PL165364B1 - Sposób i urzadzenie do zaladunku materialów zawierajacych metal do pieca oraz ichwstepnego nagrzewania PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób zaladunku materialów zawierajacych metal do pieca oraz ich wstepnego nagrzewania polega- jacy n a tym, ze do pieca laduje sie przynajmniej czesc tych materialów, rozkladajac je w rurze, której jeden koniec uchodzi nad piecem, i do której drugiego konca wprowadza sie ladowane materialy oraz, ze prowadzi sie gorace gazy tak, aby przeplywaly one przez te materialy przed ich wprowadzeniem do pieca, w celu ich wstepne- go nagrzania, znam ienny tym, ze materialy (7) rozkla- da sie w co najmniej jednej warstwie ukierunkowanej wzdluz ukosnego wzdluznego przekroju (P) rury (1) tak, aby zajmowaly one w przyblizeniu calkowicie wymienio- ny przekrój. 4. Urzadzenie do zaladunku materialów zawie- rajacych metal do pieca oraz do ich wstepnego nagrze- w ania, zawierajace rure zaladowcza uchodzaca na jednym koncu nad piecem i majaca na swym drugim koncu wlot do wprowadzania materialów do rury, zna- m ienne tym, ze zawiera elementy nosne (8) do przeno- szenia ladowanych materialów (7), rozmieszczone w rurze (1) wzdluz jej co najmniej jednego przekroju ukos- nego wzdluznego (P) i rozlozone w przyblizeniu na calym tym przekroju, elementy (10) do przemieszczania m ate- rialów na tych elementach nosnych (8) w kierunku pieca oraz przestrzenie (9), wykonane w /lub pomiedzy tymi elementami nosnymi umozliwiajace przeplyw go- racych gazów od dolnego do górnego konca rury. Fig. 1 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób załadunku do pieca materiałów zawierających metal oraz ich wstępnego nagrzewania, a także urządzenie do załadunku materiałów zawierających metal do pieca oraz ich wstępnego nagrzewania. Wynalazek znajduje zastosowanie w hutnictwie oraz w przemyśle metalurgicznym.

165 364

Znany jest sposób doprowadzania materiałów do pieca, w którym dymy, wywołane topieniem załadowanych materiałów, wykorzystuje się do wstępnego nagrzewania materiałów przed ich wprowadzeniem do pieca. Znane jest, w szczególności w przypadku pieca łukowego, wprowadzanie do pieca pierwszego wsadu złomowego, a następnie rozpoczynanie jego topienia, przy czym powstające wówczas gorące spaliny są wychwytywane i kierowane tak, aby przepływały przez złom drugiego wsadu i w ten sposób go nagrzewały wstępnie. Ten drugi wsad można następnie wprowadzić do pieca bądź w całości po stopieniu pierwszego złomu, bądź też w sposób ciągły w miarę topienia.

Zaleta tego sposobu polega zwłaszcza na oszczędzaniu energii wskutek częściowej rekuperacji ciepła spalin oraz wyeliminowaniu otwierania sklepienia, które przyczynia się do strat energii, w celu doprowadzenia drugiego wsadu.

Dla stosowania tego rodzaju sposobu znane są, na przykład z francuskiego opisu patentowego nr 2 328 046 urządzenia załadunkowe, utworzone przez rurę, nachyloną względem płaszczyzny poziomej, uchodzącą swą dolną częścią nad piecem i wprawioną w ruch obrotowy dokoła swej osi. Wsad doprowadza się do górnej części rury i wskutek jej obracania się i nachylania opuszcza się on w niej stopniowo. W tym czasie gorące gazy przepływają w rurze w kierunku przeciwnym i nagrzewają materiały. Wskutek tego, że materiały stykają się pod działaniem siły ciężkości ze ścianą rury w jej dolnej części, sprawność bezpośredniej wymiany ciepła gaz-materiały jest mała.

