PL178175B1 - Żeliwiak z zamkniętym obiegiem gazu - Google Patents
Żeliwiak z zamkniętym obiegiem gazuInfo
- Publication number
- PL178175B1 PL178175B1 PL94309958A PL30995894A PL178175B1 PL 178175 B1 PL178175 B1 PL 178175B1 PL 94309958 A PL94309958 A PL 94309958A PL 30995894 A PL30995894 A PL 30995894A PL 178175 B1 PL178175 B1 PL 178175B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- furnace
- gas
- coke
- cupola
- oxygen
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
- C21B11/02—Making pig-iron other than in blast furnaces in low shaft furnaces or shaft furnaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
- F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B1/16—Arrangements of tuyeres
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
1. Zeliwiak z zamknietym obiegiem gazu, znamienny tym, ze ponizej urzadze- nia zaladunkowego (6) i odciagu podgar- dzielowego (7) umieszczone jest urzadzenie do odciagania gazu piecowego, a powyzej paleniska (1) co najmniej jedna dysza (13), która ma lance tlenowa (12), przy czym urzadzenie do odciagania gazu piecowego jest, za posrednictwem co najmniej jednego kanalu do prowadzenia gazu w obiegu za- mknietym (14,16), polaczone z dysza(13). F ig 1 PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest żeliwiak z zamkniętym obiegiem gazu.
Znany jest generalny podział klasycznych żeliwiaków z technicznego i technologicznego punktu widzenia na żeliwiaki zasilane powietrzem wzbogacanym tlenem, znane z opisów DD 299917 A7 i DE 3437911 C2, lub żeliwiaki, w których następuje bezpośrednio wtrysk tlenu, takie jak znane z patentu US-A-4324583. Przedstawiony w opisie patentuUS-A-4324583 bezpośredni wtrysk wtórnego, zawierającego tlen, gazu (50 do 100% tlenu) z prędkością ultradźwiękową, który to gaz jest wtryskiwany bezpośrednio przez dysze, oddzielnie względem dmuchu pierwotnego, zawierającego tlen, miał doprowadzić do poprawy spalania koksu i dopalania krzemu oraz zwiększenia zawartości C i zmniejszenia strat ciepła, uciekającego przez płaszcz żeliwiaka. Zgodnie z wykresem Jungblutha opublikowanym w książce „Podstawy wytapiania w żeliwiaku” wyd. GiePerei-Verlag G. M. B. H., Dusseldorf r. 1975, str. 5, w opalanych koksem żeliwiakach, ewentualnie szybowych piecach hutniczych z punktu widzenia techniki cieplnej, korzystne jest wyłącznie doprowadzanie optymalnej ilości wdmuchiwanego gazu. Oznacza to, że wzbogacanie dmuchu w tlen ma sens jedynie w tych obszarach pieca, w których panujące warunki nie są optymalne zpunktu widzenia techniki cieplnej. Wzbogacanie dmuchu w tlen prowadzi, jak wiadomo, do zwiększenia wydajności pieca. W przypadku doprowadzania 100% tlenu należy liczyć się z 5-krotnym zwiększeniem wydajności pieca. Jednocześnie pogarszają się warunki spalania, to znaczy wzrasta udział CO w gazie reakcyjnym pieca, pogarszaj ą się parametry cieplne, co w efekcie może prowadzić do przerwania procesu wytapiania. Wzbogacanie dmuchu w tlen wymaga zatem, przy utrzymaniu wydajności pieca w realnych granicach, zmniej szenia dmuchu, to znaczy w żeliwiakach z podgrzewanym dmuchem wymaga to zmniejszenia dmuchu podgrzewanego, a zatem zmniejszenia ilości gazu piecowego. Zmniejszenie ilości gazu piecowego prowadzi do
178 175 zmniejszenia szybkości przepływu gazu w piecu, co z kolei powoduje zmniejszenie udziału procesów wymiany ciepła jako funkcji ilości 'gazu w warstwie koksu i zakłóca proces wytopu. Wtrysk tlenu w obszar warstwy koksu powoduje znaczny wzrost stężenia tlenu, który z uwagi na gruboziarnistość koksu nie może w razie przekroczenia stężeń granicznych w całości przereagować z węglem. Niezwiązany tlen reaguje z żelazem, tworząc FeO, i zakłóca przebieg wytopu.
