Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stali.W procesie stalowniczym z dennym dmuchem laduje sie do konwertora plynna surówke izlom. Tlen i gaz oslaniaja¬ cy, taki jak propan lub gaz ziemny wdmuchuje sie przez znajdujace sie w dennicy konwertora dysze zawierajace dwa wspólsrodkowe przewody. Tlen wdmuchuje sie do konwertora przez przewód srodkowy, a gaz oslaniajacy przez pierscien pomiedzy przewodem srodkowym i prze¬ wodem zewnetrznym. Gaz oslaniajacy spelnia role czynni¬ ka chlodzacego, poniewaz powoli reaguje z tlenem i ze stopionym metalem. Tlen reaguje z weglem znajdujacym sie w kapieli metalowej oraz w zuzlu, tworzac gazowy tlenek wegla. Gaz ten przechodzi do góry i wydostaje z gardzieli konwertora, gdzie jest zbierany przez kolpak lub urzadzenie zbierajace aby uniknac wydostawania sie go, jak równiez wszelkich czastek dymu lub kurzu do atmosfery.Istnieja trzy glówne czynniki, od których zalezy ilosc wsadu metalicznego stalego, czyli w obecnym przypadku zlomu, spieków, brykietów o wysokiej zawartosci zelaza, surówki w postaci stalej, jakie mozna efektywnie stosowac w tlenowym procesie konwertorowym z dennym dmu¬ chem. Pierwszym z tych czynników jest równowaga termi¬ czna pomiedzy metalem w postaci stalej i plynna surówka.Ilosc ciepla, jaka trzeba doprowadzic do kapieli w procesie wytapiania stali jest zalezna od stosunku ilosci plynnej surówki i zlomu w postaci stalej, jakie laduje sie do pieca.Drugim czynnikiem jest wydajnosc doprowadzenia ciepla do ukladu, a zwlaszcza ilosc paliwa jaka mozna stosowac lacznie z tlenem oraz liczba dysz, jakie mozna umiescic w dennicy. Trzecim czynnikiem jest wymagany czas po¬ miedzy kolejnymi spustami. Na przyklad moze sie okazac, zestosowanie 45-procentwagowych zlomu metalowego we wsadzie i uzyskanie dogodnych czasów pomiedzy spustami jest niemozliwe.Dotychczas nie przezwyciezono tych»czynników w spo¬ sób zadawalajacy. Gdy dysze umieszczano w gardzieli konwertora, byly one podatne na zniszczenia w trakcie ladowania zlomu metalicznego, zwlaszcza na zniszczenia wywolane rozpryskiwaniem zuzla. Umieszczenie dysz w gardzieli konwertora nie jest zadowalajace z punktu widzenia termodynamiki. Kapiel metalowa siega w kon¬ wertorze tlenowym z dennym dmuchem zaledwie do okolo % jego wysokosci, a obszar zawierajacy tlenek wegla o stezeniu umozliwiajacym przeksztalcenie go na dwutle¬ nek wegla jest zbyt oddalony od powierzchni stopionego metalu, aby korzystnie ogrzac kapiel wykorzystujac cieplo powstajace wskutek dopalania tlenku wegla na dwutlenek wegla w gardzieli konwertora. Cieplo uwolnione przy wprowadzeniu tlenu do gardzieli konwertora jest jedynie wykorzystane w 20% do ogrzewania stopionego metalu znajdujacego sie na dnie konwertora.Wprowadzana od góry lanca nie jest korzystna, ponie¬ waz zwiazane z tym wymagania dotyczace przestrzeni i wysokosci sa nieodpowiednie dla jej zastosowania.Dotychczas stosowane rozwiazania umozliwialy stoso¬ wanie 30% wsadu w stanie stalym, który to wsad okresla sie przez podzielenie ciezaru wlewka lub odlewu przez uzysk. Stalownicy dopuszczaja 35 procentowywsad zlomu stalego w procesie tlenowym z dennym dmuchem, lecz 9069390693 3 stosowane przez nich liczby sa wyznaczone z podzielenia ciezaru plynnego metalu przez uzysk. Pomiedzy ciezarem plynnego metalu, a ciezarem wlewka lub odlewu wystepuje róznica rzedu od 3 do 5%.