PL63497B1 - - Google Patents

Description

27.VIII.1966 Kanada Opublikowano: 5.XII.1971 63497 KI. 18 a, 13/12 MKP C 21 b, 13/12 UKD Wspólwlasciciele patentu: Metallgesellschaft Aktiengesellschaft, Frankfurt nad Menem (Niemiecka Republika Federalna) The Steel Company of Canada Limited, Hamilton Ontario (Kanada) Pickands Mather and Co., Cleveland, Ohio (Stany Zjednoczone Ameryki Pólnocnej) Sposób wytapiania wsadu w elektrycznym piecu lukowym oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wytapia¬ nia wsadu w elektrycznym piecu lukowym, a zwlaszcza wsadu skladajacego sie ze zlomu i drob¬ nego zelaza oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu. Wsad sklada sie glównie z drobnej zel- grudy (gabki zelaznej to jest zelaza gabczastego).Wazne jest przy wytwarzaniu wysokowartos- ciowej stali, aby materialy wyjsciowe nie zawie¬ raly zadnych, nawet minimalnych zanieczyszczen, jak na przyklad miedzi i cyny. Poniewaz zwykle zlom jest w wielu przypadkach silnie utleniony i zawiera znaczne ilosci zanieczyszczen, korzystne jest uzywanie wybranego wysokowartosciowego zlomu i swiezego surowca, na przyklad surówki lub zelgrudy.Stosowanie gabki zelaznej w duzych ilosciach zamiast zlomu daje duze korzysci, poniewaz gab¬ ka zelazna posiada równomierny sklad chemiczny i niewielkie ilosci zanieczyszczen; moze byc wy¬ twarzana w duzych ilosciach, co jest ekonomicz¬ ne. Jednak, gabka zelazna moze byc stosowana pod warunkiem, aby przepustowosc i zuzycie energii w piecach nie pogorszyly sie. Uzycie drob¬ nej gabki zelaznej w duzych ilosciach stwarza jednak trudnosci eksploatacyjne.Gdy wsad w znacznej czesci sklada sie z gabki zelaznej lub gdy gabke zelazna laduje sie do pie¬ ca jako warstwe górna na zlom, to powstaja trud¬ nosci w zaplonie luku miedzy elektrodami i ma¬ terialem wsadowym, poniewaz gabka zelazna wy- 10 15 20 25 36 kazuje wzglednie zla przewodnosc elektryczna.W zwiazku z tym, stosowano rózne sposoby za¬ plonu luków elektrycznych. Tak wiec, najpierw podrzewano gabke zelazna w zamknietym gora¬ cym piecu w ciagu 5 do 6 minut przed zaplonem luku. Ponadto nasypywano proszek grafitowy lub metalowe odpadki rur na warstwe gabki zelaznej w miejsce styku elektrod, w celu poprawienia prze¬ wodnosci elektrycznej.Jakkolwiek przy zastosowaniu tych sposobów udalo sie osiagnac dobry zaplon, to wykazuje to jednak te niedogodnosc, ze przepustowosc pieca spada i wzrasta zuzycie energii. Czas roztopienia zwieksza sie o 1,5 do 15 minut.Ponadto stwierdzono, ze przy uzyciu gabki ze¬ laznej i podobnych drobnych odpadów metalo¬ wych, zawierajacych zelazo w postaci srutu lub grudek oraz ewentualnie zlomu zelaznego do pierwszego wsadu, wystepuje nastepujaca trudnosc.Srut lub grudki metalowe maja tendencje two¬ rzenia zbitych zwalów, wskutek czego powstaja nieprzepuszczalne warstwy, zatrzymujace juz roz¬ topione zelazo. Zelazo to krzepnie natychmiast i stapia srut i grudki z soba, w wyniku czego zostaje utrudnione roztopienie wsadu i opadu roztopionego zelaza na dno pieca.Stwierdzono ogólnie, ze przy uzyciu