PL71143B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Flintkote International Licensing Company, No¬ wy Jork (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób zwiekszania szybkosci rozpuszczania sie wapna palonego w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiekszania szybkosci rozpuszczania sie wapna palonego w zu¬ zlu piecowym zasadowego pieca tlenowego.Znane sa sposoby wytwarzania stali w zasado¬ wym piecu do utlenienia, nazywane ogólnie pro¬ cesem, BOF. W sposobach tych wapno palone do¬ daje sie do poczatkowego zuzla krzemionkowego, tworzacego sie w krótkim czasie po rozpoczeciu dmuchu tlenowego, do pieca zaladowanego stopio¬ na surówka i zlomem stalowym. Poczatkowo zuzel sklada sie z krzemianów, a zwlaszcza krzemianu zelazowego, utworzonych w wyniku reakcji pomie¬ dzy produktami utlenienia krzemu i zelaza, które zawarte sa w stopionym metalu, zachodzacej na ogól w pierwszej lub dwóch pierwszych minutach po rozpoczeciu dmuchu tlenowego.Dodatek wapna palonego ma na celu zalkalizo- wanie zuzla w stopniu wystarczajacym, aby wy¬ wolac i ulatwic zachodzenie koniecznych reakcji chemicznych pomiedzy zuzlem i zanieczyszczenia¬ mi wystepujacymi w stopionym metalu, celem usuniecia z niego tych zanieczyszczen, a w szcze¬ gólnosci manganu, siarki i fosforu, a takze, aby uwolnic zelazo zwiazane w zuzlu i przeprowadzic je ponownie w stopiony metal. Jednoczesnie, mo- dyfikanie zuzla dodatkiem wapna zmniejsza ni¬ szczace dzialanie krzemianu zelazowego, zawarte¬ go w zuzlu, na ogniotrwala okladzine pieca.Szybkosc, z jaka dodane wapno reaguje z krze¬ mionka w zuzlu i z zanieczyszczeniami w stopio- 20 25 nym metalu, jest wiec waznym czynnikiem przy okreslanu cyklu czasowego w zasadowym piecu tlenowym.Poniewaz wapno palone wprowadza sie do cie¬ klego zuzla w postaci stalej, rozdrobnionej, zazwy¬ czaj zgranulowane, przeto powinno ono najpierw rozpuscic sie w cieklym zuzlu, aby móc go nastep¬ nie zmodyfikowac dla zajscia opisanych wyzej, po¬ zadanych reakcji chemicznych.W zwyklym sposobie postepowania w procesie BOF, w obecnej praktyce, srednio wprowadza sie do pieca okolo 63,5—68,0 kG wapna palonego na 1 tone wsadu metalicznego, to znaczy stopionej surówki i zlomu metalowego, w sposób wyzej opi¬ sany. Czesto wraz z wapnem lub krótko po jego wprowadzeniu dodaje sie szpat fluorowy, dla ula¬ twienia rozpuszczania sie wapna w zuzlu. Z calko¬ witej ilosci uzytego wapna, w przyblizeniu 95% tej ilosci wprowadza sie zazwyczaj do poczatko¬ wego zuzla, krótko po rozpoczeciu dmuchu, jak wspomniano wyzej. Pozostala czesc dodaje sie za¬ zwyczaj do zuzla na kilka minut przed zakoncze¬ niem okresu wdmuchiwania tlenu, celem zapobie¬ zenia powtórnemu przejsciu siarki z zuzla do sto¬ pionego metalu, wyrównania koncowej zasadowosci zuzla i, co ma równiez wazne znaczenie, celem usuniecia zadanych ilosci fosforu ze stopionego metalu.Ilosc wapna na 1 tone metalicznego wsadu jest okolo 6—8 razy wieksza od ilosci, uzywanej na 1 711433 71143 4 tone metalu podczas wytwarzania stali w procesie martenowskim, z powodu zasadniczych róznic po¬ miedzy fizycznymi i chemicznymi oddzialywaniami przewazajacymi w procesie BOF, a tymi oddzialy¬ waniami przewazajacymi w procesie martenow¬ skim. Duzo wieksza szybkosc procesu wytwarza¬ nia i inne znaczne korzysci i oszczednosci, które daje proces BOF wytwarzania stali, sa jednak wie¬ cej niz wystarczajace dla wyrównania wiekszej po¬ zycji kosztu, wynikajacej z potrzeby uzycia wie¬ kszej ilosci wapna w przeliczeniu na 1 tone wy¬ tworzonej stali.W zwyklym sposobie postepowania w procesie BOF glówna czesc cyklu czasowego calkowitej ope¬ racji jest przewidziana na czas, potrzebny do prze- reagowania wapna z krzemionka zuzla oraz z siar¬ ka i fosforem, zawartymi w stopionym metalu.Potrzebny tak dlugi okres czasu wynika ze sto¬ sunkowo malej szybkosci, z jaka wapno palone roz¬ puszcza sie w zuzlu. Na ogól, okolo 40% wapna, dodanego do poczatkowego zuzla, rozpuszcza sie w nim podczas pierwszych 6—7 minut okresu dmu¬ chu tlenowego, po czym nastepuje, w wiekszym lub mniejszym stopniu, okres zastoju, podczas któ¬ rego rozpuszcza sie jedynie okolo 10—20% wie¬ cej wapna, przy czym szybkosc rozpuszczania staje sie znów wieksza pód koniec okresu dmuchu. Sto¬ pienie i rozpuszczanie wapna palonego