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr 3 259 484 zaproponowano wytwarzanie stali z plynnej surówki przy jednoczesnym bardzo niskim wydzielaniu sie czerwo¬ nawego dymu i opanowaniu turbulencji wystepujacej w stopionym wsadzie, przez wdmuchiwanie badz czystego tlenu, badz tlenu zawierajacego gaz chlodzacy, wprowa¬ dzajac go przez dysze przy jednoczesnym kierowaniu stru¬ mienia tlenu lacznie z duza zawartoscia topnika w postaci zawiesiny na powierzchnie kapieli od góry. Postawiono warunek, aby zawartosc tlenu w gazie doprowadzonym od dolu do kapieli byla wyzsza niz 60% oraz, aby pozostala, mniejsza czesc tlenu byla dostarczana do stopionego wsa¬ du w kierunku ku dolowi przez jedna lub wiecej dysz wprowadzonych od góry i skierowanych na powierzchnie kapieli. Wprowadzono do kapieli mieszanine gazu zawie¬ rajacego tlen i sproszkowane wapno. Powoduje to zwie¬ kszenie szybkosci reakcji odweglajacyeh.Proces wytopu stali w piecu martenowskim wymaga na ogól czasu pomiedzy spustami rzedu 7 do 8 godzin. Prze¬ mysl stalowniczy stosuje ostatnio nowsze procesy techno¬ logiczne, które umozliwiaja wytop w znacznie krótszym czasie. W celu zmniejszenia czasu trwania wytopu wpro¬ wadzono do pieca lance tlenowe przez sklepienie i przez okna wsadowe. W przypadku wprowadzenia lanc od góry, nie udaje sie na ogól usytuowac ich dostatecznie blisko od powierzchni kapieli, tak aby wydmuchiwany tlen mógl wnikac do stopionego metalu na wieksza glebokosc. Lanca wprowadzana przez okno przeszkadza w ladowaniuwsadu do pieca i pobieraniu próbek, a niezbedne polaczenia rurowe zwiazane z lanca przeszkadzaja ruchowi wózka zaladowczego.W elektrycznym lukowym piecu stalowniczym caly wsad, który jest w zwyklych warunkach staly, topi sie za pomoca duzych elektrod wprowadzonych przez sklepienie pieca. Lanca tLenowa wprowadzona przez sciane boczna bedzie podatna na zniszczenia pod wplywem uderzen ma¬ terialu ladowanego do pieca. Lanca wsunieta od góry bedzie sie z koniecznosci znajdowac blisko elektrod, a tym samym bedzie niszczona pod wplywem wysokiej tempera¬ tury. W odtleniajacym procesie argonowo-tlenowym wy¬ twarzania stali nierdzewnej wsad topi sie w elektrycznym piecu lukowym, a nastepnie przenosi do innego pieca w celu dalszej obróbki. Koniecznosc stosowania dwu pie¬ ców jest niezwykle kosztowna.Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie takiego sposobu wytwarzania stali, w którym zachodzi dopalanie tlenku wegla na dwutlenek wegla nadpowierzchnia kapie¬ li metalowej w piecu stalowniczym lub konwertorze.Dalszym celem niniejszego wynalazku jest zwiekszenie udzialuzlomu we wsadzie, odzyskanie metalu z zuzlaprzez uplynnienie zuzla w stalowniczym procesie obróbki i zwie¬ kszenie szybkosci topienia zlomu, jak równiezjednoczesne swiezenie kapieli metalowej tlenem wprowadzonym przez dysze umieszczone w dennicy oraz boczne dysze i lance tlenowe umieszczone zarówno nad jak i pod poziomem kapieli metalowej.Cel wynalazku osiagnieto przez podanie sposobu wy¬ twarzania stali w procesie tlenowym z udzialem zlomu i plynnej surówki, w którym tlen wprowadza sie w otoczce gazu oslaniajacego polegajacego na tym, ze dostarcza sie dodatkowa ilosc ciepla uzyskana przez dopalanie tlenku 4 wegla na dwutlenek wegla przez wprowadzenie czesci tlenu wymaganego w procesie przez dysze tlenowe wpro¬ wadzane w strefeonajwiekszej zawartosci tlenuwegla nad kapiela, przy czym dysze sa nachylone pod katem zawar- tym pomiedzy 20° powyzej i 20° ponizej plaszczyzny pozio¬ mej równoleglej do zwierciadla kapieli, korzystnie pod katem 5° powyzej i ponizej tej plaszczyzny.Wedlug wynalazku stosuje sie wdmuchiwanie tlenu przez lance lub dysze umieszczone w bocznych sciankach pieca stalowniczego, podajace tlen do obszaru znajdujace¬ go