SK284053B6 - Spôsob redukcie a tavenia kovu a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu - Google Patents

Abstract

Spôsob redukcie a tavenia zahŕňa zahrievanie vsádzky (15), pozostávajúcej zo zložky obsahujúcej kov a zložky obsahujúcej uhlík v kanálikovej indukčnej peci (11) na redukciu tejto zložky obsahujúcej kov, využívajúcej aspoň časť plynných produktov tohto procesu vznikajúcich v peci (11) na predhrev vsádzky (15). Vsádzka (15) sa zaváža do pece (11) v aspoň jednej komore (20, 29), vybavenej jedným alebo viacerými priechodmi rozprestierajúcimi sa okolo, alebo pretiahnutými cez komoru (20, 29), cez ktorý alebo ktoré prechádzajú uvedené plynné produkty na predhriatie vsádzky (15) v komore (20, 29), pričom komora alebo komory (20, 29) a priechod alebo priechody (23) sú navzájom utesnené tak, že medzi nimi nemôžu prechádzať plynné produkty. Zariadenie na predhrievanie vsádzky (15) pri tomto spôsobe redukcie zahrnuje aspoň jednu komoru (20, 29), na zavážanie vsádzky (15) do pece (11) a jeden alebo viacero priechodov, rozprestierajúcich sa okolo alebo pretiahnutých cez komoru (20, 29). Komora alebo komory (20, 29) a priechod alebo priechody sú navzájom utesnené.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu redukcie a tavenia kovu, zahrnujúceho zahrievanie vsádzky, pozostávajúcej zo zložky obsahujúcej kov a zložky obsahujúcej uhlík, v kanálikovej indukčnej peci s cieľom redukcie tejto zložky obsahujúcej kov, využívajúce aspoň časť plynných produktov tohto procesu vznikajúcich v peci na predhrev vsádzky a zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Pri známom spôsobe, napr. podľa patentu US 5 411 570, pozostáva kov obsahujúca zložka materiálu zavážaného do pece z kovovej rudy alebo čiastočne redukovanej kovovej rudy (napríklad železnej huby v prípade vsádzky obsahujúcej železo) a uhlík obsahujúca zložka z uhlia; materiál sa zaváža v podstate vertikálne do pece jedným alebo viacerými zavážacimi otvormi umiestnenými po boku pece tak, že vsádzka v peci tvorí nepretržitú pozdĺžne pretiahnutú hromadu pozdĺž každej strany pece, ktorá pláva na kúpeli tekutého kovu v peci.

V uvedenom usporiadaní sa vznikajúce plynné produkty, hlavne CO a prchavé látky sprevádzajúce uhlie, spaľujú v dutine umiestnenej v peci nad plávajúcou vsádzkou pomocou kyslíka, ktorý sa zavádza do tejto oblasti zvonka pece.

Je tu tiež uvedené, že plyny vznikajúce týmto spaľovaním, ktoré spravidla majú teplotu rádovo 1 600 °C, sa môžu využívať v peci na ohrev vsádzky alebo keď materiál zavážaný do pccc obsahuje oceľové zlomky alebo studené železo, môže sa plyn zodpovedajúci spotrebovanému oxidu uhoľnatému vypúšťať tým istým otvorom pece, ktorým sa do pece zaváža vsádzka, s cieľom predhriať tieto oceľové zlomky alebo studené železo uvádzaním týchto plynov do priameho styku s týmito materiálmi.

Podľa ďalšieho procesu tohto druhu, t. j. podľa patentu US 1 819 238, ruda, uhlíkatý materiál a tavidlá, zavážané do indukčné vyhrievanej pece zavážacím otvorom na jednom konci pece, tvoria na tomto konci stĺp a postupne sa rozdeľujú a tavia. Plyny, ktoré sa vytvárajú, sa odťahujú cez zavážací otvor a spaľujú sa tak, že je zaistený priamy styk medzi plynmi a materiálmi vsádzky.

V ďalšom známom procese, t. j. podľa patentu GB 1 572 248, kde taviacou jednotkou môže byť plazmová alebo elektrická oblúková pec, sa plyny vytvárané v procese finálnej redukcie tiež vedú cez vstupy vsádzky a nastáva tak priamy styk medzi týmito plynmi a materiálmi vsádzky.