Pracujący z podgrzewanym dmuchem żeliwiak, w którym strumień gorącego gazu jest wytwarzany w rekuperatorze i który jest zasilany spalinami, powstającymi w czasie spalania gazu wielkopiecowego, stanowi obecnie najbardziej rozpowszechnioną odmianę żeliwiaków z podgrzewanym dmuchem. Piec ten nadaje się także do wytwarzania żeliwa z materiałów, których znaczną część stanowi złom stalowy. Wiadomo również, że w żeliwiakach z podgrzewanym dmuchem tworzą się obszary, w których zgodnie z zależnym od temperatury równaniem Boudouarda CO, + C -> CO następuje utlenianie lub redukcja używanych do wytopu materiałów. Przegrzanie płynnego żelaza zależy przy tym głównie od wysokości warstwy koksu, to znaczy od czasu przeciekania płynnego żelaza i od rzeczywistego rozkładu temperatury w warstwie koksu. Aby osiągnąć jak najwyższy stopień przegrzania płynnego żeliwa, gaz w strefie utleniania powinien podczas reakcji koksu mieć maksymalną temperaturę. W praktyce jest to realizowane w ten sposób, że powietrze do spalania podgrzewa się do 600°C lub wprowadza się w nie dodatkowo tlen. Pozwala to osiągnąć temperaturę gazu od 2000 do 2200°C. Wyższe temperatury nie są osiągalne z uwagi na rosnącą tendencję produktów spalania do dysocjacji oraz wysokie prędkości przepływu gazu w strefie przegrzania. Podczas topienia niskowęglowego złomu metalowego żeliwiak z podgrzewanym dmuchem ma tę wadę, że w obszarze dyszy powstaje silnie utleniająca atmosfera, która powoduje wypalanie krzemu do 30%.
Przyczyna tego stanu rzeczy leży w heterogenicznej reakcji spalania koksu. Niekorzystna jest ponadto powstająca w trakcie topienia duża ilość gazu wielkopiecowego, która z kolei pociąga za sobą znaczne koszty związane z gospodarką gazem.
Specjalne wykonanie opalanego koksem żeliwiaka jest znane z opisu patentu US-A-2788964. Żeliwiak ten jest piecem szybowym z podgrzewanym dmuchem, przeznaczonym do wytwarzania surówki żelaza w wyniku redukcji rud żelaza, majednak również służyć jako piec do przetopu surówki żelaza i złomu żelaznego/stalowego. Charakterystyczne jest to, że gorący gaz o temperaturze do 1000°C jest wdmuchiwany przez okrężnicę i stamtąd poprzez zakończone dyszami przewody spustowe wprowadzany w strefę redukcyjną szybu w kierunku z góry do dołu. W efekcie spalania mieszanina rud i antracytu przecieka przez strefę redukcji, wypełnioną gruboziarnistym koksem. W strefie redukcji następuje redukcja rudy i osiągane są temperatury do 1900°C. Wylot gazu, umieszczony w części pieca, znajdującej się nad kąpiełąumożliwia odciągnięcie głównego strumienia spalin, który jest kierowany do specjalnie skonstruowanej wytwornicy podgrzewanego dmuchu i nagrzewa w ten sposób świeży dmuch. Temperatura spalin powinna leżeć powyżej 1600°C. Redukcja zawartości CO w gazie redukcyjnym, znajdującym się w strefie redukcyjnej pieca, ma odbywać się w ten sposób, że podgrzewany dmuch, będący zarazem nośnikiem tlenu, powoduje spalenie tlenku węgla do postaci dwutlenku węgla.
Piec szybowy jest ponadto wyposażony w przewód i wentylator, które odciągają strumień boczny w postaci skierowanego do góry, zawierającego dużą ilość węglowodorów, to jest małą ilość tlenku węgla, strumienia gazu z wyciągu, umieszczonego w górnej części szybu i kierujągo przez okrężnicę, zakończoną dyszami, umieszczonymi poniżej dysz doprowadzających pod grzcwany dmuch, do strefy spalania i redukcji. Wymuszony przepływ głównej części strumienia gazów piecowych, to znaczy spalanie skierowane do dołu, zwane również spalaniem odwrotnym, powinien doprowadzić do wytworzenia w strefie redukcji temperatur od 1800 do 1900°C, które umożliwiłyby redukcję rudy żelaza. Wadą tego pieca szybowego z podgrzewanym dmuchem polega na tym, że decydujące w opalanych koksem i/lub węglem piecach szybowych procesy egzotermiczne zostają odsunięte w dół względem dysz nadmuchowych i dopiero tam tworzą się gorące gazy reakcyjne, konieczne do rozprowadzania ciepła w stałym wsadzie. W wyniku zastąpienia optymalnej z punktu widzenia wymiany ciepła, efektywnej zasady przeciwprądów nieefektywną zasadą współprądów do wymiany ciepła pozostaje jedynie skrócona
178 175 część szybu, co odpowiada zmniejszeniu normalnej strefy wymiany ciepła do około 1/4, co w opisie nrUS-A-2788964 nie jest w żaden sposób kompensowane. Ponieważ osiągane temperatury komory pieca między 1800 i 1900°C odpowiadają typowemu poziomowi temperatur w piecach z zimnym lub podgrzewanym dmuchem, warunki te nie gwarantują topienia wsadu z metali żelaznych.
