NO179334B - Fremgangsmåte for behandling av smeltet metall samt anordning for gjennomföring av fremgangsmåten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for smelting, raffinering, digelbehandling og utstøping av smeltet metall og særlig en fremgangsmåte for fremstilling av stål fra varme, karbonholdige råstoffer som direkte redusert jern, herefter kalt DEI.

Oppfinnelsen angår også en anordning for gjennomføring av denne fremgangsmåten.

Beholderen er i det vesentlige en digel med en eksentrisk topp med en åpning på den ene side. Motsatt åpning i toppen er det minst en nedoverrettet oksygenlanse. Beholderen er montert på lågere for dreining rundt den sentrale akse til i det vesentlige horisontal posisjon.

Bunnen av beholderen har en porøs plugg og et utløp for varmt metall som styres av en glideåpning eller en annen egnet innretning. Beholderen benyttes i forbindelse med en fremgangsmåte for fremstilling av stål i det den tjener som middel for transportering av smeltet metall til smelting, raffinering, digelmetallurgi og støping.

Ved hjelp av oppfinnelsen oppnår man mange signifikante fordeler i forhold til konvensjonell smelting, raffinering, digelmetallurgi og utstøping.

For det første blir metall smeltet og raffinert i den samme beholder som brukes til transport av det smeltede metall til efterfølgende operasjoner. I vanlig praksis blir metallet smeltet og raffinert i en separat ovn, for eksempel en elektrisk lysbueovn, en basisk oksygenovn, en energioptimali-seringsovn, induksjonsovn eller en annen kjent innretning og derefter tappet fra denne innretning til en digel for transport. Det å ikke måtte overføre det smeltede metall til en digel for transport har vesentlige fordeler overfor kjent teknikk. Det er forbundet et meget vesentlig varmetap med den vanlige praksis fordi sågar en forvarmet mottagerdigel så og si bestandig er kaldere enn det smeltede stål og trekker av varme inntil temperaturforskjellen er utlignet. Et andre temperaturtap opptrer i vanlig praksis på grunn av eksponeringen av den smeltede strøm til atmosfæren under overføringsoperasjonen. Dette er analogt med avkjøling av en kopp varm væske ved å helle den frem og tilbake mellom to kopper.

For det andre vil oksydasjon av ikke-metalliske stoffer i det smeltede metall inntre ved eksponering av den smeltede metallstrøm til amosfærisk oksygen under overføringen. Disse ikke-metalliske oksyder blir inklusjoner i sluttproduktet og reduserer den totale kvalitet. Av vesentlig betydning for fremstillingen av for eksempel høykvalitets rent stål er en minimal kontakt med atmosfæren.

For det tredje er i vanlig praksis overføringsdiglene utstyrt med fjernbare lokk under transport for å minimalisere temperaturtap ved stråling gjennom en vanligvis åpen digel. Oppfinnelsens beholder er utstyrt med en integral topp som utøver den samme funksjon uten at den må tilpasses og fjernes på forskjellige trinn.

For det fjerde krever ved den konvensjonelle teknikk reparering eller nyutforing av smelteovnen en total stans av smeltefunksjonene forbundet med ovnen inntil arbeidet er ferdig. Oppfinnelsens beholder kan repareres off-line og en reparert beholder settes inn i stedet uten produksjonstap.

For det femte har oppfinnelsens beholder en integral, men dog fjernbar, topp i hvilken det er innpasset minst en lanse. Fordi mesteparten av slitasjen på ildfast materiale er forbundet med arealet umiddelbart nær lansene på grunn av virkningen av de injiserte gasser, kan en beholder fjernes fra tjeneste og utstyres med en nyoppbygget (eller nyutforet) toppdel uten behov for nyutforing av hele beholderen med nytt ildfast materiale. Det er tatt sikte på at hver beholder vil utstyres med diverse nyoppbyggede (eller nyutforede) toppdeler før det er nødvendig å erstatte den ildfaste utforing i beholderlegemet.

For det sjette er, på grunn av at toppdelen er f jernbar fra beholderlegemet, erstatning av det ildfaste materiale sterkt forenklet i hver del. Begge er i det vesentige koniske deler og tilpassbar automatisk digelutforing ved hjelp av stampemaskiner. Stampede monolittiske utforinger er foretrukket fremfor oppstablede stenutforinger på grunn av lavere omkostninger og potensielt lengere levetid.

For det syvende bidrar bruken av varme DRI-pellets til den termiske effektivitet som gjør oppfinnelsens fremgangsmåte mulig uten eksterne energikilder. Varme DRI-pellets kan kun oppnås fra en fabrikk som befinner seg umiddelbart nær stålfremstillingsanlegget. Den terminologi som er beskrevet i US-PS 3 836 353 gjør et slikt arrangement brukbart.

