NO833455L - Fremgangsmaate og anordning for aa oppvarme et staalbad til hvilket skrap er blitt tilsatt - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for oppvarming av et stålbad hvortil store mengder skrap er blitt tilsatt, og dessuten en anordning for å utføre fremgangsmåten. - For smelting av store skrapmengder er allerede flere fremgangsmåter blitt foreslått, og av disse er de fremgangsmåter relevante for den foreliggende oppfinnelse hvor den for fremgangsmåtenes utførelse nødvendige energi ikke inte-grerende stammer fra fremmedkilder, som tilfellet er ved an-vendelse av gass- eller plasmabrennere hhv. av induksjons-eller motstandsoppvarming.

I luxembourgske patentskrifter 81207 og 81859 er det inngående beskrevet hvorledes efterforbrenningsvarmen av det CO som frigjøres ved avkulling av stålbad, på fornuftig måte kan anvendes for å smelte større skrapmengder. Dessuten er i den luxembourgske patentsøknad 83814 beskrevet hvorledes stålbadet kan bibringes ytterligere energikapasitet ved hjelp av målrettet oppkulling, dvs. fra en fremmedkilde.

Selv om praksis har bekreftet den gunstige økonomi

ved disse fremgangsmåter, består fremdeles det problem for stålprodusenten hvorledes konverteravgassene kan benyttes på hensiktsmessig måte, selv om det er"'generelt kjent å anvende disse gasser som brenselgass også for derved å kunne forvarme skrap.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning som gjør det mulig innenfor rammen av ferskningsprosessen å oppvarme stålbad hvortil store skrapmengder er blitt tilsatt, og for dette formål på fornuftig måte å utnytte den energi som inneholdes i de uforbrente konverteravgasser for så langt som mulig å unngå

å måtte benytte seg at fremmedenergi.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved oppvarming av et stålbad hvortil store skrapmengder er blitt tilsatt, hvor badet ferskes med oxygen og det derved dannede carbonmonoxyd på i og for seg kjent måte forbrennes delvis umiddelbart over badoverflaten ved hjelp av svakt påblåst oxygen, og fremgangsmåten er særpreget ved at i løpet av avkullingsfasen fjernes konverteravgassene, avkjøles, renses, tørkes og oppsamles, at konverteravgassene tilberedes og at en del av de tilberedte gasser, fortettes i en påfølgende fase, tilføres en energibærer og. sammen med oxygen blåses på badoverflaten.

Ved den foreliggende fremgangsmåte påses det på den ene side at oxygenet tilblandes først umiddelbart efter at det har forlatt lansehodet, og på den annen side at gass-strømmen reguleres slik at antennelsen først finner sted 0,5-1 m fra lanseutløpet.

Ved den foreliggende fremgangsmåte dreier det seg således om en delvis erstatning av fremmedenergibærere ved at konverteravgass tilbakeføres til prosessen i form av opp-varmingsgass, idet denne tilbakeføring består i en direkte utnyttelse av de uforbrente og fremdeles sterkt CO-holdige avgasser som normalt bare utnyttes indirekte, dvs. utenfor ferskningsprosessen.

Av konverteravgassene er bare den fraksjon energi-messig interessant som dannes ved avkjølingen av råjernet. Men også denne fraksjon inneholder foruten CO også CO2i varierbare andeler alt efter forbrenningsgraden av CO-gassen, og dessuten innsuget luft, slik at det på den ene side fore-ligger risiko for at gassenes energikapasitet ikke er til-fredsstillende og på den annen side at gassen oppviser en for høy nitrogenkonsentrasjon.

