SE463876B - Saett vid behandling av en smaelta med gas samt anordning foer saadan behandling - Google Patents

Description

465 876 nas position kan vara ca 4 bar, varför det nyttiga diffe- renstrycket hos den tillförda gasströmmen endast blir ca 8 bar. .

Ett tryck enligt ovan på storleksordningen 8 bar medför v att den tillförda gasen bubblar upp mot smältans yta i form av relativt stora gasbubblor. Till följd av det låga trycket stiger vidare bubblorna upp relativt nära den vägg där tillhörande dysa är belägen. Man arbetar här så- ledes med ett tvåfassystem, med en gasfas i form av sepa- rata bubblor och en flytande fas i form av separata, homo- gena klumpar av smältan, vilka båda faser förblir separe- rade från varandra.

Till grund för föreliggande uppfinning ligger insikten om att inblandningen av gas i smältan och omblandningen i smältan väsentligt skulle förbättras om gasen kunde till- föras vid ett väsentligt högre tryck, vilket skulle ge högre impuls och förbättra betingelserna för uppnående av en effektivare process samt eliminera vissa problem med dagens teknik och göra processen säkrare.

Vid utnyttjande av ett högre tryck än idag, minst dubbelt så högt och företrädesvis 10-20 gånger så högt, åstadkom- mes en gasstråle som tränger djupt in i smältan och vilken därvid slås sönder, så att man erhåller en strålzon inne- hållande en emulsionliknande finfördelad blandning av gas och smälta, som omges av enbart smälta. I strålzonen blir kontaktytan mycket stor och även den till strâlområdet gränsande smältan rycks med av strålen och inblandas i denna, vilket ytterligare ökar turbulensen och omblandningen i smäl- g tan. Resultatet blir en mycket effektiv blandning och kon- ' takt mellan gas och smälta. 4 Med utnyttjande av dagens relativt låga tryck kan även en hamrande effekt på dysan uppkomma, vilken kan leda till mekanisk utmattning och slitage i den eldfasta infodringen. 463 876 även denna effekt elimineras vid användning av ett högre tryck. Det högre trycket medför vidare. att dysornas dia- meter kan minskas högst avsevärt. Detta innebär i sin tur att om ett fel till följd av utmattning eller av annat skäl skulle medföra att en dysa pressas ur konvertern blir det resulterande hålet vid användande av en högtrycksdysa mycket litet, vilket således reducerar olycksriskerna.

Det speciellt karakteristiska för ett sätt av det i be- skrivningens inledande stycke angivna slaget är därvid enligt föreliggande uppfinning att gasen tillföres smältan via minst en i denna mynnande dysa i form av minst en väsentligen horisontellt riktad gasstråle med så högt tryck, att man i en strålzon i smältan erhåller en finför- delad blandning av gas och smälta, och att det höga gas- trycket vid dysan uppnås genom utnyttjande av en s.k. kryopump som inkopplas mellan en förràdsbehållare för gas i vätskeform och en till dysan ansluten förångare och med vilken kryopump ingångstrycket till förångaren höjs till dess att eftersträvat gastryck vid dysan uppnås.

Det föredrages att man utnyttjar ett tryck inom området 20- 200 bar, företrädesvis 70-130 bar.

Genom utnyttjandet av en s.k. kryopump kan gas tillföras kontinuerligt i erforderliga stora mängder och vid önskat högt tryck. Den horisontella placeringen av dysan garante- rar därvid en noggrann inblandning och fördelning av gasen i smältan.

Att utnyttja kryopumpar för att höja trycket på gas i 463 876 vätskeformigt tillstånd innan vätskan förângas är i och för sig förut känt inom andra områden. Man har emellertid ej tidigare föreslagit eller insett de stora fördelar som kan uppnås genom tillämpning av en sådan teknik inom exempelvis metallurgin. Exempelvis beskriver EP-A1-0 099 037 ett sätt att medelst en pump höja trycket före en förângare, varvid differenstrycket mellan det tryck förbrukaren kräver och det som erhålles efter förângaren utnyttjas för drift av kryopumpen. Även vid denna patentskrift är förbrukaren avsedd att drivas vid ett relativt måttligt tryck av storleksordningen 15 bar, se t.ex. sid. 5, rad 32.

Det speciellt karakteristiska för en anordning för använd- ning vid behandling av en smälta med gas i enlighet med föreliggande uppfinning framgår av efterföljande patentkrav.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hän- visning till bifogade ritningar.

Fig. 1 illustrerar schematiskt en anordning utförd enligt känd teknik.

Pig. 2 är en motsvarande anordning modifierad i enlighet med föreliggande uppfinning.

I fig. 1 betecknar 1 en konverter för stålframställning innehållande en metallsmälta 2. Konvertern är tippbar on- kring en axel 3.

En gasledning 4, exempelvis för tillförande av syrgas för w färskning av metallsmältan 2, är förbunden med ett antal på konverterns ena sida belägna dysor 5, endast en visad.

Som källa för gasen utnyttjas en förrâdsbehållare 6 inne- hållande gas i flytande tillstånd, vilken gas förångas i en förångare 7 innan den tillföres dysorna 5.