w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego jest oczy¬ wiscie scisle zwiazane ze zmianami temperatury (od okolo 1200°do okolo 1600°C), które zachodza podczas okresu dmuchu.Poniewaz, w zwyklym sposobie postepowania w procesie BOF, okres dmuchu tlenowego moze wy¬ nosic w przyblizeniu polowe calkowitego cyklu (od wytopu do wytopu), wynika z tego w sposób widoczny, ze zmniejszenie czasu, potrzebnego do rozpuszczenia wapna palonego, ma ogromne zna¬ czenie dla zmniejszenia calkowitego czasu cyklu (od wytopu do wytopu) w procesie BOF. Na waz¬ na role, jaka spelnia szybkie rozpuszczenie wap¬ na, warunkujace realizacje jego istotnego dziala¬ nia, wskazuje powszechne stosowanie w procesie BOF, jak równiez w procesie martenowskim i w innych zasadowych procesach wyrobu stali, róz¬ nych srodków, majacych na celu polepszenie szyb¬ kosci rozpuszczania wapna. Dodanie wspomniane¬ go wyzej szpatu fluorowego, który dziala przez po¬ wiekszenie plynnosci zuzla, jest najpowszechniej stosowanym zabiegiem pomocnym w rozpuszcza¬ niu wapna palonego. Wielu uzytkowników procesu BOF przeklada pewne gatunki wapna palonego nad innymi ze wzgledu na przekonanie, ze te gatunki wapna rozpuszczac sie beda w zuzlu z wieksza szybkoscia niz inne. To zalecenie uzycia szczegól¬ nych gatunków wapna palonego moze narzucic znaczne ograniczenie w poslugiwaniu sie procesem BOF tlla wytwarzania stali.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu zwie¬ kszania szybkosci rozpuszczania sie wapna palone¬ go w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowe¬ go w porównaniu do dotychczas znanego sposobu.Sposób zwiekszania szybkosci rozpuszczania sie wapna podanego w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego wedlug wynalazku polega na tym, ze rozdrobnione wapno wprowadza sie na powierz¬ chnie zuzla w obecnosci zawierajacego bor zwiaz¬ ku, który przyspiesza rozpuszczanie sie wapna, przy czym jako wymieniony zwiazek stosuje sie 5 tlenek boru, zwiazek zawierajacy tlenek boru lub zwiazek, z którego w warunkach panujacych w za¬ sadowym piecu tlenowym uwalnia sie tlenek boru.W sposobie wedlug wynalazku zwiazek zawiera¬ jacy bor wprowadza sie na powierzchnie zuzla w zasadzie równoczesnie z ladowaniem wapna palo¬ nego na te powierzchnie lub przed dodaniem wa¬ pna na powierzchnie zuzla albo bezposrednio przed wprowadzeniem wapna na powierzchnie zuzla.Jako zwiazek zawierajacy bor stosuje sie kwas ortoborowy, bezwodny boraks, trójtlenek boru, me- taboran wapnia, bezwodny kolemanit, rasorit, ule- ksyt, inderyt, kernit lub kurnakowit.Korzystnie jako zwiazek zawierajacy bor stosu¬ je sie trójtlenek boru lub zwiazek, który w wy¬ sokiej temperaturze wydziela trójtlenek boru.Zwiazek zawierajacy bor stosuje sie w ilosci 4/2— 5%, korzystnie 1—3,5% wagowych w stosunku do ciezaru wagowego wapna. W sposobie wedlug wy¬ nalazku korzystnie stosuje sie zuzel utworzony we wczesnym stadium cyklu dmuchu tlenowego.Jak zaznaczono wyzej, reakcje chemiczne, ko¬ nieczne do przeksztalcenia surówki w stal o dobrej jakosci, zaleza w duzym stopniu od zasadowosci zuzla. Poczatkowy zuzel, który tworzy sie w za¬ sadowym piecu tlenowym jako wynik pierwszej lub pierwszych dwóch minut wdmuchiwania tlenu, podczas których wegiel, zawarty w surówce prze¬ ksztalca sie w gazowe tlenki wegla, sklada sie glównie z krzemionki i zawiera równiez krzemian zelazawy, a takze zelazo w stanie wolnym. Po utworzeniu sie poczatkowego zuzla podczas prowa¬ dzenia procesu BOF, laduje sie nastepnie do pieca wapno w stalej rozdrobnionej postaci, w celu roz¬ topienia poczatkowego zuzla i w celu reakcji z krzemionka i innymi skladnikami zuzla, która daje w efekcie usuniecie ze stopionego metalu zanie¬ czyszczen takich, jak mangan, siarka i fosfor pod¬ czas cieklego wdmuchiwania tlenu. Aby wapno moglo sluzyc tym celom, konieczne jest jego roz¬ puszczenie we wstepnym zuzlu i zalkalizowanie przez nie zuzla w odpowiednim stopniu. Stad, czas potrzebny dla rozpuszczenia sie dodanego wapna jest waznym czynnikiem przy okreslaniu okresu czasu dmuchu tlenowego.Dzieki zastosowaniu wynalazku, szybkosc roz¬ puszczania wapna w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego moze wzrosnac bardzo znacznie.Opierajac sie na wynikach przeprowadzonych ba¬ dan, stwierdzono, ze wynalazek umozliwia znaczne