For det åttende eliminerer bruken av varme DRI-pellets inneholdende minst 2$ karbon behovet for komplisert tilsetning av karbon til beholderen ved injeksjonslanser eller lignende innretninger. Det eliminerer også behovet for å tilveiebringe knusing, lagring og transportsystemer for å injisere karbon. Nok en gang er den i det nettopp nevnte patent beskrevne teknologi istand til å gi varme DRI-pellets inneholdende minst 2% karbon, noe som ikke er mulig med andre direkte reduksjonsprosesser som idag benyttes.

Av kjent teknikk skal det forøvrig henvises til de følgende US-patenter som alle angår beslektede metallurgiske metoder og apparaturer:

Henderson beskriver en lagertapp-montert Bessemer-konverter for fremstilling av stål og som er mobil og bevegelig langs bjelker.

Freeberg beskriver et basis-oksygen-stålfremstillinganlegg som inkluderer mobile ovner som kan fjernes langs skinner. I henhold til patentet gjør dette arrangement det mulig med en operasjon der hver av de to ovner chargeres i rekkefølge, blåses med oksygen i rekkefølge og derefter tappes og resirkuleres, slik at en konvensjonell blåsestasjon kan betjene hver av ovnene mens forblåsingen og efterblåsingen gjennomføres annensteds.

Collin viser en skinnemontert varm-metall digel som er chargert med smeltet metall fra en ovn mens den er i opprett posisjon og som blåses når den er skrådd eller horisontal. Lansene er generelt sentrert i digellokket og tappehullet i digellokket virker tilsynelatende også som chargeringshull.

Pastorius hevdes å vise og illustrere et stålfremstillingsanlegg som tilveiebringer en konsekutiv serie av stasjoner for beredsskap, fylling, forvarming, blåsing, avgassing, blokkering, helling eller utslipp med en vogn som bærer et ildfast utforet stålfremstillingsbeholder for føring gjennom den konsekutive serie av stasjoner for smelting og raffinering av stål. Hver operasjon gjennomføres på en separat lokasjon. Det hevdes også at beholderen effektivt blir en digel efter at stålet egentlig er fremstilt og kan så beveges til en andre oppholdsstasjon for å bestemme hvorvidt additiver er omsatt tilstrekkelig. Beholderen toppblåses med oksygen og blåsestasjonen har et fjernbart lokk. Beholderen beveges uten lokk eller hette.

Pere illustrerer et multikonverter pneumatisk stålfremstillingsanlegg der toppblåste konvertere arrangeres i karusell-formasjon.

Mobley illustrerer stålfremstillingsapparaturer for oksygen-raffinering av stål ved bruk av en følge av bevegelige ovner som kan beveges langs en skinnegang. Hver ovn har en kanal ved hver ende for kommunikasjon med kanalen i den foregående ovn. En oksygenlanse er inkludert i taket av hver ovn for toppblåsing.

Falk illusterer et stålfremstillingsanlegg med en mobil vognmontert konverter som også kan benyttes for legering. Sayre illusterer en skinnemontert varm-metall-tralle som arbeider som mobilovnapparatur for bruk ved oksygenraffi-nering av stål.

MvFeatures beskriver en skinnemontert konverter med en forskjøvet munn slik det best vises i figur 6 og som er montert for rotasjon rundt lagertapper for chargering, blåsing og utslipp eller dumping. Konverteren har en toppblåst oksygenlanse.

Kirk viser en tappmontert enhets bunnblåst beholder med en konfigurasjon tilsvarende en Bessemer-konverter.

Bessemer illustrerer at bunnblåste stålfremstillingsbeholdere er kjent minst siden 1865.

Hverken Hanson US-PS 2 065 691 eller Aikens US-PS 574 127 presenterer noe materiale som har noe forbindelse med foreliggende oppfinnelse.

Hver av de ovenfor nevnte referanser fra den kjente teknikk lider av mangelen med lav termisk effektivitet og andre tidligere beskrevne mangler. Man er ikke oppmerksom på noen tidligere kjente stålfremstillingsbeholdere som anvender trekkene ifølge foreliggende oppfinnelse. Som en konsekvens foreligger det et behov for en pneumatisk stålfremstillingsbeholder og en fremgangsmåte for fremstilling av stål fra varmt karbonholdig råstoff som DRI og som resulterer i forbedret stålfremstilling.

