PL45125B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu doprowadzania ciepla do stalych lub cieklych materialów wsa¬ dowych przy swiezeniu ich celem otrzymania stali w stojacym pionowo tyglu przez nadmu¬ chiwanie tlenu lub gazów bogatych w tlen przy pomocy pionowej rury.Sposób nadmuchiwania tlenu jest znany. Pod¬ lega on na tym, ze strumien tlenu jest nadmu¬ chiwany w7 obecnosci zuzla zasadowego na powierzchnie cieklej surówki, przy czym znaj¬ dujace sie w surówce skladniki towarzyszace, jak wegiel, krzem, fosfor i mangan zostaja che¬ micznie zwiazane i czesciowo wchloniete przez zuzel. Reakcje spalania tych skladników sa egzotermiczne a wyzwolone cieplo w wiekszej czesci przypadków wystarcza, aby kapiel uzy¬ skala wymagana do zlania wytworzonej stali * Wlasciciel patentu oswiadczyl, wynalazku jest dr Rudolf Rinesch. ze twórca temperature, a prócz tego stopila okreslona ilosc zlomu, np. od 30—20%, Przy przeprowadzaniu tego rodzaju procesu swiezenia dazy sie czesto do tego, by zawar¬ tosc surówki byla niezalezna od tak zwanego nosnika ciepla, którymi sa te skladniki towa¬ rzyszace, które przy spalaniu wytwarzaja cie¬ plo, wzglednie do dodawania wiekszej ilosci zlomu, niz to odpowiada z obliczonej zawartx sci surówki ilosci ciepla. Tak samo istnieje daznosc, aby na koncu procesu swiezenia prze¬ trzymywac wytwoizona stal jeszcze jakis czas w temperaturze swiezenia, co jest potrzebne np. dla dodatkowego stopienia okreslonych sklad¬ ników stopowych.Dotychczasowe sposoby i srodki rozwiazania tego zagadnienia okazaly sie nieskuteczne. Dla zwiekszenia zawartosci cieplnej zaproponowano z jednej strony wprowadzenie do kapieli dodat¬ kowych nosników cieplnych jak zelazokrzem,zelazomangan itp., jednak te paliwa sa bardzo drogie i umozliwiaja polepszenie zawartosci ciepla tylko w wyznaczonych granicach. Z dru¬ giej strony zaproponowano dodanie do samego srodka swiezacego, to znaczy do wdmuchiwane*- go strumienia tlenu, materialów drobno sproszr kowanych, zawierajacych wegiel. Okazalo sie jednak, ze tego rodzaju dodatek do gazu swie¬ zacego' dla dodatkowego^ ogrzewania kapieli metalowej praktycznie jest bez korzysci, jezeli proces swiezenia jest juz rozpoczety. Podczas procesu swiezenia zachodzi w obszarze reakcji silne wydzielenie sie gazów. Wydobywajacy sie gaz, zwlaszcza tlenek wegla, porywa czastki pa¬ liwa do górnych czesci konwertora i spalenie ich zachodzi dopiero u góry u nasady konwei tora. Ogrzewaja one wiec komin i moga dopro¬ wadzic do zniszczenia urzadzenia okrywajacego u góry konwertor, natomiast nie ogrzewaja ca¬ lej masy kapieli metalowej. Sposób ten nie do^ prowadzil dlatego do pozadanych wyników.Zadaniem wynalazku jest usuniecie tych trud¬ nosci i stwoirzenie daleko idacej swobody w wyborze cieklych i stalych materialów wsado¬ wych uzywanych w sposobie swiezenia, wyzej opisanego rodzaju. Wynalzek polega na tym, ze wsad niezaleznie od wlasciwego procesu prze¬ miany surówki, to jest przed albo po. swieze¬ niu lub miedzy poszczególnymi fazami proce¬ su swiezenia, nadmuchiwany jest przez dmu¬ chawe na powierzchnie wsadu mieszanina po^ wietrza, powietrza wzbogaconego w tlen lub czystego tlenu z drobno rozpylonym olejem, przez co do wsadu doprowadza sie cieplo w za¬ danej ilosci. W ten sposób umozliwia sie dopro¬ wadzenie do wsadu dowolnej ilosci ciepla, co pozwala na przeprowadzenie przemiany surów¬ ki przy znikomej tylko zawartosci nosników cie¬ pla lub tez pozwala przy