IT8224882A1 - Apparecchiatura per la produzione di acciaio - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell' invenzione industriale dal titolo:; "APPARECCHIATURA PER LA PRODUZIONE DI ACCIAIO"

R I A S S U N T O

Nel caso di un dispositivo per la produzione di ! acciaio da cariche solide e/o liquide, come ghisa | (28), rottami pesanti (29) e rottami leggeri (30),j in un recipiente di affinazione (1) rivestito di re trattario ? disposto in modo sollevabile ed abbassa bile un dispositivo di affinazione termica (5) non-? ch? eventualmente un dispositivo (24) per l'alimenta zione di altri materiali fondenti.

Per poter prevedere per ogni carica una quota il pi? possibile elevata di rottame dei materiali fon-; denti, senza sostanziale aumento del tempo fino al; termine del processo di affinazione, il dispositivo di affinazione termica (5) ? costituito da un brucia tore a plasma (6), da un mantello che circonda il bru ciatore a plasma (6) per l'alimentazione di ossigeno e da una camicia di raffreddamento che circonda questo mantello, mentre sul fondo (20) del recipiente di affinazione (1) ? disposto un controelettrodo (21).

La presente invenzione riguarda un'apparecchiatura per la produzione di acciaioda cariche solide e/io liquide, come ghisa grezza, rottami pesanti e rotta;-mi leggeri, comprendente un recipiente di affinaziofne, in cui sono disposti sollevabili ed abbassatili un dispositivo di affinazione termica nonch? eventu|al mente un dispositivo per l'alimentazione di ulteriorri materiali fondenti.

E' gi? noto (brevetto austriaco 252.531) l'appor^-to di calore mancante alle cariche mediante bruciatio ri, allo scopo di raggiungere la temperatura di affi nazione o di aumentare il tasso di rottami, per culi, pome dispositivo di affinazione termica, ? previsto; un tubo di insufflazione con una tubazione per l'immissione di ossigeno ed una tubazione per l'alimenta zione di combustibile. Attraverso la tubazione di ali. mentazione del combustibile viene immesso nel reci-l piente di affinazione del petrolio o del gas naturale, cio? un combustibile fossile.

Con questo dispositivo noto ? si possibile aumentare la carica di rottame, ma, con la quota di rotta rin cresce tuttavia la richiesta durata di caricamento, poich? la fiamma deve dapprima penetrare attraverso il rottame caricato,presente al di sopra della ghisa grezza liquida. L'ossigeno alimentato agisce soltanto quando la fiamma ha fuso una quantit? sufficiente di rottame fino allo specchio del bagno di ghisa gre;z Za, il che r_ichiede un tempo relativamente lungo.

La presente invenzione ha lo scopo di evitare qu? ste difficolt? e si propone il compito di realizzare un dispositivo del tipo descritto all'inizio, il qua di aumentare

le consenta/la porzione di rottame della carica, me? tre tuttavia il tempo richiesto per ogni carica fino al termine del processo di affinazione non risulta so stanzialmente aumentato. In particolare deve essere; possibile utilizzare anche rottame leggero fortemente impuro, come ad esempio rottami di automobili e latt ine con la superficie ricoperta, etc.

Questo scopo viene raggiunto secondo l'invenzione in base al fatto che il dispositivo di affinazione ? termica ? costituito da un bruciatore a plasma, da un mantello che avvolge il bruciatore a plasma per l'immissione di ossigeno e da un mantello di raffreddameli to che circonda quest'ultimo, mentre sul fondo del r? cipiente di affinazione ? disposto un comtroelettrodo. Il mantello ? opportunamente costituito da una corona di ugelli a forma di fessura o rotondi.

Un bruciatore a plasma, nel quale ? previsto un ca todo anulare da cui esce un arco voltaico, e nel qua le viene alimentato ossigeno all'arco voltaico centralmente rispetto al catodo anulare, ? noto dalla domanda tedesca DOS 29 12843. Poich? nel caso di que sto bruciatore a plasma noto,il gas attivo ? intro-; dotto nel centro dell'arco, sarebbe pure possibile ; una reazione chimica con il gas attivo a plasma soltanto al centro del getto. La reazione chimica, sesi volesse impiegare questo bruciatore aplasma noto per un procedimento di affinazione, sarebbe pertantostrejt tamente limitata in senso spaziale e sarebbe impedita la formazione di un ampio fronte di fusione. Il , getto di ossigeno avvolto a forma di mantello dal gas a plasma non pu? svolgere la sua funzione, nel caso, di un procedimento ad insufflazione di ossigeno, poich? esso entra in contatto di reazione con la ghisa grezza o con i rottami fusi soltanto in un ambito limitatissimo. Non si verifica o si verifica soltanto molto limitatamente una reazione esotermica in corri spondenza della superficie di involucro fra il getto di plasma e i'rottami.