Som nevnt innledningsvis angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for fremstilling av stål som overvinner problemene og som tilfredsstiller behovene som diskutert ovenfor.

En gjenstand for foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en enkel metode for erstatning av det ildfaste materialet ved bruk av rammemaskiner for automatisk å fore topp- og bunndelene av beholderen med ildfast materiale.

Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en stålfremstillingsprosess som kun krever minimale ytre energikilder.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for konvertering av karbonholdige jernoksyder direkte til stål i en enkelt beholder.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å øke den termiske effektivitet for en stålfremstillingsprosess ved å benytte varme DRI-pellets som råstoff.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å eliminere behovet for komplisert tilsetning av karbon til beholderen ved injek-sjonslanse eller andre innretninger og å fjerne behovet for å tilveiebringe knuse-, lagrings- og transportsystemer som vanligvis trenges for karboninjeksjon.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for smelting, raffinering, digelbehandling og utstøping av smeltet metall omfattende at: h) slagg fjernes fra beholderen efter behov;

i) chargering av metallisert jern stanses efter at en på

forhånd bestemt mengde chargemateriale er innført i

beholderen;

j ) chargematerialet smeltes og raffineres ved fortsatt oksygeninjisering inntil karboninnholdet i det varme

metall har nådd et på forhånd bestemt nivå;

q) det smeltede metall justeres efter behov;

r) temperaturen økes i det smeltede metall efter behov for å

fremme de ønskede kjemiske reaksjoner;

s) temperaturen reduseres i det smeltede metall efter behov;

og

u) metallet utstøpes,

og denne fremgangsmåte karakteriseres ved følgende ytterligere trinn ved at

a) det velges en digel utstyrt med et fjernbart, ildfast utforet digellokk med en åpning samt midler integrale med

lokket for injisering av oksygen gjennom lokket inn i metallbadet i digelen, blant et antall beholdere,

eventuelt utstyrt med midler for supplementaer oppvarming,

b) beholderen som i og for seg kjent utstyres med en masse av smeltet metall, eventuelt fra en supplementaer ovn, c) beholderen transporteres til en smelte/raffineringsstasjon og tilkobles til en dreiemekanisme, d) oksygen- og kjølegassmateledninger tilkobles til minst en lanse i lokket, e) beholderen dreies til en posisjon noe ut over den horisontale, f) oksygen og kjølegasser innføres inn i beholderen gjennom lansen i lokket, g) karbonholdig, metallisert jern chargeres i stykk- eller klumpform til beholderen mens den befinner seg i posisjon

noe ut over den horisontale,

k) beholderen dreies til opprett posisjon,

1) oksygeninjeksjonen avsluttes efter at lansen er klar av

det smeltede metall i digelen,

m) kjølegass injiseres gjennom lansen inntil beholderen har

nådd opprettposisjon,

n) mateledningene frakobles fra lansen i lokket,

o) dreiemekanismen frakobles fra beholderen,

p) beholderen transporteres til en digelbehandlingsstasjon, t) beholderen transporteres til en utstøpingsstasjon efter

ferdig behandling av digelinnholdet,

v) bestemmelse av hvorvidt digelreparasjon er nødvendig,

w) beholderen som i og for seg kjent tømmes og fjernes fra systemet med retur til trinn (a) hvis digelen trenger reparasjon, og

x) beholderen tømmes partielt og returneres til trinn (c)

hvis digelen ikke trenger reparasjon.

Beholderen som benyttes er i det vesentlige en digel med en f jernbar eksentrisk topp eller et lokk med en åpning på den ene side av lokket. Motsatt åpningen i lokket er det minst en nedoverrettet oksygenlanse. Beholderen er montert på tapper for rotasjon rundt den sentrale akse til i det vesentlige horisontal posisjon. Bunnen av beholderen har en porøs plugg og et varmmetallutløp som kontrolleres av en glideport eller lignende. I drift benyttes beholderen ved en fremgangsmåte for stålfremstilling der den tjener som middel for transport av smeltet metall til smelting, raffinering, digelmetallurgi og utstøping såvel som den beholder der disse operasjoner skjer.

En andre gjenstand for oppfinnelsen er således å tilveiebringe midler for smelting og raffinering av metall og transport av den smeltede metall til efterfølgende stålfremstillingstrinn uten overføring av metallet til en transportbeholder.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en stålfremstillingsbeholder der alle stålfremstillingstrinn kan gjennomføres.

Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe midler for å unngå oksydasjon av ikke-metaller i det smeltede stål ved eksponering av metallstrømmen til atmosfærisk oksygen under overføringen.

Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en beholder med et tettpassende fjernbart lokk for å minimalisere temperaturtap ved stråling.

Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe midler for å unngå dødtid og produksjonstap i et stålfremstillingsanlegg.

Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en beholder som kan tas ut av drift og utstyres med en nyoppbygget ildfast toppdel uten behovet for å installere nytt ildfast materiale i hele beholderen.

I henhold til dette angår oppfinnelsen også en anordning for gjennomføring av fremgangsmåten som beskrevet ovenfor for smelting, raffinering, digelbehandling og utstøping av metall inkludert en ildfast utforet digel, et fjernbart, ildfast utforet digellokk tilpasset samvirke med den ildfast utforede digel, idet digellokket har en åpning for chargering såvel som for utslipp av gass og røk, midler for montering og oppbæring av anordningen, midler for innføring av inertgass for å fremme homogeniteten av innholdet og temperaturen i digelen, samt tappemidler for fjerning av smeltet metall fra digelen,

og denne anordning karakteriseres ved:

a) midler for skråstilling av beholderen til en generelt horisontal raffineringsposisjon; og b) midler for injisering av oksygen gjennom det ildfast utforede digellokk under overflaten, og direkte inn i

metallbadet i digelen når digelen befinner seg i den

generelt horisontale raffineringsposisjon, og eventuelt

c) oppvarmingsinnretninger.

Oppfinnelsen skal illustreres under henvisning til de

ledsagende tegninger der:

Fig. 1 er et flytdiagram som viser trinnene og bevegelsene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen: Fig. 2 er et tverrsnitt av beholderen i vertikal posisjon; Fig. 3 er et tverrsnitt av beholderen, skrådd til i det vesentlige horisontal chargeringsposisjon sammen med en dertil forbundet posisjonerbar chargeringstrakt og en eventuell ikke vist røksamlehette; Fig. 4 er et oppriss av beholderen, skrådd til chargeringsposisjon, sammen med en dermed forbundet, posisjonerbar chargeringstrakt og dertil hørende chargeringsapparatur; Fig. 5 er et tverrsnitt av beholderen, skrådd til raffi-ner ingspo si sjon sammen med dertil hørende utstyr som vist i fig. 3; Fig. 6 er et oppriss av beholderen i transportposisjon; Fig. 7 er et oppriss av beholderen i digelmetallurgistasjonen med dertil hørende induksjonsvikling; Fig. 8 er et planriss av beholder ved en induksjonsoppvarming stasjon; og Fig. 9 er et frontriss av beholderen ved en induksjonsopp-varmingsstasjon og som viser den foretrukne induksjons-oppvarmingsapparatur for bruk i forbindelse med oppfinnelsen.

Under henvisning til tegningene og mere spesielt til fig. 1 blir en beholder 10 hvor smeltingen og raffineringen av varme DRI-pellets 58 (ca. 800°C) inneholdende tilstrekkelig karbon (over 2$) gjennomføres i en motstrømsprosess, tjener ikke bare som smelte- og raffineringsovn men også som overførings-digel for å føre smeltet stål gjennom efterfølgende digel-raffineringstrinn og sluttutstøpingsoperasjonen. Et antall beholdere 10 holdes i oppholdsarealet 63 og settes i drift efter hvert som de andre fjernes for reparasjon.

Beholderen 10 er generelt en ildfast utforet digel utstyrt med en ildfast utforet topp eller et lokk 12 som kan fjernes for ny utforing eller vedlikehold som antydet i fig. 2, og med en ildfast utforet bunn 22. Beholderen er montert på tapper 15 for rotasjon rundt tappeaksen til en i det vesentlige horisontal posisjon. Tappene kan være utstyrt med en hvilken som helst ønsket rotasjonsinnretning, for eksempel et tannhjul eller lignende som best vist i fig. 9. Tannhjulet 27 engasjerer et dertil tilpasset energidrevet tannhjul i tappbæreren 29. Digellokket 12 er generelt konisk, fortrinns-vis lett skrådd, og har en chargeringsåpning 14 på den ene side av konen. Lokket er også utstyrt med minst en oksygenlanse (16) eller en tilsvarende innretning nær dens side motsatt chargeringsåpningen 14 for injisering av kommersielt tilgjengelig gassformig oksygen under overflaten av og direkte inn i et bad av smeltet jern eller stål. Antallet slike injeksjonsanordninger er proporsjonalt med den volumetriske eller vektkapasiteten til beholderen, det vil si at jo større kapasiteten er, jo flere injeksjonsanordninger er nødvendige for å holde prosesstiden på maksimalt ca. 60 min./oppvarming.

