PL184546B1

PL184546B1 - Sposób i urządzenie wytopowe do wytwarzania stali o wysokiej zawartości Cr i lub żelazostopów

Info

Publication number: PL184546B1
Application number: PL98327160A
Authority: PL
Inventors: Wu@Wei@Ping; Deppner@Karl@Heinz; Schneider@Karl@Josef
Original assignee: Schloemann Siemag Ag
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2002-11-29
Also published as: EP0889138A1; EP0889138B1; US6544471B1; CA2242251A1; CZ208998A3; ZA985644B; BR9802302A; DE19728102A1; US6068676A; ATE235566T1; DE59807613D1; DE19728102C2; PL327160A1

Abstract

1 . Sposób wytwarzania stali o wysokiej zawarto- s ci Cr i/lub zelazostopów, w którym wsad metaliczny stapia sie w zbiorniku wytopowym, wytwarza sie stop, poddaje sie go swiezeniu i redukcji, zas przez dysze w dnie zbiornika doprowadza sie gazy procesowe, znamienny tym, ze stosuje sie zbiornik wytopowy o wlasciwej objetosci reakcyjnej od 0,4 do 1,5 m3 /t, zas dawki wdmuchiwanych gazów procesowych re- guluje sie w przedziale od 0,1 do 3,0 Nm3 /t/min, i staly material wsadowy topi sie za pomoca luku elektrycz- nego, przy czym jednoczesnie nadmuchuje sie powietrze/azot, a po utworzeniu cieklej masy nadmu- chuje sie mieszanine gazowa z tlenu i gazu obojetne- go, oraz po wprowadzeniu srodków zuzlotwórczych i skladników stopowych zwieksza sie przeplyw tlenu i odpowiednio redukuje sie moc luku elektrycznego, a w trakcie swiezenia redukuje sie przeplyw tlenu w stosunku do gazu obojetnego i prowadzi sie odwe- glanie poprzez zwiekszenie mocy luku elektrycznego z niewielkim zzuzleniem chromu, przy czym w trakcie redukcji plynnego metalu za pomoca odpowiednich substancji redukujacych redukuje sie z zuzla przede wszystkim chrom, zas krzem wiaze sie za pomoca srod- ków zuzlotwórczych. FIG. 5 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie wytopowe do wytwarzania stali o wysokiej zawartości Cr i/lub żelazostopów.

Znane są różne sposoby wytwarzania stali nierdzewnych, kwasoodpomych i żarowytrzymałych o wysokim stopniu czystości i niewielkiej zawartości gazu.

Najbardziej znane jest przy tym wytapianie w piecu łukowym, lub wytapianie w piecu łukowym połączone z następującym potem świeżeniem w konwertorze przy użyciu mieszanin gazowych lub w warunkach próżni.

Wytwarzanie stali nierdzewnych, kwasoodpomych i żarowytrzymałych tylko w piecu łukowym wymaga dużych nakładów energetycznych i stwarza problemy w zakresie uzyskania wymaganego stopnia czystości.

Wytwarzanie wspomnianych stali w piecu łukowym z następującym potem świeżeniem w dotychczas znanych konwertorach przy użyciu mieszanin gazowych ma tę wadę, że konwertory te były pierwotnie przystosowane do wytwarzania wyłącznie stali chromowych, w związku z czym ich właściwa komora reakcyjna jest mniejsza niż w przypadku wytwarzania gatunków stali stopowych o większym spektrum pierwiastków stopowych. Warunkiem uzyskania wymaganej dużej szybkości świeżenia i nagrzewania jest duża podaż tlenu. Poza tym podczas fazy dezoksydacji nie jest możliwe uniknięcie reoksydacji płynnego metalu, spowodowanej wnikaniem powietrza do komory reakcyjnej.

Ponadto w trakcie spustu zredukowanej stali zachodzi intensywny kontakt z tlenem atmosferycznym, czego efektem są niekorzystne zanieczyszczenia tlenkowe, prowadzące do powstawania braków produkcyjnych.

Dla opisanego tu wytwarzania stali wysokostopowych, korzystnie o wysokiej zawartości Cr i Ni, znalazła zastosowanie tak zwana metoda Duplex - w której wykorzystuje się piec łukowy z ustawionym za nim konwertorem - oraz tak zwana metoda Triplex - w której wykorzystuje się piec łukowy z ustawionym za nim konwertorem oraz dołączonym do niego urządzeniem próżniowym.