duzych ilos¬ ci gabki zelaznej i nasypanie jej wysoko na scia¬ ne pieca, w czasie pierwszych stopni procesu roz¬ tapiania powstaje tendencja do stapiania sie 63 4973 63 497 4 i tworzenia osadu na scianie pieca.Te osady nalezy w czasie procesu roztapiania recznie odbijac, aby uniknac pózniejszych, dal¬ szych trudnosci, mianowicie, jesli osady te wpa¬ daja tuz przed wpustem do kapieli, wówczas wy¬ twarza sie stal o zlej jakosci.Ponadto w zaleznosci od zawartosci tlenu w tych odpadach moga powstawac silne i wybuchowe wy¬ ladowania gazowe przy wpadaniu do roztopionego metalu, które sa niebezpieczne dla personelu ob¬ slugujacego.Odbijanie osadów powoduje strate czasu i cie¬ pla, poniewaz w czasie takiego odbijania doplyw energii elektrycznej musi byc przerwany. Ponad¬ to, roztopienie odbitych osadów jest stosunkowo czasochlonne, przy zmniejszonym doplywie energii w czasie oczyszczania kapieli.Znany jest równiez inny sposób ladowania pie¬ ców elektrycznych zelazem gabczastym.Wedlug tego sposobu, laduje sie najpierw w srodku zlom na dno pieca, a przy scianach u- mieszcza sie zelazo gabczaste.Czesc zelaza gabczastego wpada do przestrzeni posrednich ladunku zlomu, podczas gdy reszta ze¬ laza pozostaje na zlomie i pokrywa sciane pieca do pewnej wysokosci, znajdujacej sie znacznie po¬ wyzej warstwy zuzla, po zakonczeniu procesu to¬ pienia.Ponadto niestopione osady gabki zelaznej winny byc utrzymywane na scianie pieca na wysokosci warstwy zuzla do zakonczenia procesu topnienia, aby uchronic wykladzine pieca przed dzialaniem kwasnego zuzla.Piec eksploatowany jest w ten sposób, ze elek¬ trody predko przenikaja warstwe zelaza gabczas¬ tego, lezacego na zlomie, a wsad zostaje rozto¬ piony od dolu, przy czym przestrzenie posrednie wsadu zlomu tworza zbiornik dla zelaza gabczaste¬ go, gdy stapia sie ono na powierzchni wsadu i wplywa do dolu. Sposób ten pozwala jednak na wyeliminowanie wyzej wymienionych trudnosci.Wynalazek dotyczy ulepszonego sposobu wyta¬ piania pierwszego i dalszych wsadów dla elek¬ trycznych pieców lukowych, przy czym stosowa¬ ny jest drobny material o duzej zawartosci zela¬ za, zwlaszcza zelaza gabczastego w ilosci do oko¬ lo 90*/o wagowych calego wsadu, przy wyelimino¬ waniu wad i niedogodnosci znanych sposobów.Ponadto wynalazek obejmuje urzadzenie do la¬ dowania pieców drobnymi odpadami metalowymi, umozliwiajace latwe stosowanie sposobu wedlug wynalazku.Zadanie zostalo w ten sposób rozwiazane, ze przy pierwszym ladowaniu wsadu do elektrycznego pieca lukowego, laduje sie najpierw obwodowo drobny material, zawierajacy zelazo w taki spo¬ sób, ze na trzonie pieca tworzy sie wklesle koryto wsadowe, które wznosi sie przy scianie piecowej do wysokosci lezacej znacznie ponizej wysokosci, na której zatrzymuje sie warstwa zuzla po zakon¬ czeniu calego okresu wytopu, po czym naklada sie na loze wsadowe wsad skladajacy sie z drobnego materialu, zawierajacego zelazo, oraz laduje sie srodkowo zlom w taki sposób, ze zbocze drobnego materialu przy scianie pieca zostaje w zasadzie utrzymane. Najpierw