To isté platí pre spôsob opísaný vo francúzskom patente 1 205 446, kde taviacou jednotkou môže byť kanáliková pec pozostávajúca z jednej alebo viacerých nádob. Hlavná redukčná reakcia podľa tohto vynálezu prebieha medzi uhlíkom rozpusteným v kove a oxidom železitým rozpusteným v troske. Plyn takto vytvorený sa vedie v protiprúde a v styku s materiálom vsádzky kvôli predhrevu a predredukcii.

Podstata vynálezu

Cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť spôsob redukcie a tavenia kovu, pri ktorom sa spaliny lepšie využívajú.

Daná úloha, resp. nevýhody stavu techniky, sa riešia spôsobom redukcie a tavenia kovu, zahrnujúcim zahrievanie vsádzky pozostávajúcej zo zložky obsahujúcej kov a zložky obsahujúcej uhlík v kanálikovej indukčnej peci s cieľom redukcie tejto zložky obsahujúcej kov, využívajúcim aspoň časť plynných produktov tohto procesu vznikajúcich v peci na predhrev vsádzky. Podľa vynálezu sa vsádzka zaváža do pece v aspoň jednej komore, vybavenej jedným, alebo viacerými priechodmi, rozprestierajúcimi sa okolo, alebo pretiahnutými cez komoru, cez ktorý, alebo ktoré prechádzajú uvedené plynné produkty na predohriatie vsádzky v komore, pričom komora, alebo komory a priechod, alebo priechody sú navzájom utesnené tak, že medzi nimi nemôžu prechádzať plynné produkty.

Je zrejmé, že keď následkom tohto predhrevu narastie teplota vsádzky nad vopred určenú hodnotu, začne sa kov obsahujúca zložka vo vsádzke redukovať predtým, ako vsádzka vstúpi do pece.

To vyvoláva vznik aspoň určitého množstva redukčných produktov vo vsádzke pred ich zavedením do pece.

Konkrétna teplota, pri ktorej nastáva táto redukcia vo vsádzke pred jej vstupom do pece, je však daná povahou konkrétnej zložky obsahujúcej kov vo vsádzke.

Ďalej sa v dôsledku tohto predhrevu vsádzky aspoň určité množstvo prchavých látok, sprevádzajúcich uhlík, obsahujúci zlúčeninu vo vsádzke, uvoľňuje pred vstupom vsádzky do pece.

Uvedené plynné produkty, ktoré vstupujú do pece, môžu teda obsahovať uvedené prchavé látky spolu s CO a CO₂ vznikajúcimi v uvedenom redukčnom procese.

Je zrejmé, že tento predhrev poskytuje nielen zníženie energetickej spotreby celého procesu, ale tiež zvýšené presadenie pece.

Výhodné uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu spočíva v tom, že aspoň časť týchto plynných produktov pozostáva z plynov vytváraných spaľovaním plynov vznikajúcich pri procese pôsobením vzduchu a/alebo kyslíka v peci.

V takom prípade je výhodne podľa vynálezu navrhnuté, že priechod, alebo priechody obsahujú prstencový plášť, rozprestierajúci sa pozdĺžne okolo komory, alebo komôr.

Pri uvedených spôsoboch, pri ktorých sa vytvára aspoň jedna hromada vsádzky, ktorá pláva na kúpeli tekutého kovu v peci, je výhodne spodný koniec komory, alebo komôr pretiahnutý do takej vzdialenosti do pece, že zasahuje do hromady vsádzky v peci.

Tak sa zamedzí voľnému padaniu vsádzky v komore týmto koncom do pece.

Podľa jedného uskutočnenia vynálezu sa v komore, alebo komorách udržiava pozitívny tlak, takže väčšina plynných produktov vznikajúcich v komore, alebo komorách sa dostáva do pece. Tým sa zabezpečuje, že väčšina plynných produktov vznikajúcich v komore prechádza do pece.

Tento tlak môže byť vyvolaný napríklad zavádzaním vsádzky do komory pomocou vhodného uzáverového systému.