W obu rozwiązaniach piec łukowy służy jako agregat do wstępnego topienia. Właściwy proces końcowy wytwarzania żądanego gatunku stali o wysokich zawartościach pierwiastków stopowych i niskich zawartościach węgla odbywa się w konwertorze z bocznymi dyszami podpowierzchniowymi, w konwertorze z dyszami dolnymi lub w konwertorze z obydwoma układami dyszowymi - umieszczonymi z boku i w dnie.

Znana jest metoda AOD (Argon, Oxygen, Decarburization) względnie ulepszona AOD (L) (Argon, Oxygen, Decarburization) (Lance), realizowane za pomocą konwertora o objętości właściwej od 0,45 do 0,60 m³/t stali.

W pierwotnym sposobie stosuje się tylko jedną lub kilka dysz dolnych, natomiast w sposobie ulepszonym przez otwór zbiornika, za pomocą lancy, wdmuchuje się dodatkowo od góry tlen. Znana jest ponadto metoda CLU-(L) (Creusot Loire Uddeholm), w którym część gazu obojętnego zastępuje się przegrzaną parą w celu zmniejszenia ciśnienia cząstkowego tlenku węgla.

W metodzie K-OBM-S/K-BOP (K = kombinowana = combined, Oxygen, Bottom, Maxhutte, Stainless lub combined, Basic, Oxygen Process) stosuje się dysze zarówno dolne, jak też boczne, przy czym jako gaz chłodzący do ochrony dysz stosuje się dodatkowo węglowodory lub gazy obojętne, względnie mieszaninę obu gazów.

W sposobie tym zamiast LBO i jednego konwertora stosuje się dwa konwertory, przy czym w tak zwanym konwertorze topienia wstępnego odfosforowaną surówkę przedmuchuje się stopiony metal następnie wlewa się do kadzi i do tak zwanego konwertora końcowego, gdzie przeprowadza się proces końcowy w mieszaninie O2 + N2 + (Ar) i zawierającym węglowodory gazie ochronnym, przy dodaniu złomu, dodatków stopowych i domieszek. Do obu zbiorników konwertorowych wdmuchuje się dodatkowo tlen przez górną lancę.

Na zakończenie należy wspomnieć metodę KMS-S (kombinowaną = combined, Maxhiitte, Stainless-Steelmaking), w którym dodatkowo względem podanych wyżej gazów procesowych do zbiornika konwertorowego dodaje się koks lub węgiel w postaci sproszkowanej lub rozdrobnionej w celu dopalania, przy jednoczesnym zwiększeniu udziału stałych, metalicznych substancji wsadowych, i w celu polepszenia przebiegu procesu metalurgicznego.

184 546

W obu rozwiązaniach technologicznych stosuje się zatem zbiornik topienia wstępnego w postaci pieca łukowego oraz zbiornik świeżenia w postaci konwertora, przy czym przy każdej zmianie agregatu obróbkowego, połączonej z przelewaniem wstępnie obrobionego metalu, należy się liczyć ze stratami temperatury względnie energii oraz stratami wydajności względnie ubytkami metalu.

Aby zmniejszyć zwłaszcza ubytki chromu, wstępnie stopiony metal należy przed każdą zmianą zbiornika redukować za pomocą FeSi/Al. Do osiągnięcia jak najpełniejszej redukcji konieczny jest jednak stechiometryczny nadmiar substancji redukujących. W ustawionym dalej agregacie, czyli konwertorze, nadmiar ten należy po napełnieniu konwertora ponownie potraktować tlenem, zanim przeprowadzi się odweglanie bez znacznego zżużlenia chromu oraz inne etapy obróbki.

Z niemieckiego opisu patentowego DE 33 47 718 znany jest sposób wytwarzania stali stopowych, zwłaszcza stali wysokochromowych, w którym wykorzystuje się wspomnianą wcześniej metodę Duplex. W sposobie tym, w celu wytworzenia w stalowniach i odlewniach stali o wysokim stopniu czystości i niewielkiej zawartości gazu, po stopieniu stali w piecu łukowym lub podobnym agregacie do topienia umieszcza się ją razem z żądanymi składnikami stopowymi w konwertorze, poddaje świeżeniu i dezoksydacji, przy czym jednocześnie zachodzi płukanie gazem obojętnym, zaś stopiony metal jest po spuszczeniu z konwertora do kadzi poddawany końcowej obróbce za pomocą płukania gazem obojętnym

Stosuje się przy tym konwertor o właściwej komorze reakcyjnej od 0,45 do 0,8 Nm^J/t stali, zaś doprowadzanie gazów procesowych reguluje się w trakcie obróbki konwertorowej w zakresie od 0,5 do 2,0 Nm³/t · min.

