí kanál.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že přívod plynu sestává z trubky, která ústí nad hrníčkovou tvárnicí do spáry mezi výměnnými trubkami a odpichovými rámovými tvárnicemi a odtamtud je axiálně vedena ke kruhovému prostoru.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že výměnné trubky, které mají kanály, tvoří jednotku.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že kovové pouzdro metalurgické nádoby je na stejném elektrickém napětí jako trubky k přívodu plynu.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že trubky k přívodu plynu jsou izolovány proti napětí, na kterém je metalurgická nádoba.

Jinými slovy, při sekundárně metalurgickém zpracování vyrobené oceli se plyn vhání zdola dnem pánve do taveniny, aby se zjednala cirkulace taveniny, aby se dosáhlo homogenizování teploty taveniny, jakož i složek slitiny, rozpuštěných v tavenině.

U takových plynových dmýchacích systémů jsou ve dně pánve zapuštěny čtvercové nebo kulaté výlevkové kameny, ve kterých jsou usazeny kónicky vytvarované dmyšné tvárnice, které jsou dimenzovány tak, že jimi může proudit do taveniny plyn. Je známo více typů, tak například porézní dmyšné tvárnice, štěrbinová dmyšná tvárnice, hvězdicová dmyšná tvárnice atd.

Aby se zamezilo tomu, aby plyn bočně vystupoval z dmyšných tvárnic, jsou tyto dmyšné tvárnice obklopeny kovovým pláštěm.

Výška hladiny taveniny v pánvi nad dmyšnými tvárnicemi činí až 4 m.

Při vhánění plynu zdola do taveniny se pozoruje na povrchu taveniny takzvaná „pleš“. Jak se dá z označení vyrozumět, je hladina taveniny na tomto místě absolutně bez cizích příměsí.

Tento efekt vynález využívá.

Odpichový otvor u nádoby elektrické pece (analogicky také u konvertoru) je tvořen takzvanými výměnnými trubkami, z nichž větší množství nad sebou tvoří směrem dolů se zužující otvor. Takové výměnné trubky sestávají z magnezitu, korundového betonu nebo podobných žáruvzdorCZ 301430 B6 ných materiálů. Tyto výměnné trubky jsou obklopeny odpichovými rámovacími tvárnicemi, přičemž mezi výměnnými trubkami a odpichovými rámovacími tvárnicemi existuje spára, která se vyplňuje žáruvzdorným materiálem. Směrem dolů se tento systém uzavírá takzvanou hrníčkovou tvárnicí. Otvor hrníčkové tvárnice je přitom uzavíratelný pomocí posuvné součástí.

Podle vynálezu je nyní navrženo, že podobně jako u právě uvedených dmyšných tvárnic jsou ve stěně výměnných trubek (přinejmenším nej vyšších nebo obou nej vyšších) upraveny axiálně probíhající kanály, které ústí uvnitř nádoby. Kanály jsou ve spojení s přívodem plynu.

Jakmile je nádoba překlopena do odpichové polohy, začíná přivádění plynu. Plyn, vystupující z kanálů, odstraňuje hrbol nad odpichovým otvorem, vytvořený z výplňového materiálu. Pak se posuvná součást pod hrníčkovou tvárnicí vykyvuje ven a odstraňuje se výplňový materiál uvnitř odpichového otvoru. Taven i na může nyní vytékat do pánve, přičemž se nad odpichovým otvorem chce tvořit zmíněný vír. Plyn, proudící do taveniny, tvoří podobně jako při procesu dmýchání is v pánvi nad otvory kanálů popisovanou „pleš“, což znamená, že se v této oblasti vytlačuje struska směrem ven a přitom se zamezuje tomu, aby proudila odpichovým otvorem do pánve.

Vhánění plynu pokračuje tak dlouho, až se nádoba opět vykývne zpět, a odpichový otvor již není zakryt taveninou.

Přitom je samozřejmé, že se používá plyn, který neruší metalurgické vlastnosti vyrobené taven i ny.

Aby nemohl plyn bočně vystupovat z výměnných trubek, jsou tyto vně obklopeny ocelovým 25 pláštěm z nekoroduj ícího materiálu.

Ačkoli přichází v úvahu, aby kanály procházely všemi nad sebou upravenými výměnnými trubkami, je však výhodně navrženo opatřit kanály pouze nejvýše uloženou výměnnou trubkou nebo oběmi nejvýše uloženými výměnnými trubkami. Obě tyto nejvýše uložené výměnné trubky mohou být také vytvořeny jednodílně a tvořit tedy jednotku.