Dessverre øker nitrogenets oppløselighet i stål med temperaturen, slik at det er gunstig å begrense nitrogeninn-holdet i den tilbakeførte gass til et minimum.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte kan fast carbon, som f.eks. kornformig antrasitt, koksgrus eller trekull etc, tilføres gassen ved påblåsing av denne på stålbadet. Derved oppnås de to fordeler at for det første blir badet alt efter carbonmengden oppkullet og får derved øket energi, og for det annet blir flyktige bestanddeler frigitt når carbonpartiklene støter mot badoverflaten, og de frigitte flyktige bestanddeler bidrar til at nitrogenkonsentrasjonen undertrykkes nettopp ved fase-grensen hvor dette er av viktighet. For dette formål må gassen for å kunne oppfylle sin funksjon som bærergass for

faste materialer komprimeres til et trykk av ca. 15 bar.

Den anordning som er egnet for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte, omfatter spesielt en oppsamlingsstasjon som er innkoblet efter de kjente aggregater for av-kjøling, rensing og tørking og hvortil den under avkullingsfasen dannede konverteravgass tilføres. Til denne stasjon er et kontinuerlig arbeidende CO-konsentrasjonsmåleapparat tilkoblet som er forbundet med en regnemaskin. Den sistnevnte står for bestemmelsen av mengden av carbon som skal tilføres, og dessuten for styringen av de tilsvarende aggregater, nemlig en doseringsinnretning som fortrinnsvis utgjøres av en i og for seg kjent cellehjulgjennomblåsningssluse i hvilken tilførselen av faste materialer i en transportledning med trykkgass styres ved å regulere cellehjulrotasjonen.

Doseringsihnretningen befinner- seg efter kompressoren

i hvilken avgass som skal anrikes med carbon, komprimeres til ca. 15 bar.

En spesiell påblåsingslanse, f.eks. av den type som er beskrevet i luxembourgs patentsøknad 84176, kan med fordel anvendes for å blåse den tilberedte avgass på stålbadet.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet nedenfor under henvisning til tegningen som viser et skjema for den samlede apparatur for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte.

På tegningen er vist en stålverkkonverter 0 med ned-senkbar hette 1 som munner ut i en røkkanal 2 gjennom hvilken en blåselanse 3 kan beveges oppad og nedad. Efter røkkanalen er i strømningsretningen for gasstrømmen som fås ved hjelp av en gasstransportturbin 4, i rekkefølge skjematisk vist aggregater for avkjøling (K), for rensing (R) og for tørking (T) av avgassen. Denne kommer til en oppsamlingsstasjon 10 hvortil et apparat 11 for å bestemme CO-konsentrasjonen er tilkoblet. Dette apparat avgir målesignaler til en regnemaskin 12 som alt efter råjerns- og skrapmengdene beregner de nødvendige mengder av energibærere som må tilføres for å oppnå en minste nødvendig varmeverdi.

På tegningen er dessuten et aggregat 13 skjematisk vist som anvendes for levering av carbon og som styres av regne-maskinen 12. Gassen kommer inn i en kompressor 15 og blir via en doseringsinnretning 14, fortrinnsvis en cellehjulgjennomblåsningssluse gjennom hvilken doserte mengder av kornformig carbon innmates, innført i blåselansen 3.

Selvfølgelig kan ved en kombinert blåseprosess hvor oxygen tilføres smeiten ovenfra og spylegass tilføres smeiten unnenifra, konverteravgassene også anvendes for gjennom-spylingen. I dette tilfelle blir konverteravgassene fra tørkestasjonen og via en kompressor 17 ledet direkte inn i et fordelingssystem 18 og derfra inn i smeiten gjennom ad-skilte, gassgjennomslippbare byggeelementer 19, 20.

Ved den foreliggende fremgangsmåte er det mulig å anvende økede skrapmengder, idet den energi som er nødvendig for å smelte disse, delvis fås fra midler som inngår i selve systemet, dvs. fra det i konverteravgassen inneholdte CO. Det er bare nødvendig med en forholdsvis liten andel

av fremmed energi.

For nærmere å forklare de energimessige forhold som hersker ved tilbakeføringen av visse mengder konverteravgass, kan det vises til de følgende utregninger: Det antas at det benyttes en konverter på 180 tonn som er forsynt med en senkbar hette. Forbrenningsfaktoren for avgassen er 0,1.