Det er generelt akseptert av fagmannen på området pneumatisk stålfremstilling at det er foretrukket å injisere gassformig oksygen i et smeltet jern- eller stålbad for å danne et stort antall små bobler heller enn én stor blære. Derfor er det ønskelig å ha et antall mindre injeksjonsinnretninger heller enn én enkelt stor enhet.

Den ildfast utforede beholderbunn 22 er utstyrt med en porøs plugg 24 i bunnen for omrøring av det flytende metall i beholderen ved innføring av inertgass gjennom pluggen og bobling av gassen gjennom metallet for å oppnå forbedret homogenitet hva angår kjemi og temperatur.

Beholderen 10 er også utstyrt med en konvensjonell glideport-tappeventil (28) for avtapping av flytende stål eller flytende jern, fremstilt ved denne prosess, til en mottager 52 i en konvensjonell støpemaskin <§4—(-&e—fig. for fremstilling av barrer, stenger eller lignende eller i former for fremstilling av råemner eller andre støpeformer.

Beholderen 10 er tilpasset til å virke ikke bare som ovn for smeltede DRI-pellets 58 sammen med tilsatt jern- eller stålskrap for temperaturkontroll, men også som digel for de resulterende smeltede metall gjennom de efterfølgende metallraffinerings- eller digelraffineringsanlegg og som utstøpingsdigel for den siste støping av det raffinerte metall til det ønskede produkt.

Hvis det er ønskelig å bearbeide det smeltede metall i et efterfølgende metallraffinerings- eller digelraffineringsanlegg hvori temperaturen justeres blir i tillegg til smeiten, blir en ikke-magne tisk del 30 av rustfritt stål innført i beholderens sidevegg for å erstatte normalkarbon-stålbeholdere skallet 60 i dette område. Platen 30 er tilpasset bruken av en induksjonsvikling 50 for elektromagne-tisk oppvarming og ledsagende omrøring som i vanlige diegler for bruk ved induksjonsoppvarmingsovn stasjoner. I dette tilfelle er induksjonsviklingen 50 en permanent del av digelovnanlegget som vist i fig. 9 og beholderen 10 befinner seg med den ikke magnetiske del i viklingen på denne lokasjon, det vil si at viklingen omgir den ikke-magnetiske del av beholderen for å fullføre induksjonsoppvarmingen og omrøringen.

Alternativt kan en ikke-magnetisk rustfri stålplate 31 skytes inn i stålskallet av beholderen 10 og en induksjonsvikling 51 festes til beholderen mot denne plate som vist i fig. 7 for å oppnå oppvarming og omrøring.

Den ildfast utforede beholdertopp 12 er utstyrt med en forskutt åpning 14 på en side for å tillate utslipp av gasser og røk som oppstår under smeltingen og raffineringen og for å tillate chargering av varme DRI-pellets og skrap til beholderen 10 under smeltingen og raffineringen og for å rette unnslippende gasser og røk til samleenheten 32 som vist i fig. 3. Hetten 32 er forbundet med en avgassvifte 34 og et konvensjonelt tekstilfilter eller en våtvasker 36 for å rense spillgassene for å tilfredsstille omgivelsesstandarder for utslipp til atmosfæren. Digellokket 12 er generelt konisk men skrådd mot chargeringsåpningen.

Ved normal drift blir beholderen transportert av en egnet kran 56 eller en annen egnet innretning mellom en serie indi-viduelle stasjoner anbragt for tilpasning til et spesielt anleggsopplegg som vist i fig. 1.

Ved utstøpingsstasjonen for enten barrer eller kontinuerlig støping blir en liten mengde flytende stål tillatt å forbli i beholderen, det vil si at den ikke tømmes helt. Denne gjen-værende rest 62 bør ikke være mer enn 15$ av det opprinnelige volum av smeltet stål i beholderen 10 og benyttes som tenn-kilde eller starter for den neste sats eller ifylling av stål som skal behandles i beholderen 10.

Hvis man antar at beholderen fortsetter i drift, det vil si at den ildfaste utforing ikke antyder behov for erstatning, vil beholderen 10 umiddelbart resirkuleres til smelte/raffi-neringsstasjonen 64. Skulle beholderutforingen trenge erstatning eller en vesentlig reparasjon være nødvendig blir beholderen 10 tømt fullstendig ved utstøpingsstasjonen 72 og kortsluttet fra operasjonssystemet til et reparasjonsområde mens en nyreparert og nyoppvarmet beholder 10 bringes til smelte/raffineringsstasjonen 64. Fordi denne erstatningsbeholder 10 ikke inneholder den vanlige varme stålrest som resirkuleringsenheten ville inneholde blir den nødvendige rest tilført fra en liten kilde smeltet jern som holdes i en separat suppleringsinduksjonsovn 48. Induksjonsovnen 48 smelter vanligvis jernskrap og holder dette i smeltet tilstand eller tilveiebringer resten 62 som beskrevet ovenfor og også starttenningskilden som er nødvendig for å starte opp hele anlegget efter en normal eller unormal stans for reparasjon eller efter stanstider. Resten kan komme fra beholderen som er tatt ut av drift eller fra en hvilken som helst annen beholder inneholdende smeltet stål.