Provedení a geometrie kanálů vyplývají z aktuálních požadavků na využití.

Při výrobě a geometrii kanálů se může využít zkušenost z oblasti dmyšných tvárnic.

Aby se všechny kanály, vedoucí plyn, mohly rovnoměrně ostřikovat plynem, je nejníže uložená výměnná trubka, vedoucí kanál, na své dolní straně opatřena kruhovým prostorem, ve kterém ústí všechny kanály, a ve kterém ústí trubka k přivádění plynu, která je vedena například v oblasti mezi výměnnými trubkami a odpichovými rámovacími tvárnicemi, které je obklopují. K tomu se může využívat buď již existující spára mezi oběma prvky nebo se upravuje drážka ve vnější straně výměnných trubek, které jsou bez kanálů.

Aby se zamezilo elektrickým přeskokům na trubky k přivádění plynu a jejich zničení nebo poškození, je navrženo alternativně buď kovové pouzdro metalurgické nádoby zavádět na stejné elektrické napětí jako trubky k přivádění plynu nebo trubky k přivádění plynu izolovat proti napětí, zaváděnému na kovovou nádobu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje

-3CZ 301430 B6 obr. 1 nádobu elektrické pece v podélném řezu, obr. 2 v perspektivním zobrazení a v řezu odpichový systém nádoby podle obr. 1, obr. 3 řez mimořádnou formou provedení výměnné trubky, obr. 4a-c tři možné geometrie kanálů ve výměnných trubkách.

Příklady provedení vynálezu io Na obr. 1 je znázorněna nádoba I elektrické pece k výrobě oceli v podélném řezu. V pohledu shora má nádoba I přibližně hruškovitý tvar, přičemž se na konci 2, vybíhajícím do špičky, ve dně 3 nádoby i nachází odpichový otvor 4. V přibližně středové oblasti dna 3 je upravena anoda

5. Katoda a víko nádoby nejsou zobrazeny.

Nádoba J. je klopná okolo osy, prostupující kolmo rovinou nákresu. V této nádobě i se natavuje kovový odpad, přičemž tavenina po procesu natavení dosahuje výšku 6.

Na obr. 2 je znázorněn odpichový systém s odpichovým otvorem 4 ve větším měřítku. Tento odpichový systém je sestaven v tomto případě z pěti nad sebou upravených výměnných trubek 7, ²⁰ 21? jejichž průměr otvoru se směrem dolů zmenšuje. Výměnné trubky 7, 71 jsou obklopeny krychlově provedenými odpichovými rámovacími tvárnicemi 8, přičemž je spára 9 mezi výměnnými trubkami 7, T a odpichovými rámovacími tvárnicemi 8 vyplněna žáruvzdorným výplňovým materiálem. Odpichový systém se dole uzavírá pomocí hrníčkové tvárnice 10, jejíž otvor je uzavíratelný pomocí nezobrazené posuvné součásti.

Obě nejvýše uložené výměnné trubky T_ disponují axiálně probíhajícími, v její stěně probíhajícími kanály 11, které zhotovují spojení mezi vnitřním prostorem nádoby 1 a kruhovým prostorem 12, který je upraven na dolní straně dolní výměnné trubky T_. Do tohoto kruhového prostoru 12 ústí potrubí pro přívod j_3 plynu, které vede mezi výměnnými trubkami 7 a odpichovými rámova30 čími tvárnicemi 8 směrem dolů a mezi nejníže uloženou odpichovou rámovací tvárnicí 8 a hrníčkovou tvárnicí 10 je vedeno šikmo směrem ven.

Na obr. 3 je znázorněna možná forma provedení výměnné trubky T_. Tato výměnná trubka 71 je zkonstruována dvoudílná, totiž z vnitřní části, která je vytvořena kónicky, přičemž se vnější plášť tohoto vnitřního kuželu M zužuje směrem nahoru. Tento vnitrní kužel Γ4 je zastrčen ve vnější části, jejíž vnitřní plocha je vytvořena doplňkově k vnější ploše vnitřního kuželu ]4 a tvoří tak vnější kužel J_5.

Pohled shora na takovou výměnnou trubku T_ je znázorněn na obr. 4c. Kanály H pro vedení plynu jsou zde vytvořeny drážkami, zatvarovanými do vnější plochy vnitřního kuželu 14.

Další možná provedení kanálů H jsou vidět na obr. 4a a 4b.

Na obr. 4a jsou vytvořeny kanály H jako radiálně upravené zářezy, zatímco kanály JJ. jsou v příkladu obr. 4b vytvořeny větším množstvím vývrtů.