Skierowany ku górze, powstający powyżej dysz do gorącego nadmuchu, strumień boczny składa się z węglowodorów, głównie w postaci metanu, powstającego w wyniku reakcji gazu wodnego i reakcji tworzenia metanu. Warunki tworzenia metanu zgodnie z tym mechanizmem zakładają jednak przy ciśnieniu normalnym temperatury powyżej 700°C, a przy odpowiednich warunkach technicznych nawet 1000°C, oraz obecność atmosfery pary nasyconej. Piec według patentu nr US-A-2788964 wyklucza jednak właśnie spełnienie tych warunków, tak że niemożliwe jest powstanie skierowanego do góry strumienia węglowodorów gazowych, co z kolei uniemożliwia realizację zasady zamkniętego obiegu gazu.
Z punktu widzenia techniki cieplnej gromadzenie się węglowodorów w płaszczyźnie poniżej dysz podgrzewanego dmuchu jest bez znaczenia, ponieważ płaszczyzna ta jest zbytnio oddalona od dysz nadmuchowych. W wyniku tego złożony z powietrza i tlenu podgrzewany dmuch reaguje z węglem z warstwy koksu i/lub węgla i nie starcza gojuż do spalania metanu. W związku z tym metanjest bezużytecznie odprowadzany przez leżący bezpośrednio poniżej otwór wyciągowy. Jeżeli mimo to związki C-H miałyby częściowo ulec spaleniu do postaci CO2 i H2O, wówczas składniki te ulegająponiżej dysz redukcji endotermicznej wspólnie z CO2, pochodzącym ze spalania koksu i/lub węgla, zgodnie z równaniem Boudouarda do postaci CO i H2, co powoduje obniżenie-temperatury w strefie redukcji i zwiększenie zużycia gruboziarnistego koksu. Niekorzystne jest również to, że w piecu według patentu nr US-A-2788964 z powodu niepodgrzewania szybu nad dyszami do podgrzewanego dmuchu ulega zahamowaniu egzotermiczny proces redukcji pośredniej, istotny zwłaszcza dla procesów wielkopiecowych i w związku z tym stanowiący od 55 do 60% wszystkich procesów redukcji, a opierający się na tworzeniu wydłużonych stref temperaturowych między 800 i 1000°C. Powyżej 1000°C rozpoczyna się endotermiczny proces redukcji bezpośredniej. Umieszczony w piecu wsad jest dopiero w płaszczyźnie dyszy nagrzewany uderzeniowo do temperatur powyżej 1000°C, w związku z czym podlega on od razu redukcji bezpośredniej. Opisany typowy wsad nie jest w stanie dostarczyć związanych z tym procesem, znacznie większych ilości ciepła, co powoduje załamanie się gospodarki ciepłem piecowym i może prowadzić do przerwania procesu.
Niekorzystna jest również geometria strefy pieca poniżej gardzieli, która w przedstawionym krótkim wykonaniu pieca nie może zapewnić wystarczającego czasu dla zajścia procesów nagrzewania i dyfuzji, oraz to, że gruboziarnisty koks przed dyszami nadmuchowymi jest zużywany na początku procesu i można go zastąpić jedynie rozdrobnionym wsadem i miałkim koksem i/lub węglem. Rozdrobnienie to ma dodatkowo niekorzystny wpływ na przewiewność wsadu oraz procesy nagrzewania i dyfuzji. Proces wielkopiecowy prowadzony metodą według patentu nr US-A-2788964 nie jest możliwy do zrealizowania w praktyce, podobnie jak zastosowanie przedstawionego sposobu na bazie zamkniętego obiegu gazu oraz topienie wsadu metalowego, z punktu widzenia' techniki cieplnej oraz z uwagi na geometrię pieca i parametry przepływu gazu.
Wszystkie znane dotychczas modyfikacje wykazywały również niekorzystne cechy podczas wytopu niskowęglowych, podatnych na utlenianie, metali żelaznych. Znane jest rozwiązanie, w którym wsad z metali żelaznych jest ładowany do centralnego szybu. Koks i wapń są doprowadzane do, trzonu pieca za pośrednictwem sześciu, rozmieszczonych symetrycznie na obwodzie, szybów załadunkowych. Powietrze do spalania, które jest wdmuchiwane z dużąszybkościąprzez specjalne dysze, nie jest podgrzewane, jest natomiast wzbogacone tlenem w ilości do 1,5%. Piec jest sterowany w ten sposób, że gazy powstające w procesie spalania przepływają zawsze przez szyb centralny, skutecznie nagrzewając wsad żelazny. Szereg dysz wtórnych powoduje dopalanie gazów, zawierających CO, przed wejściem do szybu centralnego. Wsad tego pieca należy upatrywać w tym, że warstwa nasypowa tworzy liczbę omywanych gazem kanałów,
1718 175 które nie mogą być równomiernie zasilane gorącym powietrzem, na skutek czego wymieszanie powietrza i gazu do spalania nie jest pełne, czyli nie zachodzi pełna przemiana CO w CO2. Spaliny zawierają w dalszym ciągu CO w ilości powyżej 0,1% objętościowego. Zatem również w tym przypadku ochrona środowiska przed zanieczyszczeniem wymaga dużych nakładów w zakresie gospodarki gazem.