Doprowadzanie gazów procesowych odbywa się w konwertorze poprzez otwory nadmuchowe w dnie lub w pobliżu dna, przy czym podczas fazy dezoksydacji ujście konwertora zostaje czasowo zmniejszone, zaś podczas spustu na stal podaje się żużel wychwytujący, zawierający substancję dezoksydującą.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 195 09 285 Cl znane jest urządzenie do topienia z jednym lub dwoma, ustawionymi obok siebie, zbiornikami konwertorowymi, przy czym zbiornik topienia jest za pomocą rozmieszczonych na obwodzie elementów nośnych zamocowany rozłącznie na wewnętrznych pierścieniach tocznych, z których każdy jest za pomocą segmentów rolkowych osadzony w zewnętrznym pierścieniu tocznym, toczącym się w rowku szyn jezdnych.

Do zbiornika konwertorowego, w trakcie wytwarzania stali, opuszcza się albo zamocowaną na urządzeniu podnośno-wahliwym lancę nadmuchową, albo zamocowane na uchylnym uchwycie elektrody, w celu świeżenia płynnego wsadu metalowego łub topienia stałego wsadu metalowego.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP O 630 977 Al znany jest konwertor do wytwarzania stali ze stałych i/lub ciekłych materiałów wsadowych, jak surówka i/lub złom i/lub gąbka żelazna, który zawiera wyłożony ogniotrwałą wykładziną zbiornik świeżenia, doprowadzające tlen lub gaz zawierający tlen urządzenie do świeżenia oraz urządzenie grzejne.

Dla wytwarzania stali urządzenie grzejne ma co najmniej jedną, samoniszczącą elektrodę grafitową, zaś urządzenie do świeżenia, niezależnie od urządzenia grzejnego, albo składa się z nadmuchowej lancy tlenowej, albo zawiera leżące pod lustrem kąpieli płynnego metalu, dysze dolne i/lub boczne wdmuchujące tlen.

Sposób odznacza się tym, że w pierwszym etapie przeprowadza się główne świeżenie surówki, ewentualnie części złomu i/lub gąbki żelaznej, a następnie, w drugim etapie, topi się wprowadzony dodatkowo złom i/lub gąbkę żelazną i poddaje się je, jednocześnie lub w trzecim etapie, świeżeniu, przy czym w pierwszym etapie sposobu aktywne jest jedynie urządzenie do świeżenia, zaś w następnych etapach uaktywnione jest zarówno urządzenie do świeżenia, jak też co najmniej jedna elektroda grafitowa, mianowicie w przypadku nadmuchu tlenu na zmianę, zaś w przypadku wdmuchiwania tlenu poniżej lustra płynnego metalu na zmianę lub jednocześnie.

Ani konwertor, ani sposób nie nadają się do wytwarzania gatunków stali o wysokim stopniu czystości, ponieważ brakuje po pierwsze odpowiednich urządzeń do wdmuchiwania

184 546 gazów obojętnych (Ar) z zawierającymi węglowodory gazami chłodzącymi oraz odpowiedniej koncepcji zbiornika, po drugie zaś specjalnych etapów sposobu, aby rozwiązać postawione zadanie.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania stali oraz odpowiedniego urządzenia wytopowego, które zredukują straty temperatury względnie energii oraz straty wydajności względnie ubytki metalu, zwłaszcza chromu, podczas wytwarzania stali stopowych, obniżą koszty urządzeń i koszty zakładowe oraz zwiększą racjonalność wytwarzania stali o dużej i bardzo dużej zawartości składników stopowych, zwłaszcza stali o wysokim stopniu czystości.

