SK14382001A3

SK14382001A3 - Method and device for tapping molten metal from metallurgical vessels

Info

Publication number: SK14382001A3
Application number: SK1438-2001A
Authority: SK
Inventors: Karl-Heinz Deppner; Wei-Ping Wu
Original assignee: Sms Demag Aktiengesellschaft
Priority date: 1999-04-10
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2002-09-10
Also published as: EP1183397B1; TW538127B; WO2000061823B1; DE50001056D1; MXPA01010238A; ATE230802T1; EP1183397A1; BR0009418A; DE19916232A1; CA2366193A1; WO2000061823A1; ES2190964T3; TR200102932T2; JP2002541329A

Abstract

In order to impede entrainment or trailing of molten slag (1) while tapping molten metal (2) from a metallurgical vessel (5) having a tap hole (1) in the bottom (13) of said vessel, the molten slag (1) is blown away from the surface of the molten metal in the area of the tap hole (10) (2) by a gas jet (9) with high impulsive energy.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu a zariadenia na odpich roztaveného kovu, predovšetkým roztavenej ocele, z metalurgických taviacich nádob, ako napríklad z elektrických oblúkových pecí, cez odpichovací otvor umiestnený v dne nádoby, pričom v čase odpichu je roztavený kov pokrytý vrstvou roztavenej trosky.The invention relates to a method and apparatus for tapping molten metal, in particular molten steel, from metallurgical melting vessels, such as electric arc furnaces, through a tap hole located in the bottom of the vessel, wherein at the time of tapping the molten metal is covered with a layer of molten slag.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Pri vykonávaní tepelných metalurgických procesov na kovoch alebo ich zliatinách v metalurgickej taviacej nádobe sú po skončení týchto procesov kovy v roztavenej forme, prekryté vrstvou roztavenej trosky. Na oddelenie roztaveného kovu od roztavenej trosky majú známe metalurgické taviace nádoby podľa možnosti v arkierovej časti v dne nádoby umiestnený odpichovací otvor, cez ktorý je možné roztavený kov vypúšťať smerom dolu do odlievacej panvy.When performing thermal metallurgical processes on metals or their alloys in a metallurgical melting vessel, after these processes, the metals in molten form are covered by a layer of molten slag. In order to separate the molten metal from the molten slag, the known metallurgical melting vessels have preferably a tap-hole at the bottom of the vessel through which the molten metal can be discharged downwards into the ladle.

S klesajúcou hladinou taveniny vychádzajúc od odpichovacieho otvoru sa vytvára vír, ktorý sa ťahá šikmo až k stene nádoby. Pri ďalšom klesaní hladiny taveniny nakoniec vzniká dutý vír, ktorý zachytáva a víri aj časti roztavenej trosky plávajúcej na roztavenom kove, čím zaniká pôvodné rozhranie medzi roztaveným kovom a roztavenou troskou a roztavená troska je spolu s roztaveným kovom vynášaná cez odpichovací otvor smerom nadol.As the melt level decreases, starting from the tap hole, a vortex is formed which extends obliquely to the vessel wall. Finally, as the melt level decreases, a hollow vortex is formed which also captures and swirls portions of the molten slag floating on the molten metal, thereby abolishing the original interface between the molten metal and the molten slag and bringing the molten slag and molten metal down through the tap hole.

Okysličená troska, ktorá sa týmto spôsobom spolu s roztaveným kovom dostáva do odlievacej panvy, prináša so sebou kyslík a spôsobuje napríklad väčšiu spotrebu hliníka na potrebnú dezoxidáciu, syntetickej trosky na viazanie • · oxidov a vápnika na modifikovanie okysličených vtrúsenín (inklúzií). Oxidačný produkt, ktorým je oxid hlinitý (AI₂O₃) zhoršuje odlievacie vlastnosti a kyslík zThe oxygenated slag, which in this way, together with the molten metal, enters the ladle, brings oxygen with it and causes, for example, greater consumption of aluminum for the necessary deoxidation, synthetic slags for binding oxides and calcium to modify the oxygenated inclusions. The oxidation product, alumina (Al ₂ O ₃ ), deteriorates casting properties and oxygen from

FeO v troske ďalej zhoršuje odsírovanie a odplyňovanie.FeO in the slag further aggravates desulfurization and degassing.

