NO832200L

NO832200L - PROCEDURE AND APPARATUS FOR EMPTYING OF METALLURGICAL CONTAINERS

Info

Publication number: NO832200L
Application number: NO832200A
Authority: NO
Inventors: Francois Schleimer; Jean Goedert; Ferdinand Goedert; Romain Henrion; Fernand Thill; Henri Klein; Jean-Francois Liesch; Jean Peckels
Original assignee: Arbed
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1983-06-17
Publication date: 1983-12-19
Also published as: CA1206752A; BR8303246A; FI831964A0; HU187104B; EP0097610B1; IN157657B; AU1591983A; AR230796A1; ES523380A0; FI831964L; KR840005172A; EP0097610A1; DK280383A; DE3364174D1; PT76879A; DK280383D0; ES8405444A1; DD209851C4; DD209851A5; PT76879B

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et apparat for tømming av tippbare metallurgiske beholdere, spesielt stålkonvertere, som omfatter et tappehull i beholderens sidevegg og som inneholder smeltet metall på hvilket slagg befinner seg. The invention relates to a method and an apparatus for emptying tippable metallurgical containers, in particular steel converters, which comprise a drain hole in the side wall of the container and which contains molten metal on which slag is located.

Når metall tappes, spesielt når stål tappes, i en støpe-øse eller i enhver annen beholder for transport eller behandling, vil i alminnelighet en viss slaggmengde strømme gjennom tappehullet. Ved avslutningen av tappingen når konverteren tippes til sin tappestilling, vil i virkeligheten hullet fylles med slagg før stålbadet er blitt fullstendig fjernet fra konverteren. Under tappingen av metallet dannee en hvirvel over tappehullet og trekker med seg slaggen henimot støpeøsen. Henimot slutten av tappingen og før konverteren er blitt ført tilbake til sin utgangsstilling, vil en sup-plerende slaggmengde tappes over i øsen. Slaggen representerer en risiko for at stålet på ny skal bli fosforert. Dessuten vil den metallurgiske behandling av tettet og halvtettet stål bli vanskelig på grunn av oxygenets høye aktivitet i slaggen. When metal is tapped, especially when steel is tapped, into a ladle or any other container for transport or processing, a certain amount of slag will generally flow through the tapping hole. At the end of tapping when the converter is tipped to its tapping position, in reality the hole will be filled with slag before the steel bath has been completely removed from the converter. During the tapping of the metal, a vortex forms over the tapping hole and pulls the slag with it towards the ladle. Towards the end of tapping and before the converter has been brought back to its starting position, a supplementary amount of slag will be tapped into the ladle. The slag represents a risk that the steel will become phosphorized again. Furthermore, the metallurgical treatment of sealed and semi-sealed steel will be difficult due to the high activity of oxygen in the slag.

I tillegg vil avsvovlingen av stålet bli kritisk.In addition, the desulphurisation of the steel will be critical.