W żeliwiakach z podgrzewanym dmuchem, wyposażonych w palnik plazmowy, z uwagi na wysoką zawartość CO oraz niezbędne w tym przypadku dopalanie, powietrze do spalania jest zwykle dodatkowo podgrzewane. Palnik plazmowy jest stosowany do dalszego podgrzewania częściowego strumienia powietrza do spalania do temperatur między 3000 i 5000°C, przy czym temperaturę można tu regulować na dowolnej wartości pośredniej. Wejściowa temperatura powietrza do spalania może wynosić do 1400°C. Te wysokie temperatury warunkują redukujące działanie pieca. Wad żeliwiaków z podgrzewanym dmuchem, wyposażonych w palniki plazmowe, należy upatrywać w stosunkowo wysokich kosztach poboru prądu, ponieważ topienie jest tu realizowane pośrednio w sposób elektryczny. Ilość odprowadzanego CO2 jest duża.
W celu wyeliminowania dużych ilości wyrzucanych gazów ten typ pieca doczekał się przyszłościowych opracowań modelowych (wydanie specjalne Gieperei 79 (1992)4, str. 134-143). Przedstawiono tu propozycję stworzenia zamkniętego obiegu gazu na tej zasadzie, że przy pomocy palnika plazmowego wytwarza się w strumieniu częściowym nagrzany do wysokich temperatur gaz jako nośnik ciepła, następnie doprowadza się go poprzez zmieszanie z pozostałą częścią gazu do żądanej temperatury, powstały gaz wielkopiecowy odciąga się w całości z pieca i po oczyszczeniu kieruje z powrotem do palnika plazmowego, celem podgrzania. Niekorzystne jest to, że realizacja tego rozwiązania modelowego zajmuje sporo miejsca, co wiąże się ze znacznymi kosztami, a proces wytopu, uwarunkowany wytworzeniem w piecu sztucznej atmosfery, wymaga dodatkowego oprzyrządowania pomiarowego, sterującego i regulacyjnego.
Zadaniem wynalazku jest opracowanie prostego w działaniu, opalanego koksem żeliwiaka z zamokniętym obiegiem gazu, charakteryzującego się niskimi kosztami.
W zgodnym z wynalazkiem żeliwiaku z zamkniętym obiegiem gazu, zadanie to zostało rozwiązane przez to, że poniżej urządzenia załadunkowego i odciągu podgardzielowego umieszczone jest urządzenie do odciągania gazu piecowego, a powyżej paleniska co najmniej jedna dysza, która ma lancę tlenową, przy czym urządzenie do odciągania gazu piecowego jest za pośrednictwem co najmniej jednego kanału do prowadzenia gazu w obiegu zamkniętym, połączone z dyszą 13.
Korzystnie, urządzenie do odciągania gazu piecowego ma postać okrężnicy, która jest połączona z dyszami poprzez urządzenie odciągowe, kanał do prowadzenia gazu w obiegu zamkniętym i okrężnicę do prowadzenia gazu w obiegu zamkniętym.
Urządzenie odciągowe może mieć postać wentylatora promieniowego lub strumieniowego kompresora gazowego.
Urządzenie do odciągania gazu piecowego ma postać kilku otworów do odciągania gazu piecowego, które są połączone z dyszami poprzez kilka kanałów.
Lance tlenowe są prowadzone centrycznie w dyszach, przy czym są one usytuowane względem płaszcza pieca w regulowanym odstępie, który wynosi co najmniej 15 mm, a płaszcz pieca w obszarze oddziaływania dysz ma rozszerzenie w kształcie czaszy.
Zgodny z wynalazkiem opalany koksem żeliwiak jest stosowany wyłącznie przy użyciu tlenu jako czynnika, powodującego spalanie, i medium nośnego dla, do odciąganego poniżej gardzieli, niedopalonego gazu piecowego o wysokiej zawartości CO. W związku z tym realizowane w klasycznych żeliwiakach poza warstwą nasypową dopalanie gazu do postaci, pozbawionej CO, co stanowi warunek wytwarzania podgrzewanego dmuchu ze świeżego powietrza (ok. 21 % 02, 79% N2) przez wymienniki ciepła z gorącego gazu piecowego, jest w zgodnym z wynalazkiem żeliwiaku przeniesione do warstwy nasypowej bezpośrednio przed strefę utleniania. Opisane i potwierdzone w praktyce działanie pieca sprowadza się zatem do tego, że jako czynnika spalającego używa się wyłącznie tlenu, nie korzystając przy tym z powietrza jako nośnika azotu. Wykorzystanie wartości energetycznej zawierających CO gazów piecowych następuje przy tym
178 175 korzystnie w sposób bezpośredni, bez przeniesienia procesu wytwarzania podgrzewanego dmuchu do strefy topienia i przegrzania. Tylko taki układ umożliwia niezbędne do zajścia procesu przesunięcie równania Boudouarda w kierunku CO.