roztopiony zostaje zlom w taki sposób, ze splywa on w dolnej czesci wzdluz sciany pieca na wklesle koryto z drobnego ma¬ terialu i tworzy w srodku uksztaltowany wytop zelazny tak, ze nie powstaja zadne osady i gniaz¬ da.Jesli przy doladowaniu wsadu stosuje sie po¬ nownie zlom, wówczas ladowanie wykonywane jest w taki sposób, ze po znacznym wytopieniu pierw¬ szego wsadu, laduje sie przy dalszych wsadach najpierw zlom do wytopu zelaza, a na zlom srod¬ kowo, drobny material zawierajacy zelazo, przy czym drobny material scieka do przestrzeni posred¬ nich zlomu.Jesli przy doladowaniu wsadu nie uzywa sie zlomu, wówczas ladowanie wykonuje sie w ten sposób, ze po znacznym stopieniu pierwszego wsa¬ du laduje sie zelazo gabczaste do wytopu zelaza, przy czym dodawanie tego zelaza winno naste¬ powac w sposób ciagly.Dodatek drobnego materialu, zawierajacego ze¬ lazo, przede wszystkim zelazo gabczaste, moze wy¬ nosic okolo 90 Urzadzenie wsadowe wedlug wynalazku skla¬ da sie z cylindrycznego pojemnika z opuszczanym dnem stozkowym, przy czym na dolnym koncu cylindrycznego pojemnika umieszczone sa kolnie¬ rze, wystajace na zewnatrz, umozliwiajace umie¬ szczenie pojemnika w pozycji zaladowczej na kra¬ wedzi pieca, a ostry koniec stozkowego dna pola¬ czony jest z przenosnikiem, który po ustawieniu pojemnika na krawedzi pieca, umozliwia opuszcze¬ nie stozkowego dna urzadzenia wsadowego.Wynalazek jest przykladowo przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju poprzecznym piec ladowany obwodowo, fig. 2 — w przekroju czesciowym urzadzenie wsadowe nad piecem elektrycznym, fig. 3 — urzadzenie wsado¬ we Umieszczone na piecu elektrycznym w przekro¬ ju czesciowym w polozeniu zaladunku pieca ze¬ lazem gabczastym, fig. 4 — w widoku perspek¬ tywicznym urzadzenie wsadowe, z którego usu¬ nieto czesc plaszcza, fig. 5 — w poprzecznym przekroju piec wedlug fig. 3 zaladowany zelazem gabczastym i zlomem, a fig. 6 — wykres uwidacz¬ niajacy- zuzycie energii elektrycznej w zaleznosci od udzialu zelaza gabczastego w calym wsadzie i w zaleznosci od róznych sposobów ladowania.Urzadzenie zaladowcze 10 do ladowania drob¬ nego materialu zawiera cylindryczny pojemnik 12 zaopatrzony w glowicy w skrzyzowane prety 14, 16. W punkcie przeciecia pretów umieszczone jest slizgowe lozysko 18. W celu umozliwienia nasa¬ dzania pojemnika 12 na stozkowe dno 26, przy¬ pasowane sa na dolnym koncu stozkowego dna 26 promieniowo wystajace kolnierze 20 wykonane z trójkata 24 i dwuteownika.Na stozkowym dnie 26 przyspawane sa na ob¬ wodzie, cztery trójkaty 2& w odstepach 90°. Pret 30, polaczony z wierzcholkiem dna 26, prowadzony jest w slizgowym lozysku 18.Za pomoca preta 30 nastawia sie napelnione urzadzenie wsadowe 10 na krawedzi pieca 36.Pret 30, a tym samym dno 26 opuszczone zostaje o okolo 30 cm. Wskutek tego trzon 33 ladowany 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6063 497 5 jest obwodowo tak, ze tworzy sie wklesle koryto z drobnego materialu (fig. 3).Za pomoca urzadzenia wsadowego laduje sie srodkowo zlom na