For å unngå at slaggen skal føres med ved begynnelsen av eller slutten av tømmingen av tippbare metallurgiske beholdere er forskjellige innretninger blitt foreslått. De mest kjente av disse er et avst^engningsspjeld, en glideavstengningsinn-retning og fremfor alt en massiv flottør hvis tverrsnitt er større enn tverrsnittet for tappeåpningen og som hviler over tappekanalens utløp. Disse flottører har en densitet som ligger mellom densiteten for slaggen og densiteten for metallet, og de har den funksjon at de skal stenge tappekanalen når praktisk talt alt metall er blitt tappet ut. Da tappekanalens profil varierer kontinuerlig med bruken av denne, fører en anvendelse av flottører ikke til aksepterbare resultater. Ifølge vest-tysk publisert patentsøknad 2639712 er en anordning kjent for å stenge tappekanalen, omfattende et av-stengnings legeme som kan tvinges inn i tappekanalen og som efterlater et fritt ringformig rom mot tappekanalens vegg og inneholder en ledning for trykkgass. Avstengningslegemet har en yttervegg som er avsmalnet henimot åpningen for trykkgass- ledningen. Slaggen drives tilbake til beholderen under inn-virkning av gasstrømmen. Denne anordning som har funnet en viktig anvendelse for konvertere med store dimensjoner, er blitt forbedret (se europeisk patentskrift 10082) i den for-stand at avstengningsinnretningens ytre sideoverflate ut-gjøres av en overflate med en form av et sfærisk hvelv som henimot utløpssiden går over i en overflate med form av en avkortet kjegle. Ifølge en foretrukken utførelsesform består avstengningsinnretningen av grått støpejern. De to innretninger er beheftet med den ulempe at det er nødvendig med store gassmengder for å tette igjen støpekanalen. Dessuten oppstår problemer i forbindelse med at avstengningslegemet stenger gassledningsutløpet. In order to avoid the slag being carried along at the beginning or end of the emptying of tippable metallurgical containers, various devices have been proposed. The best known of these are a shut-off valve, a sliding shut-off device and, above all, a massive float whose cross-section is larger than the cross-section of the tap opening and which rests above the outlet of the tap channel. These floats have a density that lies between the density of the slag and the density of the metal, and they have the function of closing the tapping channel when practically all the metal has been tapped out. As the tap channel's profile varies continuously with its use, the use of floats does not lead to acceptable results. According to West German published patent application 2639712, a device is known for closing the tap channel, comprising a shut-off body which can be forced into the tap channel and which leaves a free annular space against the tap channel wall and contains a line for compressed gas. The shut-off body has an outer wall that is tapered towards the opening for the compressed gas line. The slag is driven back to the container under the influence of the gas flow. This device, which has found an important application for converters with large dimensions, has been improved (see European patent document 10082) in the sense that the outer side surface of the shut-off device is made up of a surface with the shape of a spherical vault which passes towards the outlet side in a surface in the shape of a truncated cone. According to a preferred embodiment, the shut-off device consists of gray cast iron. The two devices have the disadvantage that large quantities of gas are required to seal the casting channel. In addition, problems arise in connection with the shut-off body closing the gas line outlet.

For å redusere den slaggmengde som drives med av hvirvelen.som dannes over tappeåpningen når støpingen over i støpeøsen begynner, er det allerede blitt foreslått via blestformer å blåse inn en spylegass i metallbadet i umiddel-bar nærhet av tappeåpningen. Blestformer gjør det dessverre nødvendig å anvende store gassmengder for å hindre at blestformene blir tilstoppet, ikke bare under tappingen, men også under hele kampanjen. Dette fører til en merkbar størkning av det smeltede metall. På den annen side vil blestformene som kommer i kontakt med slaggen og det flytende metall, opp-vise en levealder som er betraktelig kortere enn levealderen for belegg som grenser til digelen. Disse bedrøvelige resultater kan antagelig forklares ved at den sterke gasstrøm som kommer ut av blestformene, ikke sprer seg tilstrekkelig i hvirvelen og derfor ikke i tilstrekkelig grad vil motvirke sin virkning på hvirveldannelsen og holde slaggen på plass. In order to reduce the amount of slag carried along by the vortex which is formed above the tap opening when casting into the ladle begins, it has already been proposed to blow a flushing gas into the metal bath in the immediate vicinity of the tap opening via blast moulds. Blister molds unfortunately make it necessary to use large quantities of gas to prevent the blister molds from becoming clogged, not only during bottling, but also during the entire campaign. This leads to a noticeable solidification of the molten metal. On the other hand, the blister forms that come into contact with the slag and the liquid metal will have a lifetime that is considerably shorter than the lifetime of coatings bordering the crucible. These unfortunate results can probably be explained by the fact that the strong gas flow coming out of the blast molds does not spread sufficiently in the vortex and therefore will not sufficiently counteract its effect on the vortex formation and hold the slag in place.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å unngå de ovenfor beskrevne ulemper og i sterk grad å hindre at slagg blir drevet med når metallurgiske beholdere tappes. The aim of the invention is to avoid the disadvantages described above and to a great extent to prevent slag being carried along when metallurgical containers are drained.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte som er sær-preget ved at senest efter at den metallurgiske prosess er blitt avsluttet, sikres det at tappekanalen blir væsketett avstengt ved hjelp av en plugg som er utsatt for angrep fra den smeltede masse, beholderen tippes, en spylegass innføres over tappekanalen i beholderen via gjennomtrengelige elementer, tappekanalen stenges ved hjelp av en ny plugg når der første slaggandeler merkes, og beholderen tippes tilbake til dens utgangsstilling. The invention thus relates to a method which is characterized by the fact that, at the latest after the metallurgical process has been completed, it is ensured that the tapping channel is sealed liquid-tight by means of a plug which is exposed to attack from the molten mass, the container is tipped, a purge gas is introduced over the tapping channel in the container via permeable elements, the tapping channel is closed with the aid of a new plug when the first impact areas are marked, and the container is tipped back to its starting position.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er nærmere angitt i de uselvstendige patentkrav. Preferred embodiments of the invention are specified in more detail in the independent patent claims.

