FI77473C

FI77473C - Adapter foer accelerationsroer foer fasta partiklar.

Info

Publication number: FI77473C
Application number: FI851930A
Authority: FI
Inventors: Andre Bock
Original assignee: Arbed
Priority date: 1984-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1989-03-10
Also published as: EP0165198A2; NO165929C; AU4246285A; ES8608113A1; BR8502209A; PT80469A; IN164290B; FI77473B; KR850008632A; FI851930L; CA1278679C; DE3578531D1; NO851931L; EP0165198A3; ES543148A0; LU85363A1; JPS6112814A; US4655647A; NO165929B; KR930001328B1

Description

1 77473

Sovitinlaite kiinteiden hiukkasten kiihdytysputkea varten Tämä keksintö koskee sovitinlaitetta kiinteiden hiukkasten kantajakaasun avulla tapahtuvaan kiihdytykseen 5 tarkoitettua putkea varten. Tällaisia putkia käytetään etenkin jauhemaisen hiilipitoisen aineen syöttämiseen te-rässulatteeseen.

Romun ja muiden jäähdytyslisäaineiden määrä, joka voidaan lisätä mellotettavana olevaan metalliin, riippuu 10 pääasiassa valurautasulatteen koostumuksesta, panoksen lämpötilasta ja mellotustoimenpiteen termodynaamisesta kulusta. Teräksen omakustannushinnan supistamiseksi joudutaan ylittämään yleisesti käytettävät lisäainemäärät noin 400 kg:11a romua valurautatonnia kohti. Eräässä tunnetuis-15 ta menetelmistä lisätään sulatteesta haihtuvan CO:n jälki-polttoastetta valvoen kuitenkin, että sulate absorboi maksimimäärän vapautuneesta lämmöstä. Eräässä toisessa menetelmässä sulatetta kuumennetaan käyttämällä ylimääräisiä energian lähteitä. Kaasun ja nestemäisen polttoaineen li-20 säysmenetelmiä käytetään vaihtevalla menestyksellä. Samanaikaisesti kehitellään menetelmiä polttoaineen lisäämiseksi hiilipitoisen aineen rakeiden muodossa. Kiinteitä aineita voidaan lisätä sulatteeseen alhaalta päin putkien tai konvertterin pohjaan sijoitettujen läpäisevien osien 25 kautta tai ylhäältä päin yhdessä kaasumaisten aineiden kanssa. Mutta jotta viimeksi mainitussa tapauksessa hiili-pitoinen aine saataisiin kunnolla absorboiduksi sulatteeseen, on tarpeen, että sen happi- ja hiilipitoisuudet eivät ainoastaan ole tarkasti määrättyjä, vaan hiilipitoisella 30 aineella on lisäksi oltava riittävä kineettinen energia ja väkevyys sen tullessa puhallusputkesta, jotta se menisi sisään sulatteeseen. Suuri kineettinen energia tarvitaan myös, jottei hiilipitoinen aine pala ennenaikaisesti sulatteen yläpuolella.

2 77473 EP-patenttijulkaisussa 125 198, joka vastaa FI-pa-tenttijulkaisua 74 735, hakija on kuvannut johonkin kaasuun suspendoitujen kiinteiden hiukkasten kiihdyttämiseen tarkoitettua laitetta, jossa on jokin painekaasun lähde, 5 kaasun ja kiinteiden aineiden annostuselimet sekä suutti-meen avautuvia kaasun ja kiinteiden aineiden seoksen syöt-tökanavia. Laitteen erikoisuutena on, että syöttökanavissa tai puhallusputkessa on osia, joiden poikkileikkaus vaih-telee erityisellä tavalla; on nimittäin vältettävä kaasun 10 nopeuden lisääntymistä äkkinäisesti kanavan viimeisillä metreillä, koska tämä nopeus ei voi enää välittyä kiinteisiin hiukkasiin. Valitsemalla kanavia, jotka laajentuvat viimeisillä metreillä ennen suuta on hiukkasten nopeudeksi voitu saada noin 190 m/s kanavan suulla, kaasun nopeuden 15 ollessa tässä kohdassa hieman äänen nopeutta pienempi.