Navyše alebo alternatívne môže byť tento tlak udržiavaný zavádzaním tlakového inertného plynu, ako napríklad dusíka, do vsádzky pred jej vstupom do komory.

Podľa jedného uskutočnenia vynálezu sa aspoň časť uvedených plynných produktov vznikajúcich vo vsádzke pred jej zavedením do pece zo vsádzky odvádza pred vstupom vsádzky do pece.

Tak sa môže zo vsádzky odvádzať napríklad aspoň časť oxidačných plynov, ako napríklad CO₂ a vodné pary, vznikajúce vo vsádzke.

Dôvod odvádzania týchto oxidačných plynov súvisí so skutočnosťou, že ak teplota vsádzky dosiahne stanovené hodnoty, môžu tieto oxidačné plyny reagovať so zložkami vsádzky obsahujúcimi kov a uhlík čo sa prejaví v spotrebe zlúčeniny obsahujúcej uhlík.

SK 284053 Β6

Podľa vynálezu sa tieto oxidačné plyny môžu odvádzať zo vsádzky pomocou pozdĺžneho kanála s otvoreným koncom, ktorý sa ťahá pozdĺžne cez uvedenú pozdĺžnu komoru, takže jeho jeden či spodný koniec je umiestnený proti spodnému koncu komory a jeho druhý či horný koniec je spojený s vhodným systémom na odťahovanie plynu, pričom kanál zahrnuje po svojej dĺžke aspoň jeden výstup plynu umiestnený vo vopred stanovenej úrovni v komore.

Pri činnosti je kanál teda obklopený vsádzkou ajeho uvedený výstup plynu je umiestnený v stanovenej úrovni vo vsádzke.

Podľa vynálezu je tiež uvedený výstup plynu z kanála umiestnený v tej úrovni komory, kde je vsádzka na teplote práve pred začiatkom reakcie plynov s kov a uhlík obsahujúcimi zložkami vsádzky.

Táto výhodná úroveň môže byť napríklad určená experimentálne, napríklad analýzou plynu odťahovaného z kanála.

Navyše alebo alternatívne sa môže teplota na výstupe plynu z kanála merať napríklad pomocou termočlánku alebo podobne.

Výhodne je ďalej podľa vynálezu navrhnuté to, že keď je už raz určená výhodná úroveň otvoru na plyn v kanáli, zostane jeho poloha zafixovaná a teplota vsádzky v uvedenej polohe sa riadi ovládaním aspoň jedného z nasledujúcich parametrov: rýchlosti, s ktorou sa oxidačné plyny odstraňujú z kanála, intenzity predhrevu; rýchlosti, s ktorou sa vsádzka zaváža cez komoru.

V prípade, že zlúčeninou obsahujúcou kov je železo a zložkou obsahujúcou uhlík je uhlie, je uvedená teplota rádovo 600 °C.

Podľa vynálezu je ďalej výhodne navrhnuté, že sa takto odstránené plynné produkty využívajú niekde inde, alebo prechádzajúc uvedeným priechodom, alebo priechodmi slúžia na predhrev vsádzky.

Podľa vynálezu sa tiež zavádza do kanála smerom k jeho spodnému koncu predhriaty kyslík a/alebo vzduch, na spálenie všetkého CO, prítomného v tejto časti vsádzky, na CO₂, ktorý sa potom tiež odťahuje uvedeným výstupom plynu.

Kvôli zaisteniu konverzie v podstate všetkého CO na CO₂ predtým, ako plyn dosiahne uvedený výstup plynu, sa stena komory bezprostredne pod výstupom plynu udržiava na nižšej teplote vzhľadom na zvyšok komory.

Takéto nižšie teploty možno dosiahnuť vhodnou tepelnou izoláciou a/alebo spomalením rýchlosti, s akou sa vsádzka v komore pohybuje okolo tejto časti steny komory. Naposledy uvedené opatrenie môže byť realizované napríklad zväčšením prierezu komory v týchto oblastiach.

