PL197434B1 - Urządzenie do zapobiegania spływaniu żużla przy spuście stopionego metalu ze zbiornika metalurgicznego - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie do zapobiegania sp lywaniu zu zla przy spu scie stopionego metalu ze zbiornika meta- lurgicznego, w którym otwór spustowy sk lada si e z wykonanych z odpornego na zu zycie ogniotrwa le- go materia lu, umieszczonych jedna nad drug a wymie- nnych rur, otoczonych kszta ltkami obramowuj acymi, przy czym dolny koniec tak utworzonego systemu spu- stowego stanowi fili zankowa kszta ltka, do której przy- lega zamykaj aca otwór zasuwa, znamienne tym, ze w sciance co najmniej tej wymiennej rury (7'), która uchodzi do wewn etrznej komory zbiornika metalur- gicznego, znajduj a si e biegn ace wzd lu z osi, ucho- dz ace na obu czo lowych powierzchniach rury (7') ka- na ly (11), które na czo lowej powierzchni rur, od- wrotnej wzgl edem wn etrza zbiornika, s a po laczone z doprowadzeniem (13) gazu. PL PL PL PL PL PL PL

Description

(21) Numer zgłoszeni: ^{358060 (1}^)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data z^gtaszenta: 2⁷·⁰³·2⁰⁰2 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

27.03.2002, PCT/DE02/01117 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

17.10.2002, WO02/81759 PCT Gazette nr 42/02 (51) Int.Cl.

C21C 5/46 (2006.01) F27B 3119 (2006.01)

Urządzenie do zapobiegania spływaniu żużla przy spuście stopionego metalu ze zbiornika metalurgicznego

(30) Pierwszeństwo: 05.04.2001,DE,10117181.1	(73) Uprawniony z patentu: GEORGSMARIENHOTTE GMBH, GeorgsmarienhOtte,DE
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 09.08.2004 BUP 16/04	(72) Twórca(y) wynalazku: Horst Siek,GeorgsmarienhOtte,DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.2008 WUP 03/08	(74) Pełnomocnik: Rogozińska Alicja, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

(57) 1t Urządzenie do zapobiegania spływaniu żużla przy spuście stopionego metalu ze zbiornika metalurgicznego, w którym otwór spustowy składa się z wykonanych z odpornego na zużycie ogniotrwałego materiału, umieszczonych jedna nad drugą wymiennych rur, otoczonych kształtkami obramowującymi, przy czym dolny koniec tak utworzonego systemu spustowego stanowi filiżankowa kształtka, do której przylega zamykająca otwór zasuwa, znamienne tym, że w ściance co najmniej tej wymiennej rury (7'), która uchodzi do wewnętrznej komory zbiornika metalurgicznego, znajdują się biegnące wzdłuż osi, uchodzące na obu czołowych powierzchniach rury (7') kanały (11), które na czołowej powierzchni rur, odwrotnej względem wnętrza zbiornika, są połączone z doprowadzeniem (13) gazu.

PL 197 434 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do zapobiegania spływaniu żużla przy spuście stopionego metalu ze zbiornika metalurgicznego.

W przypadku tych zbiorników może chodzić przykładowo, ale nie wyłącznie, o zbiorniki do wytwarzania stali, zatem o konwertor lub o zbiornik pieca elektrycznego.

Poniżej wynalazek zostanie przedstawiony na przykładzie pieca elektrycznego.

Tego rodzaju zbiornik ma w widoku z góry kształt w przybliżeniu owalny względnie gruszkowaty, przy czym w węższym, przednim końcu dna znajduje się otwór spustowy. W położeniu normalnym, to znaczy przed spustem, lustro stopionego metalu znajduje się około 1 m do 1,50 m powyżej otworu spustowego.

Ten otwór spustowy jest zaczopowany materiałem wypełniającym i zamknięty od dołu zasuwą. Materiał wypełniający tworzy nad otworem spustowym pagórek, wchodzący do wnętrza zbiornika.

W celu przeprowadzenia spustu, to znaczy przelania topionego metalu do kadzi, w której stal poddaje się wtórnemu procesowi metalurgicznemu, zbiornik jest przechylany w położenie spustowe, w związku z czym otwór spustowy stanowi najniższy obszar zbiornika. W tym położeniu otwiera się zasuwę i usuwa materiał wypełniający z otworu spustowego.