normalnej zawarto¬ sci nosników ciepla dodanie duzej ilosci zlomu albo tez obie te ewentualnosci urzeczywistnia wspólnie.Jezeli do przerobienia jest wieksza ilosc sta¬ lego materialu wsadowego, np. zlomu, od ilosci odpowiadajacej najwiekszej zawartosci wyliczo¬ nej na podstawie nosnika ciepla surówki, poste¬ puje sie celowo tak, ze sta*le materialy wsado¬ we umieszczone uprzednio w tyglu zostaja na¬ grzane po zapaleniu za pomoca odpowiedniego srodka zapalajacego, zanim, zostanie dodana su¬ rówka. Przy tym nagrzewanie postepowac mo¬ ze dowolnie dalej, a stale materialy wsadowe moga byc nagrzewane az do stanu calkowitego stopienia. W danym przypadku stopione mate¬ rialy wsadowe moga byc takze naweglone przez dodatkowe wprowadzenie wegla, w zaleznosci od ilosci dodanej surówki i zawartosci w niej wegla. Dalej jest mozliwe prowadzenie proce¬ su wylacznie przy pomdcy tylko stalych mate¬ rialów wsadowych bez dodawania cieklej su¬ rówki.Na skutek mozliwosci wyjscia ze stalych wsa¬ dów, mozna dzieki sposobowi wedlug wynalaz¬ ku przeprowadzic swiezenie nawet w miejscach, gdzie nie ma wklkiego pieca, wzglednie pieca do topienia lub tez tam, gdzie piece takie sa na okres przejsciowy unieruchomione. W przy¬ padku tym uplynnia sie staly wsad przez ogrze¬ wanie olejem i tlenem, nastepnie nawegla sie gor^o^zym"swiezy czystym tlenem. Przez na- weglenie zapewnia sie dostatecznie duze two¬ rzenie sie gazu (CO) potrzebnego podczas swie* zenia do mieszania kapieli.Sposób wedlug wynalazku znajduje równiez zastosowanie, jezeli po ukonczeniu procesu swie¬ zenia ladunek winien jeszcze przez jakis czas byc utrzymywany w stanie cieklym, co dla wy¬ konczenia oczyszczenia, wzglednie stopienia wy¬ tworzonej stali jest celowym lub niezbednym.Dotychczas dla ladunków, które wymagaja jeszr cze dluzszej obróbki uzupelniajacej proces swie¬ zenia jest tak prowadzony, aby przez wieksza podaz tlenu (spalenie i zzuzlowanie wiekszej lub mniejszej ilosci zelaza z ladunku) kapiel byla przegrzana, aby przy odlewaniu otrzymac wlasciwa temperature. Przegrzanie jest jednak szkodliwe, poniewaz pomijajac straty zelaza podwyzszona zostaje rozpuszczalnosc tlenu w cieklej stali. W sposobie wedlug wynalazku nie istnieja te niebezpieczenstwa i wady, bowiem w sposobie tym po ukonczeniu procesu gotowa¬ nia mozna nagrzac ladunek przy pomocy mie¬ szaniny powietrza, wzbogaconego powietrza lub tlenu z drobno rozpylonym olejem, przy czym proporcja mieszaniny jest tak dobrana, aby nie powstal nadmiar tlenu. Wedlug tego sposobu jest równiez mozliwe dokonanie ogrzania stali w atmosferze neutralnej, albo nawet utlenia- jacej.Wynalazek obejmuje równiez konstrukcje dmuchawy do przeprowadzenia tego sposobu.Urzadzenie to sklada sie ze znanej rury do pro¬ wadzenia dmuchu z podwójna oslona ochronna, w której znajduje w ciaglym obiegu srodek chlodzacy. W rurze prowadzacej dmuch jest umieszczony wspólsrodkowo przewód doprowa¬ dzajacy olej, którego koncówka konczy sie u wylotu rury dmuchu. Wskutek t^k:e*c uksztal¬ towania urzadzenia, olej jest rozpylany przed strefa przechlodzenia ulatniajacego sie gazu. - 2 -Spalanie oleju zachodzi nastepnie na powierz¬ chni wsadu, bez wyrzucania na zewnatrz oleju.Przyklad urzadzenia wedlug wynalazku jest blizej wyjasniony na rysunku.Rura 1 czyli dmuchawa do prowadzenia dmu¬ chu jest otoczona koncentrycznie podwójna oslo¬ na, która sklada sie z rury prowadzacej dmuch 2 oraz z rury zewnetrznej 3. Spodnia czesc rury 