Vaikka laitteella päästään kiinteiden hiukkasten nopeuden kannalta erinomaisiin tuloksiin, epäiltiin kuitenkin, että kiinteiden hiukkasten tunkeutumissyvyys sulatteeseen oli vähäinen. Teoreettiset laskelmat osoittavat, että 20 kiinteiden hiukkasten suihkun tunkeutumissyvyys L neste-kylpyyn on ilman happisuihkujen läsnäoloa yhtä kuin (poikkeamien A ollessa pienet ja hiukkaspitoisuuksien suuret): 25 Γ Qc · vc 1/3 L = --- + L03 -L0 dl 201Γ · g · fiac· tg^ A/2 — —

Qc = hiukkasten virtausmäärä (kg/min) 30 LQ * suuttimen korkeus sulatteen yläpuolella (m) vc = hiukkasten nopeus (m/s) fcac = teräksen tiheys (kg/m^) A = suihkun poikkeamiskulma (astetta) 3 77473

Ilmakehässä suoritetut sokkokokeet ovat osoittaneet, että kulma on 4-7°, josta voidaan laskea yhtälön (1) avulla tunkeutumissyvyydeksi L 15-50 cm (Q = 300 kg/ min, v = 150 m/s, L = 1,5 m). c o 5 Todellisuudessa ollaan kaukana yhtälöön (1) johta neista ihanneolosuhteista. On nimittäin otettava huomioon se seikka, että uudessa hiilennyksessä: a) kaasun ja kiinteiden aineiden seoksen pystysuoran puhallusputken ympärillä on useita primaarihapen pu- 10 hallusputkia, jotka aikaansaavat kaasu- ja kiinteiden aineiden suihkun poikkeamiskulman A kasvamisen. Happisuihku-jen puhallusvaikutus saa aikaan matalapainealueen syntymisen keskialueella, jota ne ympäröivät ja johon kaasun ja kiinteiden aineiden suihku sijoittuu. Tämä suihku, jonka staat- 15 tinen paine on putken suulla 1 baari, laajenee tällöin äkillisesti aiheuttaen hiukkasten siirtymisen säteen suunnassa ja siten niiden konsentraation pienenemisen.

b) nestekylvyn jarruttaessa kantajakaasuvirtaa syntyy lisäksi vastavirtaus, joka laajentaa kosketusaluetta 20 sulatteessa. Kantajakaasu ei mene terässulatteeseen; se hidastuu voimakkaasti sulatteen pinnassa, mikä ilmenee dynaamisen paineen laskuna ja staattisen paineen korrela-tiivisena nousuna. Happisuihkujen ja keskisuihkun väliin jäävälle alueelle syntyy painegradientti, joka synnyttää 25 suihkujen vähitellen absorboimia vastavirtauksia. Nämä vastavirtaukset voimistavat keskisuihkun ja sitä ympäröivän ilmakehän välistä leikkausvaikutusta.

c) kantajakaasun (noin 320 m/s) ja kiinteiden hiukkasten (noin 180 m/s) nopeuden ero putken suulla synnyttää 30 ylimääräisiä mikropyörteitä suihkun sisällä.

Seurauksena on, että hiukkassuihkun poikkeamiskulman A upokkaassa on oltava selvästi suurempi kuin sokkokokeissa todettu.

4 77473

Jo A tulee suuremmaksi kuin raja-arvo VQc * ^ do

Akynnys = 2 arct9 10^ 6C dc_ L 2 lo voidaan laskea, että tunkeutumissyvyys L on vain muutamia senttimetrejä.

(At = kylvyn "avautumisaika" 10 dQ = putken suun läpimitta).