Zgodnie z wynalazkiem wykonanie obszaru dysz w płaszczu pieca sprawia, że już na wylocie dysz następuje mieszanie gazu piecowego z tlenem i rozpoczyna się reakcja przemiany CO + O2 w cO2. Prowadzi to do powstania żądanej atmosfery piecowej i zajścia procesów metalurgicznych.
Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia zgodny z wynalazkiem żeliwiak w przekroju, fig. 2 - inne wykonanie opalanego koksem żeliwiaka w przekroju, fig. 3 - zgodne z wynalazkiem wykonanie obszaru dysz w płaszczu pieca w przekroju.
Na figurze 1 przedstawiono opalany koksem żeliwiak z kominem spalinowym 4 w przekroju. Pokazuje on, że poniżej urządzenia załadunkowego 6 i odciągu podgardzielowego 7 w obszarze strefy grzania wstępnego 3 umieszczona jest okrężnica do odciągania gazu piecowego 9, a powyżej paleniska 1 w obszarze strefy topienia i przegrzania 2 cztery dysze 13, które zawierają prowadzone centralnie lance tlenowe 12, przy czym okrężnica do odciągania gazu piecowego 9 jest za pośrednictwem wentylatora promieniowego 10, kanału gazowego 14 i okrężnicy gazowej 11 połączona z dyszami 13.
Figura 2 pokazuje inne wykonanie opalanego koksem żeliwiaka w przekroju. Charakterystyczne jest to, że poniżej urządzenia załadunkowego 6 i odciągu podgardzielowego 7 na obwodzie szybu pieca 5 rozmieszczone są tutaj cztery otwory do odciągania gazu piecowego 15, które poprzez kanały 16 połączone są z leżącymi nad paleniskiem 1 dyszami 13, które również posiadają centralnie prowadzone lance tlenowe 12.
Figura 3 pokazuje zgodne z wynalazkiem wykonanie obszaru dysz w płaszczu pieca w przekroju. Płaszcz pieca 17 posiada w obszarze, objętym kierunkiem działania dysz 18, kuliste rozszerzenie 19, a prowadzone centralnie w dyszach 13 lance tlenowe 12 są odsunięte od płaszcza pieca 17 na odległość a równą 18 mm. Tego rodzaju układ dysz i lancy tlenowych działa na zasadzie iniektora ssącego, podobnie jak na przykład strumieniowy kompresor gazowy. W celu wytopu stopów z żeliwa szarego, w zgodnym z wynalazkiem żeliwiaku, należy postępować w sposób opisany poniżej.
Przykład I.
Za pośrednictwem urządzenia załadunkowego 6 opalany koksem żeliwiak załadowuje się wsadem z metali żelaznych, składającym się z 50% złomu żeliwnego i 50% złomu obiegowego, koksem wsadowym i dodatkami żużlotwórczymi. Koks wsadowy stanowi część paliwa, która jest dodawana w trakcie procesu topienia i przegrzewania do żeliwiaka jako zamiennik koksu wypełniającego. Koks wypełniający stanowi część paliwa, które ładuje się do żeliwiaka przed rozpoczęciem procesów topienia i przegrzewania, w celu utworzenia kolumny koksu. Ta kolumna koksu tworzy strefę topienia i przegrzewania oraz obszar nawęglania stopionego wsadu z metali żelaznych. Dodatki żużlotwórcze są składnikami mineralnymi, niezbędnymi do ożużlowania popiołu, powstającego w trakcie spalania koksu. Ilość dodatków żużlotwórczych jest określana procentowo w odniesieniu do ilości koksu wsadowego w kg/wsad. Ilość koksu wsadowego jest podawana procentowo w odniesieniu do ciężaru wsadu z metali żelaznych. Koks wypełniający jest określany procentowo w odniesieniu do ciężaru wsadu żelaznego w trakcie wędrówki stopionego metalu, to jest przy uwzględnieniu ilości wsadu żelaznego stopionego w całkowitym czasie topienia. Z analizy gatunkowej wsadu wynika, że zawiera on do 3,42% C, 1,85% Si, 0,62% Mn, 0,50% P i 0,11% S oraz < 1% pierwiastków śladowych i w uzupełnieniu do 100% - Fe. Zawartość tlenków żelaza wynosi do 2% Na jeden wsad dodaje się 10,43% koksu wsadowego o wielkości najdłuższej krawędzi ziarna 60 - 90 mm. Udział koksu wypełniającego o wielkości ziarna 80 100 mm wynosi 1,81%, natomiastjako dodatek żużlotwórczy dodaje się kamień wapienny w ilości 20% koksu wsadowego. Wentylator promieniowy 10 powoduje zawrócenie 60% gazu piecowego, który składa się z około 63% CO i 37% CO2 oraz gazu resztkowego (H i H2O), z dysz 13 okrężnicy odciągającej 9 z powrotem do pieca. Ten gaz piecowy ma temperaturę 550°C i spala się w warunkach jednoczesnego doprowadzania tlenu w ilości 33%, w odniesieniu do doprowadza178175 nej ilości gazu. Zachodzące w wyniku tego w strefie topienia i przegrzewania procesy metalurgiczne o charakterze redukcyjnym prowadzą do otrzymania płynnego żeliwa o składzie 3,64% C, 2,03% Si, 0,58% Mn, 0,5% P i> 0,11°/ S. Stopień nawęglenia tego materiału, nie zawierającego złomu stalowego, wyniósł zatem 7%, zawartość krzemu wzrosła o 10%, natomiast mangan uległ wypaleniu w ilości 5%, przy czym wszystkie te wartości odnoszą się do materiału wyjściowego. Do nawęglenia potrzebne jest 0,27% koksu wsadowego, natomiast do redukcji dwóch procent tlenków żelaza 0,23% koksu wsadowego. Efektywny udział koksu wynosi 11,75%. Zasadowe prowadzenie pieca pozwala zapobiec postępującemu zasiarczaniu żeliwa.