loze, przy czym wklesly ksztalt koryta jest utrzymywany (fig. 5). Nastepnie nasa¬ dza sie pokrywe pieca, opuszcza elektrody i wla¬ cza prad.Poniewaz poczatkowo elektrody stykaja sie ze zlomem luki elektryczne latwo sie zapalaja. Elek¬ trody wtapiaja sie we wsad, przy czym stopiony metal splywa do wkleslego koryta i gromadzi sie na jego dnie.Gromadzenie sie metalu roztopionego bezpo¬ srednio pod elektrodami powoduje szybki wzrost temperatury, wskutek czego kapiel metalowa osiaga szybko temperature topnienia, a w kon¬ sekwencji topi sie loze zelaza gabczastego z góry do dolu, przy czym niestopione gniazda zelaza nie unosza sie na powierzchni metalu cieklego i nie tworza sie osady.Po roztopieniu pierwszego wsadu, przerywa sie doplyw pradu, unosi pokrywe pieca, laduje sie najpierw zlom do kapieli metalowej, a nastepnie nastawia sie pozioma lub lekko wklesla powierzch¬ nie wsadu zlomu. Na zlom nasypuje sie srodko¬ wo zelazo gabczaste, przy czym grudki zelaza gabczastego wnikaja w wolne przestrzenie luznego zlomu. Nastepnie naklada sie pokrywe pieca, opu¬ szcza sie elektrody i wlacza prad. Cienka warstwa zelaza gabczastego nie stwarza trudnosci przy zaplonie luku elektrycznego, poniewaz zelazo gab¬ czaste osiaga bardzo szybko temperature miek- nienia wskutek istniejacego w piecu roztopionego metalu.Zetkniecie sie zelaza gabczastego ze sciana pieca uniemozliwione jest przez dodatek zlomu tak, ze nie powstaja zadne narosty.Jesli nie doladowuje sie zlomu, wówczas dopro¬ wadza sie zelazo gabczaste w sposób ciagly bez przerywania pradu do zblizenia z lukami elek¬ trycznymi.Wykres na fig. 6 przedstawia porównanie kom¬ binowanego sposobu ladowania wsadu ze sposo¬ bem ladowania, w którym zelazo gabczaste pierw¬ szego i wszystkich nastepnych wsadów ladowane jest obwodowo przy scianach pieca wedlug kon¬ wencjonalnego sposobu ladowania.Wszystkie próby przeprowadzono w piecu luko¬ wym 4700 KVA o przekroju 3,65 m i pojemnosci 15 ton (wszystkie dane dotyczace ciezaru podane sa w tak zwanych „krótkich tonach" = 907,18 kg).Analiza chemiczna grudek zelaza gabczastego wykazala, ze: Ciezar — «/0 Felacznie 91,5 Fe metaliczne 87,7 C 0,198 S 0,008 P 0,007 Si02 3,32 CaO 0,33 MgO 1,42 A1203 0,31 6 Przy ladowaniu warstwowym ladowano zelazo gabczaste i zlom w taki sposób, ze powstawaly wklesle warstwy, a 60tyd calkowitego wsadu ze¬ laza skladalo sie z zelaza gabczastego. Zuzycie 5 energii na tone stali wynioslo 1174 KWh, a prze¬ pustowosc 3,58 t/godz.Przy ladowaniu obwodowym, pierwszy wsad wy¬ niósl 4 tony zelaza gabczastego, które ladowano na trzon pieca, i 3,5 tony zlomu ladowanego na io pierwsza warstwe. Wszystkie dalsze wsady la¬ dowano w podobny sposób, a 60®/o calkowitego wsadu zelaza skladalo sie z zelaza gabczastego.Zuzycie energii na tone stali wynioslo 754 ftWh, a przepustowosc 5,04 t/godz. 15 Przy tym sposobie pracy drugi wsad zelaza gab¬ czastego osiagnal taka wysokosc, ze odpryski zu¬ zla i metalu z kapieli uniemozliwily zsuwanie sie grudek i powstaly osady.Przy ladowaniu kombinowanym, pierwszy wsad 20 zawieral 4 tony zelaza gabczastego i 3,5 tony zlomu. 