Sposób wytwarzania stali o wysokiej zawartości Cr i/lub żelazostopów, w którym wsad metaliczny stapia się w zbiorniku wytopowym, wytwarza się stop, poddaje się go świeżeniu i redukcji, zaś przez dysze w dnie zbiornika doprowadza się gazy procesowe, odznacza się według wynalazku tym, że stosuje się zbiornik wytopowy o właściwej objętości reakcyjnej od 0,4 do 1,5 m³/t. zaś dawki wdmuchiwanych gazów procesowych reguluje się w przedziale od 0,1 do 3,0 Nm ³/t/min, i stały materiał wsadowy topi się za pomocą łuku elektrycznego, przy czym jednocześnie nadmuchuje się powietrze/azot, a po utworzeniu ciekłej masy nadmuchuje się mieszaninę gazową z tlenu i gazu obojętnego, oraz po wprowadzeniu środków żużlotwórczych i składników stopowych zwiększa się przepływ tlenu i odpowiednio redukuje się moc łuku elektrycznego, a w trakcie świeżenia redukuje się przepływ tlenu w stosunku do gazu obojętnego i prowadzi się odwęglanie poprzez zwiększenie mocy łuku elektrycznego z niewielkim zżużleniem chromu, przy czym w trakcie redukcji płynnego metalu za pomocą odpowiednich substancji redukujących redukuje się z żużla przede wszystkim chrom, zaś krzem wiąże się za pomocą środków żużlotwórczych.

Korzystnie stosuje się zbiornik wytopowy o właściwej objętości reakcyjnej od 0,45 do 0,75 m³/t stali.

Do zbiornika wytopowego dodaje się ciekłe metale, surówkę lub FeCr.

Korzystnie do zbiornika wytopowego dodaje się w sposób ciągły składniki stopowe, środki żużlotwórcze, gąbkę żelazną i inne substancje.

Dla głębokiego odsiarczania dodaje się środki żużlotwórcze i specjalne środki odsiarczające przy włączonym łuku elektrycznym i wprowadzeniu mieszaniny gazowej.

Płynny metal ze zbiornika wytopowego transportuje się do zbiornika próżniowego i poddaje się wtórnej metalurgicznej obróbce wykańczającej.

Udział stałego materiału wsadowego względnie udział ciekłych metali redukuje się przy udziale żelazostopów.

Urządzenie wytopowe do wytwarzania stali o wysokiej zawartości Cr i/lub żelazostopów z osadzonym obrotowo w pierścieniu nośnym zbiornikiem, umieszczonymi w wymiennym dnie dyszami oraz odchylną częścią górną, charakteryzuje się według wynalazku tym, że pierścień nośny ma kształt półkolisty, przeciwległa względem pierścienia nośnego, cylindryczna część zbiornika ma w górnej i środkowej części kształt pionowej, wygiętej ściany zbiornika, i przejście z wypukłej części zbiornika do jego cylindrycznej części jest usytuowane w obszarze osi obrotu.

Przez otwory odchylnej górnej części do zbiornika wytopowego wsuwane są elektrody.

Korzystnie na innym otworze odchylnej górnej części zbiornika umieszczony jest kołpak odsysający dla gazów spalinowych.

Umieszczone w dnie konwertora dysze dolne mają znany kształt szczelin pierścieniowych lub dysz płaszczowych.

W górnym obszarze wypukłej części zbiornika jest umieszczony króciec spustowy.

Według wynalazku opracowano urządzenie do topienia, łączące w sobie cechy pieca łukowego i konwertora, przy czym przy użyciu stałych metalicznych materiałów wsadowych w postaci dostępnego w handlu złomu stali stopowych i dodatków stopowych energię do topienia i wytwarzania stopionego wstępnie metalu uzyskuje się z energii łuku elektrycznego.

W celu dalszej obróbki stopionego, wstępnie stopowanego metalu, doprowadza się gazy reakcyjne, chłodzące i obojętne przez dysze, umieszczone w dnie konwertora lub z boku nad dnem, przy czym dawki wdmuchiwanych gazów leżą w przedziale od 0,1 do 3,0 Nm /t stali.

Odpowiednio do postępu procesu jako gazy procesowe stosuje się O₂, CO2, N₂, Ar, zaś jako gazy chłodzące CH2, N2, Ar, powietrze.