De fordeler som oppnås takket være den foreliggende oppfinnelse består i at det fås en god separering av metall og slagg såvel ved begynnelsen som henimot slutten av tømmingen av digelen. På digelsiden oppnås det ved utførelse av en kampanje i to faser med mellomliggende rengjøring og gjen-vinning av slagg fra den annen blåsefase, god varmeøkonomi på grunn av nedsatt'tap av slagg. På beholdersiden kan det fastslås en merkbar minskning av den fornyede fosforering av metall. Utbyttet av ferrolegeringen innført efter tømmingen øker merk-bart. Dessuten kan en økning av holdbarheten for beholderens ildfaste materiale på ca. 10% fastslås. The advantages achieved thanks to the present invention consist in a good separation of metal and slag both at the beginning and towards the end of the emptying of the crucible. On the crucible side, by carrying out a campaign in two phases with intermediate cleaning and recovery of slag from the second blowing phase, good heat economy is achieved due to reduced loss of slag. On the container side, a noticeable reduction in the renewed phosphorization of metal can be determined. The yield of the ferroalloy introduced after emptying increases noticeably. In addition, an increase in the durability of the container's refractory material of approx. 10% is determined.

Oppfinnelsen er mer detaljert beskrevet nedenfor under henvisning til tegningene som viser en mulig utførelsesform av en anordning ifølge oppfinnelsen. The invention is described in more detail below with reference to the drawings which show a possible embodiment of a device according to the invention.

Av tegningene viserFrom the drawings show

Fig. 1 et skjematisk snitt gjennom en anordning for tapping av metallurgiske beholdere, Fig. 2 et tverrsnitt gjennom en utførelsesform av en plugg for å stenge tappekanalen, og dessuten en støtteanordning for pluggen, og Fig. 3 et oppriss av konverterens indre med detaljer over tappekanalen. Fig. 1 a schematic section through a device for tapping metallurgical containers, Fig. 2 a cross-section through an embodiment of a plug to close the tapping channel, and also a support device for the plug, and Fig. 3 an elevation of the inside of the converter with details above drain channel.

På Fig. 1 er vist en del av en raffineringsdigel 1 hvor tappekanalen 2 er stengt med en plugg 3. Pluggen 3 er montert på en arm 4 som kan tippe rundt en akse 5 som er festet på tappekanalens vegg. Armen 4 er forsynt med et brofeste 6 (motfestet på konverterveggen er ikke vist). En hydraulisk donkraft 7 som kan påvirkes på to måter, virker mot armen 4 Fig. 1 shows a part of a refining crucible 1 where the tap channel 2 is closed with a plug 3. The plug 3 is mounted on an arm 4 which can tilt around an axis 5 which is fixed on the tap channel wall. The arm 4 is provided with a bridge attachment 6 (the counter attachment on the converter wall is not shown). A hydraulic jack 7 which can be influenced in two ways acts against the arm 4