Według innego znanego sposobu cały wsad jest utrzymywany nad piecem i przepływają przez niego gorące gazy lub spaliny. W tym przypadku trudne jest jednak przepuszczanie całości spalin przez wsad i jego równomierne nagrzewanie. Środki podtrzymujące i znaczna ilość materiałów, zgromadzonych w ten sposób razem, powodują stratę wsadu w przewodzie do odprowadzania spalin, niekorzystną dla dobrego działania pieca. Ponadto rozwiązanie takie czyni w praktyce niemożliwym stopniowe wprowadzanie materiałów wsadu do pieca.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie tych różnorodnych niedogodności i umożliwienie załadunku, zwłaszcza ciągłego, wstępnie nagrzanych materiałów, z jednoczesnym odzyskiem maksymalnej ilości energii cieplnej spalin.

Sposób załadunku stałych materiałów zawierających metal luzem do pieca hutniczego, np. pieca łukowego, w którym do pieca ładuje się przynajmniej część wymienionych materiałów oraz prowadzi się gorące gazy tak, aby przepływały one przez te materiały przed ich wprowadzeniem do pieca w celu ich wstępnego nagrzania, według wynalazku, polega na tym, że ładowane materiały rozkłada się w rurze, której jeden koniec uchodzi nad piecem i do której drugiego końca wprowadza się wymienione materiały, przy czym materiały są rozłożone w co najmniej jednej warstwie, ukierunkowanej wzdłuż ukośnego wzdłużnego przekroju rury tak, aby zajmowały one w przybliżeniu całkowicie wymieniony przekrój.

Korzystnie rozkłada się materiały przez ich przemieszczanie po szeregu elementach nośnych, rozłożonych wzdłuż długości rury na poziomach, stopniowo obniżających się w kierunku pieca, z jednoczesnym nadawaniem wibracji tym elementom nośnym oraz przez przestrzenie utworzone pomiędzy elementami nośnymi przepuszcza się gorące gazy.

Korzystnie jako gorące gazy stosuje się spaliny, powstałe w piecu podczas topienia wprowadzonych tam uprzednio materiałów.

Urządzenie do załadunku, zwłaszcza ciągłego, materiałów do kadzi hutniczej oraz do wstępnego nagrzewania tych materiałów, zawierające rurę załadowczą, uchodzącą na jednym końcu nad piecem i zawierającą na swym drugim końcu wlot do wprowadzania wymienionych materiałów do rury, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera elementy nośne do przemieszczania ładowanych materiałów, rozmieszczone w rurze wzdłuż jej co najmniej jednego wzdłużnego przekroju ukośnego i rozłożone w przybliżeniu na całym tym przekroju, elementy do przemieszczania materiałów na tych elementach nośnych w kierunku pieca oraz przestrzenie, wykonane w/lub pomiędzy tymi elementami nośnymi, umożliwiające przepływ gorących gazów od jednego do drugiego końca rury.

Korzystnie elementy nośne są utworzone przez płaskie w przybliżeniu, podstawki, rozmieszczone w sposób, podobny do stopni schodzących ku piecowi, przy czym przestrzenie na gorące gazy są wykonane pomiędzy wymienionymi elementami płaskimi.

165 364

W celu wywołania ruchu materiałów w kierunku pieca, urządzenie zawiera korzystnie generatory wibracji do nadawania ruchu wibracyjnego wymienionym elementom płaskim w postaci stopni, które są lekko nachylone w kierunku pieca.

Korzystnie rura zawiera wylot gorących gazów, który wraz z dolnym otwartym końcem, uchodzącym do pieca, położony jest z obu stron zespołu podstawek.

Korzystnie rura zawiera lej do ładowania złomu znajdujący się nad górną podstawką zespołu podstawek.

Korzystnie podstawki rozmieszczone są wzdłuż jednej płaszczyzny albo co najmniej dwóch przecinających się płaszczyzn.

Sposób według wynalazku zapewnia optymalny rozkład materiałów, w którym wymiana cieplna z gorącymi gazami jest ułatwiona oraz zapewnia przepływ całej ilości gorących gazów przez wsad materiałowy dzięki umieszczeniu tych materiałów wzdłuż ukośnego przekroju rury, dzięki czemu są one rozłożone na powierzchni, większej od przekroju poprzecznego wymienionej rury.