Wypływający stopiony metal tworzy nad otworem spustowym lej wirowy (efekt zawirowania), który w wyniku ssania rozrywa napływający na metal żużel, co jest niepożądane ze względów metalurgicznych.

Z Patents Abstracts of Japan tom 013, nr 504 (C-653, 13.11.1989) i JP 01 201 410 A (NKK Corporation), 14.08.1989) znane jest wdmuchiwanie obojętnego gazu w stopiony metal przez kanały, znajdujące się pomiędzy otaczającymi otwór spustowy kształtkami obramowującymi i dnem zbiornika, przy czym od tych osiowych kanałów do kanału wydmuchowego dla stopionego metalu prowadzą dodatkowo kanały promieniowe.

Tego rodzaju metody zapobiegania względnie łagodzenia efektu zawirowania okazały się bezużyteczne.

Celem wynalazku jest zatem takie udoskonalenie urządzenia opisanego na wstępie rodzaju, jakie jest znane z EP 0 097 610 A1, aby można było łatwo wyeliminować wspomniany efekt zawirowania.

Urządzenie do zapobiegania spływaniu żużla przy spuście stopionego metalu ze zbiornika metalurgicznego, w którym otwór spustowy składa się z wykonanych z odpornego na zużycie ogniotrwałego materiału, umieszczonych jedna nad drugą, wymiennych rur, otoczonych kształtkami obramowującymi przy czym dolny koniec tak utworzonego systemu spustowego stanowi filiżankowa kształtka, do której przylega zamykająca otwór zasuwa, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w ściance co najmniej tej wymiennej rury, która uchodzi do wewnętrznej komory zbiornika metalurgicznego, znajdują się biegnące wzdłuż osi, uchodzące na obu czołowych powierzchniach rury kanały, które na czołowej powierzchni rur, odwrotnej względem wnętrza zbiornika, są połączone z doprowadzeniem gazu.

Korzystnie wymienna rura/wymienne rury, w której/w których ściance/ściankach umieszczone są kanały do prowadzenia gazu, jest otoczona/są otoczone płaszczem z blachy ze stali nierdzewnej.

Korzystnie kanały mają postać otaczających otwór rury, ustawionych promieniowo szczelin.

Korzystnie kanały mają postać otaczających otwór rury, rozmieszczonych otworów.

Korzystnie kanały są utworzone przez przestrzeń, która powstaje wówczas, gdy wymienna rura składa się z rury wewnętrznej w postaci wewnętrznego stożka i ukształtowanej komplementarnie względem niej rury zewnętrznej w postaci zewnętrznego stożka, przy czym albo w zewnętrznej powierzchni wewnętrznego stożka, albo w wewnętrznej powierzchni zewnętrznego stożka umieszczone są rowki, tworzące kanały.

Korzystnie doprowadzenie gazu do zaopatrzonej/zaopatrzonych w kanał/kanały, wymiennej rury/wymiennych rur uchodzi w umieszczonej pod najniższą, zawierającą kanały, wymienną rurą, zasilającej wszystkie kanały pierścieniowej komorze.

Korzystnie doprowadzenie gazu składa się z rury, która uchodzi powyżej filiżankowej kształtki do spoiny pomiędzy wymiennymi rurami i kształtkami obramowującymi, i stamtąd jest poprowadzona osiowo do pierścieniowej komory.

Korzystnie wymienne rury, zaopatrzone w kanały, stanowią całość.

Korzystnie metalowa osłona zbiornika metalurgicznego ma taki sam potencjał elektryczny, co doprowadzenia gazu, albo doprowadzenia gazu są odizolowane względem potencjału zbiornika metalurgicznego.

PL 197 434 B1

W trakcie wtórnej metalurgicznej obróbki wytwarzanej stali gaz wdmuchuje się od dołu przez dno kadzi, aby wymusić cyrkulację stopionego metalu i osiągnąć wyrównanie temperatury stopionego metalu oraz zawartych w nim składników stopowych.

W tego rodzaju systemach płukania gazowego, w dno kadzi wpuszczone są kwadratowe lub okrągłe kształtki z otworami, w których osadzone są stożkowe kształtki do płukania tak ukształtowane, że gaz może przez nie napływać do stopionego metalu. Znanych jest wiele tego typu kształtek, na przykład kształtki porowate, szczelinowe, gwiaździste i inne.