Tämän keksinnön tavoitteena on ehdottaa putkea, joka rajoittaa edellä kohdissa a) ja c) kuvattuja ilmiöitä ja joka takaa kiinteiden hiukkasten suuren tunkeutumissyvyy-den nestekylpyyn edellyttäen, että happiputket on sovitettu 15 sopivasti.

Tähän tavoitteeseen päästään keksinnön mukaan siten, että kiihdytysputken jatkeena on osa, jonka laajentumiskul-ma on suurempi kuin kiihdytysputken ja että sitä ympäröi sen suulla vaipan muodostava ja kaasun lähteeseen liitetty 20 toinen putki. Sen sijaan että käytettäisiin kahta erillistä kaasun lähdettä kiihdytysputken ja vaipan muodostavan putken syöttämiseen, voidaan osa kiihdytysputken läpi vir-taavasta kaasusta haarauttaa siihen tehtyjen rakojen avulla? raot toimivat kaasufaasin ja kiinteiden hiukkasten 25 faasin erottimen ja estävät kiinteitä hiukkasia tunkeutumasta vaipan muodostavaan putkeen. Muita suoritusmuunnel-mia on kuvattu patenttivaatimuksissa 2-10.

Keksinnön etuina on, että saadaan hiiliainesuihku, jonka poikkeamiskulma A on alle 2° (sokkokokeissa). Mikäli 30 A on pienempi kuin Α]ζγηηγ8 upokkaassa, teoreettinen tunkeutumissyvyys on likimain 2 m. Lisäksi lisäkaasusuihku estää raeaineen ennenaikaisen palamisen metallisulatteen yläpuolella.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin 35 vain yhtä suoritusmuotoa esittävän piirustuksen avulla.

5 77473

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti poikkileikkausta tämän keksinnön mukaisen puhallusputken pään yhdestä osasta.

Kuviossa nähdään putki 1, joka on liitetty kiintei-5 den aineiden ja kaasun lähteeseen ja joka ohjaa kantaja-kaasun ja kiinteiden aineiden suihkua 2. Keskimmäisen putken 1 suulla 3 kantajakaasun nopeus Vl on suurempi kuin 300 m/s, kun taas kiinteän aineen rakeiden nopeus V2 on alle 200 m/s. Katkaistun kartion muotoinen osa 4, jonka pi-10 tuus on parisenkymmentä senttimetriä ja laajenemiskulma suurempi kuin putken 1 oli noin 2°, on asennettu keskiput-ken 1 jatkeeksi. Kartiomaisen osan 4 kahden pään 3 ja 5 poikkileikkauksen ero valitaan sellaiseksi, että kantaja-kaasun nopeus on verrattavissa kiinteiden hiukkasten no-15 peuteen suulla 5. Koska kartiomainen osa 4 on lyhyt, kiinteiden hiukkasten nopeus vaihtelee vähän.

Putkessa 8, joka on samankeskinen keskiputken 1 kanssa ja joka muodostaa vaipan, on sen suulla 9 samansuuntaiset seinämät, jolloin saadaan aikaan samansuuntai-20 nen kaasuvirtaus 10. Suojana toimiva kaasu 10 on mielellään samaa kuin kantajakaasu ja sen nopeus on sen mennessä samansuuntaisten seinämien välissä sama kuin kantajakaasun nopeus tai hyvin lähellä sitä sen tultua kartiomaisen kappaleen 4 läpi, tai ääntä nopeampi (liittämällä renkaan 25 muotoinen Laval-putki). Puhallusputken pään suun 9 lähellä kantajakaasun ja kiinteiden aineiden nopeudet ovat jokseenkin samat. Jottei kartiomainen osa 4 aiheuttaisi laajenevan muotonsa vaikutuksesta pyörteilyä kaasussa 10, sen jatkeena on edullisesti lieriömäinen osa 6, jonka seinämä ohenee sen 30 suuhun 7 päin mentäessä.