75»/o calkowitego wsadu zelaza stanowilo zelazo gabczaste. Zuzycie energii na tone stali wynioslo 601 KWh, a przepustowosc 6,22 t/godz. Oznacza to wzrost o 740/0 w porównaniu z ladowaniem ?5 warstwowym.Korzysci wynalazku przedstawione sa ponizej.Nie powstaja zadne narosty i trudno topliwe gniazda z drobnego zelaza gabczastego. Dzieki te¬ mu skraca sie czas topienia i zuzycie energii oraz 30 unika sie niebezpiecznego odbijania narostów.Zaplon luków nastepuje bez trudnosci i dodatko¬ wych zabiegów. PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 35 1. Sposób wytapiania wsadu w elektrycznym piecu lukowym, sluzacym do topienia wsadu, skla¬ dajacego sie ze zlomu i drobnego materialu zawie¬ rajacego zelazo, znamienny tym, ze przy pierw- 40 szym zaladunku wsadu piec laduje sie obwodo¬ wo drobnym materialem, zawierajacym zelazo, tak, ze na trzonie pieca tworzy sie wklesle koryto, które wznosi sie na scianie pieca do takiej wy¬ sokosci, która lezy nizej od wysokosci osiagnietej przez warstwe zuzla, po zakonczeniu okresu topie¬ nia, nastepnie podaje sie srodkowo zlom do koryta, zawierajacego drobny material zelazny w taki spo¬ sób, aby wzniesienie drobnego materialu przy scianie pieca pozostawalo mozliwie calkowicie utrzymywane, w wyniku czego stapia sie zlom i splywa do dolnej czesci pieca w kierunku do sciany pieca do wkleslego koryta z drobnego ma¬ terialu i tworzy srodkowo umieszczony metal sto¬ piony zapobiegajac tworzeniu sie jakichkolwiek 55 narostów.

2. Sposób, wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze po zaawansowanym stopieniu zlomu w jednym lub kilku dalszych wsadach, laduje sie najpierw zlom do roztopionego metalu, a na zlom doladowuje sie 60 srodkowo drobny material.

3. Sposób, wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze po zaawansowanym roztopieniu zlomu laduje sie w sposób ciagly zelazo gabczaste do roztopionego k metalu.63 497

4. Sposób wedlug zastrz. 2 i 3, znamienny tym, ze stosuje sie drobny material zawierajacy zelazo w ilosci do 90o/0 calego materialu wsadowego pie-

5. Sposób wedlug zastrz. 2 i 3, znamienny tym, ze stosuje sie wsad pieca zawierajacy zelazo gab¬ czaste w ilosci okolo 90°/o calego wsadu.

6. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1—5, skladajace sie z cylindrycznego pojem- 10 8 nika z opuszczonym dnem stozkowym, znamienne tym, ze jest zaopatrzone w dolnej czesci cylin¬ drycznego pojemnika (10) w umieszczone promie¬ niowo kolnierze (20) umozliwiajace oparcie pojem¬ nika w pozycji zaladowczej na obwodzie pieca, oraz w pionowy pret nosny (30) umocowany na wierzcholku stozkowego dna i polaczony z urza¬ dzeniem transportowym, które po osadzeniu po¬ jemnika na obwodzie pieca, wskutek opuszczenia urzadzenia transportowego, umozliwia opuszcze¬ nie stozkowego dna urzadzenia wsadowego. FigiKI. 18 a, 13/12 63 497 MKP C 21 b, 13/12 i1^, Fig.itKI. 18 a, 13/12 63497 MKP C 21 b, 13/12 "Hi ^ * Fig-5 wA 700A 6004 m- ~& To 60 80~ Bltk zam. 2209/71 r. 230 egz. A4 PL PL