Wynalazek powoduje zminimalizowanie ilości wyrzucanego pyłu do około 40% ilości typowej dla opalanych koksem żeliwiaków. Odciąg podgardzielowy 7 odprowadza pozostałości gazu piecowego, przy czym urządzenie zapłonowe 8 zapewnia ciągły zapłon gazu wielkopiecowego, a w związku z tym całkowite dopalanie gazu. W efekcie umieszczone za żeliwiakiem urządzenia odpylające są mniejsze.
Przykład II.
Za pośrednictwem urządzenia załadunkowego 6 opalany koksem żeliwiak załadowuje się 25% wiórów odlewniczych, 40% złomu stalowego, w tym 30% złomu rozdrobnionego, 32% złomu obiegowego, 0,22% FeSi i 0,22°/ FeMn. Przy pomocy analizy gatunkowej stwierdzono obecność 2,09% C, 1,18% Si, 0,55% Mn, 0,34% P i 0,08% S oraz< 1% pierwiastków śladowych i do 100% Fe. Zawartość tlenków żelaza wynosi 2% wsadu. Na jeden wsad dodaje się 10,43% koksu wsadowego o wielkości ziarna 60 - 90 mm. Udział koksu wypełniającego o wielkości ziarna 80 - 100 mm wynosi 1,81%. Jako dodatki żużlotwórcze stosuje się kamień wapienny w ilości 20% koksu wsadowego. 60% gazu piecowego o temperaturze 480°C jest kierowanych z odciągu gazu piecowego 9 przez dysze 13 ponownie do strefy topienia i przegrzewania 2, przy czym gaz ten jest spalany w doprowadzanym jednocześnie tlenie, którego ilość wynosi 33%> w odniesieniu do całkowitej ilości doprowadzanego gazu. W efekcie otrzymuje się płynne żeliwo o zawartości 3,51)%o C, 1,4% Si, 0,6% Mn, 0,40%o P i >0,10%> S. Stopień nawęglenia tego wsadu, złożonego wyłącznie z trudno topliwych materiałów z odzysku, wynosi 71%, w odniesieniu do materiału wyjściowego. Względny wzrost zawartości Si wynosi 10%, a względny ubytek Mn około 5%. Wzrost ilości siarki wynosi ok. 33%, co pochodzi z siarki, zawartej w koksie, w przypadku kwaśnego prowadzenia pieca. Do nawęglenia zużywa się 1,67% koksu wsadowego, natomiast do redukcji tlenków żelaza 0,23%o koksu wsadowego. Efektywny udział koksu wynosi 10,34%, Temperatura strugi żelaza wynosi 1500°C. Odciągnięcie 60%, gazu piecowego poniżej gardziel, z kolumny nasypowej oraz spalanie z udziałem tlenu w obszarze paleniska pozwala zminimalizować ilość wyrzucanego pyłu do około 40% ilości, typowej dla procesów wytapiania w żeliwiakach. Pozostałe, nieodciągnięte resztki gazu piecowego podlegają całkowitemu dopaleniu.
178 175
Fig· 2
178 175
178 175
Fig. 1
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.
Cena 2,00 zł.
Claims (8)
- Zastrzeżenia patentowe1. Żeliwiak z zamkniętym obiegiem gazu, znamienny tym, że poniżej urządzenia załadunkowego (6) i odciągu podgardzielowego (7) umieszczone jest urządzenie do odciągania gazu piecowego, a powyżej paleniska (1) co najmniej jedna dysza (13), która ma lancę tlenową (12), przy czym urządzenie do odciągania gazu piecowego jest, za pośrednictwem co najmniej jednego kanału do prowadzenia gazu w obiegu zamkniętym (14,16), połączone z dyszą (13).
