Twórca wynalazku Uprawniony z patentu: Kiockner-Werke AbtaengeseiUsdhafit, Duisburg '(Republika Federalna Niemiec) Sposób wytapiania stali w konwertorze tlenowym Pmeidimliateim wynalazku jietstt sposób wytapiania stali w koinwextoirze tlenowym, ze stalych mate¬ rialów zatwdleirialjalcyiclh zelaizo, zwlaszcza zlomu, su- róMki w stamlile stalym, gradek midy zelaznej, gaJbM zelaznej, lub tez dowolnych olch mieszanin, ponzy czyim konwertor wypoisalziolny jest w u/nza- dizenaa dk maidmu)chu tieoaw^go oraz w dsze fwtptrowiaidzaljaice dio konwertora zabielone paliwa za- wlieiiaijace czysily wegM, usytuowanie pod po¬ wierzchnia kapfieM metaHoiwiej.Znane jeislt wytwairzainie stali ze zlomu, bez wsa- diu plytnmej surówki^ prowadzone w lukowych ple¬ cach elekttryczniyiclh. Oplacalnosc takiego procesu zalezy przy tym w diuzyim stopniu od oceny energii elektrycznej.Znane sposoby kotnlwetntoirowe, w których tlen nadmuchiwany jest na plynny metal lulb tez prze¬ dmuchiwany przez ten plynmy metal, sa ekomo- nlicztnieijsze w porównaniu z lukowymi piecami elekitirycmyimi; przy ozyim instalacje konwertor©- wie pralcuja szybciej. Do wytwarzania sitali w kon¬ wertorze potrzebna jest jednak plynna surówka db której, w zaleznosci od jej skladu podczas pwo- ce&u swiezenia zostaje dodany zlom jakio czyn¬ nik chlodzacy. Na ogól udzial zlomu wynosi do 30°/o, ciezatru stalE. £maine sa równiez procesy konwertorowe wy- twiarzanliia stalli, zezwalajjace na podwyzszenie u- dzialu zlomu az do pirodukowaniia stalli ze stalych nosników zelaza. Potrzebne do tego cieplo wpro¬ wadza sie poprzez wstepne nagrzewanie zlomu orafe przez wprowadzanie zmlielonyioh paliw z zawartos¬ cia czystego wegla do kapieli meitalowej. Cliepl- no-tedhniicizna sprawnosc zastosowanych palliw o- 5 kresla w sposób istotny oplacalnosc procesu przy takim sposobie postepowania.Znany jest juz z niemieckich opisów patento¬ wych &08 966 i 51317 7®1 z lat 1924 i 19:20 proces (konwertorowy wytapiania stada z rudy, w którym 10 do plynnego metaliu wprowadza sie pyl weglowy i tlen lub powietrze wzbogacone w tlen, Dopro¬ wadzenie jiedmiak paliw i wprowadzemie potrzeb¬ nego ciepla do plynnego metalu okazalo slie jako proces trudne,, gdyz w patencie dodaitkowym 15 (537 781 zostalo zaproponowane, azeby sposób we¬ dlug patentu 51089)66 przeprowadzac w konwerto- irze ogirzewanym elektryciznjie. iNileimieckie zgloszeniie patentowe nir 28389(83 pt.,„Sfc)losób doprowadzania ciepla przy wytwarziairtiu 20 stalli w konweortoirze" opisuge korzystny sposób po¬ stepowania, polegajacy na dowolnym zwiekszaniu wlsialdu zlomu w konwertorze i wytwairzandiu plyn¬ nej stalli itylko ze stalych nosników zelaza, zgodnie ze sposobem wedlug tego zgloszenia pa- 25 tentoweigty zlom zostaje zaladowany dlo konwer- toira i niagnzewiany wstepmiie przez okolo 10 mi¬ nut. Podczas fazy wstepnego nagirzewaniia pralcuja jako palWki dysze dlo wpiiowadlzania tleniu, umiiesz- czone w dennilcy konwertora. Po nagrzaniu wstep - 30 nym zaladowuje sie do konwertora plynna su- 