Ved å holde et lite forråd av ytterligere beholdere i god stand kan en skadet eller defekt beholder fjernes fra prosess-systemet for reparasjon off-line og en erstatningsbeholder settes i drift uten dødtid eller tap av produksjon, slik dette er antydet i fig. 1.

Ved smelte/raffineringsstasjonen 64 er fleksible slanger 18 og 20 tilveiebragt for å føre oksygen og kjølegass til lansene 16 og beholderen 10 dreies til en noe over horisontal posisjon som vist i fig. 4. Dette tillater at den lille flytende metallrest 62 dekker lansene 16 og starter raffi-ner ingsprosessen ved tenning av gasstrømmen. Oksygen- og kjølegass-strømmen startes gjennom lansene 16 før dekking med smeltet metall for å forhindre skade og tiltetning av lansene 16.

Umiddelbart efter at den har nådd over horisontal posisjon påbegynnes chargering av varme karbonholdige DRI-pellets (se fig. 1) gjennom en posisjonerbar trakt 46 som vist i fig. 4. I denne posisjon er lansene 16 i under bad blåseposisjon for blåsing av smeiten ned til det riktige karboninnhold. En hette 32 er tilveiebragt for å samle opp unnslippende gasser og partikler fra beholderåpningen 14. For å tilveiebringe den nødvendige termiske effektivitet er det nødvendig at temperaturen i de benyttede DRI pellets 58 er 600 til 800'C på tilførselstidspunktet til beholderen. Lavere DRI-tempera-turer kan forårsake avkjøling og størkning av den smeltede stålrest 62 før tilstrekkelig karbon er absorbert i badet til å underholde driften.

Det er også nødvendig at de varme DRI-pellets 58 som chargeres til beholderen inneholder minst 2$ karbon. Dette karbon frigis til det smeltede bad og tilveiebringer ved eksoterm reaksjon med innblåst oksygen den energi som er nødvendig for smelting av de kontinuerlig tilmatede varme DRI-pellets 58. Varme DRI-pellets 58 inneholdende minst 2$ karbon kan fremstilles ved for eksempel Holleyprosessen i et anlegg ved siden av stålfremstillingsanlegget. De varme DRI-pellets 58 som fremstilles samles i en mellomliggende binge 59 eller i ildfast utforede eller isolerte beholdere 42. Når de er oppfylt blir disse beholdere 42 lukket ved hjelp av lokket 44 for å forhindre reoksydasjon av de varme DRI-pellets 58 og transporteres til stålfremstillingsanlegget. Der blir de anbragt i en egnet innretning tilsvarende den som er vist i fig. 4. Denne innretning 40 registerer og posisjo-nerer den fulle beholder 42 over trakten 46, mater beholderen, flytter så den tømte beholder 42 til en egnet tømme/fyllestasjon 56. Den tømte beholder 42 fjernes og sendes tilbake til DRI-pellet-anlegget for fylling og en full beholder 42 anbringes ved 40 for å gjenta chargerings-cyklusen.

Når volumet av smeltet og raffinert smeltet metall øker blir beholderen 10 langsomt dreiet tilbake til horisontal posisjon. Slag som dannes under smeltingen/raffineringen blir periodisk tappet av ved avhelling, det vil si ved å skrå beholderen 10 over det horisontale inntil slagget strømmer ut gjennom beholderens toppåpning 14. Når den ønskede mengde slagg er tilbake blir beholderen 10 dreiet tilbake til horisontal posisjon idet man kutter av strømmen av slagg, idet alt dette skjer uten at man stanser smeltings/raffi-ner ingsprosessen . Slaggkondisjoneringsmidler eller additiver kan innføres til beholderen sammen med de varme DRI-pellets 58 gjennom den samme matetrakt 46.