Aby gaz nie mógł wydostawać się na boki z kształtek do płukania, są one otoczone metalowym płaszczem.

Wysokość lustra stali w kadzi nad kształtkami do płukania wynosi do 4 m.

Przy nadmuchu gazu w stopiony metal od dołu na powierzchni metalu obserwuje się tak zwaną „łysinę”. Jak można przypuszczać na podstawie tego określenia, lustro stopionego metalu jest w tym miejscu zupełnie wolne od ciał obcych.

Efekt ten został wykorzystany w wynalazku.

Otwór spustowy w zbiorniku pieca elektrycznego (analogicznie do konwertora) składa się z tak zwanych wymiennych rur, które są ustawione jedna na drugiej i tworzą otwór zwężający się ku dołowi. Tego typu wymienne rury są wykonane z magnezytu, betonu korundowego lub podobnych materiałów ogniotrwałych. Wymienne rury są otoczone kształtkami obramowującymi, przy czym pomiędzy wymiennymi rurami i kształtkami obramowującymi znajduje się spoina, wypełniona materiałem ogniotrwałym. Od dołu system ten jest zamknięty kształtką zwaną filiżankową. Otwór filiżankowej kształtki jest przy tym zamykany zasuwą.

Według wynalazku, podobnie jak w przypadku wspomnianych wyżej kształtek do płukania, w ściance wymiennej rury (co najmniej najwyższej lub obu najwyższych) znajdują się biegnące wzdłuż osi kanały, które uchodzą do wnętrza zbiornika. Kanały są połączone z doprowadzeniem gazu.

Gdy zbiornik jest przechylony w pozycję spustową, rozpoczyna się doprowadzanie gazu. Gaz wychodzący z kanałów usuwa pagórek utworzony z materiału wypełniającego nad otworem spustowym. Następnie odchyla się zasuwę pod filiżankową kształtką i usuwa się materiał wypełniający wewnątrz otworu spustowego. Stopiony metal może teraz wypływać do kadzi, przy czym nad otworem spustowym występuje tendencja do tworzenia leju wirowego. Gaz napływający do stopionego metalu tworzy nad otworami kanałów, podobnie jak w procesie płukania w kadzi, opisaną już „łysinę”, co oznacza, że w tym obszarze żużel jest wypychany na zewnątrz, w związku z czym nie może spływać do kadzi.

Nadmuch gazu kontynuuje się tak długo, aż zbiornik zostanie przechylony z powrotem, zaś otwór spustowy nie będzie już zakryty przez stopiony metal.

Rozumie się przy tym, że stosuje się gaz, który nie pogarsza własności metalurgicznych wytwarzanego stopionego metalu.

Aby gaz nie mógł wydostawać się z wymiennych rur na boki, są one otoczone płaszczem ze stali nierdzewnej.

Chociaż kanały mogłyby przechodzić przez wszystkie wymienne rury korzystne jest jednak, jeżeli przechodzą one jedynie przez najwyższą lub obie najwyższe wymienne rury. Te obie najwyższe wymienne rury mogą również stanowić całość.

Rozmieszczenie i kształt kanałów wynika z konkretnych wymagań dla danego zastosowania.

Przy wytwarzaniu i doborze kształtu kanałów można skorzystać z doświadczeń w zakresie kształtek do płukania.

Aby wszystkie kanały do prowadzenia gazu można było równomiernie zasilać gazem, najniższa, zaopatrzona w kanał, wymienna rura jest na spodzie zaopatrzona w pierścieniową komorę, do której uchodzą wszystkie kanały i do której uchodzi doprowadzenie gazu, poprowadzone na przykład w obszarze pomiędzy wymiennymi rurami i otaczającymi je kształtkami obramowującymi. W tym celu można albo wykorzystać już istniejącą spoinę pomiędzy obydwoma elementami, albo wykonać rowek w zewnętrznej powierzchni wymiennej rury nie zawierającej kanałów.