Ďalej podľa vynálezu výhodne aspoň nejaké množstvo prchavých látok sprevádzajúcich uhlík obsahujúce zložky vsádzky cirkuluje zo vsádzky cez aspoň jeden otvor pre plyn z horného konca kanála smerom k spodnému koncu kanála, kde sa spaľuje súčasne s prítomným CO pomocou kyslíka a/alebo predhriateho vzduchu.

Ďalej sa ocení, že teplo pochádzajúce z tejto konverzie a spaľovania môže napomáhať predhrevu vsádzky.

Uvedená cirkulácia prchavých látok sa podľa vynálezu výhodne vyvoláva pomocou pozdĺžnej rúrky s otvoreným koncom, ktorej horný koniec je umiestnený v stanovenej úrovni proti hornému koncu kanála, takže je prepojený so vsádzkou a ktorej spodný koniec je umiestnený oproti uvedenému spodnému koncu kanála.

Ďalej sa podľa vynálezu môže uhlík obsahujúca zložka vsádzky zavážať do komory takým spôsobom, že je distribuovaná k vonkajšej stene komory, zatiaľ čo kov obsahujú ca zložka vsádzky je distribuovaná k vonkajšej stene uvedeného kanála.

Týmto spôsobom je zložka obsahujúca uhlík (ktorá poskytuje uhlík potrebný pre endotermickú Boudouardovu reakciu, ktorá je nevyhnutná na konverziu oxidu uhličitého na oxid uhoľnatý, ktorý je nakoniec potrebný na redukciu kovu na kov obsahujúcu zložku vsádzky) bližšie zdroju ohrevu ako zložka obsahujúca kov, ktorá v niektorých prípadoch reaguje exotermicky s oxidom uhoľnatým.

Podľa vynálezu výhodne železo obsahujúca zložka vsádzky obsahuje železnú rudu a uhlík obsahujúca zložka uhlie.

Daná úloha, resp. nevýhody stavu techniky, sa ďalej riešia zariadením na predhrievanie vsádzky na vykonávanie uvedeného spôsobu, pričom podľa vynálezu zariadenie zahrnuje aspoň jednu komoru na zavážanie vsádzky do pece a jeden, alebo viac priechodov, rozprestierajúcich sa okolo, alebo pretiahnutých cez komoru, a komora, alebo komory a priechod, alebo priechody sú navzájom utesnené.

Výhodné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že priechod alebo priechody obsahujú prstencový plášť, rozprestierajúci sa pozdĺžne okolo komory.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že spodný koniec komory, alebo komôr je pretiahnutý na takú vzdialenosť do pece, že zasahuje dohromady vsádzky plávajúcej na kúpeli tekutého kovu v peci.

Iné výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že každá komora, alebo komory zahrnujú uzáverový systém na zavážanie vsádzky do komory pri udržiavaní pozitívneho tlaku v komore.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že na udržiavanie pozitívneho tlaku v komore zahrnuje komora alebo komory prostriedok na zavádzanie tlakového inertného plynu, ako napríklad dusíka, do vsádzky pred jej vstupom do komory.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že komora alebo komory zahrnujú podlhovastý kanál s otvoreným koncom, ktorý sa ťahá pozdĺžne cez uvedenú komoru, takže jeho spodný koniec je umiestnený proti spodnému koncu komory a jeho horný koniec je prepojený s vhodným systémom na odťahovanie plynu, pričom kanál zahrnuje po svojej dĺžke aspoň jeden otvor na plyn, umiestnený vo vopred stanovenej úrovni v komore.

V takom prípade je výhodne podľa vynálezu navrhnuté, že je uvedený otvor na plyn v kanáli umiestnený v tej úrovni komory, kde je teplota vsádzky práve pred začiatkom reakcie oxidačných plynov vo vsádzke so zložkami vsádzky obsahujúcimi kov a uhlík.

Ďalšie výhodné uskutočnenie podľa vynálezu spočíva v tom, že komora alebo komory obsahujú prostriedky na zavádzanie kyslíka a/alebo predhriateho vzduchu do kanála k jeho spodnému koncu.

V takom prípade je výhodne podľa vynálezu navrhnuté, že na stene komory alebo komôr je priradený prostriedok na zníženie jej teploty bezprostredne pod otvorom na plyn vzhľadom na zvyšok komory.