Når den ønskede mengde DRI-pellets 58 er innført blir pelletstrømmen stanset og oksygeninjeksjonen fortsettes inntil det smeltede metall er raffinert til det ønskede karbonnivå. Når dette nivå er nådd blir beholderen 10 dreiet til opprett posisjon. Når lansene 16 er klare av det smeltede stålbad blir oksygenstrømmen avbrutt og kjølegass-strømmen opprettholdt. Dette forhindrer utilbørlig brenning av lansene 16 forårsaket av den høye varme som dannes under oksygen-strømmen og avkjøler lansene 16 i en tilstrekkelig grad til å forhindre skade fra den varme ildfaste beholderutforing.

Når beholderne når opprettposisjon stanses også kjølegass-strømmen og gassmateledningene eller -slangene 18, 20 kobles fra lansene 16. Kranen 56 eller det andre mobilutstyr posisjoneres for å fjerne beholderen 10 fra denne posisjon så snart skråstillingsmekanismen 68 ikke er engasjert.

Beholderen 10, fylt med smeltet stål, fjernes til digelmetallurgi stasjonen 65 for justering av smeiten ved legeringstilsetninger, trådmating, mikrolegeringsinjeksjon og omrøring ved argon/nitrogenblanding via den porøse plugg 24 for homogenisering av smeiten.

Hvis temperaturjustering er nødvendig kan temperaturen reduseres ved fortsatt gassomrøring eller, i ekstreme tilfeller, ved skraptilsetninger. Hvis det er nødvendig med en økning av temperaturen blir induksjonsviklingen 50 overfor den rustfrie ståldel 30 i beholdersideveggen, matet med energi. I dette tilfelle avbrytes gassomrøringen. Den elektromekaniske omrøring som induseres av viklingen er i stand til å gi den homogenitet som er ønsket eller nødvendig.

Så snart beholderen 10 er fjernet fra smelte/raffinerings-stasjonen 64 blir en beholder 10 fra utstøpingsstasjonen 72 inneholdende en smeltet stålrest eller en forvarmet beholder 10 fra reparasjonsstasjonen, ført til posisjon og smelte/- raffineringsoperasjonen påbegynt med denne beholder 10. Efter fullføring av digelmetallurgi-operasjonen blir beholderen 10 ført til utstøpingsstasjonen 72. Smelte/raffineringen og utstøpingen kan gjennomføres for eksempel i løpet av en 60 minutters tidscyklus. Digelmetallurgioperasjon vil vanligvis være ferdig i løpet av en kortere tid enn 60 minutter. Ved denne stasjon kan beholderen 10 holdes i utstrakt tidsrom hvis nødvendig og temperaturen kan opprett-holdes ved hjelp av induksjonsviklingen 50. I ekstreme tilfeller kan flere beholdere 10 som er fyllt med smeltet stål føres ut og inn av denne stasjon for å opprettholde metalltemperaturen i hver beholder inntil en normal sekvens-drift er gjenopptatt.

Ut fra det foregående er det klart at man har kommet frem til en brukbar innretning og en brukbar metode for smelting, raffinering, digelmetallurgibehandling og utstøping av metall. Oppfinnelsen tilveiebringer midler for smelting og raffinering av metall og transport av det smeltede metall til efterfølgende stålfremstillingstrinn uten overføring av metall til en separat transportbeholder; midler for å unngå oksydasjon av ikke-metall bestanddeler i det smeltede stål ved eksponering av den smeltede metallstrøm til atmosfærisk oksygen under overføringen; midler for å fjerne en beholder fra stålfremstillingsprosessen for reparasjon off-line; og for å erstatte en erstatningsbeholder uten dødtid eller produksjonstap.

Beholderenes fjernbare lokk minimaliserer temperaturtap ved stråling. Beholderene kan fjernes fra drift og utstyres med en toppdel med gjenoppbygd ildfast utforing uten nødvendig-heten av å installere nytt ildfast materiale i hele beholderen, ved en enkel metode som benytter stampemaskiner for automatisk å utfore topp- og hunndelene av beholderen med ildfast materiale.