Aby zapobiec elektrycznym przebiciom na doprowadzeniach gazu oraz ich zniszczeniu lub uszkodzeniu, metalowa osłona zbiornika metalurgicznego może mieć taki sam potencjał elektryczny jak doprowadzenia gazu, albo doprowadzenia gazu mogą być odizolowane względem potencjału, na którym znajduje się zbiornik metalurgiczny.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zbiornik pieca elektrycznego w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - system spustowy zbiornika

PL 197 434 B1 z fig. 1 w widoku perspektywicznym i w przekroju, fig. 3 - szczególny przykład wykonania wymiennej rury w przekroju, oraz fig. 4a do 4c - trzy możliwe kształty kanału w wymiennych rurach.

Na fig. 1 przedstawiony jest w przekroju wzdłużnym zbiornik pieca elektrycznego do wytwarzania stali, opatrzony w całości odnośnikiem 1. W widoku z góry zbiornik 1 ma kształt zbliżony do gruszkowatego, przy czym na węższym przednim końcu 2 w dnie 3 zbiornika 1 znajduje się otwór spustowy 4. W obszarze zbliżonym do środka dna 3 umieszczona jest anoda .5. Katoda i pokrywa zbiornika nie są przedstawione.

Zbiornik 1 jest przechylny wokół osi przechodzącej prostopadle przez płaszczyznę papieru. W zbiorniku 1 stapiany jest przeważnie złom, przy czym stopiony metal po procesie topienia osiąga wysokość 6.

Na fig. 2 przedstawiony jest w powiększeniu system spustowy z otworem spustowym 4. System spustowy składa się w niniejszym przypadku z pięciu, umieszczonych jedna nad drugą, wymiennych rur 7, 7', których wewnętrzne średnice zmniejszają się ku dołowi. Wymienne rury 7, 7' są otoczone prostopadłościennymi kształtkami 8 obramowującymi spust, przy czym spoina 9 pomiędzy wymiennymi rurami 7, 7' i kształtkami obramowującymi 8 jest wypełniona ogniotrwałym materiałem wypełniającym. System spustowy jest od dołu zamknięty filiżankową kształtką 10, której otwór jest zamykany nie przedstawioną zasuwą.

Obie najwyższe wymienne rury 7, 7' mają biegnące osiowo w ściance rury kanały 11, które tworzą połączenie między wewnętrzną komorą zbiornika 1 i pierścieniową komorą 12, usytuowaną na spodzie dolnej wymiennej rury 7'. Do pierścieniowej komory 12 uchodzi doprowadzenie 13 gazu, które prowadzi w dół pomiędzy wymiennymi rurami 7 i kształtkami 8 obramowującymi spust, zaś pomiędzy najniższą kształtką obramowującą 8 i filiżankową kształtką 10 jest poprowadzone ukośnie na zewnątrz.

Na fig. 3 przedstawiony jest możliwy przykład wykonania wymiennej rury 7'. Wymienna rura 7' składa się z dwóch części, mianowicie z wewnętrznego stożka 14, którego zewnętrzny płaszcz zwęża się ku górze i który jest osadzony w zewnętrznym stożku 15, którego wewnętrzna powierzchnia jest ukształtowana komplementarnie do zewnętrznej powierzchni wewnętrznego stożka 14.

Na fig. 4c przedstawiona jest tego typu wymienna rura 7' w widoku z góry. Kanały 11 do prowadzenia gazu są tutaj utworzone z rowków, uformowanych w zewnętrznej powierzchni wewnętrznego stożka 14.

Inne możliwe ukształtowania kanałów są uwidocznione na fig. 4a i 4b.

Na fig. 4a kanały 11 mają kształt promieniowych szczelin, natomiast kanały 11 w przykładzie z fig. 4b stanowi duża liczba otworów.

Możliwe są również inne kształty względnie przykłady wykonania kanałów, na przykład kanały w kształcie gwiaździstym lub podobnym.

Sposób działania urządzenia według wynalazku przedstawia się następująco.

Po procesie topienia zbiornik 1 przechyla się do przodu, wskutek czego otwór spustowy 4 stanowi najniższą część zbiornika 1.