skrócenie czasu dmuchu tlenowego podczas pro¬ wadzenia procesu BOF. Stwierdzono równiez, ze pewne substancje powoduja bardzo znaczne zwie¬ kszenia szybkosci rozpuszczania sie wapna w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego. Ponadto cecha znamienna i zaleta wynalazku jest fakt, ze rozwazone poprzednio, znaczne ulepszenie, polega¬ jace na zwiekszeniu szybkosci rozpuszczania wapna w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego, osiaga sie zgodnie z wynalazkiem, bez jednoczesne- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6071 5 go wprowadzania pierwiastków, które sa szkodliwe dla wytwarzania stali.Substancje stanowiace dodatki, stosowane wedlug wynalazku i wysoce korzystne dla uzyskania po¬ przednio wymienionego zwiekszenia szybkosci, z ja¬ ka wapno palone rozpuszcza sie w zuzlu pie¬ cowym zasadowego pieca tlenowego, stanowia zwiazki, które sa w zasadzie nierozpuszczalne w zuzlach krzemionkowych, w wysokich temperatu¬ rach, i dzialaja jako srodki powierzchniowo czyn¬ ne w ten sposób, ze kiedy zetkna sie z powierz¬ chnia stopionego zuzla, tworza nie mieszajaca sie faze ciekla, która prawie natychmiast rozprzestrze¬ nia sie na tej powierzchni i skutecznie zwilza ja cala, a jednoczesnie zwilza powierzchnie stalego, rozdrobnionego wapna palonego, które moze znaj¬ dowac sie na powierzchni zuzla. W wyniku tego, wapno staje sie podatne na rozpuszczenie w zuzlu, dzieki czemu reaguje z zuzlem. W tych warunkach, wapno szybko rozpuszcza sie w zuzlu, dzieki zja¬ wisku przenoszenia substancji w przestrzeni mie¬ dzy dwiema nie mieszajacymi sie fazami cieklymi.To przenoszenie substancji, likwiduje napiecie mie- dzyfazowe pomiedzy obydwiema fazami cieklymi, powodujac wyzwalanie energii. Energia wyzwala sie w formie przeplywu konwekcyjnego, który po¬ woduje energiczne wymieszanie sie obu faz cie¬ klych poprzez ich przestrzen miedzyfazowa, co znacznie powieksza obszar stykania sie czastek wapna z faza stopionego zuzla, jak równiez przy¬ spiesza dzieki temu rozpuszczanie wapna w zuzlu.Powyzszego wyjasnienia mechanizmu wywolywa¬ nia przez substancje stanowiace dodatki opisanych rezultatów, nie nalezy traktowac jako ograniczenie wynalazku, poniewaz na skutecznosc dzialania wy¬ mienionych substancji dodatkowych, podczas sto¬ sowania ich wedlug wynalazku, moga wplywac dodatkowe i/lub rózne sily. Innymi slowy, jaki¬ kolwiek moze byc mechanizm dzialania substancji stanowiacych dodatki, stwierdzono, ze opisane tu ulepszenia i zalety sposobu rozpuszczania wapna palonego w zuzlu piecowym zasadowego pieca tle¬ nowego ukazuje sie dzieki zastosowaniu wynalazku.Substancjami dodatkowymi, które jak stwier¬ dzono dzialaja w sposób najodpowiedniejszy dla uzyskania w duzym stopniu zwiekszonej szybkosci rozpuszczania wapna w piecowych zuzlach krze¬ mionkowych zasadowego pieca tlenowego wedlug wynalazku, sa zwiazki zawierajace bor, a w szcze¬ gólnosci te, które wydzielaja trójtlenek boru (B2Os) po ogrzeniu ich do stosunkowo wysokiej temperatury, odpowiadajacej temperaturze, która panuje w zasadowym piecu tlenowym. Te substan¬ cje dodatkowe sa praktycznie nierozpuszczalne w zuzlach, tworzacych sie w procesach BOF. Na przyklad, zwiazkami zawierajacymi bor, które sto¬ suje sie wedlug wynalazku, sa: trójtlenek boru, kwas ortoboroWy i bezwodny czteroboran sd3owy.Kazdy z tych zwiazków dziala jako zwiazek po¬ wierzchniowo czynny, za pomoca opisanego wyzej mechanizmu niemieszania sie dwóch faz cieklych.Zaobserwowano, ze nie mieszajaca sie faza ciekla, jaka te zwiazki tworza na powierzchni piecowego zuzla krzemionkowego zasadowego pieca tlenowe¬ go, jest nadzwyczaj plynna, tworzac cienka war- 143 6 stwe na calej powierzchni zuzla, przy czym utwo¬ rzona w ten sposób warstwa sluzy bardzo skutecz¬ nie do zwilzania zarówno zuzla jak i czastek wa¬ pna, w wyniku czego szybkosc rozpuszczania sta- 5 lego rozdrobnionego wapna w zuzlu krzemionko¬ wym staje sie bardzo duza. Nalezy zaznaczyc, ze jako dodatki wedlug wynalazku, stosowac mozna równiez mieszaniny tych zwiazków oraz handlowo dostepne materialy, zawierajace te zwiazki. 