184 546

Proces wytwarzania stali wysokochromowych oraz żelazostopów, prowadzony tylko w jednym zbiorniku wytopowym o objętości reakcyjnej od 0,4 m³/t do 1,5 m³/t, korzystnie od 0,45 m³/t do 0,75 m³/t stali, obejmuje następujące etapy:

a) Załadunek

Po obróceniu zbiornika w stronę załadunkową ładuje się złom i części żelazostopów poprzez rynnę załadunkową do zbiornika wytopowęgo, przy czym po odchyleniu kołpaka zapewniony jest szybki załadunek złomu.

Również ciekłe metale, to znaczy surówkę lub ciekły FeCr, można ładować bez trudności. Ponadto w trakcie procesu dodaje się w sposób ciągły rozdrobnione żelazostopy/dodatki.

b) Topienie

Najpierw stosuje się krótszy łuk elektryczny o niższej mocy, aż do osiągnięcia wystarczającego nadtopienia stałego metalicznego materiału wsadowego. Następnie zwiększa się moc aż do maksymalnej mocy topienia, zapewniającej stopienie złomu względnie materiałów wsadowych.

Przed topieniem, to znaczy w trakcie załadunku, dolne dysze chłodzi się wyłącznie powietrzem. Na początku topienia przełącza się na azot. Jeżeli sieć zasilania powietrzem zapewnia odpowiednie ciśnienie, można nadal stosować płukanie powietrzem. Po utworzeniu ciekłej masy nadmuchuje się dodatkowo mieszaninę gazową z tlenu i gazu obojętnego, przy czym wraz z postępem procesu topienia zwiększa się przepływ. Dysze chłodzi się za pomocą CH4 i gazu obojętnego jako gazu Schrauda.

c) Wytwarzanie stopu

Pod koniec topienia wprowadza się środki żużlotwórcze i żelazostopy. Jeżeli dostarczy się wystarczającą ilość energii elektrycznej, wówczas zwiększa się do wartości maksymalnej przepływ tlenu przez dolne dysze, zaś moc łuku elektrycznego redukuje się do minimum.

d) Świeżenie

Stosunek tlenu do gazu obojętnego w mieszaninie gazowej redukuje się stopniowo w celu wytworzenia atmosfery gazów obojętnych. Powoduje to obniżenie cząstkowego ciśnienia CO w zbiorniku, zaś odwęglanie przebiega bez znacznego zżużlenia chromu. Odwęglaniu z jak najmniejszym zażużleniem chromu sprzyja dodatkowo, spowodowana łukiem elektrycznym, wysoka temperatura na powierzchni kąpieli.

Ponieważ przy załadunku Charge Chrom lub ciekłego FeCr o wysokiej zawartości Si do żużla przechodzi duża ilość SiO2, przed dalszym odwęgleniem należy przeprowadzić odżużlanie międzyoperacyjne.

e) Pobieranie próbek

Jeżeli wdmuchuje się ilość tlenu, wymaganą dla uzyskania określonej zawartości węgla, wówczas elektrody podnosi się i odchyla.

Przeprowadza się pomiar temperatury i pobiera próbkę stopionego metalu i żużla. Jeżeli ma być przeprowadzona dalsza obróbka w urządzeniu próżniowym, wówczas wymagana jest przykładowo temperatura około 1650°C i zawartość węgla około 0,3%. Jeżeli jednak ostateczną obróbkę stali prowadzi się w zbiorniku wytopowym, wówczas wymagana jest końcowa zawartość węgla około 0,02 - 0,05% i temperatura odlewania około 1670°C.

f) Dogrzewanie i dodmuchiwanie

Jeżeli potrzebna jest korekta temperatury i zawartości węgla, wówczas ponownie opuszcza się elektrody. Stosuje się grzanie elektryczne i nadmuchuje się mieszaninę gazową, bogatą w gazy obojętne.

g) Redukcja

Po osiągnięciu żądanej temperatury i zawartości węgla oraz składu stopu redukuje się płynny metal za pomocą FeSi i/lub Al. W ten sposób redukuje się z żużla metale, przede wszystkim chrom. W celu związania SiO2 w żużlu dodaje się wapń.

h) Odżużlanie

Dla odżużlenia zbiornik wytopowy obraca się na stronę spustową lub w inną stronę niż podczas załadunku. Jeżeli zbiornik ma otwór spustowy, można przezeń przeprowadzać spust bez żużla.