124 7163 124 716 4 rówke lufo tez prowadzi sie proces dalej bez do¬ dawania soarówfci. Skoro tylko w konwertorze znaj¬ duje sie ciekly metal, wdlmiuchiuje slie przez dysze, pod powierzchnie .kapieli, zmielone paliwo za¬ wierajace czysty wegiel, glównie koks lub koks zmielony oraz tlen w oslonie czymmliikia ochronne¬ go, zawierajacego weglowodory. Mnliej wiecej te sama ilosc tlenu, jaka wpirowadza sie pod po- wJierzchnie kapieli, wdiimichuje sie jednoczesnie po¬ przez gairdiziel konweirtora ma powierzchnie tej kapieli.W czasie praktycznego stosowania tego sposobu, znacznym obnizeniu wsadu go jako udzial tej su-/ 10 ^j< plynnej siuir< róiwki w odniesi gfrfia^ tych^j? do ciezaru s.tal!i oraz przy stalych nosników zelaza, czais nosników zeiLalza wydluza sie pomad proporiojonalniiie. Z tego tez powodiu zwieksza sie czas wykonywania kolejnych wyto¬ pów. Dalej podczas tej fazy stapiania niestabil¬ ne jest zuzycie energii i siredJniio biorac nieco wiztra- sfta. W wynlilku tego zmany sposób daje sie prze¬ prowadzic bez wsadiu plynnej surówki nie tak pewnlie eksploatacyjnie w odniesieniu do jego o- pllajaalinosci, jak przy wteadiztiie hamdzo niewielkiej ilosci plynnej surówki. Nalezy liczyc sie z wy¬ dluzonym czasem kolejnych wytopów, przy czym wynikaja niieirównomiieirnosci sprawnosci cieplno- -iechnicznej zastosowanych paliw podczas staptia- nia zlomu.Celem wymalaizkiu jest opracowanie eksploatacyj¬ nego sposobu wytapiania stali ze stalych nosntikóiw zelaza beiz potnzeby wprowadzania plynnej siuirów- kL, w którym zuzycie eneingdii niie bedzie wieksze nilz przy wytopie z bardzo niewielka iloscia tej surówki oraz czas miedzy kolejnymi zaladunkami beJdJztie stosunkowo krótki, a tym samym proces bedzie baridziiej ekonomiczny od dotychczas zna¬ nych.W sposobie wedlug wynalazfcu wytapia sie w koniwertorze od 10 do 30°/o wiecej stali w po- rówmaniiu z ciezarem przew,idizianego spusltu tej stalli, po czym ta dodatkowa ilosc sitali zostaje spiuszicizona, do odlpowiediniej stalowniczej kadzi po¬ mocniczej.Sposób wedlug wynalazku korzystnie prowadzi sie w koniwertorze z dmuchem tlenowym, znanym z opdlsu zgloszeniowego RFN mr 28 36 983. Konwer¬ tor ten posiada dysze do wprowadzania tleniu pod ptowtierizchinie kapieli cieklego metalu, które sluza do tego, aby do plynnego wytopu wprowadzic srodki swiezace zawieraliace tLep, ^przede wtezyst- knm tlen w oslonile z weglowodorów, sluzacych do Ochrony dyszy.Jednoczesnie konwertor zaopatrzony jest w tle¬ nowe uirzajdzenie dmuchowe usytuowane ponad po¬ wierzchnia, przez które tlen naidmuchuje sie na kapiel. Te umzajdzenia do nadmiuchu tleniu moga byc wykonane jako dysize zainstalowane w ognio¬ trwalej wymurówoe w górnej przestrzeni konwer¬ tora, liulb tez moga je stanowic znane lance, chlo¬ dzone woda.Pewna ilosc tlenru, a imamowMie 20 do 80% cal¬ kowitej jego lilosci wprowadza sie w procesie swiezenia od góry jajko jeden lub Wiecej strumie- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 « ni gazu, skierowanych na powierzchnie