ved hjelp av en stang 8 og en gaffel 9. Donkraften 7 kan tippe rundt en akse som er fast forbundet med konverterens vegg. Pluggen 3 er vist i form av en avkortet kjegle som er svakt avfaset. Den avkortede kjegles store grunnflate er forsynt med en sylindrisk utsparing 14 for mottagelse av by means of a rod 8 and a fork 9. The jack 7 can tip about an axis which is firmly connected to the wall of the converter. The plug 3 is shown in the form of a truncated cone which is slightly chamfered. The large base surface of the truncated cone is provided with a cylindrical recess 14 for receiving

en spore som er montert på armen 4 (se også Fig. 2). Pluggen som holdes på sporen på grunn av friksjon, utgjøres fortrinnsvis av et rimelig materiale som enkelt kan anvendes og er forholdvis mykt, som tre, fortrinnsvis gran. For å forbedre dens holdfasthet ved høy temperatur er pluggens overflate fortrinnsvis belagt med et belegg av ildfast materiale. To elementer 10 som er gjennomtrengelige for et spylemiddel, er anordnet på hver sin side av tapperennen 2 (se Fig. 3). a track which is mounted on the arm 4 (see also Fig. 2). The plug, which is held on the track due to friction, is preferably made of a reasonable material that can be easily used and is relatively soft, such as wood, preferably spruce. In order to improve its holding strength at high temperature, the surface of the plug is preferably coated with a coating of refractory material. Two elements 10 which are permeable to a flushing agent are arranged on either side of the drain chute 2 (see Fig. 3).

Det optimale sted for plassering av disse elementer bestemmes fortrinnsvis eksperimentelt for hver konverter. Dersom de anbringes ca. 0,5 m fra tapperennens akse, fås et gunstig resultat for en konverter på 150 tonn. De gjennomtrengelige elementer som anvendes ved utførelsen av den foreliggende oppfinnelse, er beskrevet i luxembourgske patentskrifter 82552, 82553 og 82554. De utgjøres av flere lange nabosegmenter med rektangulært tverrsnitt som er omgitt av en metallkappe. På det gjennomtrengelige elements 10 kalde side er et fordelings-kammer 11 sveiset til kappens vegg. Ledninger 12 forbinder kammeret 11 med en kilde 13 for spylemiddel. Spylefluidumet passerer langs grenseflaten mellom de forskjellige segmenter. Det følger derav at de gjennomtrengelige elementer 10 danner en godt fordelt strøm av fluidum. The optimal place for placing these elements is preferably determined experimentally for each converter. If they are placed approx. 0.5 m from the axis of the chute, a favorable result is obtained for a converter of 150 tonnes. The permeable elements used in the implementation of the present invention are described in Luxembourg patent documents 82552, 82553 and 82554. They consist of several long neighboring segments with a rectangular cross-section which are surrounded by a metal sheath. On the cold side of the permeable element 10, a distribution chamber 11 is welded to the wall of the jacket. Lines 12 connect the chamber 11 to a source 13 for flushing agent. The flushing fluid passes along the interface between the different segments. It follows from this that the permeable elements 10 form a well-distributed flow of fluid.

Istedenfor å anvende en stiv spore på armen 4, som vist på Fig. 1, kan det med fordel anvendes en orienterbar monter-ing (se Fig. 2). Ifølge denne utførelsesform av oppfinnelsen blir et rør 20 som en flens 16 er sveiset til, festet på Instead of using a rigid track on the arm 4, as shown in Fig. 1, an orientable mounting can advantageously be used (see Fig. 2). According to this embodiment of the invention, a pipe 20 to which a flange 16 is welded is attached to

armen 4. En bolt 18 som er skrudd inn i en skål 15 som er forsynt med s<p>oren for innføring i pluggen, sikrer ved hjelp av en fjær 17 og en pakningsskive 19 at skålen 15 støtter seg mot forsterkningsskiven 16. Denne retningsinnstillende montasje for pluggen .3 på armen 4 garanterer at pluggen automatisk vil bli sentrert i tapperennens munning hvis profil varierer under bruk. the arm 4. A bolt 18 which is screwed into a bowl 15 which is provided with the s<p>or for insertion into the plug, ensures by means of a spring 17 and a sealing disc 19 that the bowl 15 rests against the reinforcement disc 16. This directional setting assembly for the plug .3 on the arm 4 guarantees that the plug will be automatically centered in the spout mouth if the profile varies during use.

