SK14382001A3 - Spôsob a zariadenie na odpich roztaveného kovu z metalurgických taviacich nádob - Google Patents

Description

Oblasť techniky

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.

Doterajší stav techniky

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.

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.

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 z

FeO v troske ďalej zhoršuje odsírovanie a odplyňovanie.

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.

Na zredukovanie opisovaného strhávania trosky pri odpichu roztaveného kovu sa vynašli rôzne postupy a zariadenia.

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.

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.

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.

• ·

Podstata vynálezu

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.

Danú úlohu rieši pri metalurgických nádobách odpichovací otvor umiestnený v dne nádoby s charakteristickými znakmi podľa patentového nároku č. 1.

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.

Silu a početnosť fúknutí pri vháňaní prúdu plynu bude regulovať ventilová stanica, ktorá je prepojená s nádobou na stlačený plyn alebo generátorom stlačeného plynu.

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.

• · • ·

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:

- výška hladiny kúpeľa roztaveného kovu v metalurgickej taviacej nádobe,

- uhol naklopenia a rýchlosť naklápania metalurgickej taviacej nádoby,

- hmotnosť odpichnutého roztaveného kovu v odlievacej panve.

Týmto spôsobom je s vysokou prevádzkovou istotou možné optimálne prispôsobovať vháňanie plynu príslušnej situácii v procese odpichovania.

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.

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.

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).

Prehľad obrázkov na výkresoch

Jednotlivé obrázky zobrazujú:

Obr.. 1 zvislý rez metalurgickou nádobou

Obr. 2 časť zvislého rezu metalurgickou nádobou,

Obr. 3 blokovú schému zapojenia vynájdeného zariadenia

Príklady uskutočnenia vynálezu

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.

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).

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).

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).

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.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob odpichu roztaveného kovu, predovšetkým roztavenej ocele, z metalurgických taviacich nádob, ako napríklad z elektrickej oblúkovej pece, odpichovacím otvorom umiestneným v dne nádoby, pričom v čase odpichu je roztavený kov pokrytý vrstvou roztavenej trosky a počas odpichu sa v oblasti odpichovacieho otvoru roztavená troska najmenej jedným prúdom plynu, ktorý sa do metalurgickej taviacej nádoby vháňa najmenej cez jednu dýzu, odstraňuje (odfukuje) z povrchu roztaveného kovu, vyznačujúci sa tým, že v oblasti odpichovacieho otvoru (10) smeruje najmenej jeden prúd plynu (9) šikmo zospodu a najmenej jeden prúd plynu (9) šikmo zvrchu na roztavenú trosku (1).
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že silu a početnosť fúknutí pri vháňaní prúdu plynu (9) bude riadiť ventilová stanica (16).
3. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že okamih začiatku, dobu trvania a intenzitu vháňania plynu automaticky sleduje a riadi meracia a regulačná sústava (20).
4. 4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že na automatickú reguláciu vháňania plynu meracou a regulačnou sústavou (20) sa bude používať aspoň jeden z parametrov, a to výška hladiny kúpeľa roztaveného kovu (15) v metalurgickej taviacej nádobe (5), uhol naklopenia a rýchlosť naklápania metalurgickej taviacej nádoby (5) a/alebo hmotnosť odpichnutého roztaveného kovu (2) v odlievacej panve (11).
5. 5. Spôsob podľa nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že sa bude vháňať neutrálny plyn alebo neutrálna zmes plynov, napríklad inertný plyn, ktorý negatívne neovplyvní ďalšie spracovanie alebo použitie roztaveného kovu (2).

   31808/T h ·· ···· ···· ·· « . ·.· · ·· ·· · · ·· • · » · · • · · · · ·
6. 6. Metalurgická taviaca nádoba (5) s odpichovacím otvorom (10) umiestneným v dne nádoby (13) a najmenej s jednou dýzou (3) na vháňanie prúdu plynu (9) vedenou v oblasti odpichovacieho otvoru (10) cez bočnú stenu nádoby (12), na vykonávanie spôsobu podľa jedného alebo viacerých vyššie uvedených patentových nárokov, vyznačujúca sa tým, že výstupné otvory (14) dýz (3) sú umiestnené nad a pod hladinou kúpeľa (15).
7. 7. Metalurgická taviaca nádoba (5) podľa nároku 6, vyznačujúca sa tým, že veľkosť, tvar, počet a umiestnenie dýz (3) sa dimenzuje podľa veľkosti povrchu kúpeľa.
8. 8. Metalurgická taviaca nádoba (5) podľa nároku 6, alebo 7, vyznačujúca sa tým, že dýzy (3) sú prostredníctvom ventilovej stanice (16) spojené s generátorom stlačeného plynu (17) a/alebo nádobou na stlačený plyn (18).
9. 9. Metalurgická taviaca nádoba (5) podľa nároku 8, vyznačujúca sa tým, že ventilová stanica (16) je spojená s meracou a regulačnou sústavou (20).