Naproti tomu redukovaný obsah trosky v roztavenom kove zreteľne napomáha napríklad spracovaniu na vyčistenie ocele, takzvanému „clean Steel spracovaniu“ v sekundárnej metalurgii, čo zohráva dôležitú úlohu predovšetkým pri výrobe ocelí s ultranízkym obsahom uhlíka určených na výrobu plochých produktov.On the other hand, the reduced slag content in the molten metal clearly aids in, for example, steel cleaning processes, the so-called "clean steel processing" in secondary metallurgy, which plays an important role especially in the production of ultra-low carbon steels for flat products.

Na zredukovanie opisovaného strhávania trosky pri odpichu roztaveného kovu sa vynašli rôzne postupy a zariadenia.Various methods and devices have been invented to reduce the described slag entrainment when tapping molten metal.

Z DE 33 27 671 C2 je známe spustenie prúdového telesa v tvare kužeľa (s vrcholom kužeľa smerom nadol) pomocou zdvíhacieho zariadenia zhora dolu až tesne nad odpichovací otvor. Týmto opatrením potom vír prúdi okolo tvarového telesa a je tým viazaný tak, že už nevzniká vírenie trosky. Aj tento známy postup predstavuje relatívne drahú a náročnú metódu, pretože tvarové teleso v tavenine podlieha opotrebovaniu a preto sa musí častejšie vymieňať.It is known from DE 33 27 671 C2 to lower a conical-shaped jet body (with the cone tip downwards) by means of a lifting device from top to bottom just above the tap hole. By this measure, the vortex then flows around the molded body and is thereby bound so that no swaying of the slag occurs. This known process is also a relatively expensive and demanding method, since the molding in the melt is subject to wear and must therefore be replaced more frequently.

V DE298 08 318U1 sa napokon navrhuje, umiestniť v dne nádoby okolo odpichovacieho otvoru vyplachovacie kamene tvaru Zrezaného kužeľa prepúšťajúce plyn, cez ktoré sa bude do roztaveného kovu zospodu - proti smeru prúdenia roztaveného kovu - vháňať plyn. Týmto opatrením sa má zabrániť vytváraniu víru nad odpichovacím otvorom.Finally, it is proposed in DE298 08 318U1 to place a gas-permeable scavenging stone in the bottom of the container around the tap-hole of a truncated cone-shaped stone, through which gas is injected into the molten metal from below - upstream of the molten metal. This measure is to prevent the formation of vortex over the tap hole.

Popri opisovanom vnášaní roztavenej trosky následkom jej zvírenia a premiešavania s roztaveným kovom môže dochádzať k priamemu kontaktu roztavenej trosky s odpichovacím otvorom. Toto naplavovanie trosky vzniká vtedy, keď pri spätnom sklopení skiápateľných metalurgických nádob, napríklad elektrickej oblúkovej pece, napriek vysokej rýchlosti sklápania roztavená troska steká ponad roztavený kov rýchlo naspäť.In addition to the introduction of molten slag as a result of swirling and mixing with the molten metal, the molten slag may be in direct contact with the tap hole. This slag deposition occurs when the melted slag flows down quickly over the molten metal when the skiable metallurgical vessels, such as an electric arc furnace, are reclined.

• ·• ·

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Úlohou vynálezu preto je, poskytnúť taký Odpichovací systém, ktorý vnášanie trosky a naplavovanie trosky spoľahlivo zredukuje jednoduchými prostriedkami, bez väčšieho nároku na zariadenia a bez väčších prevádzkových nákladov.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide such a tapping system which reliably reduces the introduction of slag and the deposition of slag by simple means, without much equipment and without running costs.

Danú úlohu rieši pri metalurgických nádobách odpichovací otvor umiestnený v dne nádoby s charakteristickými znakmi podľa patentového nároku č. 1.In metallurgical vessels, a tapping hole located in the bottom of the vessel with the characteristic features of claim 1 is provided. First