sie nad kapiela. Jest to obszar najwiekszego wydzielania sie tlenku wegla i rozposciera sie on ponad powierzchnia kapieli. W konwertorze stalowniczym z dennym dmuchem tlenuobszar tenznajduje sieponizej pierscienia zczopami.W przypadku wiekszosci pieców najkorzystniejsze jest zamocowanie lanc co najmniej 30 centymetrów powyzej poziomu zuzla. Zapobiega to rozbryzgowi na lance i zmniejszy ich niszczenie. Umieszczenie lancy lub dyszy tlenowej w bocznej scianie pieca stalowniczego z dmuchem tlenowym jest równiez zalezne od szybkosci dmuchu przez dennice, poniewaz od tego zalezy szybkosc wydzielania sie tlenku wegla. Zgodnie z tym, wynalazek niniejszy polega miedzy innymi na regulacji wzglednych szybkosci dmuchu tlenu przez denne dysze w celu optymalizaejfwydzielania sie tlenku wegla, oraz przez lance boczne dla dostarczenia koniecznej ilosci tlenu do dopalenia tlenku wegla na dwu¬ tlenek wegla nad kapiela. Dolny dmuch reguluje sie tak, aby wytworzyc obszar wydzielania tlenkuwegla wpoblizu powierzchni zuzla, zas bezposrednio ponad powierzchnia zuzla wprowadza sie tlen w ilosci koniecznej do dopalania tlenku wegla na dwutlenek wegla. Wedlug wynalazku do okolo 50% calkowitej ilosci tlenu, wymaganej w procesie wytopu stali, mozna dostarczac przez boczne dysze tleno¬ we w obszar bezposrednio ponad kapiela. Najkorzystniej jest stosowac maksymalnie do 30% przeplywu tlenu przez boczne dysze, przy czym 25% stanowi optimum w przy¬ padku topienia duzych ilosci zlomu i przyspieszonego swiezenia.Wazny jest kat wprowadzenia strumienia tlenu oraz 40 wielkosc tego strumienia i predkosc przeplywu tlenu przez dysze boczne. W celu zapobiegniecia nadmiernemu zuzy¬ waniu sie wykladziny pieca szybkosc przeplywu tlenu powinna miec taka wielkosc, aby sila uderzenia gazu o wykladzine nie powodowala uszkodzenia wykladziny 45 pieca. Kat nachylenia dyszy powinien wynosic nie wiecej niz 20° od poziomu kapieli. Korzystnie jest, gdy kat nachy¬ lenia dyszy wynosi nie wiecej niz 10° od poziomu kapieli.Najkorzystniejszym jest skierowanie strumienia tlenu ku dolowi w kierunku kapieli pod katem nie przewyzszajacym 50 5° wzgledem poziomu zwierciadla kapieli.Przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku zwieksza sie udzial zlomu w procesie bezprzedluzenia czasu pomie¬ dzy kolejnymi spustami oraz mozna stosowac zuzel o niz¬ szej zasadowosci bez zmniejszenia jego plynnosci. Poza 55 tym, szczególnie w przypadku konwertorów z dennym dmuchem zwieksza sie szybkosc swiezenia i udzial zlomu w procesie przez odpowiednie rozmieszczenie bocznych dysz.Dla wykorzystania mozliwosci zwiekszenia udzialu zlo- 60 mu we wsadzie, dysze nalezy umiescic powyzej poziomu zuzla, gdzie wytwarza sie najwieksza ilosc ciepla przy dopalaniu tlenku wegla na dwutlenek wegla. Natomiast biorac pod uwage zwiekszenie szybkosci wypalania wegla, celowe jest umieszczenie lancy bocznej jak najblizej wars- 65 twy metalu graniczacego z zuzlem w celu zapewnienia90693 lepszego zetkniecia tlenu z metalem. Dla uzyskania zwie¬ kszonej plynnosci zuzla, pozadane jest otrzymanie ciepla uzyskiwanego wskutek wprowadzenia tlenu do strefy za¬ wierajacej tlenek wegla, bezposrednio ponad poziomem zuzla tak blisko warstwy zuzla, jak pozwalaja warunki fizyczne.Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia konwertorstalow¬ niczy z dmuchem dennym przystosowanym do prowadze¬ nia zasadowego procesu tlenowego, w przekroju piono¬ wym, fig. 2- elektryczny lukowy piecstalowniczy Heroul- ta w przekroju pionowym, fig. 3 - piec martenowski, w przekroju pionowym, fig. 4 -przechylnypiec martenow¬ ski, w przekroju pionowym.Konwertor 10 (fig. 1) jest zamocowany na pierscieniu 12 z czopami umozliwiajacym obrót, w celu ladowania, pobie¬ rania próbek, dodawania dodatków, spuszczania zuzla i spuszczania gotowej stali. Dennica konwertora jest wy¬ posazona w dysze 14 wykonane z dwu wspólsrodkowych rur 16 i 18. Konwertor ma stalowy pancerz 22 z ogniotrwa¬ la wykladzina 24. Konwertor jest otwarty od góry i zakon¬ czony gardziela 28. Jedna lub wiecej lanc lub dysz tleno¬ wych 30 przechodzi przez sciany boczne pod poziomem pierscienia 12. Lance tlenowe moga byc skierowanepozio¬ mo, ale najkorzystniej jest skierowac je w dól pod katem 4° do poziomu zwierciadla kapieli. Dysze 30 umieszczone sa ponizej pierscienia 12 i nie blizej niz 3(T cm od górnej powierzchni zuzla w konwertorze. Zuzel wytwarzany w tym procesiejestbardzo aktywny i zniszczy dysze31 jesli umiesci sie je blizej niz 30 cm od poziomu zuzla. Lancy tlenowej nie mozna instalowac w jednej trzeciej wysokosci od góry pieca, bowiem nie bedzie mozna wówczas stopic narostów stalowych na sciankach konwertora.Piec elektryczny 50 przedstawiony na fig. 2 jest piecem Heroulta zamocowanym na standardowym mechanizmie przechylajacym. Piec 50 sklada sie ze stalowego pancerza 51 z ogniotrwala wykladzina 52, oraz sklepienia 54 wyko¬ nanego z materialu ogniotrwalego. W sklepieniu 54 znaj¬ duja sie otwory 56 dla elektrod. Na rysunku pokazano tylko dwa otwory, lecz piece tego typu pracujace przy zasilaniu pradem trójfazowym maja trzy elektrody. Otwór spustowy 58 w tylnej scianie 59 pieca prowadzi do wylozo¬ nej materialem ogniotrwalym rynny spustowej 61. Okno wsadowe 63 znajduje sie w scianie przeciwleglej do otworu spustowego i umozliwia usuwanie zuzla i wykonywanie innych operacji technologicznych. Piec jest wyposazony %w jedna lub wiecej dysz 64, 65, 66 wykonanych z dwu wspólsrodkowych rur 67,68, umieszczonych pod powierz¬ chnia kapieli. Dysza 64 jest ustawiona pionowo w trzonie pieca. Dysza 65 jest nachylona pod pewnym katem do trzonu pieca w celu zapewnienia lepszego kontaktu metalu z tlenem i intensywnego mieszania kapieli. Mozna zastoso¬ wac dowolna pozadana liczbe pionowych lub nachylonych dysz. Dysze 66 sa umieszczone w scianach bocznych pieca skierowane ku dolowi. Jedna lub wiecej lanc tlenowych 69 przechodzi przez boczne sciany pieca ponad powierzchnia kapieli i siega do obszaru najwiekszego wydzielania tlenku wegla. Najkorzystniej jest gdy lance 69 znajduja sie w do¬ lnej polowie sciany bocznej pomiedzy poziomem kapieli i sklepieniem lecz nie blizej niz 30 cm od poziomu zuzla w piecu.Piec martenowski 70 przedstawiony na fig. 3 sklada sie z ogniotrwalego trzonu 73, nachylonej tylnej sciany 74 wylozonej materialem ogniotrwalym, przedniej sciany 75, okna wsadowego 76 oraz ogniotrwalego sklepienia 77.Otwór spustowy 78 znajdujacy sie na przeciwko okna wsadowego 76 zaopatrzony jest w rynne spustowa 79. Piec jest wyposazony w jedna lub wiecej dysz 80,81,82 umiesz¬ czonych pod powierzchnia kapieli, przy czym kazda dysza sklada sie z dwu wspólsrodkowych rur 83,84. Denna dysza moze byc pionowa jak dysza 80 lub nachylona jak dysza 81.Dysza 82 jest umieszczona w tylnej scianie 74 ijest nachy¬ lona ku dolowi podkatem okolo 14°. Dysza 82 moze byc po¬ zioma lub nachylona ku dolowi czy ku górze, przy czym maksymalne nachylenie ku dolowi nie moze przekraczac °. Jedna lub wiecej lanc tlenowych 85 przechodzi przez tylna sciane 74 lub boczna sciane pieca ponad powierzch¬ nia kapieli i siega do obszaru najwiekszego wydzielania tlenku