Esitetyssä suoritusmuotomuunnelmassa putken, joka ohjaa kantajakaasun ja kiinteiden aineiden seosta, suu 7 on sijoitettu vaipan muodostavan putken 8 suun 9 taakse. Tämä antaa mahdollisuuden puhaltaa mellotuksen aikana ja 35 uudelleenhiilletysvaiheiden välissä ainoastaan kaasua (joka 6 77473 toimii jäähdyttäjänä ja kuonan ja metallin räiskymissuo-jana) putken 8 kautta; käytetty kaasu voi olla neutraalia tai hapettavaa; kun se on hapettavaa, on putken 1 sisällä ylläpidettävä hieman ylipainetta. Uudelleenhiiletysvaiheis-5 sa suositellaan valittavaksi jokin neutraali suojakaasu.

Puhallusputkessa on lisäksi useita (ei esitettyjä) mellotushappea varten tarkoitettuja putkia, jotka on sovitettu samanpituisille etäisyyksille keskiputkesta. Mellotus-happisuihkut ovat puhallusputken akseliin nähden määrätyn 10 kulman «verran kaltevat. Ensimmäisessä lähellä puhallus-putken päätä olevassa vyöhykkeessä mellotushappisuihkut ja siitä aiheutuvat leikkausaallot 11 häiritsevät pääasiassa suojakaasuvirtausta laajentamatta liikaa kantajakaasun ja kiinteiden aineiden suihkua, joka siis säilyttää tunkeu-15 tumisominaisuutensa. Kulma <*määrää toisen vyöhykkeen laajuuden, jolle on tunnusomaista 3 faasin, kaasu-, neste-ja kiinteän faasin samanaikainen läsnäolo. Loppujen lopuksi kaikki tämän toisen vyöhykkeen muotoa ohjaavat parametrit edistävät tai vaikeuttavat hiilihiukkasten liukenemista 20 sulaan teräkseen kolmannessa vyöhykkeessä, jonka ylärajana on terässulatteen pinta.

Claims

77473

1. Sovitinlaite kiinteiden hiukkasten, erityisesti terässulatteen uudelleenhiiletykseen tarkoitetun jauhemai- 5 sen hiilipitoisen aineen kiihdytysputkea (1) varten, mainitun putken ollessa liitetty johonkin kaasun ja kiinteiden hiukkasten lähteeseen, tunnettu siitä, että kiihdytysputken (1) jatkeena on osa (4), jonka laajentu-miskulma on suurempi kuin kiihdytysputken ja että sitä 10 ympäröi sen suulla vaipan muodostava ja kaasun lähteeseen liitetty toinen putki (8).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että vaipan muodostavan putken (8) seinämät ovat samansuuntaiset sen suulla (9).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun nettu siitä, että vaipan muodostava putki (8) muodostaa renkaan muotoisen Laval-putken.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että osa (4), jonka laajentumiskulma on 20 suurempi kuin kiihdytysputken (1), on katkaistun kartion muotoinen.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että osan (4), jonka laajentumiskulma on suurempi kuin kiihdytysputken (1), pituus on 25 10-50 cm.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että laajentumiskulma on noin 2°.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että osan (4), jonka laajentumis- 30 kulma on suurempi kuin kiihdytysputken (1), jatkeena on putken muotoinen osa (6), jonka sisäseinämä on samansuuntainen.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että putken muotoinen osa (6) on lieriö, 35 jonka seinämä ohenee sen suuta kohti mentäessä. 8 77473

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kanavan (1, 4, 6), joka ohjaa kiinteitä hiukkasia, suu (7) on sijoitettu vaipan muodostavan putken (8) suun (9) taakse.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun nettu siitä, että vaipan muodostava putki (8) on liitetty kiihdytysputkeen (1) tehtyjen rakojen välityksellä kiihdytysputkea (1) syöttävään kaasun lähteeseen. 77473