V takom prípade je výhodne podľa vynálezu navrhnuté, že prostriedok na zníženie teploty je vhodná tepelná izolácia aplikovaná na stenu komory.

Posledné výhodné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že komora alebo komory zahrnujú podlhovastú rúrku s otvoreným koncom, ktorej horný koniec je umiestnený v stanovenej úrovni proti hornému koncu kanála a jej spodný koniec je umiestnený proti spodnému koncu kanála, pričom podlhovastá rúrka s otvoreným koncom je upravená na cirkuláciu aspoň časti prchavých látok sprevádzajúcich uhlík obsahujúcu zložku vsádzky zo vsádzky cez aspoň jeden otvor na plyn z horného konca kanála smerom k spodnému koncu kanála.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie vysvetlený prostredníctvom príkladov vyhotovenia znázornených na výkresoch, na ktorých predstavuje obr. 1 schematický rez jedným vyhotovením pece vybavenej predhrievacím zariadením podľa vynálezu, a obr. 2 v pohľade podobnom obr. 1 oddelene znázornené súčasti iného vyhotovenia uvedeného zariadenia.

Príklady uskutočnenia vynálezu

V oboch uskutočneniach vynálezu je zariadenie 10 na predhrev vsádzky 15 podľa vynálezu znázornené s použitím s kanálikovou indukčnou pecou 11.

Pec 11 zahrnuje pozdĺžnu tubulámu nádobu 12, ktorá má v priečnom reze kruhový tvar a ktorá zahrnuje aspoň dva s odstupom paralelné rady zavážacích otvorov 13, z ktorých každý prechádza stenou nádoby 12 pozdĺž ich opačných strán, a z ktorých je na obrázkoch podrobne znázornený len jeden otvor 13.

Nádoba 12 sa zahrieva zdola pomocou dvoch s odstupom paralelných indukčných ohrievačov 14.

S použitím pri spôsobe výroby ocele sa nádoba 12 naloží množstvom tekutej ocele kvôli vytvoreniu kúpeľa 16 a vsádzka 15, zahrnujúca zmes uhlia a železnej rudy, sa zavádza do nádoby 12 zavážacími otvormi 13, aby plávala na kúpeli 16 tekutej ocele vo forme dvoch vzájomným odstupom oddelených hromád 17, ktoré sa obe rozprestierajú pozdĺž pozdĺžnych strán nádoby 12 a nad ktorými je vytvorená v nádobe 12 dutina 18.

Nádoba 12 je tiež vybavená množstvom kyslíkových horákov 19 a aspoň jedným otvorom na odoberanie vyredukovanej a roztavenej ocele z nádoby 12.

Vo vyhotovení podľa obr. 1 obsahuje zariadenie 10 na predhrev vsádzky pozdĺžnu prvú komoru 20, ktorej jeden koniec je pretiahnutý cez zavážaci otvor 13 dovnútra pece 11 do takej hĺbky, že zasahuje hornú časť hromady 17.

Vsádzka 15 sa zaváža do prvej komory 20 prostredníctvom zavážacieho bunkra 21 a série uzáverových systémov 22.

Komora 20 je obklopená pozdĺžnym prstencovým kanálom vo forme plášťa 23, ktorý má spodný vstup 24 vybavený dýzou 25, ktorá prechádza stenou nádoby 12 kvôli prepojeniu s priestorom 18 pece 11.

Plášť 23 tiež zahrnuje horný výstup 26, ktorý je pripojený prostredníctvom rúrky 27 k rúre 28 neznázomeného systému odplynu.

Komora 20 a plášť 23 sú vhodne utesnené s ohľadom zabrániť prechádzaniu plynu medzi nimi.

Pri prevádzke sa nádoba 12 naloží dodávkou tekutej ocele 16 a zapnú sa indukčné ohrievače. Vsádzka 15, obsahujúca zmes uhlia a železnej rudy, sa zaváža z bunkra 21 prostredníctvom uzáverových systémov 22 a zavážacích otvorov 13 do nádoby 12, kde vytvára hromady 17, plávajúce navrchu kúpeľa 16 tekutého kovu. Do hornej časti hromady 17 zasahuje spodný koniec komory 20 tak, že vsádzka 15 v hornej časti hromady 17 blokuje otvorený koniec komory 20, čím bráni voľnému padaniu vsádzky 15 z otvoreného konca komory 20.