wegla.Przechylny piec martenowski 87 pokazany na fig. 4 jest zamocowany na rolkach 88 w celu umozliwienia spuszcza¬ nia stali przez otwór spustowy 89 i rynne spustowa 90. Tak samo jak inne piece, piec 87 jest wyposazony w jedna lub wiecej dysz 91, 92 i 93 pod powierzchnia kapieli oraz w lance tlenowa 94 siegajaca przez sciane boczna ponad powierzchnia kapieli dostrefymaksymalnegowydzielania tlenku wegla. Dysze 91 i 92 sa polaczone ze skrzynia powietrzna 95 konwertora.Lance tlenowe moga równiez dostarczac tlen w sposób podobny jak dysze. W tym przypadku konieczne jest wie¬ ksze nachylenie dyszy w kierunku kapieli. Kazda lanca 30, 69,85 i 94 sklada sie zdwuwspólsrodkowych rurpodobnie jak dysza 14. Tlen wdmuchuje sie przez srodkowa rure, a gaz oslaniajacy, taki jak propan, gaz ziemny lub gaz nieczynny, wdmuchuje sie przez pierscien utworzony po¬ miedzy rura wewnetrzna i zewnetrzna, przy czym spelnia on role chlodziwa chroniacego lance przed wypaleniem.Dysze boczne moga byc chlodzone gazem chlodzacym zawierajacym gazy nieczynne jak argon lub azot oraz gazy zlozone glównie z weglowodorów, takich jak gaz ziemny, propan, butan lub inny gaz.Przy stosowaniu znanych sposobów wytwarzania stali kolejny wsad nie mógl zawierac wiecej niz 30% zlomu metalowego w piecu przy zasadowym procesie konwerto- 40 rowym. Przez zastosowanie sposobu wedlug wynalazku mozna powiekszyc procentowa zawartosc zlomu metalo¬ wego we wsadzie z okolo 30% do okolo 35% calkowitego ciezaru wsadu metalowego. Istniejaprocesy umozliwiajace stapianie ponad 30% zlomu metalowego oparte na zwyk- 45 lym zasadowym procesie tlenowym, lecz osiaga sie toprzez wstepne ogrzewanie wsadu lub przez stosowanie dodatko¬ wych paliw. Przy zastosowaniu bocznych dysz tlenowych wedlug wynalazku nie nastepuje przedluzenie czasu po¬ miedzy kolejnymi spustami, natomiast uzyskuje siepowie- 50 kszenie udzialu zlomu metalowego we wsadzie o jedna szósta. Wymiary kawalków wsadu zlomu metalowego nie róznia sie od dotychczas stosowanych przy innych meto¬ dach wytopu.Najkorzystniej stosowac wynalazek w przypadku kon- 55 wertorów z dmuchem dolnym, lecz oczywiscie mozna sto¬ sowac go i w innym typie konwertorów.Wynalazek mozna zastosowac w zwyklym zasadowym procesie tlenowym w celu zwiekszenia udzialu zlomu stalego we wsadzie.Boczne lance umozliwiajac zwiekszenie ilosci zlomu, jaki 60 mozna stopic zarówno w piecu z dolnym dmuchem jak i w piecu z górnym dmuchem.Najkorzystniej stosowac przynajmniej dwie dysze bocz¬ ne ustawione naprzeciw siebie. W przypadku konwertora przedstawionego na fig. 1 dysze powinny byc ustawione na 65 plaszczyznie przebiegajacej pod pierscieniem czopowym90693 i pod osia obrotu. Liczba dysz jest ustalona w zaleznosciod warunków fizycznych i ekonomicznych dla danych roz¬ miarów i ksztaltu pieca. Wynalazek pozwala na regulowa¬ nie ilosci tlenu dostarczanego przez dysze boczne i tlenu dostarczanego przez dysze denne w celu zwiekszenia in- 5 tensywnosci swiezenia i zwiekszenia udzialu zlomu meta¬ lowego we wsadzie.Zwiekszenie intensywnosci swiezenia jest bardzo wazne w przypadku produkcji stali niskoweglowyeh. 10 Przez zastosowanie sposobu wedlugwynalazkumozliwe jest zwiekszenie.plynnosci zuzla, przy czym zuzel zawiera duze ilosci zelaza i tlenku zelaza. W pewnych przypadkach pozadane jest z powodów ekonomicznych uwolnienie 15 z zuzla maksymalnej ilosci tlenku zelaza.Sposób wytwarzania stali* wedlug wynalazku, umozli¬ wia zwiekszenie udzialu-gfeiira metalowego we wsadzie konwertorowym. Wynalazek pozwala na regulacje proce- 20 sem swiezenia stali. 8 PL