Opatrením podľa vynálezu , ktoré spočíva v umiestnení najmenej jednej dýzy v bezprostrednej blízkosti odpichovacieho otvoru, cez ktorú sa do metalurgickej taviacej nádoby bude vháňať neutrálny plyn alebo zodpovedajúca zmes plynov do prúdu s vysokou impulznou energiou, sa bude v oblasti odpichovacieho otvoru roztavená troska odstraňovať (odfukovať) z povrchu roztaveného kovu. Tým sa zabezpečí, že napriek vytváraniu víru v roztavenom kove už nebude môcť vznikať vnášanie trosky a že sa týmto postupom pomocou dostatočne silného prúdu plynu úspešne zabráni aj naplavovaniu trosky.A measure according to the invention consisting in placing at least one nozzle in the immediate vicinity of the tap hole through which neutral gas or the corresponding gas mixture is injected into the metallurgical melting vessel into the high impulse energy stream will remove molten slag in the tap hole area ) from the surface of the molten metal. This ensures that, despite the formation of vortex in the molten metal, slag entraining can no longer occur and that slag entrapment can also be successfully prevented by this process with a sufficiently strong gas stream.

Silu a početnosť fúknutí pri vháňaní prúdu plynu bude regulovať ventilová stanica, ktorá je prepojená s nádobou na stlačený plyn alebo generátorom stlačeného plynu.The strength and frequency of blowing when injecting the gas stream will be controlled by a valve station that is connected to a pressurized gas vessel or a pressurized gas generator.

Aby sa vháňaním plynu spolu s plynom do roztaveného kovu nedostávali nežiadúce častice, napríklad kyslík, bude sa používať taký plyn alebo taká zmes plynov, ktorá sa vzhľadom na ďalšie použitie a spracovanie roztaveného kovu správa neutrálne, ako napríklad inertný plyn.In order to prevent unwanted particles, such as oxygen, from being injected with the gas together with the gas into the molten metal, such a gas or gas mixture will be used which behaves in a neutral manner, such as an inert gas, with respect to further use and treatment of the molten metal.

• · • ·• · • ·

Výhodné je také uskutočnenie vynálezu, pri ktorom je ventilová stanica spojená s meracou a regulačnou sústavou, ktorá automaticky sleduje a riadi okamih začiatku, dobu trvania a intenzitu vháňania plynu. Ako meracie veličiny pre túto automatickú reguláciu sa môžu používať nasledovné veličiny merané meracími prístrojmi:An advantageous embodiment of the invention is that the valve station is connected to a metering and control system that automatically monitors and controls the start point, duration and gas injection rate. The following quantities measured by measuring instruments may be used as measuring quantities for this automatic control:

- výška hladiny kúpeľa roztaveného kovu v metalurgickej taviacej nádobe,- the level of the bath of molten metal in the metallurgical melting vessel,

- uhol naklopenia a rýchlosť naklápania metalurgickej taviacej nádoby,- tilt angle and tilt speed of the metallurgical melting vessel,

- hmotnosť odpichnutého roztaveného kovu v odlievacej panve.- the weight of the molten metal tapped in the ladle.

Týmto spôsobom je s vysokou prevádzkovou istotou možné optimálne prispôsobovať vháňanie plynu príslušnej situácii v procese odpichovania.In this way, it is possible, with high operational reliability, to optimally adapt the gas injection to the respective situation in the tapping process.

Podľa umiestnenia odpichovacieho otvoru je v oblasti odpichovacieho otvoru umiestnená jedna dýza alebo viaceré dýzy, aby sa bezpečne dosiahlo úplné odfukovanie vrstvy trosky z povrchu kovu.Depending on the location of the tap hole, one or more nozzles are located in the tap hole area in order to safely achieve a complete blowdown of the slag layer from the metal surface.

Veľkosť, tvar, počet a umiestnenie dýz (v bočnej stene nádoby a/alebo v príklope nádoby, uhol voči dnu nádoby) sa prispôsobuje veľkosti a konštrukcii metalurgickej nádoby, ako aj veľkosti povrchovej plochy kúpeľa, pričom sa výstupné otvory dýz môžu nachádzať nad a/alebo pod hladinou kúpeľa.The size, shape, number and placement of the nozzles (in the side wall of the vessel and / or in the vessel hatch, angle to the bottom of the vessel) adapts to the size and design of the metallurgical vessel as well as the surface area of the bath; or under the bath.

Ďalšie prednosti, podrobnosti a znaky vynálezu sú bližšie vysvetlené v ďalšom texte na základe príkladov vyhotovení vyobrazených na schématických obrázkoch (Obr. 1 až Obr. 3).Further advantages, details and features of the invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the schematic drawings (Figs. 1 to 3).