10 Substancje, stanowiace dodatki, dzialaja w spo¬ sób opisany prawie natychmiast po zetknieciu sie z powierzchnia piecowego zuzla krzemionkowego zasadowego pieca tlenowego. Z tego wzgledu na¬ lezy je wprowadzac na powierzchnie zuzla w za- 15 sadzie jednoczesnie z zaladowaniem wapna lub w takim momencie po zaladowaniu wapna, kiedy potrzebne staje sie wywolanie wzrostu szybkosci rozpuszczania sie poprzednio nierozpuszczonego wapna w zuzlu. Wapno i substancja dodatkowa 20 moga byc wprowadzane do pieca badz osobno^ ale- w zasadzie równoczesnie, badz tez wapno moze byc wstepnie wymieszane lub w inny sposób po¬ laczone z substancja dodatkowa.Znacznie zwiekszona szybkosc rozpuszczania wa- 25 pna w krzemionkowym zu?lu piecowym zasadowe¬ go pieca tlenowego, bedaca wynikiem zastosowa¬ nia substancji dodatkowych wedlug wynalazku, w porównaniu z szybkoscia rozpuszczania w nieobec¬ nosci takich dodatków, wykazano i zbadano za 30 pomoca mikroskopu „z goracym stolikiem", który pracuje w nastepujacy sposób. Na stoliku mikro¬ skopu znajduje sie maly tygiel, zawierajacy obser¬ wowana substancje. W sklad zestawu wchodza opory elektryczne, sluzace dla doprowadzenia sub- 35 stancji w tyglu do temperatury potrzebnej do jej stopienia. Opory regulowane sa w ten sposób, aby stopiona substancje utrzymac w zadanej tempe¬ raturze. W sklad zestawu wchodzi równiez skrzyn¬ ka zasilajaca, umieszczona na podpartym obrotowo 40 ramieniu nosnym, ponad tyglem, dzieki czemu, kie¬ dy ramie podparte obrotowo jest zawieszone w po¬ zycji bezposrednio nad tyglem, mozna wyladowac na powierzchnie stopionej substancji, znajdujacej sie w tyglu odmierzone ilosci dodatków, znajduja-: 45 cych sie w skrzynce zasilajacej. Za pomoca tego! urzadzenia mozna bez trudu obserwowac lub fo-^ tografowac zjawiska fizyczne, zachodzace w wyso-J kiej temperaturze, w dobranej dowolnie atmosfe¬ rze, uzyskujac powiekszenie do okolo 100-krotnego. 50 Urzadzenie to zastosowano do obserwacji i po-, miaru szybkosci rozpuszczenia róznych gatunków wapna palonego w zuzlach piecowych zasadowego pieca tlenowego. Obserwowana szybkosc rozpu¬ szczania, mierzona stoperem, byla rejestrowana. 55 Obserwowano i mierzono szybkosc rozpuszczania wapna palonego w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego w nieobecnosci dodatków oraz w obecnosci odmierzonych ilosci róznych wprowadza¬ nych dodatków oraz w róznych odstepach czaso- 6« wyeh przed lub po dodaniu wapna. W ten sposób okreslono wplyw róznych dodatków obecnych w ukladzie na szybkosc rozpuszczania wapna, lub inaczej mówiac, szybkosc reakcji, zachodzacej, po- miedy wapnem i innymi skladnikami w zuzlu pie^ 65 cowym zasadowego pieca tlenowego. Skutecznosc71148 8 dzialania zwiazków, stosowanych jako dodatki we¬ dlug wynalazku, ilustruja przedstawione ponizej dane.W tych seriach doswiadczen, zuzel piecowy za¬ sadowego pieca tlenowego oraz wapno palone, posiadaly sklady wymienione ponizej. W niektó¬ rych doswiadczeniach, do stopionego zuzla wpro¬ wadzano jedynie wapno. W innych doswiadcze¬ niach czastki wapna poddawano obróbce wstepnej, polegajacej na zmieszaniu ich z poszczególnymi dodatkami. Substancjami stanowiacymi dodatki, zastosowanymi wedlug wynalazku byly: bezwodny boraks NatB407), kwas ortoborowy (H,BOj) oraz trójtlenek boru (BaOj).W kazdym z wyzej wspomnianych doswiadczen, sklady uzytego wapna palonego oraz zuzla pieco¬ wego zasadowego pieca tlenowego odpowiadaly nastepujacym: Sklad CaO MgO FetO, Al,Ot SiOf straty wapna. przy prazeniu razem palonego .964^/t- 0,97 0,11 0,30 0,62 1,43 99,53Vt Sklad iuila SiO, 47,26§/« FeO 16,05 MnO 16,05 AlsO, 3,92 Pf06 3,52 MgO 3,39 CaO 10,00 razem 100,19 Maksymalny czas rozpuszczania wapna w zuzlu, zaobserwowany i zarejestrowany w doswiadcze¬ niach kontrolnych i doswiadczeniach, w których wprowadzano jeden z dodatków, przedstawiono w tablicy 1.Tablica 1 Doswiadczenie kontrolne NasB407 HiSO,.BtO, — bez dodatku — jako dodatek — jako dodatek — jako dodatek Maksymalny czas rozpuszczania w sekundach 16,6 0,8 . .0,7 . 