Det er empirisk blitt fastslått at i løpet av opp-samlingsfasen for avgassen dannes 5046 Nm 3 gass pr. charge og at når 3000 kg antrasitt innføres, har avgassen et volum på 8621 Nm 3. I overensstemmelse hermed svarer 3000 kg antrasitt til en volumøkning på 3575 Nm 3 avgass.

Dersom ifølge oppfinnelsen en viss andel av fremmed-energibæreren erstattes med tilbakeført avgass,, vil såvel volumet som de disponible energimengder forandres.

For beregningen skal de følgende med praksis nær over-ensstemmende begreper anvendes: X : Den på 3000 kg antrasitt beroende andel av virkelig inn- ført antrasitt.

Q : Andelen av tilbakeført avgass basert på den samlede

mengde av dannet avgass.

EC : Disponibel varmemengde fra 3000 kg innført carbon.

EG : Disponibel varmemengde fra 1 Nm 3 tilbakeført avgass.

Under disse forutsetninger kan energibalansen ved delvis erstatning av carbon med tilbakeført avgass oppstilles som følger;

EC = X EC + Q . EG (5046 + 3575 X)

Dersom 1 Nm 3 avgass forutsettes som er satt sammen av 0,85 Nm CO og 0,15 Nm C02, vil ved A-verdi av 0,1

(0,85 . 0,1)/2 = 0,0425 Nm oxygen være nødvendig for oxydasjon av CO, hvilket vil bevirke en ballast av 0,16 Nm 3 nitrogen.

Den derved erholdte gass inneholder

0,85 . 0,9 = 0,765 Nm<3>CO og dessuten 0,16 Nm<3>N? og 0,235 Nm<3>C02.

Nedenfor er gjengitt sammensetningen for den dannede avgass beregnet for de tilfeller hvor Q har forskjellige verdier oq nærmere bestemt 0,1, 0,3, 0,5 og 1. Dessuten er mengden av EG og ved hjelp av den ovenstående ligning verdien av X beregnet i avhengighet av det angjeldende CO-innhold:

Denne beregning av de angjeldende verdier for X gjør det mulig å oppstille den følgende tabell:

Det er overraskende at ved tilbakeføringen av bare 540 Nm 3 avgass spares allerede 461 kg carbon, mens allerede 2231 Nm<3>avgass må tilbakeføres for å spare ca, 1000 kg carbon.

Den ifølge oppfinnelsen foretatte tilbakeføring av konverteravgass til konverteren medfører således fordeler, idet kostbare fremmedenergibærere innspares, hvorved imidlertid fagmannen må ta i betraktning at økende mengder av tilbakeført avgass ikke i samme grad vil føre til inn-sparing av fremmedenergibærere.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved oppvarming av et stålbad til hvilket store mengder skrap er blitt tilsatt, hvor badet ferskes med oxygen og det derved dannede carbonmonoxyd på i og for seg kjent måte forbrennes umiddelbart over bad-overf laten , karakterisert ved at i løpet av avkullingsfasen avtrekkes, avkjøles, renses, tørkes og oppsamles konverteravgassene, at konverteravgassene opparbeides og at en del av den opparbeidede gass i en påfølgende fase komprimeres, tilføres en energibærer og sammen med oxygen blåses på badoverflaten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at som energibærer anvendes en carbonbærer, f.eks. kornformig antrasitt, koksgrus eller trekull etc.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den opparbeidede gass komprimeres til ca. 15 bar før påblåsingen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at en del av gassen anvendes for gjennoraspyling av badet.

5. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-3, karakterisert ved at den spesielt omfatter en oppsamlingsstasjon som er innkoblet efter de kjente aggregater for avkjøling, rensing og tørking av avgasser og med hvilken et kontinuerlig CO-måleapparat er tilkoblet som er forbundet med en regnemaskin, og dessuten anordninger for tilførsel av energibærere til gassen og for komprimering av denne umiddelbart før den innføres i blåselansen.