W tym szczególnym rozwiązaniu uzyskuje się żądany rozkład materiałów przez ich rozłożenie na podstawkach oraz ogranicza się straty wsadowe gazów dzięki przestrzeniom pomiędzy podstawkami. Dodatkowe zwiększenie sprawności wymiany cieplnej gorące gazymateriały wynika stąd, że podczas ich spadania z danej podstawki na następną, tj. na poziomie wymienionych przestrzeni, materiały są otoczone całkowicie przez przepływające gazy, co nie zachodzi wówczas, gdy materiały stykają się ze ścianką rury załadowczej.

Określenie ładowanie ciągłe obejmuje wszelki sposób ładowania, w którym materiałów wsadowych wsadu nie wprowadza się jednorazowo i dotyczy, np. ładowania przez doprowadzenie stopniowe, w pewnych niewielkich odstępach czasu, małych ilości tych materiałów.

Urządzenie według wynalazku jest uwidocznione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie załadowcze i górną część pieca łukowego w przekroju podłużnym, a fig. 2 - odmianę tego urządzenia w widoku schematycznym.

Urządzenie załadowcze jest utworzone przez rurę 1 lub tunel rurowy 1 o przekroju korzystnie prostokątnym. Rura ta jest lekko nachylona względem płaszczyzny poziomej i uchodzi swym dolnym otworem końcowym 11 nad nieuwidocznionym piecem do przewodu 2, połączonego ze sklepieniem 3 pieca. Pomiędzy rurą 1 a przewodem 2 przewidziane jest uszczelnienie 4. W pobliżu swego górnego końca 12 rura zawiera wylot 5 spalin oraz lej 6 do zasilania ładowanym materiałem 7, umieszczony nad rurą 1.

Ściankę rury 1 chłodzi się korzystnie np. obiegiem wody i/lub jest ona wykonana lub pokryta wewnątrz materiałem żaroodpornym, mogącym ograniczać straty cieplne. Wewnątrz rury, podstawki 8 chłodzone lub z materiału żaroodpornego, są rozmieszczone wzdłuż płaszczyzny P nachylonej w kierunku pieca, w sposób podobny do stopni schodowych i ciągną się poprzecznie w przybliżeniu na całą szerokość rury. Podstawka 8', stanowiąca górny stopień, znajduje się pod lejem 6, w pobliżu górnej ścianki 1' rury. Podstawka 8”, stanowiąca dolny stopień, jest położona w pobliżu dolnej ścianki 1” rury na jej dolnym końcu 11.

Pozostałe podstawki 8 są rozmieszczone w równych odstępach pomiędzy górną podstawką 8’ a dolną podstawką 8”, tworząc w ten sposób zespół podstawek, rozłożonych na całym pochyłym przekroju rury wzdłuż płaszczyzny P, przy czym wylot 11 rury uchodzi do pieca, a wylot 5 spalin jest położony z obu stron tej płaszczyzny P. Pomiędzy dwiema sąsiednimi podstawkami występują przestrzenie 9 - w miejscach, odpowiadających podstopniom schodów, utworzonych przez zespół podstawek.

Rura 1 jest zaopatrzona w generatory wibracji 10 do wywoływania drgań całości rury, a zatem i podstawek, które są z nią sztywno połączone. W innej postaci wykonania podstawki 8 mogą nie być połączone sztywno z rurą 1, przy czym generatory wibracji są wówczas umieszczone tak, aby oddziaływać jedynie na podstawki.

W szczególności modyfikacji może ulec rozwiązanie zespołu podstawek, umożliwiające przemieszczenie złomu od leja zasypowego, aż do końca wylotowego rury wzdłuż dowolnego jej przekroju oraz prowadzenie całości gazów lub spalin poprzez powstałą w ten sposób warstwę złomu.

165 364

Rura może być np. w przybliżeniu pozioma, natomiast poszczególne podstawki nachylone w kierunku pieca, przy czym przewidziane są wówczas korzystnie środki do odprowadzania spalin poprzez wylot 5, który może być również wykonany w przedniej ściance rury, położonej przeciwległe względem jej dolnego wylotowego końca 11.