0,7 Tak wiec, jak wskazuja dane w tablicy 1, kazdy z wymienionych zwiazków zawierajacych bor, po¬ woduje wyrazne zwiekszenie szybkosci rozpusz¬ czania sie wapna w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego. Wszystkie trzy zwiazki sluzace jako dodatki spelniaja role srodków powierzchnio¬ wo czynnych wedlug opisanego wyzej mechanizmu.Mieszajaca sie faza ciekla, która tworza te zwiaz¬ ki na powierzchni zuzla, jest w najwyzszym stop¬ niu plynna, tworzac ha calej powierzchni stopio¬ nego[zuzla cienka warstwe, która bardzo skutecz¬ nie zwilza zarówno zuzel jak i czastki wapna, po¬ wodujac przez to prawie bezposrednie pochlonie¬ cie czastek wapna przez stopiony zuzel, które da¬ je w wyniku bardzo szybkie rozpuszczanie czastek wapna w zuzlu.Zwiekszona w tak duzym stopniu szybkosc roz- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 05 puszczania sie czastek wapna w stopionym zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego,, daje w wyniku wzrost szybkosci reakcji wapna z krze¬ mionka i z zanieczyszczeniami w stopionym me¬ talu w zasadowym piecu tlenowym. Jak dobrze wiadomo, szybkosc, z jaka zachodza te reakcje, jest waznym czynnikiem przy okreslaniu dlugosci cyklu czasowego od wytopu do wytopu w proce¬ sie BOF. Nalezy uznac, ze dzieki przyspieszeniu szybkosci rozpuszczania wapna w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego, zgodnie z danymi tablicy 1, mozna osiagnac znaczne zmniejszenie czasu dmuchu tlenowego w procesie BOF, po¬ trzebnego aby zrealizowac cel tego dmuchu, jakim jest konwersja zawartosci kapieli metalicznej do pozadanego skladu, przy którym nastepuje od¬ ciagniecie zuzla i spust stopionego metalu.Dodatkowo znamienna cecha wynalazku jest 4o, ze wyzej wymieniony wzrost szybkosci rozpusz¬ czania sie wapna w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego uzyskuje sie zgodnie z wynalaz¬ kiem, przy uzyciu stosunkowo malej ilosci sub¬ stancji stanowiacej odsetek, oraz bez wprowadza¬ nia pierwiastków szkodliwych w procesie wytwa¬ rzania stali, co ma miejsce czesto, kiedy stosuje sie srodki uzywane poprzednio jako czynniki po¬ mocnicze dla rozpuszczenia czastek wapna w pie¬ cu. I tak, szpat fluorowy, który jest substancja prawie powszechnie stosowana jako srodek po¬ mocniczy przy rozpuszczaniu wapna w zuzlu, roz¬ puszczajac sie w poczatkowym zuzlu tworzy zwiaz¬ ki, które zmniejszaja lepkosc zuzla. Utworzony w wyniku tego zuzel przybiera prawie wodnista konsystencje, dzieki czemu wapno wpada do zu¬ zla i wchodzi ponizej jego powierzchni, gdzie za¬ czyna sie rozpuszczac. Innymi slowy, sam szpat fluorowy nie powoduje rozpuszczania sie wapna z wieksza szybkoscia lecz jedynie rozrzedza zuzel, co umozliwia czastkom wapna wpadniecie do we¬ wnatrz i ponizej powierzchni cieklej czesci zuzla, dzieki czemu zaczynaja one rozpuszczac sie w nim.W rezultacie dla przeprowadzenia koniecznego rozpuszczenia wapna w zuzlu potrzebne sa duzo wieksze ilosci szpatu fluorowego, w porówrianlu z ilosciami zwiazków, stanowiacych dodatki we¬ dlug niniejszego wynalazku, w stosunku do ilosci wapna ladowanego do pieca. Ponadto, uzycie ta^ kich duzych proporcji szpatu fluorowego, w da¬ zeniu do osiagniecia zadanej szybkosci rozpusz¬ czania wapna w zuzlu, powoduje czesto takie nad¬ mierne rozrzedzenie zuzla, ze wykazuje on ten¬ dencje do pelzania wokól wewnetrznej sciany na¬ czynia piecowego, gdzie nie tylko nie uczestniczy efektywnie w przebiegu procesu BOF, lecz rów¬ niez moze wywierac niszczace dzialanie na ognio¬ trwala wykladzine naczynia i mieszac sie ze spu¬ stem koncowej stopionej stali z naczynia.Dalej, ze wzgledu na fakt, ze zwiazki stosowane wedlug wynalazku sa dosc lotne w temperatu¬ rach panujacych w zasadowym piecu tlenowym, wykazuja one tendencje wyparowania podczas roz¬ puszczania wapna w zuzlu, przez co zmniejsza sie mozliwosc wywierania przez nie szkodliwego wplywu na fizyczne wlasnosci zuzla lub na reakcje chemiczna, która zachodzi z jego udzialem. Stad;71 9 równiez z tego punktu widzenia zwiazki, stano¬ wiace dodatek wedlug wynalazku, róznia sie bar¬ dzo znacznie ód szpatu fluorowego, który nie tyl¬ ko w duzym stopniu zmniejsza lepkosc zuzla, Jak podano wyzej* lecz równiez wprowadza czesto niepozadane pierwiastki, szkodliwe z punktu wi¬ dzenia wytwarzania stali. Powyzsze zjawiska za¬ chodza równiez, w róznym stopniu w przypadku innydh zwiazków fluoru, jak na przyklad fluorku sodu, i fluorokrzemianu sodu, które dotychczas stosowano jako srodki pomocnicze w rozpuszcza¬ niu wapna w krzemionkowych zuzlach piecowych zasadowego pieca tlenowego.W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie sto¬ sunkowo male ilosci zwiazków stanowiacych do¬ datek. Jak zaznaczono, zawdzieczac to nalezy glów¬ nie powierzchniowo aktywnym wlasnosciom tych ' zwiazków, a