Om trycket i förrådsbehållaren 6 är av storleksordningen 465 876 25 bar erhålles enligt ovan ett tryck vid dysornas 5 kalla ände på maximalt ca 15 och vanligen endast ca 12 bar.

Om vidare det hydrostatiska trycket vid dysornas position är ca 4 bar blir det nyttiga arbetstrycket endast ca 8 bar.

Härvid kommer gasen att stiga mot smältans yta i form av relativt stora, separata gasbubblor utan att åstadkomma nämnvärd turbulens i smältan.

I fig. 2 visas en enligt uppfinningen modifierad anordning, vid vilken en kryopump 9 har inkopplats i ledningen mellan förrâdsbehâllaren 6 och förångaren 7. Härigenom kan på ett enkelt och kostnadseffektivt sätt gastrycket vid dysornas 5 kalla ändar höjas högst väsentligt och minst fördubblas 1 förhållande till trycket enligt fig. 1. Trycket bör så- ledes överstiga 20 bar och kan mycket väl ligga upp mot 200 bar. Av praktiska skäl kan det vara lämpligt att välja ett tryck av storleksordningen 70-130 bar. n Med tryck av den ovan angivna storleksordningen åstadkommes en strålzon 10 i smältan 2, i vilken zon man erhåller en I emulsionsliknande finfördelad blandning av smälta och gas, vilket ger maximal kontaktyta däremellan samt även en'till' följd av turbulens i smältan mycket god omblandning. Denna ' erhålles till följd av att den i strålzonen 10 med hög hastig- het framströmmande blandningen rycker med sig omgivande smäl- ta 2; Med utnyttjande av ett antal, exempelvis tre, sådana; dysor, vilka var och en åstadkommer en blandningseffekt längre in i smältan än dysorna enligt fig. 1, åstadkommes totalt sett en mycket effektiv blandning av gasen och kon- takt mellan denna och smältan.

Utnyttjandet av en tryckhöjande kryopump enligt uppfinningen innebär vidare att anordningen mellan pumpen och konvertern endast behöver innefatta rör och dysor med små dimensioner, vilket bl.a. medför att högtryckssystemet enligt upp- finningen även blir fördelaktigt ur kostnadssynpunkt. Då den vid lägre tryck enligt ovan uppkommande hamringseffek- 463 876 ten på dysorna vidare elimineras reduceras även de meka- niska pâkänningarna i dysområdet. Ett eventuellt haveri med en dysa enligt uppfinningen innebär därvid till följd f av dysans klena dimension en mindre olycksrisk än utnytt- jandet av kända dysor med större diameter. Detta belyses av nedanstående exempel. gëempgl: En AOD-konverter för tillverkning av rostfritt stål förses med en kryopump mellan förrâdsbehållaren för gas i flytande form och förångaren, så att högtryckssidan kan arbeta med ett tryck på 120 bar. Detta innebär att dysornas diameter kan minskas från 12 mm till 1,75 mm.

Avkolningshastigheten ökar därvid med 13%. Stänkbildningen blir måttlig och förbrukningen av inert gas minskar med 8%.

Fastän uppfinningen ovan beskrivits med speciell hänvis- ning till färskning av en smälta för stålframställning inser fackmannen, att denna kan modifieras för att utnytt- jas inom andra, liknande områden utan avsteg från uppfin- ningstanken.

Claims (3)

7 463 876 PATENTkRAv ~ ~

1. Sätt att vid tillämpning av den s.k. AOD-processen för behandling av en metallsmälta i en konverter med gas intensifiera och effektivisera kontakten mellan gasen och smältan och åstadkomma en effektiv omblandning i smältan, k ä n n e t e c k n a t av att gasen tillföres smältan via minst en i denna mynnande dysa i form av minst en väsent- ligen horisontellt riktad gasstràle med sa högt tryck, att man i en stràlzon i smältan erhàller en finfördelad blandning av gas och smälta, och att det höga gastrycket vid dysan uppnås genom utnyttjande av en s.k. kryopump som inkopplas mellan en förràdsbehàllare för gas i vätskeform och en till dysan ansluten föràngare och med vilken kryopump ingàngstrycket till föràngaren höjs till dess att eftersträvat gastryck vid dysan uppnàs.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man utnyttjar ett tryck inom omradet 20-200 bar, företrädesvis 70-130 bar.

3. Anordning för användning vid tillämpning av den s.k. AOD-processen för behandling av en metallsmälta (2) i en konverter (1) med gas för att intensifiera och effekti- visera kontakten mellan gasen och smältan och åstadkomma en effektiv omblandning i smältan, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar minst en i konverterns (1) sidovägg anordnad dysa (5) för tillförande av gasen i form av minst en väsentligen horisontellt i smältan riktad gasstrale med sa högt tryck, att man i en strálzon (10) i smältan <2) erhåller en finfördelad blandning av gas och smälta, och att den för àstadkommande av det höga gastrycket vid dysan innefattar en s.k. kryopump (9) inkopplad mellan en förràdsbehallare (6) för gas i vätskeform och en till dysan (5) ansluten förangare (7), vilken kryopump (9) är inrättad 463 876 att höja ingángstrycket till föràngaren (7) sà att eftersträvat gastryck vid dysan uppnås.