Anordningen virker som følger:The device works as follows:

Under blåsingen kan donkraften 7 holdes i utgangsstilling, som vist på Fig. 1, for å garantere at pluggen 3 holdes i støperennens 2 munning. Det bør bemerkes at støpe- rennen fortrinnsvis alltid er stengt bortsett fra under selve tappingen. Derved begrenses tap av varme og det unngås at flammen skal slå ut og at slagg skal komme ut under blåsingen. Før konverteren tippes, trekker donkraften armen 4 tilbake helt til brofestet. Pluggen 3 holder seg på plass i støpe-rennen 2. Den flytende masse kommer under tippingen i kontakt med pluggen og bryter denne ned i løpet av noen sekunder. På dette tidspunkt befinner konverteren seg i en slik stilling at metallet som sådant vil befinne seg tett nær støperennen. På grunn av den intense og kontinuerlige omhvirvling som forårsakes av den innstrømmende spylegasstrøm som kommer fra de gjennomtrengelige elementer, dannes en sirkelformig trakt over støperennen. Denne trakt er fri for slagg og oppviser praktisk talt ingen hvirvel, slik at stålet kan flyte uten å rive med seg merkbare slaggmengder. En ny plugg 3 anbringes på armens 4 spore. Mot slutten av tappingen når de første slaggstykker iakttas eller fastslås ved hjelp av optiske eller magnetiske anordninger etc, settes donkraften 7 under trykk, og pluggen tvinges inn i støperennen. Pluggen har en liten masse, og avstengningen foregår derfor hurtig. During the blowing, the jack 7 can be held in the initial position, as shown in Fig. 1, to guarantee that the plug 3 is held in the mouth of the mold chute 2. It should be noted that casting the chute is preferably always closed except during the bottling itself. This limits heat loss and prevents the flame from going out and slag coming out during the blowing. Before tipping the converter, the jack pulls the arm 4 back all the way to the bridge attachment. The plug 3 stays in place in the casting chute 2. During tipping, the liquid mass comes into contact with the plug and breaks it down within a few seconds. At this point, the converter is in such a position that the metal as such will be close to the casting chute. Due to the intense and continuous swirling caused by the inflowing purge gas stream coming from the permeable elements, a circular funnel is formed above the casting chute. This hopper is free of slag and exhibits virtually no swirl, so that the steel can flow without carrying noticeable amounts of slag. A new plug 3 is placed on the track 4 of the arm. Towards the end of tapping, when the first pieces of slag are observed or determined using optical or magnetic devices etc, the jack 7 is put under pressure, and the plug is forced into the casting chute. The plug has a small mass, and the shutdown therefore takes place quickly.

Da pluggen er forholdsvis myk, har den evne til å tilpasseAs the plug is relatively soft, it has the ability to adapt

seg til støperennens kontur. For å sikre en hermetisk av-stengning kan stengeinnretningens stilling fortrinnsvis reguleres langs stø*<p>ekanalens akse. Det vil likeledes frem-gå at fordi pluggen holder seg på plass i støpekanalen mellom to tømningsoperasjoner, er det overflødig å anvende en annen plugg. itself to the contour of the mold. In order to ensure a hermetic closure, the position of the closure device can preferably be regulated along the axis of the duct. It will also appear that because the plug stays in place in the casting channel between two emptying operations, it is redundant to use another plug.

Spylemidlet kan med fordel utgjøres av en inertgass,The flushing agent can advantageously consist of an inert gas,

som argon, nitrogen eller eventuelt carbondioxyd. Under smelte-kampanjen vil en gasshastighet av 2^3 Nm /h sikre at de ildfaste elementer er gjennomtrengelige. Ved avslutningen av kampanjen økes gasshastigheten til 5-10 Nm 3/h. Det bør her bemerkes at for høye hastigheter forårsaker utstikninger som blander seg med slaggen og som derefter rives med av denne henimot støpekanalen.. Ved å xegulere spylegasshastigheten er det blitt fastslått at for halvtettet stål fås et forbedret utbytte av ferromangan på 3-7%, hvilket i gjennomsnitt til- such as argon, nitrogen or possibly carbon dioxide. During the melting campaign, a gas velocity of 2^3 Nm/h will ensure that the refractory elements are permeable. At the end of the campaign, the gas speed is increased to 5-10 Nm 3/h. It should be noted here that too high velocities cause protrusions which mix with the slag and which are then carried away by this towards the casting channel.. By xegulating the purge gas velocity it has been determined that for semi-sealed steel an improved yield of ferromanganese of 3-7% is obtained, which on average to-