184 546

i) Od siarcz ane e

Jeżeli konieczne jest głębokie odsiarczanie, do zbiornika wytopowego można dodać wapń i inne środki odsiarczające. Za pomocą łuku elektrycznego i silnego płukania dna można osiągnąć efektywne odsiarczenie.

j) Dalsza obróbka

Płynny metal, jak już wspomniano, obrabia się dalej w urządzeniu próżniowym, aby zredukować zużycie Ar podczas wytwarzania głęboko odwęglonych i odazotowanych gatunków stali.

Zbiornik wytopowy do wytwarzania stali o wysokiej zawartości Cr jest zaopatrzony w osadzoną obrotowo w pierścieniu nośnym, wypukłą część środkową i część dolną oraz wymienne dno, w którym umieszczone są dolne dysze. Zbiornik może być osłonięty odchylną częścią górną względnie pokrywą, przy czym otwór zbiornika jest jak najmniejszy, aby podczas procesu zapobiec wnikaniu nadmiaru powietrza do zbiornika.

Pierścień nośny ma kształt półkolisty, zaś przeciwległa do pierścienia nośnego strona zbiornika ma w górnej części kształt pionowej ściany.

Przez otwór odchylnej części górnej elektrody są wsuwane do zbiornika. Umieszczone w dnie dysze mają znany kształt szczelin pierścieniowych lub dysz płaszczowych. Ponadto w wypukłej środkowej części zbiornika jest umieszczony króciec spustowy.

Przy użyciu zbiornika według wynalazku osiąga się szereg oszczędności w stosunku do metody „Duplex”. Tak na przykład można stosować jedną halę załadunkową, dzięki czemu można zrezygnować z pojazdu do transportu kadzi, poruszającego się między dwiema halami. Zmniejszeniu ulega ilość wymaganych urządzeń dźwigowych, urządzeń magazynowych ze sprzętem dozującym i załadunkowym dla składników stopowych i domieszek, a także urządzeń odpylających.

Po części można również znacznie zredukować zużycie czynników roboczych, jak woda do chłodzenia, oraz mediów wdmuchiwanych do konwertora, zwłaszcza tlenu. Udział żużla można zredukować z około 180 kg/t do 130 kg/t, obniżając tym samym zużycie wapnia i środków redukujących. Ponadto ilość energii elektrycznej do topienia można zmniejszyć do 100 kW/t stali, zaś zużycie elektrod do 0,8 kg/t stali.

Równolegle do obniżenia wyżej wymienionych wartości można również zmniejszyć czas tap-to-tap w porównaniu do metody Duplex'. w zestawieniu ze znanymi czasami tap-to-tap, wynoszącymi 65 minut dla LBO i 45 minut dla konwertora AOD lub ASM, łącznie zatem 110 minut, uzyskuje się krótszy czas tap-to-tap, wynoszący około 72 minut, w zbiorniku wytopowym według wynalazku można również w decydującym stopniu zmniejszyć zużycie materiałów ogniotrwałych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przebieg obróbki 100 t stopionego metalu do końcowej zawartości węgla 0,3 % z następującą potem dalszą obróbką w urządzeniu próżniowym, fig. 2 - przebieg obróbki 100 t stopionego metalu do końcowej zawartości węgla od 0,02% do 0,05% bez dalszej obróbki w urządzeniu próżniowym, fig. 3 - zbiornik wytopowy w widoku z góry, fig. 4 zbiornik wytopowy w pozycji załadunku w widoku z boku, fig. 5 - zbiornik wytopowy w pozycji topienia w widoku z boku, fig. 6 -zbiornik wytopowy w fazie obróbki końcowej w widoku z boku.

Figura 1 ukazuje schematyczny przebieg obróbki 100 t stopionego metalu w zbiorniku konwertorowym według wynalazku, przy czym zasilanie energią elektryczną odbywa się za pomocą transformatora 95 MVA.

Na tym wykresie droga-czas poszczególne etapy sposobu wytwarzania stali o wysokim stopniu czystości w zależności od dodatku metalicznych, stałych materiałów wsadowych, domieszek, dodatków stopowych i substancji redukujących, są przedstawione w sposób następujący:

- topienie, odwęglanie i redukcja chromu,

- zużycie energii elektrycznej przez elektrody w MW,

- dodanie gazów chłodzących i reakcyjnych, jak N2/CH4 oraz O2 i Ar,

- przebieg temperatury stopionego metalu wraz z przebiegiem odwęglania.