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Jednotlivé obrázky zobrazujú:Individual images show:

Obr.. 1 zvislý rez metalurgickou nádobouFig. 1 is a vertical section through a metallurgical vessel

Obr. 2 časť zvislého rezu metalurgickou nádobou,Fig. 2 part vertical section through a metallurgical vessel,

Obr. 3 blokovú schému zapojenia vynájdeného zariadeniaFig. 3 shows a block diagram of the invention

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obrázku č. 1 je zobrazená metalurgická nádoba (5) v okamihu odpichu. V tomto príklade vyhotovenia ide o konvenčnú elektrickú oblúkovú pec, pričom elektródy nie sú nakreslené. V ľavom arkieri sa v dne nádoby (13) nachádza odpichovací otvor (10), cez ktorý roztavený kov (2) vteká odlievacím prúdom (6) do odlievacej panvy (11) umiestnenej pod metalurgickou nádobou (5). Odlievacia panva (11) sa nachádza na panvovom vozíku (8) resp. na váhových článkoch (7) na nej umiestnených, pomocou ktorých je možné kontinuálne zaznamenávať množstvo kovu vtekajúceho do odlievacej panvy (11). Nad roztaveným kovom (2) pláva roztavená troska (1), do ktorej až takmer po hladinu kúpeľa (15) zasahuje vír (4) vytváraný odpichovaním.In the picture no. 1 shows the metallurgical vessel (5) at the time of tapping. In this embodiment, it is a conventional electric arc furnace with the electrodes not drawn. In the left bay there is a tap hole (10) in the bottom of the vessel (13) through which molten metal (2) flows through the pouring stream (6) into the pouring ladle (11) located below the metallurgical vessel (5). The casting ladle (11) is located on the ladle trolley (8) resp. on the weighing cells (7) disposed thereon, by means of which it is possible to continuously record the amount of metal flowing into the ladle (11). Above the molten metal (2) a molten slag (1) floats, into which a vortex (4) formed by tapping extends almost to the surface of the bath (15).

V bezprostrednej blízkosti odpichovacieho otvoru (10) sú v bočnej stene nádoby (12) umiestnené dve dýzy (3), ktorých výstupné otvory (14) sú tuná nasmerované zhora a zospodu na vrstvu trosky (1). Na obrázku č. 1 nie sú zakreslené prívodné plynové potrubia (25) (Fig. 3), ktorými sa do dýz (3) privádza vháňaný plyn, ventilová stanica (16) (Fig. 3), a ani meracia a regulačná sústava (20) (Fig. 3).In the immediate vicinity of the tap hole (10), two nozzles (3) are disposed in the side wall of the container (12), the outlet openings (14) of which are directed from the top and bottom to the slag layer (1). In the picture no. 1, the gas supply pipes (25) (Fig. 3) through which the injected gas, the valve station (16) (Fig. 3) and the metering and control system (20) are supplied to the nozzles (3) are not shown. 3).

Obrázok č. 2 zobrazuje v zväčšenom výreze odpichovaciu časť taviacej nádoby (5), ktorá sa nachádza v naklopenej polohe. V tomto príklade uskutočnenia je jedna dýza (3) umiestnená v bočnej stene nádoby (12) takmer rovnobežne s dnom nádoby (13) nahnutá mierne nahor. Ako je na obrázku č. 2 schématicky zobrazené, zatláča prúd plynu (9) roztavenú trosku (1) nad roztaveným kovom (2) od odpichovacieho otvoru (10) tak ďaleko, že roztavená troska sa už nemôže dostať do styku s vírom (4) a nemôže dochádzať k vnášaniu resp. naplavovaniu trosky cez odpichovací otvor (10).Picture no. 2 shows an enlarged part of the tapping part of the melting vessel (5) in the tilted position. In this embodiment, one nozzle (3) located in the side wall of the container (12) is bent slightly upwardly parallel to the bottom of the container (13). As shown in FIG. 2 schematically shows, the gas stream (9) pushes the molten slag (1) over the molten metal (2) away from the tap hole (10) so far that the molten slag can no longer come into contact with the vortex (4) and . drifting the slag through the tap hole (10).