Można także rozłożyć materiały wzdłuż kilku ukośnych przekrojów rury, rozmieszczając np. jeden lub kilka zespołów podstawek, podobnych do podstawek 8, wzdłuż płaszczyzn, równoległych w przybliżeniu do płaszczyzny P oraz odpowiednio adaptując rurę (jeden otwór do ładowania materiałów na zespół podstawek i jeden kanał, wydzielony u dołu zespołu lub zespołów podstawek, położonych najbliżej pieca, w celu umożliwienia przepływu materiałów, pochodzących z zespołów podstawek, położonych najdalej od pieca).

Przedstawione na fig. 2, podstawki mogą być również rozmieszczone nie wzdłuż jednej tylko płaszczyzny P, lecz wzdłuż kilku przecinających się płaszczyzn P’ i P” na podobieństwo schodów, biegnących na przemian raz w jednym, a raz w drugim kierunku, przy czym każdy z tych etapów schodowych jest umieszczony w odcinku rury, a poszczególne odcinki rurowe są połączone ze sobą kolejno.

W tym przykładzie wykonania można nie tylko zmniejszyć boczny wymiar gabarytowy urządzenia załadowczego, lecz ponadto zwiększyć sprawność całkowitą wymiany ciepła dzięki temu, że szczątkową energię cieplną spalin 13’ po pierwszej wymianie ze złomem w dolnej strefie 15 wykorzystuje się ponownie w górnej strefie 16.

Według innego przykładu wykonania wynalazku szereg urządzeń załadowczych, takich jak te, które zostały powyżej opisane, można skojarzyć równolegle, przy czym rury każdego urządzenia zbiegają się do otworu załadowczego pieca.

Poniżej opisana jest typowa operacja ładowania złomu do pieca łukowego za pomocą urządzenia według wynalazku.

Ładowanie pieca łukowego przeprowadza się zwykle kilkakrotnie. Gdy piec jest próżny, wprowadza się do niego pierwszy wsad lub kosz złomu, przy czym sklepienie pieca jest wówczas otwarte. Następnie zamyka się piec ponownie przez ustawienie na nim sklepienia w jego właściwym miejscu oraz zasila się elektrody prądem elektrycznym i doprowadza się do wzajemnego styku złom, w celu wytwarzania łuków, powodujących topienie złomu, zawartego w piecu. Gdy złom pierwszego wsadu jest przynajmniej częściowo stopiony, wprowadza się do pieca następne wsady.

Wówczas właśnie stosuje się sposób według wynalazku do ciągłego ładowania złomu.

Złom wprowadza się do rury 1 za pośrednictwem leja 6. Układa się on na pierwszej podstawce 8’. Wskutek drgań podstawek, wytwarzanych za pomocą generatorów wibracji 10, złom spada na następną podstawkę i tak dalej aż do dolnego końca rury, skąd wpada on do pieca. Jednocześnie spaliny, pochodzące z pieca i wychwycone przez przewód 2, przepływają przez rurę 1 wzdłuż strzałki 13 w przeciwprądzie względem ruchu złomu i wypływają z niej przez wylot 5. W związku z tym gorące spaliny muszą przepływać przez przestrzenie 9, istniejące pomiędzy podstawkami 8, jak to jest uwidocznione za pomocą strzałek 14 i nagrzewają złom, znajdujący się na każdej podstawce w stosunkowo małej grubości, co sprzyja wymianie ciepła pomiędzy spalinami i złomem.

Grubość średnia warstwy złomu zależy w szczególności od jego rodzaju, od wymiarów, i nachylenia rury i podstawek a także od natężenia drgań. Grubość ta powinna być kompatybilna ze stratami wsadu, uwarunkowanymi przez odprowadzanie spalin. Ponadto na poziomie przestrzeni 9 gorące spaliny otaczają całkowicie złom, spadający z jednej podstawki na drugą, co w konsekwencji jeszcze dodatkowo poprawia warunki wymiany ciepła w tych miejscach.

Złom dociera do pieca w sposób ciągły i w stanie wstępnego nagrzania. Prócz tego dzięki podanemu rozmieszczeniu podstawek w rurze cała ilość spalin przepływająca przez rurę jest doprowadzana do stanu stykania się ze złomem, co pozwala odzyskiwać w maksymalnym stopniu ich energię cieplną.