kapieli, które ito sitruimiienie oddzialuja w istotnej czes¬ ci procesiu swiezenia jiaiko swobodne strumienie wdmiuchifwaine do przestrzeni konwertora zgodnie z procesem przedstawionym w opisie zgloszeniio- wym RFN nr 27 5(5i 165. Konwertor zaopatrzony jest równiez w dysze wprowadzajajce do paliw czysty wegiel, usytuowane pod powierzchnia kapieli. Dy¬ sze te sa eksploatowane tak saimoj jak w proce¬ sie przedstawionym w opisie zgloszenia patento¬ wego RFN nr 29 34-333. Jako paliwa stosuje sie koks, koks z wegla bruniatnegOb grafit,, wegiel o róznej jakosci oraz mieszainimy tych paliw.Stosowane w procesie wytapiania stali, meta¬ lowe nosniki zelaza, zwlaszcza zlom, surówka w stanie stalym, gruidki rudy zelaznej, gajbka ze- laznia lub dowolne mieszaniny tych skladników zostaja w konwertorze najpierw wstepnie podgrza¬ ne. Podczas tej fazy wstepnego nagrzewania dysze potd powierzchnia kapieli metalowej eksploatuje sie jako palniki, zgodnie z rozwiazaniem przedJstajwio- nyim w opils'ie zgloszeniowym RFN nr 2816 543.Jiaiko paliwa stosuje sie tez plynne lub gazowe wegiiowodoiry, a przede wszystkim gaz ziemny i olej.Okazuje sie, ze czas topienia L sprawnosc ciejpl- nOHtecihniiczna zasitosowanych paliw do tojpiemia wsadiu skladajacego sie z podwyzszonej ilosci sta¬ lych metalicznych nosników zelaza:, pozostaja w zaisadizie stale w % wagowych dla poszczególnych wielkosci konwertora, npu w konwertorze 310-(tono¬ wym do okolo 30l°/o stanowi udzial stopionego me¬ talu we wsadzie zas w konwertorze 60 tonowym ido okolo 201%, a w konwertorze 200 tonowym do okolo 10°/o.Przy wlsaidizie skladajacym sie w 100*/o ze sta¬ lych materialów zawierajacych zelazo, njp. zlomu, wydluza sie czas topienia, to znaczy czas po na- grzainiiu wstepnym az do momentu pojawienia sie plynnego metalu w obrebie dysz usytuowanych w dennicy konwertora, a wykorzystanie energii zalsltojsowianych paliw w stanie stalym stosunkowo silniiie sie waha i przecietnie jest nizsze, niz przy wytopach porównawczych z/ udzialem plynnego wsaidu. Br,zyptuszczalnlie pewne wyjasnienfie wy¬ dluzenia tej fazy topienia oraz zwiejkszomego za- plotirzebowanlia energiii podczas procesu wytopu bez plynnego wsadiu plolega na tym, ze przejscie od wstepnie naglrzanego zlomu dlo plynnej stu- dizienki o wystarczajajcej pojemnosci, w której pa¬ liwa zaiwierajace weglowodory zostaja uwolnione i spalone na CO, przy jednoczesnym wydlzielaniu ciepla, przebiega w sposób zróznicowany w wy- infci sitosiunlkowO silnego rozpraszania sie warun¬ ków ekspioaitacytiirrych pddczas tej fazy procesu..Zmieniajace sie wanunki eksploatacyjnie moga ibyc wywolane pirzyklaidowo przez rózne rodzaije zlomu, sposób ich zalaidowywaniia do konwertora, osiagniety stopien utlenienia podczas wstepnego nagrzewania stalych nosników .zelaza oraz wynika¬ jacych z tego zmlian przy przecshodzeniiu ciepla. Po¬ nadto nalezy oczekiiwac nierównomiernosci w sta¬ pianiu i poczatkowej fazie wytopu w konwertorze, zwlaszcza w odniesieniu dlo ukladu dysz.Sposób wedlug wynalatzku v