svarer en besparelse på 0,35 kg/t stål. Til sammenligning vil antallet tappinger som viser en høy fornyet fosforering på ca. 0,025% P, ha avtatt til under halvparten, mens de tappinger som viser en lav fornyet fosforering på ca. 0,002% P, er blitt fordoblet. corresponds to a saving of 0.35 kg/t of steel. In comparison, the number of bottlings that show a high renewed phosphorization of approx. 0.025% P, have decreased to less than half, while the bottlings that show a low renewed phosphorus content of approx. 0.002% P, has been doubled.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet og fordelene på-vist i det vesentlige i forbindelse med en tippbar digel, vil oppfinnelsen like godt kunne anvendes i forbindelse med statisk metallurgiske beholdere med en tappekanal ved bunnen. Likeledes behøver antallet av gjennomtrengelige elementer ikke nødvendigvis å være 2, og spylegassene som kan anvendes ved utførelsen av oppfinnelsen, behøver ikke bare å utgjøres av argon, nitrogen eller carbondioxyd. Although the invention has been described and the advantages demonstrated essentially in connection with a tippable crucible, the invention could just as easily be used in connection with static metallurgical containers with a drain channel at the bottom. Likewise, the number of permeable elements does not necessarily have to be 2, and the purge gases that can be used in carrying out the invention need not only consist of argon, nitrogen or carbon dioxide.

Claims

1. Procedure for tapping tiltable metallurgical containers, in particular steel converters, comprising a tapping channel in the side wall and containing molten metal on which a slag layer rests, characterized in that, at the latest after the metallurgical operations have been completed and before the container is tipped, it is ensured that the tapping channel is closed liquid-tight with a plug that is exposed to attack by the molten mass, after which the container is tapped <p> and a purge gas is introduced around the tapping channel in the container via permeable elements, after which the tapping channel is closed with a new plug when the first impact elements are marked, and the container is tipped back to its starting position.

2. Method according to claim 1, characterized in that the plug is introduced into the tapping channel by means of a tippable arm which is preferably influenced by a hydraulic jack, so that the plug will be held in place in the tapping channel during the metallurgical operations by means of the arm, and that the arm is withdrawn just before tapping begins .

3. Procedure<_according to claim 1, characterized in that a certain amount of gas is continuously blown in, preferably 1-3 Nm/h, via each permeable element, and that the gas velocity is increased, preferably to 5-10 Nm 3/h, while the metal is drained from the container.

4. Device for carrying out the method according to claims 1-3, characterized in that the elements which are permeable to gas comprise at least one long segment which preferably has a rectangular cross-section and is provided on the cold side with a gas distribution chamber which is connected by means of a line to a source of flushing agent, and that the plug temporarily is attached to a tiltable arm which is acted upon by a jack.

5. Device according to claim 4, characterized in that the temporary fastening consists of a groove which holds the plug, which is provided with a suitable recess, in place by means of friction.

6. Device according to claim 5, characterized in that the track carrying the plug is orientably mounted on the tiltable arm.

7. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the plug has the shape of a truncated cone whose small base surface is slightly chamfered and whose large base surface is provided with recesses.

8. Device according to claim 7, characterized in that the plug is made of wood, preferably spruce, and partially covered by a layer of refractory material.

9. Device according to claim 4, characterized in that it comprises two permeable elements which are arranged on opposite sides of the tapping channel, preferably at a distance of approx. 0.5 m from the axis of the drainage channel.

10. Device according to claim 4, characterized in that the source of flushing agent is an argon, nitrogen or carbon dioxide source.