Ponadto ponieważ złom jest już nagrzany przy jego wprowadzeniu do pieca, ulega skróceniu czas, niezbędny do jego stopienia oraz zwiększeniu ulega wydajność zespołu.

Sposób według wynalazku jest szczególnie dobrze przystosowany do załadunku pieców łukowych na prąd stały, o co najmniej dwóch elektrodach sklepieniowych. W tym przypadku

165 364 spadanie nagrzanego wstępnie złomu do pieca można ukierunkować w jeden punkt, znajdujący się pomiędzy elektrodami o tej samej biegunowości, tj. do punktu, gdzie energia łuków elektrycznych wykazuje skłonność do skupiania się. Złom, spadający w sposób ciągły w to miejsce, ulega zatem stopieniu.

165 364

Fig.1 o O 4 O O

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz,

Cena 10 000 zł

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób załadunku materiałów zawierających metal do pieca oraz ich wstępnego nagrzewania polegający na tym, że do pieca ładuje się przynajmniej część tych materiałów, rozkładając je w rurze, której jeden koniec uchodzi nad piecem, i do której drugiego końca wprowadza się ładowane materiały oraz, że prowadzi się gorące gazy tak, aby przepływały one przez te materiały przed ich wprowadzeniem do pieca, w celu ich wstępnego nagrzania, znamienny tym, że materiały (7) rozkłada się w co najmniej jednej warstwie ukierunkowanej wzdłuż ukośnego wzdłużnego przekroju (P) rury (1) tak, aby zajmowały one w przybliżeniu całkowicie wymieniony przekrój.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiały (7) rozkłada się przez ich przemieszczenie po szeregu elementach nośnych (8), rozłożonych wzdłuż długości rury (1) na poziomach obniżających się stopniowo w kierunku pieca (3), z jednoczesnym nadawaniem wibracji elementom nośnym (8) oraz, że przez przestrzenie (9), utworzone pomiędzy elementami nośnymi (8) przepuszcza się gorące gazy (13).
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako gorące gazy (13) stosuje się spaliny, powstające przy topieniu w piecu (3) wprowadzonych tam uprzednio materiałów (7).
4. 4. Urządzenie do załadunku materiałów zawierających metal do pieca oraz do ich wstępnego nagrzewania, zawierające rurę załadowczą uchodzącą na jednym końcu nad piecem i mającą na swym drugim końcu wlot do wprowadzania materiałów do rury, znamienne tym, że zawiera elementy nośne (8) do przenoszenia ładowanych materiałów (7), rozmieszczone w rurze (1) wzdłuż jej co najmniej jednego przekroju ukośnego wzdłużnego (P) i rozłożone w przybliżeniu na całym tym przekroju, elementy (10) do przemieszczania materiałów na tych elementach nośnych (8) w kierunku pieca oraz przestrzenie (9), wykonane w/lub pomiędzy tymi elementami nośnymi umożliwiające przepływ gorących gazów od dolnego do górnego końca rury.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że elementy nośne są utworzone przez płaskie w przybliżeniu podstawki (8) rozmieszczone w sposób podobny do stopni schodzących ku piecowi, a przestrzenie (9) wykonane są pomiędzy tymi podstawkami (8).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że jako elementy do przemieszczania materiałów zawiera generatory wibracji (10) do nadawania ruchu wibracyjnego podstawkom (8).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że podstawki (8) są nachylone w kierunku pieca.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że rura (1) zawiera wylot (5) gorących gazów, przy czym wylot (5) i dolny otwarty koniec (11), uchodzący do pieca, są położone z obu stron zespołu podstawek (8).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że rura (1) zawiera lej (6) do ładowania złomu, znajdujący się nad górną podstawką (8’), zespołu podstawek (8).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że podstawki (8) rozmieszczone są wzdłuż jednej płaszczyzny (P).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że podstawki (8) rozmieszczone są wzdłuż co najmniej dwóch przecinających się płaszczyzn (P’, P”).