Jiné geometrie, popř. formy provedení kanálů li jsou možné, například kanály v hvězdicovitém tvaru nebo podobném.

Dále bude krátce představen odpovídající způsob, který vsak není jako takový předmětem předloženého vynálezu,

-4CZ 31114311 B6

Po procesu tavení se nádoba 1 překlápí směrem dopředu, takže odpichový otvor 4 tvoří nej nižší část nádoby J_.

Jakmile je nádoba 1 v této poloze, začíná se s vháněním plynu kanály jl do taveniny. Teprve pak 5 se otevírá odpichový systém, takže může tavenina odtékat odpichovým otvorem 4 do dole odstavené (nezobrazené) pánve. Vháněním plynu kanály jl do taveniny se dosahuje toho, že se působí proti tvoření víru nad odpichovým otvorem 4, takže se tímto vírem nemůže unášet struska odpichovým otvorem 4 do pánve.

io Nad odpichovým otvorem 4 se vháněným plynem tvoří takzvaná „pleš“, tzn. oblast, ve které se struska bočně vytlačuje pryč.

Dosáhla-li plnicí výška 6 v pánvi žádanou hodnotu, vykyvuje se nádoba i zpátky.

Není-li odpichový otvor 4 již zakryt taveninou, je přívod plynu odpojen.

Claims (10)

1. 20 PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení k zamezení společného proudění strusky při odpichu kovové taveniny z metalurgické nádoby, u které je odpichový otvor (4) tvořen z nad sebou upravených výměnných trubek

   25 (7, 7'), sestávajících z otěruvzdomého žáruvzdorného materiálu, které jsou obklopeny odpichovými rámovacími tvárnicemi (8), přičemž je dolní konec (2) takto vytvořeného odpichového výměnného systému vytvořen hrníčkovou tvárnicí (10), na které dosedá posuvná součást, uzavírající odpichový otvor (4), vyznačující se tím, že ve stěně alespoň výměnné trubky (7'), ústící ve vnitřním prostoru nádoby (1), jsou upraveny axiálně probíhající, na obou čelních

   30 stranách výměnné trubky (7') ústící kanály (11), které jsou na čelní straně výměnné trubky (7'), odvrácené od vnitřního prostoru nádoby (1), spojeny s přívodem (13) plynu.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výměnná trubka/výměnné trubky (7')» v jejíž/jejichž stěně/stěnách jsou upraveny kanály (11) vedoucí plyn, je obklopena/jsou

   35 obklopeny plechovým pláštěm z nerezavějící oceli.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kanály (11) jsou otvor výměnné trubky (7') obklopující, radiálně upravené zářezy.

   40
4. 4. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kanály (11) jsou otvor výměnné trubky (7') obklopující, rovnoměrně rozdělené vývrty.
5. 5. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kanály (11) jsou tvořeny meziprostorem, který vzniká, je-li výměnná trubka (7 ) sestavena z kónicky vytvořené vnitrní

   45 trubky a z doplňkově vytvořené vnější trubky, a buď ve vnější ploše vnitřního kuželu (14) nebo ve vnitřní ploše vnějšího kuželu (15) jsou upraveny kanál (II) tvořící drážky.
6. 6. Zařízení podle některého z nároků I až 5, vyznačující se tím, že přívod (13) plynu ke kanálu/kanálům (11) majícímu/majícím výměnnou trubku/výměnné trubky (7') ústí

   5tí v kruhovém prostoru (12), napájejícím všechny kanály (11), a upraveném pod nejníže uloženou výměnnou trubkou (7'), vedoucí kanál (11).

   5CZ 301430 B6
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že přívod (13) plynu sestává z trubky, která ústí nad hrníčkovou tvárnicí (10) do spáry (9) mezi výměnnými trubkami (7) a odpichovými rámovými tvárnicemi (8) a odtamtud je axiálně vedena ke kruhovému prostoru (12).
8. 8. Zařízení podle některého z nároků laž7, vyznačující se tím, že výměnné trubky (7'), které mají kanály (11), tvoří jednotku.
9. 9. Zařízení podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že kovové pouzdlo ro metalurgické nádoby (1) je na stejném elektrickém napětí jako trubky k přívodu (13) plynu.
10. 10* Zařízení podle některého z nároků I až 8, vy z n ač u j í c í se t í m , že trubky k přívodu (13) plynu jsou izolovány proti napětí, na kterém je metalurgická nádoba (1).