Uzáverový systém 22 zaisťuje, že sa v komore 20 udržiava pozitívny tlak, takže z chladného horného povrchu vsádzky 15 nemôže unikať žiadny plyn do prvej komory 20.

Plyny, hlavne CO a CO, a prchavé látky vznikajúce ohrevom a následnou redukciou železo obsahujúcej zložky vsádzky 15 sa spaľujú v dutine 18 pomocou kyslíka, dodávaného horákmi 19.

Výsledné produkty spaľovania sa odvádzajú z oblasti 18 prostredníctvom dýzy 25 a vstupu 24 do plášťa 23, kde slúžia na predhrev vsádzky 15 umiestnenej v otvore komory 20.

V dôsledku tohto predhrevu vsádzky 15 presadenie pecou 11 významne narastá.

Spotrebované spaliny prechádzajúce z plášťa 23 prostredníctvom výstupu 26 a rúrky 27 do rúry 28 môžu byť použité inde v procese na využitie ich chemických a/alebo tepelných vlastností.

Zároveň sa môžu prchavé látky sprevádzajúce uhlie, nachádzajúce sa v komore 20, následkom tohto predhrevu vsádzky 15 krakovať na uhlík, CO a H₂, ktoré sa môžu priamo podieľať na redukcii vsádzky 15 v rúrke 20. V dôsledku toho sa v procese tiež môže významne znížiť spotreba uhlia a kyslíka na tonu produktu.

Vo vyhotovení znázornenom na obr. 2, kde súčasti zodpovedajúce súčastiam znázorneným na obr. 1 sú označené tými istými vzťahovými značkami, sa vsádzka 15 privádza zo zavážacieho bunkra 21 na horný koniec pozdĺžnej druhej komory 29, ktorej spodný koniec je prepojený so vstupom 13 do nádoby 12 pece 11.

Druhá komora 29 je prstencovo obklopená pozdĺžnym plášťom 30, ktorého spodný koniec má výstup 24 prepojený prostredníctvom dýzy 25 s priestorom 18 nádoby 12.

Horný koniec plášťa 30 má výstup 26 prepojený prostredníctvom rúrky 27 s rúrou 28 neznázomeného systému odťahu plynov.

Výstup zavážacieho bunkra 21 je vybavený vstupnou rúrkou 30.1 plynu, pomocou ktorej môže byť vedený do vsádzky 15, a teda do druhej komory 29, inertný plyn, ako napríklad dusík, kvôli vytváraniu pozitívneho tlaku.

Druhá komora 29 je vybavená pozdĺžnym kanálom 31 s otvoreným koncom, ktorého horný koniec 32 je prepojený prostredníctvom rúrky 33 a rúrky 27 s rúrou 28, ktoré tvoria vhodný systém na odťahovanie spalín.

Spodný koniec 34 kanála 31 je pretiahnutý do stanovenej hĺbky do druhej komory 29. Podrobnosti sú uvedené ďalej.

Vsádzka 15 sa zaváža cez druhú komoru 29 do nádoby 12, pričom vsádzka v druhej komore 29 prstencovo obklopuje vedenie 31 a obklopuje jeho spodný otvorený koniec 34.

Kanál 31 je vybavený v strede svojej dĺžky sériou otvorov 35, ktoré majú takú veľkosť, že cez ne môže prechádzať plyn, nie však pevná vsádzka 15.

Kanál 31 je tiež vybavený pozdĺžnou rúrkou 36 s otvoreným koncom, ktorej horný koniec 37 je umiestnený smerom k hornému koncu 32 kanála 31, v spojení so vsádzkou 15, a spodný koniec 38 smerom k spodnému koncu 34 kanála 31.

Kanál 31 je na svojom otvorenom spodnom konci 34 tiež vybavený vstupom kyslíka alebo predhriateho vzduchu pre neznázomený horák, napr. prostriedkom 39 na zavádzanie kyslíka a/alebo predhriateho vzduchu do kanála 31.