Gdy zbiornik znajduje się w tej pozycji, rozpoczyna się wdmuchiwanie gazu do stopionego metalu przez kanały 11. Dopiero wówczas otwiera się system spustowy, w związku z czym stopiony metal może spływać przez otwór spustowy 4 do podstawionej niżej (nie przedstawionej) kadzi. Nadmuch gazu przez kanały 11 do stopionego metalu przeciwdziała tworzeniu leja wirowego nad otworem spustowym 4, dzięki czemu lej ten nie może zabierać żużla przez otwór spustowy 4 do kadzi.

Powyżej otworu spustowego 4 wdmuchiwany gaz tworzy tak zwaną „łysinę”, czyli obszar, w którym żużel jest wypychany na boki.

Gdy wysokość napełnienia kadzi osiągnie żądaną wartość, przechyla się zbiornik 1 z powrotem.

Gdy otwór spustowy 4 nie jest już zakryty stopionym metalem, wówczas odcina się dopływ gazu.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do zapobiegania spływaniu żużla przy spuście stopionego metalu ze zbiornika metalurgicznego, w którym otwór spustowy składa się z wykonanych z odpornego na zużycie ogniotrwałego materiału, umieszczonych jedna nad drugą wymiennych rur, otoczonych kształtkami obramowującymi, przy czym dolny koniec tak utworzonego systemu spustowego stanowi filiżankowa kształtka, do której przylega zamykająca otwór zasuwa, znamienne tym, że w ściance co najmniej tej wymiennej rury (7'), która uchodzi do wewnętrznej komory zbiornika metalurgicznego, znajdują się biePL 197 434 B1 gnące wzdłuż osi, uchodzące na obu czołowych powierzchniach rury (7') kanały (11), które na czołowej powierzchni rur, odwrotnej względem wnętrza zbiornika, są połączone z doprowadzeniem (13) gazu.
2. 2. Urząddenie wedługzastrz. 1, znamienaa tym, żż wymienna rura/wymienne rury (77, w której/w których ściance/ściankach umieszczone są kanały (11) do prowadzenia gazu, jest otoczona/są otoczone płaszczem z blachy ze stali nierdzewnej.
3. 3. wydług zestrz. 1 albo 2, znamienna tym, żż 1 (11 maaą ppssaś otasce/ących otwór rury, ustawionych promieniowo szczelin.
4. 4. Urządzene wydług żestrz. 1 aHo 2, znamienna tym, żż ż^/^^^ 1 (11 2ϋ^ żPstaS 2Sacze/ących otwór rury, rozmieszczonych otworów.
5. 5. Urządzenie według zasto. 1 albo 2, znamienne tym, że kanały ((11 są ^^/νε^ζοΜε przez przestrzeń, która powstaje wówczas, gdy wymienna rura (7') składa się z rury wewnętrznej w postaci wewnętrznego stożka (14) i ukształtowanej komplementarnie względem niej rury zewnętrznej w postaci zewnętrznego stożka (15), przy czym albo w zewnętrznej powierzchni wewnętrznego stożka (14), albo w wewnętrznej powierzchni zewnętrznego stożka (15) umieszczone są rowki, tworzące kanały.
6. 6. Urrąddenie wecttug zestrz. 1, z^^r^ie^r^a^^ tym, że doprowaddenie 1(3) gaau do ζ3ορ3/γζοnej/zaopatrzonych w kanał/kanały, wymiennej rury/wymiennych rur uchodzi w umieszczonej pod najniższą, zawierającą kanały, wymienną rurą, zasilającej wszystkie kanały pierścieniowej komorze (12).
7. 7. Urządzudie wyeług zuatrz.6,znar^^^r^n^ ty^r^, żż ZosrawySdunie 1 (3)gasu 5Μ8-ζ się z 1ury, która uchodzi powyżej filiżankowej kształtki (10) do spoiny (9) pomiędzy wymiennymi rurami (7) i kształtkami obramowującymi (8), i stamtąd jest poprowadzona osiowo do pierścieniowej komory (12).
8. 8. Urządzeriie ww^c^ług zustrz. 1, znamienaa tym, że wymienna πιγζ zaapa-rzusa w k^^^ły (11), stanowią całość.
9. 9. Urządzenie według zasto. 1, znamienna tym, że meealowa ossona zbiornika nego ma taki sam potencjał elektryczny, co doprowadzenia gazu.
10. 10. według zasłrz. 1, znamienne tym. że doprowadzenia gazu są odizolowane względem potencjału zbiornika metalurgicznego.