Il dispositivo per la affinazione termica ? vantag giosamente circondato da una corona di lance per l'a limentazione di materiali aggiuntivi, come polvere di Fe2O3 (polvere LD).

Secondo una forma realizzativa preferita, il bruciatore a plasma presenta un elettrodo centrale a for Ima di asta ed una cavit? anulare che circonda l'elet itrodo per l'alimentazione del gas a plasma.

La presente invenzione ? illustrata pi? in particolare nel seguito sulla base dei disegni di un esem pio realizzativo, in cui

la FIGURA 1 mostra una sezione attraverso l?asse verticale di un recipiente di affinazione e

la FIGURA 2 mostra una sezione attraverso la lancia introdotta in questo recipiente di affinazione..

La FIGURA 3 ? una sezione tracciata secondo la li nea III-III della Fig. 2.

Con 1 ? indicato un recipiente di affinazione rea lizzato come convertitore ribaltabile. Il suo rivestimento esterno metallico ? indicato con 2 ed ilsuo :rivestimento refrattario ? indicato con 3. Nella posizione verticale del convertitore, sporge centralmente all'interno 4 del convertitore una lancia di in sufflazione 5 comprendente unbruciatore a plasma 6. Que sta lancia di insufflazione 5 presenta un elettrodo? in forma di asta disposto al centro, il quale ? circondato da una cavit? anulare 8 limitata da un mantello 9? attraverso la quale viene alimntato il gas a plasma, il quale ? costituito da Ar o Ne, N2, He, CO, CO2, H20 loro miscele.

Di preferenza il bruciatore viene azionato con Ar 0 miscele Ar-N2. Le lunghezze d'arco che cos? si instaurano sono prefissate mediante l?alimentazione elettrica di tensione del bruciatore a plasma.

Il bruciatore a plasma 6 ? attorniato da un ulteriore mantello 10, mediante il quale viene costituito un altro spazio anulare 11 che circonda il bruciatoire a plasma 6 per l?alimentazione di ossigeno tecnica mente puro (ossigeno di affinazione). In corrisponden za della punta del bruciatore a plasma 6, lo spazio anulare 11 attraverso cui viene alimentato l'ossiger no si trasforma in aperture 12 radialmente simmetriche, in pratica ugelli Lavai, della testa 13 vantaggiosamente costituita da rame della lancia di insufflazione 5, le quali sono realizzate per restringimeli to. Le aperture di uscita 12 per l'ossigeno sono disposte parallelamente all'asse 14 del bruciatore,oppu re inclinate secondo un piccolo angolo acuto rispetto all'asse 14, cos? che il getto di ossigeno esce dallo spazio anulare 11 in forma cilindrica 0 in for ma conica divergente verso l'esterno. Ci? ha lo scopo che l'ossigeno si mescoli con il getto di plasma 15 soltanto aduna distanza il pi? possibile grande dalla testa 13 della lancia di insufflazione. In tal modo, la durata del catodo 7, in particolare della sua punta 16 realizzata in volframio metallico, risulta sostanzialmente aumentata. Gli isolamenti 17 che! trattengono il catodo presentano fori di passaggio 18 per un tranquillo deflusso del gas a plasma.

Sul lato esterno, la lancia di insufflazione ? cir condata da un doppio mantello di raffreddamento 19,1 pel quale viene mantenuta in modo noto una circolazio ne di agente refrigerante.

Nel fondo del convertitore 20 ? inserito pure centralmente un elettrodo di fondo 21 che presenta una| parte di acciaio 22 soggetta ad usura ed un filo dii alimentazione 23 di rame raffreddato con acqua.

Per l'aggiunta di materiali additivi, la lancia di insufflazione. 5 disposta al centro ? circondata da ; due o pi? lance 24 disposte parallelamente, le quali sono collocate radialmente simmetriche rispetto alla lancia di insufflazione 5. Attraverso queste lance 24 autoconsumantisi possono essere alimentati polvere LD, minerale minuto, calce o altri materiali additivi poi verulenti.

Il bruciatore a plasma ? preferibilmente realizzato come bruciatore ad arco diretto a corrente continua. L'alimentazione del bruciatore avviene mediante raddrizzatori di corrente 25 muniti di tiristori. Il controllo elettrico ? rappresentato in linea di prin dipio in raffigurazione monofase nella Fig. 1.