mianowicie ich zdolnosci do tworze¬ nia po stopieniu sie warstwy, która rozprzestrze¬ nia sie natychmiast po calej powierzchni stopio¬ nego krzemionkowego zuzla piecowego zasadowe¬ go pieca tlenowego i która jednoczesnie zwilza te powierzchnie i wprowadza wapno.Ponadto nieoczekiwana cecha znamienna oraz zaleta wynalazku jest to, ze przy jego stosowaniu nie jest istotne, aby kazda czastka wapna zawie¬ rala lub byla polaczona ze zwiazkiem stanowia¬ cym dodatek, zanim nastapi jej zetkniecie z po¬ wierzchnia- zuzla. Istotne jest jedynie doprowa¬ dzenie do powierzchni zuzla wystarczajacej ilosci dodatku, aby utworzyl on nie mieszajaca sie war- stwe^ która wywola opisane zjawiska czynnosci powierzchniowej.Powyzsze potwierdzono za pomoca doswiadczen przeprowadzonych za pomoca mikroskopu z gora¬ cym stolikiem. W doswiadczeniach tych w tyglu, wchodzacym w zestaw mikroskopu z goracym sto¬ likiem umieszczano pewna ilosc zuzla piecowego zasadowego pieca tlenowego o skladzie podanym dla pierwszych serii doswiadczen, opisanych wy¬ zej. Po doprowadzeniu zuzla w tyglu do tempe¬ ratury 1370°C, na powierzchnie stopionego zuzla wprowadzono szybko za pomoca obracanej skrzyn¬ ki zasilajacej 35 porcji wapna palonego, przy czym jedynie jedna z nich byla uprzednio poddana dzia¬ laniu bezwodnego boraksu. Przeprowadzono to za pomoca szybkiego zanurzenia porcji wapna w sto¬ pionym boraksie i pozostawieniu boraksu do osty¬ gniecia i zestalenia sie na powierzchni wapna.Sklad porcji wapna byl taki sam, jak w przypad¬ ku pierwszych, wyzej wzmiankowanych serii do¬ swiadczen. Po jednoczesnym upuszczeniu 35 por¬ cji wapna na stopiony zuzel w tyglu, utrzymywa¬ ny w temperaturze 1370°C, 34 porcje wapna, nie poddane dzialaniu boraksu, jak równiez jedna porcja poddana temu dzialaniu, zanikaja we wne¬ trzu stopionego zuzla i rozpuszczaja sie w nim w okresie czasu mniejszym niz jedna sekunda.Tak wyrazny i raczej nieoczekiwany wynik swiad¬ czy, ze w praktycznym zastosowaniu wynalazku konieczne jest jedynie, aby ilosc dodatku wystar¬ czajacego dla utworzenia wyzej wzmiankowanej, nie mieszajacej sie warstwy, byla doprowadzona do powierzchni zuzla piecowego zasadowego pieca tlenowego oraz, ze mozna to osiagnac bez koniecz- 143 10 ncsci wprowadzania zwiazku stanowiacego do¬ datek, do kazdej z porcji wapna.Wyzej wspomniano o zastosowaniu dodatków celem przyspieszenia szybkosci rozpuszczania wap- 5 na palonego w poczatkowym zuzlu, utworzonym w pierwszej lub pierwszych dwóch minutach dmu¬ chu tlenowego w procesie BOF. Jak podano, okolo 95°/o w calkowitej ilosci wapna, uzywanego w kaz¬ dym z wytopów, wprowadza sie w ciagu tego !0 czasu, przy czym pozostala jego ilosc dodaje sie wówczas, kiedy zuzel dos2edl do takiego stanu podczas trwania okresu dmuchu tlenowego, w któ¬ rym potrzebne jest dalsze wprowadzenie wapna, celem przystosowania zasadowosci zuzla dla wy- 15 dalenia fosforu ze stopionego metalu i dla zapo¬ biezenia powtórnemu wejsciu siarki w stopiony metal. Poniewaz wlasnie w tym stadium procesu zuzel jest w przyblizeniu nasycony wapnem, przez to dodatkowo w tym momencie wprowadzone 20 wapno, jest mniej sklonne do rozpuszczenia sie w zuzlu, niz wapno wprowadzone do poczatkowego zuzla. W tym stadium wiec, przyspieszenie szyb¬ kosci rozpuszczania dodanego wapna w zuzlu daje bardzo korzystne wyniki. Uzycie dodatków wedlug 25 wynalazku umozliwia wiec stadium, zmniejszenie cyklu dmuchu tlenowego.Ten sposób postepowania wedlug wynalazku przedstawiono za pomoca mikroskopu z goracym stolikiem, porównujac szybkosc rozpuszczenia nie- 30 obrabianego wstepnie wapna, z szybkoscia roz¬ puszczania wapna, poddanego wstepnej obróbce zwiazkiem stanowiacym dodatek, w zuzlu odebra¬ nym z zasadowego pieca tlenowego. Sklad zuzla byl nastepujacy: Si02 CaO Al2Os MgO p2o5 MnO FeO S — 22,60% — 58,30°/o — 1,40 — 1,96 — 1,92 — 5,40 — 8,44 - 0,0 45 Zastosowane wapno mialo taki sam sklad, jak wapno stosowane w pierwszych, wyzej wspomnia¬ nych seriach doswiadczen. Sredni czas rozpuszcza¬ nia 10 nie poddanych wstepnemu dzialaniu pró¬ bek wapna w tym zuzlu, w temperaturze 1370°C 50 wynosil 4 minuty, podczas gdy maksymalny czas rozpuszczania 8, nie poddanych wstepnemu dzia¬ laniu czastek wapna, z dwiema poddanymi dzia¬ laniu B2Os wprowadzonymi jednoczesnie na ten zuzel, wynosil 10 sekund. 