φ ·φ ·

Na obrázku č. 3 je v blokovej schéme zapojenia zobrazené, akým spôsobom je taviaca nádoba (5) funkčné spojená s ventilovou stanicou (16) a meracou a regulačnou sústavou (20). Meracie impulzy na váhových článkoch (7), ktoré dostávame na základe odlievacieho prúdu (6) vtekajúceho do od lievacej panvy (11) a meracie impulzy získavané z taviacej nádoby (5) (naklopenie, výška kúpeľa roztaveného kovu) postupujú meracími vedeniami (19, 22) do meracej a regulačnej sústavy (20). Z tejto meracej a regulačnej sústavy (20) sa potom riadiacim potrubím (21) vysielajú do ventilovej stanice (16) riadiace impulzy potrebné na reguláciu stlačeného plynu. Stlačený plyn, ktorý je z nádoby na stlačený plyn (18) a/alebo z generátora stlačeného plynu (17) privádzaný do ventilovej stanice (16) napájacími potrubiami (23, 24) sa potom - od ventilovej stanice (16) riadený prostredníctvom meracej a regulačnej sústavy (20) - vháňa cez prívod plynu (25) do metalurgickej taviacej nádoby (5).In the picture no. 3 shows in the block diagram how the melting vessel (5) is operatively connected to the valve station (16) and the measuring and control system (20). The measuring pulses on the weighing cells (7) that we receive as a result of the casting flow (6) flowing into the ladle (11) and the measuring pulses obtained from the melting vessel (5) (tilting, molten metal bath height) pass through the measuring lines (19, 22) to the measuring and control system (20). From this measuring and control system (20), control pulses necessary for regulating the compressed gas are then transmitted to the valve station (16) via the control line (21). The compressed gas which is supplied from the compressed gas container (18) and / or the compressed gas generator (17) to the valve station (16) via the supply lines (23, 24) is then controlled from the valve station (16) by a measuring and of the control system (20) - blows through the gas supply (25) into the metallurgical melting vessel (5).

Vynález nie je obmedzený na metalurgické nádoby zobrazené na obrázkoch (elektrická oblúková pec), ale je použiteľný aj pri iných metalurgických nádobách, pri ktorých sa odpichovací otvor nachádza v dne nádoby a pri ktorých vzniká nebezpečenstvo vnášania resp. naplavovania trosky cez odpichovací otvor počas odpichu.The invention is not limited to the metallurgical vessels depicted in the figures (electric arc furnace), but is also applicable to other metallurgical vessels in which the tapping hole is located in the bottom of the vessel and in which there is a risk of being introduced. drossing the slag through the tap hole during tapping.

Claims

PATENT CLAIMS

A method for tapping molten metal, in particular molten steel, from metallurgical melting vessels, such as an electric arc furnace, through a tapping hole located at the bottom of the vessel, wherein at the time of tapping the molten metal is covered with a layer of molten slag. the slag is removed (blown) from the surface of the molten metal by at least one gas stream which is injected into the metallurgical melting vessel from the surface of the molten metal, characterized in that at least one gas stream (9) is obliquely directed from below at least one gas stream (9) obliquely from above to the molten slag (1).

Method according to claim 1, characterized in that the force and blow rate of blowing the gas stream (9) will be controlled by the valve station (16).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the starting point, duration and intensity of gas injection are automatically monitored and controlled by the metering and control system (20).

Method according to claim 3, characterized in that at least one of the parameters of the level of bath of molten metal (15) in the metallurgical melting vessel (5) is used for automatic regulation of gas injection by the measuring and control system (20). the tilt angle and tilt speed of the metallurgical melting vessel (5) and / or the mass of tapped molten metal (2) in the ladle (11).

Method according to claims 1 to 4, characterized in that a neutral gas or a neutral gas mixture is injected, for example an inert gas, which does not adversely affect the further processing or use of the molten metal (2).

31808 / T h ·· ···· ·······. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

A metallurgical melting vessel (5) with a tap hole (10) disposed in the bottom of the vessel (13) and at least one nozzle (3) for injecting a gas stream (9) extending in the area of the tap hole (10) through the side wall of the vessel (12). ) for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outlet openings (14) of the nozzles (3) are located above and below the surface of the bath (15).

Metallurgical melting vessel (5) according to claim 6, characterized in that the size, shape, number and location of the nozzles (3) are sized according to the surface area of the bath.

Metallurgical melting vessel (5) according to claim 6 or 7, characterized in that the nozzles (3) are connected via a valve station (16) to a compressed gas generator (17) and / or a compressed gas container (18).

A metallurgical smelting vessel (5) according to claim 8, characterized in that the valve station (16) is connected to a metering and control system (20).