Nel fondo 20 del convertitore 1 sono inseriti degli ugelli 26 del rivestimento di fondo per l'alimen fazione di ossigeno (come mantello) e di polvere di; oarbone (al centro) nonch? pietre porose 27 per 1*ai? limentazione di argon, per permettere un esteso confrollo del processo. ;Il funzionamento del dispositivo ? il seguente: ;Dopo il caricamento del convertitore 1 con ghisa! 28, rottame pesante 29 e rottame leggero 30, il bruiciatore a plasma 6 viene acceso fra il catodo centria le di volframio 7? 16 ed il rottame 29, 30 che si tro va in collegamento di conduzione attraverso la ghisa 28 con l'elettrodo di fondo 21. L'arco a plasma 15 ! fonde nel rottame un cono centrale, per cui sono re;-se possibili condizioni favorevoli per la combustione con il getto di ossigeno che fuoriesce dalla lancia di insufflazione 5. ;La sagoma di fusione 31 che si presenta ? raffigu rata con linee tratteggiate nella Fig. 1. Subito dopo l'accensione del bruciatore a plasma, si forma, co me mostrato, una cavitc? imbutiforme 32 nel rottame 30, la quale, con l'abbassamento intermittente o continuo della lancia di insufflazione 5* diviene gradualmente sempre pi? profonda e, vista in direzione radiale, sempre pi? larga. Il trasferimento del calore dalge to centrale di plasma al rottame avviene, senza rile vante assorbimento, attraverso il mantello di ossige no che lo circonda.

La temperatura del getto di plasma 15 ? compresa, a seconda del gas a plasma, fra 5000 e 30000?K. Con temporaneamente all'accensione del bruciatore a plasma 6, attraverso la lancia di insufflazione viene; alimentato ossigeno.

Con l'alimentazione parallela o divergente dell'os sigeno sopra descritta, viene sfruttata la zona deila massima cessione di calore da parte del getto di plasma all'ambiente circostante. L'ossigeno entra in .contatto di reazione laddove esso ? prevalentement? necessario: nel rottame 30 preriscaldato dal bruciatore a plasma 6. '

Dopo la combustione da parte del getto di ossigeno sulla superficie del bagno di ghisa, si presentano due centri di fusione peril rottame, la cui distan za diminiisce durante il progredire del funzionamento ad insufflazione, cio? il centro di fusione dell'arco a plasma sul rottame procede nella direzione del punto di combustione 33 (della zona di reazione fra l?2 e la ghisa 28) del campo di insufflazione dell'ossigeno.

Il vantaggio del dispositivo secondo l'invenzione deve essere ricercato innanzi tutto nel fatto che il trasferimento di calore dell'energia elettrica consu mata per irraggiamento del getto di plasma 15? e la: generazione di calore per reazione esotermica della1 ghisa e/o del rottame con l'ossigeno puro, viene combinato in modo ottimale, per cui con l'impiego del bruciatore a plasma 6, sono ottenibili tempi di fusione brevissimi.

Con lo spruzzamento di polvere LD attraverso le lance 24 autoconsumantisi, la polvere ID giunge nella zona di radiazione dell'arco a plasma, cio? nella zo na del massimo sviluppo di CO gassoso, per cui sono sfruttati anche i componenti riducenti ed ? impedito il consumo ad opera dell'ossigeno. Mediante la forte radiazione termica agente prevalentemente in senso ra diale verso l'esterno, del getto di plasma 15,questi materiali additivi sono riscaldati molto rapidamente. Con questo processo di riduzione evaporano anche impurit? metalliche della polvere LD, in particolare zinco, il quale pu? essere abbattuto al di sopra del crogiolo nella zona del dispositivo 34 per il cal?re perduto e consente quindi una riutilizzazione di polvere LD impura.

R I V E N D I C A ? ? O ? I

1, Dispositivo per la produzione di acciaio da ca riche solide e/o liquide, come ghisa (28), rottami pe santi (29) e rottami leggeri (30), munito di un recipiente di affinazione (1) rivestito di materiale refrattario, in cui sono disposti in modo sollevabile ed abbassabile un dispositivo di affinazione termica (5) nonch? eventualmente un dispositivo (24) per la alimentazione di altri materiali fondenti, caratteriz zato dal fatto che il dispositivo di affinazione ter mica (5) ? costituito da un bruciatore a plasma (6), da un mantello (10) che circonda il bruciatore a piasma (6) per l'alimentazione di ossigeno e da una camicia di raffreddamento (19) che circonda questo man tello (10), in cui, nel fondo (20) del recipiente dii affinazione (1), ? disposto un controelettrodo (21)!.

2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di affinazione termica (5) ? circondato da una corona di lance (24;) per l'alimentazione di materiali fondenti, come polive re di Fe2O3 (polvere LD).

3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, ca ratterizzato dal fatto che il bruciatore a plasma (6) presenta un elettrodo centrale (7) a forma di asta ed una cavit? anulare (8) che circonda l'elettrodo per l'alimentazione del gas a plasma.

4. Dispositivo secondo le rivendicazioni da 1 a 3? caratterizzato dal fatto che il mantello (10) ? cos tuito da una corona di ugelli (12) a forma di fess o rotondi.