55 W powyzej przedstawionym opisie wynalazku podano sposób dodawania opisanych zwiazków, stanowiacych dodatki, z punktu widzenia kolej* nosci i momentu wprowadzania wapna i dodatku zuzla. Istotne znaczenie z punktu widzenia zyska- 60 nia korzysci z wprowadzania opisanych tu do¬ datków polega na tym, ze dzieki opisanemu wyzej efektowi ich czynnosci powierzchniowej przyspie¬ szaja one rozpuszczanie wapna w stopionym zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego tak dlugo, 65 jak dlugo w ukladzie obecne jest wapno nieroz-71143 11 12 puszczone. W przypadku, kiedy wprowadzenie do¬ datków poprzedza wprowadzenie wapna, okres cza¬ su, który mija pomiedzy wprowadzeniem dodatku i wprowadzeniem wapna, jest dosc istotny, z po¬ wodu duzej szybkosci wyparowywania dodatków w krótkim okresie czasu, pod wplywem tempera¬ tur panujacych w zasadowym piecu tlenowym.Stwierdzono, ze- przy wprowadzaniu dodatku do pieca przed ladowaniem wapna, ladowanie to po¬ winno nastepowac w stosunkowo krótkim czasie, celem zapewnienia maksimum efektu przy mini¬ mum ilosci uzytego dodatku. Zdanie „w zasadzie równoczesnie" uzyte tu w odniesieniu do momen¬ tu wprowadzania dodatku i wapna, oznacza wpro¬ wadzenie dodatku o moment wczesniej przed wprowadzeniem wapna.Dane otrzymane z serii doswiadczen prowadzo¬ nych za pomoca mikroskopu z goracym stolikiem, celem okreslenia wplywu okresu czasu, który mi¬ ja pomiedzy wprowadzeniem dodatku i nastep¬ nym wprowadzeniem wapna do zuzla, przedsta¬ wiono za pomoca wykresu na rysunku. W tych seriach doswiadczen, w tyglu wchodzacym w ze¬ staw mikroskopu z goracym stolikiem umieszczo¬ no próbke krzemionkowego zuzla piecowego za¬ sadowego pieca tlenowego, pobrana z pracujacego zasadowego pieca tlenowego dokladnie przed wpro¬ wadzeniem wapna w toku normalnej pracy pieca.Jako dodatku uzyto trójtlenku boru i wprowa¬ dzono go bezposrednio do zuzla o temperaturze 1370°C, znajdujacego sie w tyglu. Po tym mie¬ rzono odstepy czasu, jaki pozostawiono do wpro¬ wadzenia wapna na powierzchnie w ten sposób obrabianego zuzla.Krzywe A, B i C na wykresie przedstawiaja czas potrzebny do rozpuszczania dodanego wapna, przy dodawaniu odmierzonych jego ilosci, poda¬ nych nizej, w róznych odstepach" czasu po wpro¬ wadzeniu trójtlenku boru na powierzchnie zuzla.Ilosc tlenku boru w postaci czastek o wymiarach odpowiadajacych 8^12 oczek na centymetr bie¬ zacy sita, wprowadzonego na powierzchnie zuzla, byla nastepujaca : Krzywa A 1 czastka Krzywa B 10 czastek Krzywa C 20 czastek Punkt 1 wykresu przedstawia ten moment, w którym tlenek boru, wprowadzono na zuzel. Kazdy z punktów na kazdej z krzywych, poza punktem 1, odpowiada 5 czastkom wapna wprowadzonym na zuzel w róznych odstepach czasu, po wprowadze¬ niu wyzej wspomnianych ilosci tlenku boru. A wiec, jak widac z punktu 2 na krzywej A, 5 cza-~ stek wapna, wprowadzonych w 25 sekund po do¬ daniu 1 czastki tlenku boru, rozpuszcza sie po 3 sekundach. Punkt 3 na krzywej A przedstawia wprowadzenie 5 czastek wapna po uplywie 30 se¬ kund po dodaniu czastki tlenku boru, przy czym w przykladzie tym czas rozpuszczenia wapna w stopionym zuzlu wynosil 7 sekund. W przypadku krzywej B, 5 czastek wapna wprowadzonych po uplywie 30 sekund po dodaniu 10 czastek tlenku boru, rozpuscilo sie w stopionym zuzlu w ciagu okolo pól sekundy; 5 czastek wapna wprowadzo^ nych po uplywie 90 sekund po zrzuceniu czastek tlenku boru, rozpuscilo sie w ciagu 2 sekund, a 5 czastek wapna zrzuconych po uplywie 120 sekund po dodaniu 10 czastek tlenku boru, wymagalo dla rozpuszczenia sie, 8 sekund. Wartosc czasu rozpuszczenia 5 czastek wapna dodanych w od¬ powiednich odstepach czasu od dodania 20 cza¬ stek tlenku boru, latwo zaobserwowac z poloze¬ nia punktów na krzywej C omawianego rysunku.Dane na wykresie wskazuja, ze wedlug wyna¬ lazku dodatek zawierajacy bor najlepiej jest wpro¬ wadzac do zuzla równoczesnie z wapnem, lub po dodaniu wapna, jakkolwiek mozna go wprowa¬ dzic na moment przed zaladowaniem wapna, jezeli z punktu widzenia przebiegu procesu byloby to wskazane.W opisanych poprzednio doswiadczeniach gatun¬ ki uzywanego wapna stanowily handlowe posta¬ cie wysokowapniowego wapna palonego, to znaczy CaO plus zanieczyszczenia. Podobne wyniki osiag¬ nieto uzywajac zwiazków, stanowiacych dodatki wedlug