Kanál 31 je umiestnený v komore 29 tak, že jeho otvory 35 sú umiestnené v tej časti vsádzky 15, kde je jej teplota rádovo 600 °C. Kanál 31 má ďalej takú dĺžku, že jeho horný koniec 32 je umiestnený v tej časti vsádzky, kde je jej teplota rádovo 200 °C, a jeho spodný koniec 34 v tej časti vsádzky 15, kde má teplotu viac ako 800 °C.

Pec 12 sa prevádzkuje rovnakým spôsobom, ako bolo opísané skôr v súvislosti s vyhotovením podľa obr. 1.

Pri tejto prevádzke spôsobuje predhrev spodného konca druhej komory 29 pomocou plášťa 30 na teplotu rádovo 850 °C, že v tejto časti vsádzky 15 nastáva Boudouardova reakcia, t. j. C + CO₂ -> 2CO.

Časť tohto CO potom reaguje so železnou zložkou vsádzky 15 na CO₂ a spôsobuje tak čiastočnú redukciu železnej zložky, t. j. 3 Fe₂O₃ + CO -> 2 Fe₃O₄ + CO₂.

Vytvorený CO₂ prúdi nahor vsádzkou 15, až dosiahne otvory 35 kanála 31, cez ktoré je potom odťahovaný prostredníctvom kanála 31 a rúrok 33 a 27 do rúry 28 neznázomeného systému odťahu plynu.

Ďalšia časť CO prúdi nahor kanálom 31, kde sa spaľuje na CO₂ pomocou prostriedku 39 na zavádzanie kyslíka a/alebo predhriateho vzduchu, t. j. 2 CO + O₂ -> CO₂, pričom CO₂ potom spolu s CO₂ prechádzajúcim otvormi 35, prechádza prostredníctvom rúrok 33 a 27 do rúry 28.

Zároveň všetky prchavé látky a vodná para, prítomné v horných častiach vsádzky 15 v komore 29 prechádzajú z horného konca 37 rúrky 36 cez jej spodný koniec 38 do kanála 31, kde sa prchavé látky spaľujú pomocou prostriedku 39 na zavádzanie kyslíka a/alebo predhriateho vzduchu do kanála 31, napr. horáka na kyslík, alebo predohriaty vzduch.

Ocení sa, že teplo vyvinuté pri konverzii CO na CO₂ a spaľovaním prchavej látky napomáha ohrevu vsádzky 15 v druhej komore 29.

Ďalej sa ocení, že pri umiestnení kanála 31 v uvedenej polohe v druhej komore 29, keď sú jeho otvory 35 umiestnené v polohe, kde je teplota vsádzky 15 rádovo 600 °C, sa uvedený CO₂ zo vsádzky 15 odstraňuje predtým, ako môže reagovať s kov a/alebo uhlík obsahujúcou zložkou vsádzky

15.

Kvôli úplnejšiemu zabráneniu tejto reakcii sa môžu časti steny vedenia 31, umiestnené bezprostredne pod otvormi 35, udržiavať pri nižšej teplote vzhľadom na zvyšok steny. To sa môže realizovať vhodnou tepelnou izoláciou steny a/alebo znížením rýchlosti toku vsádzky 15 druhou komorou 29 v tejto oblasti. Naposledy uvedené opatrenie sa môže realizovať napríklad zväčšením prierezu druhej komory 29 v tejto oblasti.

Ďalej sa ocení, že teplota vsádzky 15 v spodnom konci 34 kanála 31 sa môže ovládať riadením nasledujúcich premenných:

1. rýchlosť zavážania vsádzky 15 druhou komorou 29,

2. povaha spaľovania v kanáli 31 a

3. rýchlosť, s ktorou spaliny prechádzajú plášťom 30.

Roztavený kovový produkt z pece 12 sa môže ďalej upravovať a zhromažďovať zvyčajným spôsobom.