2 jest uksztaltowana jako oplywowa czesc kie¬ rujaca 4, Rura 1 prowadzaca dmuch i rura ze¬ wnetrzna 3 sa umieszczone razem przy wylocie rury 1 i tworza dysze stozkowa 5 z litego ma¬ terialu. Wewnatrz rury 1 jest umieszczony wspólosiowo przewód 6 doprowadzajacy olej, który jest przesuwany i na zadanie moze byc wyciagniety z dmuchawy. Zakonczenie rury 6 konczy sie tuz przed ostjryim koncem dyszy tak, ze rozpylanie oleju zachodzi przed strefa prze- chlodzenia ulatniajacego sie gazu. Wylot rury 6 moze stanowic blacha odbojowa 7, np. w posta¬ ci linii srubowej, przez co osiaga sie bardziej doskonale rozdrabnianie i rozpylanie oleju.W nizej przedstawionym przykladzie wykona¬ nia podano porównanie bilansów cieplnych dwóch sposobów wytopu A i B, w których za¬ stosowano surówke o tym samym skladzie i uzyskano ten sam uzysk stali wynoszacy okolo 30 ton.W pierwszym przypadku (wytop A) dodatek zlomu wynosi 10%, w drugim przypadku (wy¬ top B) 30%.Wytop A (10% zlomu) C Si Mn P 4% 0..4% 1,0% 0;5% Zalozone straty przy przetapianiu 11,0% przy 30 t uzysku Wytop A Cieplo uzyskiwane: A) Cieplo spalania wegiel krzem mangan fosfor zelazo B) Cieplo czuzlowania Wydatek ciepla: 2,700.000 Kcal 900.000 „ 400.000 „ 1,300.000 „ 1,200.000 „ 300.000 ., razem 6,300.000 Kcal A) Podwyzszenie temperatury do temp. surówki (1200°C) ogrzewanie tlenu 750.000 Kcal ogrzewanie wapna i kamienia wapiennego (6,5% CaC03) 1,150.000 „ ogrzewanie zlomu (3.500 kg do 12G0°C) 700.000 „ B) Podwyzszenie temperatury do • temperatury koncowej gazy odlotowe zuzel surówka i zlem C) Cieplo topien.'a zuzla j cieplo topienia zuzla straty w tyglu Wytop B (30% zlomu) Analiza surówki straty razem C 50.000 „ 550.000 „ 2,500.000 „ 600.000 „ 500.000 „ 6,800.000 Kcal Si Mn P Straty przy przetapianiu 10,5% przy 30 t uzysku Dodatek zlemu Dodatek wapna Ilosc zuzla Ilosc zelaza w zuzlu Wsad: surówka zlom 30.500 surówki 3.500 zlem 34.000 wsad 30.000 ciekla stal 10% 6,5% C;ao, 6000 kg 18% 30.500 kg 3.500 5» 34.000 kg C 1275 5 1280 15 Si 126 5 131 __ 3,0% CaC03 Mn 315 14 320 105 P 126 2 128 9 Dodatek zlomu Dodatek wapna Ilosc zuzla Ilosc zelaza w Wsad: surówka zlom 23.500 surówki 10.000 zlom 33.500 wsad 30.000 ciekla sJ zuzlu ,al 30% 5,5%, CaO, 5.500 kg 18% 23.500 kg 10.000 „ 33.500 kg C Si 950 92 15 15 965 107 15 - 3,0% CaC03 Mn 230 40 370 lt)5 P 115 3 118 9 Straty przy przetopieniu 1265 131 Zapotrzebowanie 02 1760 Nm3 224 119 Straty przy przetapianiu kg 950 107 Zapotrzebowanie Q2 1420 Nm? 165 109 - 3 -Wytop B Cieplo uzyskiwane: A) Cieplo spalania wegiel krzem mangan fosfor zelazo B) Cieplo ©zuzlowania 2,000.000 Kcal 750.000 250.000 800.000 1,100.000 200.000 razem 5,100.000 Kcal Wydatek ciepla: A) Podwyzszenie temperatury do temperatury surówki (1200'C) cgrzewanie tlenu 600.000 Kcal ogrzewanie wapna i kamienia wapiennego (5.5% CaO, 3% CaC03) 1,000.000 „ cgrzewanie zlomu (10.000 kg) do temperatury 1200°C 2;000.000 „ B) Podwazenie temperatury do temperatury koncowej gazy odlotowe 50.000 „ zuzel 500.000 ,, surówka i zlem 2,500.000 „ C) Cieplo topienia zuzla i straty cieplo topienia zuzla 600.000 „ straty w tyglu 500.000 ., razemi 7,750.000 Kcal - 2,650.000 Kcal Z bilansów cieplnych wynika, ze w przypad¬ ku wytopu B ilosc ciepla pobranego z surówki jest o 1,700.000 Kcal mniejsza niz w wytopie A.Wystepuje tu na skutek innego skladu substan¬ cji towarzyszacych surówce. Równoczesnie stra¬ ty ciepla sa wieksze o 950.000 Kcal na skutek wiekszego zuzycia