184 546

Końcowa zawartość węgla 0,3% jest osiągana według obliczeń po 61,0 minut. Następnie stopiony metal przelewa się do kadzi odlewniczej i transportuje się do dalszej obróbki w urządzeniu transportowym. W urządzeniu transportowym osiąga się między innymi końcową zawartość węgla 0,005%.

Figura 2 ukazuje schematyczny przebieg obróbki 100 t stopionego metalu w zbiorniku konwertorowym według wynalazku, przy czym zasilanie energią elektryczną odbywa się za pomocą transformatora 95 MVA.

Nie przewiduje się próżniowej obróbki stopionego metalu, ponieważ dla tego gatunku wymagana zawartość węgla wynosi od 0,02 do 0,05%. Na omawianym wykresie droga-czas poszczególne etapy sposobu wytwarzania stali o wysokim stopniu czystości w zależności od dodatku metalicznych, stałych materiałów wsadowych, domieszek, dodatków stopowych i substancji redukujących, są przedstawione w sposób następujący:

- topienie, odwęglanie i redukcja chromu,

- zużycie energii elektrycznej przez elektrody w MW,

- dodanie gazów chłodzących i reakcyjnych, jak N2/CH4 oraz O2 i Ar,

- przebieg temperatury stopionego metalu wraz z przebiegiem odwęglania.

Końcowa zawartość węgla 0,3% jest osiągana według obliczeń po 56,0 minutach.

w czasie dalszej obróbki, wynoszącym około 20 minut, osiąga się wymaganą zawartość węgla od 0,02 do 0,05%.

Figura 3 ukazuje w widoku z góry zbiornik wytopowy 1, osadzony w półkolistym pierścieniu nośnym 2 w łożyskach obrotowych 4 z jednostronnym napędem 3.

Zbiornik 1 jest podzielony na część wypukłą 5 i część cylindryczną 6, przy czym ze względów konstrukcyjnych i z uwagi na symetrię przejście jest usytuowane w obszarze osi obrotu 7.

W dnie 10 zbiornika 1 umieszczone są dysze dolne 9, elektrody 8 są opuszczane do zbiornika 1 przez jego górną część 12, gazy spalinowe są odsysane przez kołpak odsysający 11 i kierowane do nie przedstawionego urządzenia odpylającego.

Figura 4 ukazuje w widoku bocznym osadzony w pierścieniu nośnym 2 zbiornik konwertorowy 1 w pozycji załadunku, przy czym stałe, metaliczne materiały wsadowe 14 załadowuje się do zbiornika konwertorowego 1 z rynny załadunkowej 13, umieszczonej na cylindrycznej części 6 zbiornika. W czasie załadunku przez umieszczone w dnie 10 dysze dolne 9 wdmuchuje się powietrze lub azot.

Na figurze 5 przedstawiony jest zamocowany w pierścieniu nośnym 2 zbiornik wytopowy 1 z uwypukloną częścią środkową 5 i cylindryczną częścią 6 w pozycji topienia, przy czym elektrody 8 są opuszczane do zbiornika wytopowego 1 przez jego górną część 12, aż do stałego wsadu 14. Nad dnem 10 konwertora, w którym umieszczone są dolne dysze 9, zebrała się już część ciekłego (stopionego) metalu 15.

Odpowiednio do przedstawionego na fig. 1 względnie 2 przebiegu procesu przez zewnętrzną część dysz 9 doprowadzane są gazy chłodzące - CH2/N2 - zaś przez wewnętrzną, część dysz 9 gazy procesowe - O2/CO2, N2, Ar. Gazy spalinowe są odsysane przez kołpak odsysający 11.

Na figurze 6 osadzony w pierścieniu nośnym 2 zbiornik wytopowy 1 przedstawiony jest w końcowej fazie procesu. Stałe materiały wsadowe zostają stopione, w wyniku czego powstaje mieszanina żużla 16 i stopionego metalu 15.

W tej fazie dodaje się składniki stopowe względnie domieszki 18 przez doprowadzenie 17. Obróbkę stopionego metalu prowadzi się w zmniejszonym zakresie za pomocą energii elektrycznej, pochodzącej z elektrod 8, oraz za pomocą gazów reakcyjnych - O2/CO2, N2, Ar prowadzonych przez umieszczone w dnie 10, dolne dysze 9.