Kun minimale eksterne energikilder er nødvendige da prosessen har forbedret den termiske effektivitet ved å benytte varme DRI-pellets som råstoff. Behovet for komplisert tilsetning av karbon til beholderen ved injeksjonsfakler eller andre tilsvarende innretninger er eliminert såvel som behovet for å tilveie de knuse-, lagrings- og transportsystemer som vanligvis er nødvendige for karboninjeksjon.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for smelting, raffinering, digelbehandling og utstøping av smeltet metall omfattende at: h) slagg fjernes fra beholderen efter behov; i) chargering av metallisert jern stanses efter at en på forhånd bestemt mengde chargemateriale er innført i beholderen; j) chargematerialet smeltes og raffineres ved fortsatt oksygeninjisering inntil karboninnholdet i det varme metall har nådd et på forhånd bestemt nivå; q) det smeltede metall justeres efter behov; r) temperaturen økes i det smeltede metall efter behov for å fremme de ønskede kjemiske reaksjoner; s) temperaturen reduseres i det smeltede metall efter behov; og u) metallet utstøpes, karakterisert ved følgende ytterligere trinn ved at a) det velges en digel utstyrt med et fjernbart, ildfast utforet digellokk med en åpning samt midler integrale med lokket for injisering av oksygen gjennom lokket inn i metallbadet i digelen, blant et antall beholdere, eventuelt utstyrt med midler for supplementaer oppvarming, b) beholderen som i og for seg kjent utstyres med en masse av smeltet metall, eventuelt fra en supplementaer ovn, c) beholderen transporteres til en smelte/raffineringsstasjon og tilkobles til en dreiemekanisme, d) oksygen- og kjølegassmateledninger tilkobles til minst en lanse i lokket, e) beholderen dreies til en posisjon noe ut over den horisontale, f) oksygen og kjølegasser innføres inn i beholderen gjennom lansen i lokket, g) karbonholdig, metallisert jern chargeres i stykk- eller klumpform til beholderen mens den befinner seg i posisjon noe ut over den horisontale, k) beholderen dreies til opprett posisjon,

1) oksygeninjeksjonen avsluttes efter at lansen er klar av det smeltede metall i digelen, m) kjølegass injiseres gjennom lansen inntil beholderen har nådd opprettposisjon, n) mateledningene frakobles fra lansen i lokket, o) dreiemekanismen frakobles fra beholderen, p) beholderen transporteres til en digelbehandlingsstasjon, t) beholderen transporteres til en utstøpingsstasjon efter ferdig behandling av digelinnholdet, v) bestemmelse av hvorvidt digelreparasjon er nødvendig, w) beholderen som i og for seg kjent tømmes og fjernes fra systemet med retur til trinn (a) hvis digelen trenger reparasjon, og x) beholderen tømmes partielt og returneres til trinn (c) hvis digelen ikke trenger reparasjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at metall holdes i smeltet tilstand i en supplementaer induksjonsovn og at en rest av smeltet metall tilveiebringes fra den supplementære induksjonsovn.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at beholderen utstyres med en rustfri stålplate eller sidevegg i beholderen og at en induksjonsvikling anbringes nær beholderen for å gi supplementær oppvarming eller omrøring.

4 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man benytter karbonholdig metallisert jern i stykkform av direkte redusert jern.

5 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mengden av det smeltede metall i beholderen justeres ved injisering av en argon/nitrogen gassblanding til digelmetallurgistasjonen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturen i det smeltede metall økes ved induksj onsoppvarming.

7. Anordning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1 for smelting, raffinering, digelbehandling og utstøping av metall inkludert en ildfast utforet digel (10), et fjernbart, ildfast utforet digellokk (12) tilpasset samvirke med den ildfast utforede digel, idet digellokket (12) har en åpning for charger ing (14) såvel som for utslipp av gass og røk, midler for montering og oppebæring av anordningen, midler (24) for innføring av inertgass for å fremme homogeniteten av innholdet og temperaturen i digelen (10), samt tappemidler (28) for fjerning av smeltet metall fra digelen, karakterisert ved: a) midler (15) for skråstilling av beholderen (10) til en generelt horisontal raffineringsposisjon; og b) midler (16, 18, 20) for injisering av oksygen gjennom det ildfast utforede digellokk (12) under overflaten, og direkte inn i metallbadet i digelen (10) når digelen (10) befinner seg i den generelt horisontale raffineringsposisjon, og eventuelt c) oppvarmingsinnretninger.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at digellokket (12) omfatter minst en lanse (16).

9. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at midlene (24) for innføring av inertgass omfatter en porøs plugg anordnet i bunnen (22) av digelen og forbundet med en kilde for inertgass.

10. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at uttappingsinnretningen (28) omfatter en tappeventil av glideporttypen anordnet i bunnen (22) av digelen (10).

11. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at opprettings- og skråstillingsmidlene (27) omfatter tapper (15) montert for dreining rundt en horisontal akse av beholderen (10) til en i det vesentlige horisontal beholderposisjon og til en vertikal beholderposisjon.

12. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den har en mantel (60) der en del (30) av mantelen er ikke-magnetisk og omfattende oppvarmingsinnretninger (50) tilpasset for engasjement med den ikke-magnetiske del (30) av mantelen (60).

13. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den videre omfatter et rustfritt stålinnskudd (31) i sideveggen av digelen (10) og en dermed forbundet induksjonsvikling (51).