- 2. Żeliwiak według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie do odciągania gazu piecowego ma postać okrężnicy (9), która jest połączona z dyszami (13) poprzez urządzenie odciągowe (10), kanał do prowadzenia gazu w obiegu zamkniętym (14) i okrężnicę do prowadzenia gazu w obiegu zamkniętym (11).
- 3. Żeliwiak według zastrz. 2, znamienny tym, że urządzenie odciągowe (10) ma postać wentylatora promieniowego.
- 4. Żeliwiak według zastrz. 2, znamienny tym, że urządzenie odciągowe (10) ma postać strumieniowego kompresora gazowego.
- 5. Żeliwiak według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie do odciągania gazu piecowego ma postać kilku otworów (15), które sąpołączone z dyszami (13) poprzez kilka kanałów (16).
- 6. Żeliwiak według zastrz. 1, znamienny tym, że lance tlenowe (12) są prowadzone centrycznie w dyszach (13).
- 7. Żeliwiak według zastrz. 6, znamienny tym, że lance tlenowe (12) są usytuowane względem płaszcza pieca (17) w regulowanym odstępie a, który wynosi co najmniej 15 mm.
- 8. Żeliwiak według zastrz. 7, znamienny tym, że płaszcz pieca (17), w obszarze oddziaływania dysz (13), ma rozszerzenie w kształcie czaszy (19).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4301322A DE4301322C2 (de) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | Verfahren und Einrichtung zum Schmelzen von eisenmetallischen Werkstoffen |
PCT/EP1994/000108 WO1994017352A1 (de) | 1993-01-20 | 1994-01-18 | Verfahren und einrichtung zum schmelzen von eisenmetallischen werkstoffen in einem koksbeheizten kupolofen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL309958A1 PL309958A1 (en) | 1995-11-13 |
PL178175B1 true PL178175B1 (pl) | 2000-03-31 |
Family
ID=6478506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL94309958A PL178175B1 (pl) | 1993-01-20 | 1994-01-18 | Żeliwiak z zamkniętym obiegiem gazu |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5632953A (pl) |
EP (2) | EP0614060A1 (pl) |
JP (1) | JP3014763B2 (pl) |
AT (1) | ATE157158T1 (pl) |
CZ (1) | CZ284179B6 (pl) |
DE (2) | DE4301322C2 (pl) |
ES (1) | ES2106505T3 (pl) |
PL (1) | PL178175B1 (pl) |
WO (1) | WO1994017352A1 (pl) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4338985C2 (de) * | 1993-11-15 | 1996-07-18 | Hans Ulrich Dipl Ing Feustel | Kokslos betriebener Herd-Schacht-Ofen |
PL183679B1 (pl) * | 1995-08-28 | 2002-06-28 | Linde Gas Ag | Sposób prowadzenia pieca szybowego |
DE19536932C2 (de) * | 1995-10-04 | 2001-01-11 | Hans Ulrich Feustel | Verfahren zum Schmelzen von Materialien in einem koksbeheizten Kupolofen |
US6090180A (en) * | 1998-07-29 | 2000-07-18 | Amsted Industries Incorporated | Cupola emission control system and method |
FR2801321B1 (fr) * | 1999-11-23 | 2002-02-15 | Bernard Audant | Cubilot a aspiration du comburant et procede de conduite d'un tel cubilot |
DE102008012183A1 (de) | 2008-03-03 | 2009-09-10 | Mallon, Joachim, Dipl.-Phys. | Reduktion von Metalloxiden |
JP5433994B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2014-03-05 | Jfeスチール株式会社 | 竪型溶解炉を用いた溶銑製造方法 |
JP5262354B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2013-08-14 | Jfeスチール株式会社 | 竪型溶解炉を用いた溶銑製造方法 |
DE102008048779A1 (de) | 2008-09-24 | 2010-03-25 | Linde Ag | Schachtofen mit Gichtgasrückführung |
DE102011115450A1 (de) | 2011-10-08 | 2013-04-11 | Linde Aktiengesellschaft | Schachtofen mit Gichtgasrückführung |
EP2834380A4 (en) * | 2012-04-05 | 2015-12-30 | Global Iron & Steel Services Llc | PROCESS FOR RECOVERING IRON / STEEL IN BATTITURES AND FINES |
CN106052377B (zh) * | 2016-07-27 | 2018-09-07 | 神雾科技集团股份有限公司 | 燃气冲天炉 |
CN112853020A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 广钢气体(广州)有限公司 | 一种水冷式冲天炉及应用其的冶炼方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE299917C (pl) * | ||||
US1815899A (en) * | 1929-01-14 | 1931-07-28 | Brassert & Co | Method for the treatment of iron ore |