184 546

Załadunek	Załadunek	Dodanie	Dodanie	Temperatura
Pierwsza rynna	Druga rynn;	wapna	FeMn,	i ciśnienie
Złom	Złom	Dolomitu	FeCr,
>' 1	r i	1	fNI, Mo 1	' T

Dodanie

FeSI/AI wapno/złom

Spust

FIG. 1

184 546

Załadunek Pierwsza rynna , żłom

Załadunek Druga rynn, 'Złom

Dodanie wapna ' tfolomitu ?9TO<TO99S3?22S?959

Topienie lW^anie

FeCi, ' 'NI. Mo _ Dodanie

Temperatura _Fe8|_/A|i ciśnienie wapno/złom .pdwęglanie

Pędukc ja.

Spust

FIG.2

184 546

FIG.4

184 546

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania stali o wysokiej zawartości Cr i/lub żelazostopów, w którym wsad metaliczny stapia się w zbiorniku wytopowym, wytwarza się stop, poddaje się go świeżeniu i redukcji, zaś przez dyszę w dnie zbiornica doprowadza się gazy procesowe, znamienny tym, że stosuje się zbiornik wytopowy o właściwej objętości reakcyjnej od 0,4 do 1,5 m³/t, zaś dawki wdmuchiwanych gazów procesowych reguluje się w przedziale od 0,1 do 3,0 Nm3/t/min, i stały materiał wsadowy topi się za pomocą łuku elektrycznego, przy czym jednocześnie nadmuchuje się powietrze/azot, a po utworzeniu ciekłej masy nadmuchuje się mieszaninę gazową z tlenu i gazu obojętnego, oraz po wprowadzeniu środków żużlotwórczych i składników stopowych zwiększa się przepływ tlenu i odpowiednio redukuje się moc łuku elektrycznego, a w trakcie świeżenia redukuje się przepływ tlenu w stosunku do gazu obojętnego i prowadzi się odwęglanie poprzez zwiększenie mocy łuku elektrycznego z niewielkim zżużleniem chromu, przy czym w trakcie redukcji płynnego metalu za pomocą odpowiednich substancji redukujących redukuje się z żużla przede wszystkim chrom, zaś krzem wiąże się za pomocą środków żużlotwórczych.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zbiornik wytopowy o właściwej objętości reakcyjnej od 0,45 do 0,75 m3/t stali.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do zbiornika wytopowego wprowadza się ciekłe metale, surówkę lub FeCr.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że do zbiornika wytopowego wprowadza się w sposób ciągły składniki stopowe, środki żużlotwórcze, gąbkę żelazną i inne substancje.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że dla głębokiego odsiarczania wprowadza się środki żużlotwórcze i specjalne środki odsiarczające przy włączonym łuku elektrycznym i wprowadzeniu mieszaniny gazowej.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że płynny metal ze zbiornika wytopowego transportuje się do zbiornika próżniowego i poddaje się wtórnej metalurgicznej obróbce wykańczającej.
7. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że udział stałego materiału wsadowego względnie udział ciekłych metali redukuje się przy udziale żelazostopów.
8. Urządzenie wytopowe do wytwarzania stali o wysokiej zawartości Cr i/lub żelazostopów z osadzonym obrotowo w pierścieniu nośnym zbiornikiem, umieszczonymi w wymiennym dnie dyszami oraz odchylną częścią górną, znamienne tym, że pierścień nośny (2) ma kształt półkolisty, przeciwległa względem pierścienia nośnego (2), cylindryczna część (6) zbiornika (1) ma w górnej i środkowej części kształt pionowej, wygiętej ściany zbiornika, a przejście z wypukłej części (5) zbiornika do jego cylindrycznej części (6) jest usytuowane w obszarze osi obrotu (7).
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że przez otwory odchylnej górnej części (12) do zbiornika wytopowego (1) wsuwane są elektrody (8).
10. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że na innym otworze odchylnej górnej części (12) zbiornika umieszczony jest kołpak odsysający (11) dla gazów spalinowych.
11. Urządzenie według zastrz. 8 albo 9, albo 10, znamienne tym, umieszczone w dnie (10) konwertora dysze dolne (9) mają znany kształt szczelin pierścieniowych lub dysz płaszczowych.
12. Urządzenie według zastrz. 8 albo 9, albo 10, znamienne tym, że w górnym obszarze wypukłej części (5) zbiornika jest umieszczony króciec spustowy.

184 546