charakteryzuje sie5 tyim, ze dokonujac spustu stalli z konwertora pozo¬ stawia sie w niim 10—3€tya inasy plynnej stali, fetó- ra nalstepniie nawegla sie wprowadzajac stale ma¬ terialy weglowe przez dysze denne konwertora, po czyim dokonuje sie spustu tej stal/i do pomocniczej kadzi sitalowniczej, do której wprowadza sie mate¬ rialy zawierajace krzem, jednoczesnie do konwer¬ tora wprowadza sie sttale materialy zawierajace zelazo, które nastepnie podgrzewa sie za pomoca dysz dennych, wykorzystywanych jako palniki i do tak przygotowanego wsadu w konwertorze zalewa sie stal z kadzi pomocniczej, po czym dalej pro¬ wadzi siie wyitiop zmainyim ispoisoibeim z jedinofcriotina wymiana zuzla.Materialy zawierajace ikirzeim wprowadfza sie do kadzi pomocniiczej w takiej ilosci aby zawartosc krzemu w stali wynosila 0,1—l,j5l%.Waznym jest zarówno dla praktycznego przepro- wadizenia sposobu wejdluig wynalazku jalk i dla ektaomioznej jego eksploatacji, azeby ilosc plyn¬ nej stali przeznaczona dla nastepnego wytopu, byla usunieta z konwertora i ponownie do niego do- pnowaKlzoina po zafladowanliu i wstepnym nagrza¬ niu zlomu kolejnego nastepnego wsialdu. Plozosita- jajca w konwertorze ilosc staM mdlalaby dwie zde¬ cydowane wady. Jezeli w Ikotnwertorze pozostaje pewna ilosc plynnej stali, jelst niemozliwym, azeby zlom mógl byc wisitepnie nagrzany przez palnlilki umieszczone w dennicy konwertora. Wteldy Wo- nielcznia ilosc plynnej stalli musi byc co najmniej dwa razy wieksza, nliz przy procesie roboiazyni ze wstepnie nagrzanym zlomem.Oprócz tego jest zawsze problematyczne, azeiby do plynnej stali, zwlaszcza jezeli jest jej duza ilosc, doladowywac zlom, poniewaz zasypywanie zlomu zwiazane jest z manipiilacjaimii prizy Wan- wertorze, a poza tyim moga wystapic dodaftikowe reakcje pomiiedlzy zlomem, a plynna kapiela.Zgodnie z wynalazkiem korzystnym jest, azeby pozostala reSzte stalli, to iznaczy dodatkowa ilosc stali 1€ do 30°/oi, naweglic do zawartosci, wegla powyzej l°/o, korzystnie miedzy 2 do 3*/o. W wy¬ niku naweglania dochodzi jednak do ochlodzenia tej iloslcli stali w kadzi pomocniczej, jednak przez obnizenie temperatury krzepniecia wzbogaconego w wegiel wytopu zmniejsza niebezpieczenstwlo, ze pozostaly plynny metal czesciowo sie skrzepnie, za¬ nim zetknie sie ze zlomem podczais zalaidtunkiu.W sumie jednak przez wdmuchiwanie tlenai na¬ stepuje spalenie czystego wegla zawartego w plyn¬ nym metalu i zostaje uzyskana energia, przyczy¬ niajajca sie do pozadanego szybkiego utworzenia kraiteru studziennego w konwertorze i zwiejklsza iltotsc plynnego metalu w konwertorze.(W celu uzyskania majibairtdiziej korzystnego ciepl- nonteteihniiicznego stopnia sprawnosci podczas wstep¬ nego nagrzewania zaladowywanych do konwerto¬ ra stalych, metalowych nosników zelaza^ dazy sie do tego, aby nie pozostawic w klonwertorze plyn¬ nego metalu. Przy zupelnym usunieciu plynnej stali z konwertora mie da sie jednak umilknac, aze¬ by wraz z nia n!ie wplynela czesc plynnego zuzla.Porndejdizy tym zuzlem, bogatym w tlen, z nalwejglo- na plynna stala moze dojsc w kaidizi pomocniczej do nliepozajdanych reakcji. 