ciepla przez zlom. Brakuje wiec w calosci 2,650.000 Kcal, która to ilosc ciepla doprowadza sie wedlug wynalazku przez spalenie oleju.Wymagana ilosc ciepla mozna doprowadzic przez ogrzanie samego zlomu, przed dodaniem go do surówki (podgrzewa sie go wówczas co ca 1550°C) lub tez mozna podgrzac zlom wraz z wapnem. W tym ostatnim przypadku konieczr na do osiagniecia temperatura wynosi ca 1200°C.Nagrzewanie w tym przykladzie nastepuje przy pomocy oleju i tlenu. Wartosc opalowa oleju wynosi 9.900 Kcal, a wiec jest potrzebne 2,650.000 Kcal = 268 kg oleju (100%). Potrzebna 9900 ilosc tlenu wynosi wedlug wzoru (podanego przez F. Schustera) 21 /0.85 . , \ z czego zawartosc procentowa i Hu dolnej war¬ tosci opalowej oleju stanowi ZL (2£L 9.900 + 2,0^ = 2,2 Nm3 tlenu/kg, 100V1000 4 / dopuszczalny nadmtar 10% , 0-2 „ razem 2,4 Nm3 tlenu/kg.W ogólnym obrachunku wytopu B okazuje sie, ze przy zalozeniu, iz koszty surówki dla kazdej tony sa wyzsze o okolo 30 % od kosztów zlomu, co odpowiada obecnemu ukladowi cen, koszty wsadu zostana obnizone o okolo 10 %, podczas gdy koszty zwiazane z spalaniem oleju i dodat¬ kowego tlenu sa tylko nieznacznie wieksze od wartosci porównywalnych a podniesionych do wytopu A. Ostatecznie okazuje sie, ze uzyskuje sie znaczne polepszenie sprawnosci, która w wie¬ lu przypadkach sposób powyzszy czyni oplacal¬ nym. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób doprowadzania ciepla do stalych lub cieklych materialów wsadowych podczas swiezenia ich w celu otrzymania stali w tyglu stojacym, przez nadmuchiwanie tlenu lub gazów bogatych w tlen przy pomocy piono*- wej rury, znamienny tym, ze niezaleznie od wlasciwego procesu przemiany, to jest przed albo po swiezeniu, wzglednie pomiedzy po¬ szczególnymi fazami swiezenia nadmuchuje sie na wsad przez rure mieszanine powietrza, powietrza wzbogaconego w tlen, lub najlepiej tlenu z drobno rozpylonym olejem, dzieki czemu do wsadu doprowadza sie wymagana ilosc ciepla.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stale materialy wsadowe, jak zlom i wapno sa podgrzewane przed dodaniem cieklej su¬ rówki i przed rozpoczeciem procesu swieze¬ nia, przez co obliczona na podstawie zawar¬ tosci ciepla surówki dopuszczalna najwieksza ilosc zlomu moze byc podwyzszona.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze stale materialy wsadowe, np. zlom sa na¬ grzewane az do stanu cieklego i naweglone przez dodanie wegla, zanim zostana one pod¬ dane swiezeniu przy pomocy czystego tlenu bez dodatku oleju, - 4 -Sposólb wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ladunek po ukonczeniu procesu swiezenia jest przedmuchiwany mieszanina powietrza, po¬ wietrzem wzbogaconym lub tlenem z drobno rozpylonym olejem, przy czym proporcja mieszaniny przewaznie jest tak dobrana, aby nadmiar tlenu nie wynosil wiecej jak 10 %. Dmuchawa do przeprowadzania sposobu we¬ dlug zastrz. 1 — 4, wyposazona w rure do przeprowadzania dmuchu, która jest otoczona koncentryczna powloka chlodzaca, znamienna tym, ze przewód (6) doprowadzajacy olej jest umieszczony wspólsrodkowo w rurze dmuchu (1), przy czym jego- zakonczenie konczy sie przed wylotem rury dmuchu (1). 6. Dmuchawa wedlug zastrz. 5, znamienna tym, ze na zakonczeniu przewodu doprowadzaja¬ cego olej jest umieszczone urzadzenie (7), np. w postaci blachy rozbryzgowej do rozpy¬ lania. - BOT Brassert Oxygen Technik A. G. Zastepca: dr Andrzej Au, rzecznik patentowy 1791. RSW „Prasa", Kielce. PL