wynalazku, w polaczeniu z handlowymi postaciami dolomitowego wapna palonego, to zna¬ czy CaO • MgO plus zanieczyszczenia. Wykazano to, porównujac a) czas rozpuszczenia 10 czastek dolomitowego wapna palonego, wprowadzonych do stopionego zuzla piecowego zasadowego pieca tle¬ nowego o tym samym skladzie co zuzel uzyty w pierwszych, wyzej wspomnianych seriach do¬ swiadczen z b) czasem rozpuszczenia 10 czastek dolomitowego wapna palonego, wprowadzonych do stopionego zuzla z dodatkiem 1 czastki dolomito¬ wego wapna, obrabianej wstepnie za pomoca Na2B407. W pierwszym przykladzie maksymalny czas rozpuszczania 10 czastek wapna wynosil 15 sekund, podczas gdy w drugim przykladzie, ma¬ ksymalny czas rozpuszczania jedenastu czastek, z których tylko na jedna naniesiono NajB407, byl mniejszy od 1 sekundy.Poniewaz, jak zaznaczono wyzej, omawiane do-? datki mozna bylo uzyc skutecznie zarówno dla przyspieszenia szybkosci rozpuszczania wegla do¬ lomitowego, jak i dla przyspieszenia rozpuszcza¬ nia wysokowapniowego wapna palonego w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego, uzyte tu¬ taj okreslenie „wapno palone" nalezy rozumiec, z wyjatkiem przypadków oddzielnie zastrzezonych, jako obejmujace zarówno wysokowapniowe wapno palone, jak i dolomitowe wapno palone.Przy pomocy mikroskopu z goracym stolikiem przeprowadzono równiez liczne doswiadczenia ce¬ lem okreslenia wplywu, jaki ewentualnie wywie¬ ra sklad atmosfery, znajdujacej sie nad stopionym zuzlem piecowym zasadowego pieca tlenowego, na zwiekszenie szybkosci rozpuszczania wapna w zu¬ zlu, osiagniete dzieki zastosowaniu zwiazków we¬ dlug wynalazku. Doswiadczenia te przeprowadzono w atmosferach: powietrza, tlenu, azotu, argonu, dwutlenku wegla i tlenku wegla, znajdujacych sie nad stopionym zuzlem, uzywajac wapna nie- obrabianego tlenkiem boru, jako sprawdzianu oraz wapna obrabianego tlenkiem boru. Szybkosci roz¬ puszczania w kazdym przypadku byly identyczne z szybkosciami wystepujacymi w pierwszych, wy- io 15 20 25 30 35 40 45 50 55 eot 71 13 zej wspomnianych seriach doswiadczen. Jest wiec oczywiste, ze wyniki uzyskane dzieki uzyciu zwia¬ zków stanowiacych dodatki wedlug wynalazku, nie zaleza od skladu atmosfery, znajdujacych sie nad stopionym ukladem piecowym zuzel — wapno zasadowego pieca tlenowego. PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zwiekszania szybkosci rozpuszczania sie wapna palonego w zuzlu piecowym zasadowego pieca tlenowego, znamienny tym, ze rozdrobnione wapno wprowadza sie na powierzchnie zuzla w obecnosci zawierajacego bor zwiazku, który przy¬ spiesza rozpuszczanie sie wapna, przy czym jako wymieniony zwiazek stosuje sie tlenek boru, zwia¬ zek zawierajacy tlenek boru lub zwiazek, z któ¬ rego w warunkach panujacych w zasadowym pie¬ cu tlenowym uwalnia sie tlenek boru.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zwiazek zawierajacy bor wprowadza sie na po¬ wierzchnie zuzla, w zasadzie równoczesnie z la¬ dowaniem wapna palonego na te^ powierzchnie. 143 14

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zwiazek zawierajacy bor wprowadza sie do wap¬ na palonego przed dodaniem wapna na powierzch¬ nie zuzla. 5

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zwiazek zawierajacy bor wprowadza sie na po¬ wierzchnie zuzla bezposrednio przed wprowadze¬ niem wapna podanego na powierzchnie zuzla.

5. Sposób wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym, io ze jako zwiazek zawierajacy bor stosuje sie kwas ortoborowy, bezwodny kolemanit, rasorit, uleksyt, inderyt, kernit lub kurnakowit.

6. Sposób wedlug zastrz. 1—5, znamienny tym, ze jako zwiazek zawierajacy bor stosuje sie trój- 15 tlenek boru lub zwiazek, który w wysokiej tem¬ peraturze wydziela trójtlenek boru.

7. Sposób wedlug zastrz. 1—6, znamienny tym, ze jako zuzel stosuje sie zuzel krzemionkowy utworzony we wczesnym stadium cyklu dmuchu 20 tlenowego.

8. Sposób wedlug zastrz. 1—7, znamienny tym, ze zwiazek zawierajacy bor stosuje sie w ilosci 1/2—5°/o, korzystnie 1—3,5% wagowych boru w stosunku do ciezaru wagowego wapna.KI 18a,3/04 71143 MKP C21b 3/04 I S-' q ^ §3 <3 1 •S. / f ^- — H 1 KtZ 1 1 Ktz 1 Kt Krz ywa a ^^^^.4 •zym C ^ ym £ f\ 1 Pum 1 'l . y ? , y / A 7\ V :t3 1 LJU f\ / 2 S Punkt 1) Uprowadzenie B203 /7 Cena 10 zl W.D.Kart. C/760/74, A4, 105 PL PL