716 6 Zgodnie wiec z wynalazkiem, aby temu zapobiec, do reszty stali dodaje sie srodki odtleniajace, na przyklad krzem, az db zawartosci od 0,1 do 1,^%.Tym samym mozna wymienione reakcje miedzy J zuzlem a stala w kadzi w znacznym stopniu przytlumic.Zgoidmie z wynaiazkieim okazialo sie szczególnie oplacalnym, azeby wegiel w calosci luib w czesci dodawac dio reszty stali w stanie plynnym, zanim 10 jeszcze zostanie ona spuszczona do kadlzi pamoc- ntitazej. Naweglantie nastepuje w prosty sposób przy pomocy zmielonych paliw, zawierajacych czysty wegiel, przykladowo koksu, który wdmuchuje sie przez istniejace dysze usytuowane w dennicy kon- 15 wentom. Naweglenie reszty stalli w konwertorze,, zgodnie z wynalazkiem posiada szczególne zalety, jezeli wytop jest prowadzony z wymliana zuzla.W tym przypadku pierwszy zuzel usuwa sie w sposób mozliwie jak niajbamdiziej zupelni po cyklu 20 glównego swiezenia. Zuzel ten zawiera istotne ilos¬ ci pierwiastków, wypalonych podczas procesu swiiezenjia, jak fosfor i siaclke. Podczas tak zwa- negio dirnuchiu wtórnego lub wykanczajacego w konwertorze zostaje wytworzony drugi zuzel, w 25 którym zawartosc tlenku zelaza wynosi normalnie 15i do 2i0tyo. Jezeli teraz do pozostalej w konwer¬ torze reszty stall zostanie dodany wegiel przez wldlmuchiwamie, to jednoczesnie zioistiaje zreduko¬ wana zawartosc tlenku zelaza w zuzlu który znaj- 30 duje sie jeszcze w konwertorze,, wzrasta zatem lepkosc zuzla i mozna go w tym stanie latwiej zaitrzymac w konwertorze,, w czasie gdy reszta sta¬ li zostaje spuszczona do 'kadzi pomocniczej. Zu¬ zel ten pozostawia, sie jako niosnik wapnia dla 35 niasitepmego wytopu w konwertorze. W ten spo¬ sób zmniejsza sie zuzycie wapnia,, co jednoczesnie polepsza gospodarke cieplna, poniewaz trzeba na¬ grzewac mniejsza ilosc materialów zuzlotwórczych.Dalej okazalo sie, ze ten czesciowo zbrylony zu- 40 zel polepsza przy nagrzewaniu cieplno-techntiiczna sprawnosc w porównaniu z zuzlem plynnym. Przy¬ czynia lezy prawdopodobnie w tym, ze plynny zu¬ zel latwiej krzepnie na wsadzie metalowym, na przyklad — zlomie i pogarsza przenikande ciepla. 45 Jak juz powiedziano, trudno jest poza tym spus¬ cic calkowicie reszte stali z konwertora, dopóki zuzel zalewa w stanie rzadkoplynnym. Niatozrniast (reszta stali przedstawiona w konwertorze prowa- dizd z kolei znofwu, podczas nagrzewtaniia wsadu 50 dc wyraznego zmniejszenia cieplno-tedhnilciznej sprawnosci stosowanych paliw.Mysla przewodnia wynalazku jest jego istotna cecha, a mianowicie pozostawienie pewnej ilosci stali do nastepnego zaladunku, która to ceche moz- 55 na dostosowac do warunków eksploatacyjnych w stalowniach. Przy tym pozostale ilosci stali, czas zadawania oraz wsad staly, zwlaszcza wegiel i krzem moga byc takze zmieniane w szerokich gra¬ nicach, przy zartowaniu mysli przewodniej wy- w nalalzku która jest wytwarzanie stali bez dodawa- *mia plynnej siuirówteL PL PL PL