US2283163A (en) * | 1941-02-07 | 1942-05-19 | Brassert & Co | Shaft furnace and method of operating same |
US2788964A (en) * | 1954-04-12 | 1957-04-16 | Schnyder Otto | Metallurgical furnace |
GB914904A (en) * | 1959-10-28 | 1963-01-09 | British Oxygen Co Ltd | Melting of ferrous metal |
GB988579A (en) * | 1960-09-14 | 1965-04-07 | Huettenwerk Oberhausen Ag | Improvements in and relating to the production of liquid pig iron from ore |
US3216711A (en) * | 1962-07-06 | 1965-11-09 | United Aircraft Corp | Blast furnace pressurized by jet engine gas |
US4324583A (en) * | 1981-01-21 | 1982-04-13 | Union Carbide Corporation | Supersonic injection of oxygen in cupolas |
DE3437911A1 (de) * | 1984-10-12 | 1986-04-24 | KGT Giessereitechnik GmbH, 4000 Düsseldorf | Verfahren zum schmelzen von metall und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
US4828607A (en) * | 1987-05-08 | 1989-05-09 | Electric Power Research Institute | Replacement of coke in plasma-fired cupola |
US4769065A (en) * | 1987-05-08 | 1988-09-06 | Electric Power Research Institute | Control of a plasma fired cupola |
-
1993
- 1993-01-20 DE DE4301322A patent/DE4301322C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-01-18 DE DE59403790T patent/DE59403790D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-01-18 AT AT94905072T patent/ATE157158T1/de not_active IP Right Cessation
- 1994-01-18 EP EP19940100686 patent/EP0614060A1/de not_active Withdrawn
- 1994-01-18 JP JP51663594A patent/JP3014763B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-18 ES ES94905072T patent/ES2106505T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-18 US US08/492,016 patent/US5632953A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-01-18 CZ CZ951829A patent/CZ284179B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1994-01-18 EP EP94905072A patent/EP0680592B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-18 PL PL94309958A patent/PL178175B1/pl unknown
- 1994-01-18 WO PCT/EP1994/000108 patent/WO1994017352A1/de active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1994017352A1 (de) | 1994-08-04 |
ATE157158T1 (de) | 1997-09-15 |
EP0614060A1 (de) | 1994-09-07 |
US5632953A (en) | 1997-05-27 |
CZ284179B6 (cs) | 1998-09-16 |
PL309958A1 (en) | 1995-11-13 |
EP0680592B1 (de) | 1997-08-20 |
CZ182995A3 (en) | 1996-01-17 |
JP3014763B2 (ja) | 2000-02-28 |
EP0680592A1 (de) | 1995-11-08 |
DE4301322A1 (de) | 1994-07-21 |
ES2106505T3 (es) | 1997-11-01 |
DE59403790D1 (de) | 1997-09-25 |
DE4301322C2 (de) | 1994-12-15 |
JPH08504937A (ja) | 1996-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2106413C1 (ru) | Способ производства чугуна | |
RU2025499C1 (ru) | Способ ведения плавки в электродуговой печи и электродуговая печь для ведения плавки | |
EP1067201B1 (en) | Start-up procedure for direct smelting process | |
SU1500166A3 (ru) | Способ восстановительной плавки железных руд | |
RU2260059C2 (ru) | Способ прямой плавки | |
US5286277A (en) | Method for producing steel | |
KR930009970B1 (ko) | 집괴(潗塊)나 광석으로부터 철 및 다른 금속을 제련하는 용광로 | |
PL178175B1 (pl) | Żeliwiak z zamkniętym obiegiem gazu | |
JPH0762162B2 (ja) | 鉄浴反応器内でガス及び溶鉄を製造する方法 | |
US20120279353A1 (en) | System and method for producing metallic iron | |
JPH01195226A (ja) | 溶融還元方法 | |
EP1320633B1 (en) | A direct smelting process and apparatus | |
RU2346057C2 (ru) | Усовершенствованный способ плавки для получения железа | |
KR100866850B1 (ko) | 용융금속의 생산을 위한 모듈형 장치 | |
JPS61221322A (ja) | 金属原料溶解精錬方法 | |
US3471283A (en) | Reduction of iron ore | |
US4772318A (en) | Process for the production of steel from scrap | |
JPH01195225A (ja) | 製鉄原料の溶解方法 | |
JP4992257B2 (ja) | 還元金属の製造方法 | |
JP2003065677A (ja) | 溶解装置 | |
JPH0130888B2 (pl) | ||
JP3280839B2 (ja) | 竪型炉における金属溶解法 | |
AU2001272223B2 (en) | A direct smelting process and apparatus | |
JPH0310030A (ja) | ステンレス鋼製造過程副産物の処理炉 | |
US1556316A (en) | Method of reducing oxide ores to metallic state |