Je zrejmé, že vynález tiež zahrnuje v rámci svojho rozsahu zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu v podstate tak, ako je tu opísané. Je ďalej zrejmé, že sú nepochybne možné mnohé varianty v detailoch spôsobu a zariadenia podľa vynálezu bez toho, aby sa opustila myšlienka vynálezu a/alebo rozsah nárokov.

Tak napríklad vsádzka 15 sa môže zavádzať do druhej komory 29 takým spôsobom, že sa jej zložka obsahujúca uhlík distribuuje k stene druhej komory 29 a jej zložka obsahujúca kov k vonkajšej stene kanála 31.

Claims (2)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob redukcie a tavenia kovu, zahrnujúci zahrievanie vsádzky (15) pozostávajúcej zo zložky obsahujúcej kov a zložky obsahujúcej uhlík v kanálikovej indukčnej peci (11) s cieľom redukcie tejto zložky obsahujúcej kov, vy užívajúcej aspoň časť plynných produktov tohto procesu vznikajúcich v peci na predhrev vsádzky (15) v y z n a čujúci sa tým, že sa vsádzka (15) zaváža do pece (11) v aspoň jednej komore (20, 29), vybavenej jedným alebo viacerými priechodmi, rozprestierajúcimi sa okolo, alebo pretiahnutými cez komoru (20, 29), cez ktorý , alebo ktoré prechádzajú uvedené plynné produkty na predhriatie vsádzky (15) v komore (20, 29), pričom komora alebo komory (20, 29) a priechod alebo priechody sú navzájom utesnené tak, že medzi nimi nemôžu prechádzať plynné produkty.

2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že aspoň časť týchto plynných produktov pozostáva z plynov vytváraných spaľovaním plynov vznikajúcich pri procese pôsobením vzduchu a/alebo kyslíka v peci (11).

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa t ý m , že priechod alebo priechody obsahujú prstencový plášť (23, 30), ktorý sa pozdĺžne rozprestiera okolo komory alebo komôr (20,29).

4. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 3, pri ktorom sa vytvára aspoň jedna hromada (17) vsádzky (15), ktorá pláva na kúpeli (16) tekutého kovu v peci (nevyznačujúci sa tým, že spodný koniec komory alebo komôr (20, 29) je pretiahnutý do takej vzdialenosti do pece (11), že zasahuje do hromady (17) vsádzky (15) v peci (H)·

5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 4, v y značujúci sa tým, že sa v komore alebo komorách (20, 29) udržiava pozitívny tlak, takže väčšina plynných produktov vytváraných v komore alebo komorách (20, 29) sa dostáva do pece (11).

6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa t ý m , že sa pozitívny tlak vytvára zavádzaním vsádzky (15) do komory (20, 29) pomocou uzáverového systému (22).

7. Spôsob podľa nároku 5 alebo 6, vyznačujúci sa t ý m , že sa pozitívny tlak udržiava zavádzaním stlačeného inertného plynu, ako napríklad dusíka, do vsádzky (15) pred jej vstupom do komory alebo komôr (20, 29).

8. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa aspoň časť plynných produktov, vytváraných vo vsádzke (15) v komore alebo komorách (20, 29) pred zavádzaním vsádzky (15) do pece (11) zo vsádzky (15) odstraňuje predtým, ako vsádzka (15) vstúpi do pece (11).

9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa t ý m , že sa tak zo vsádzky (15) odstraňujú oxidačné plyny, ako napríklad CO₂ a vodná para, vytvárané vo vsádzke (15).

10. Spôsob podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúci sa tým, že sa plynné produkty vytvárané vo vsádzke (15), odstraňujú zo vsádzky (15) pomocou podlhovastého kanála (31) s otvoreným koncom, ktorý sa ťahá pozdĺžne cez uvedenú komoru (20, 29), takže spodný koniec (34) kanála (31) je umiestnený proti spodnému koncu komory (20, 29), a horný koniec (32) kanála (31) je prepojený s vhodným systémom na odťahovanie spalín, pričom kanál (31) zahrnuje vo svojej dĺžke aspoň jeden otvor (35) pre plyn, umiestnený vo vopred stanovenej úrovni v komore (20, 29).

11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa t ý m , že otvor (35) na plyn v kanáli (31) je umiestnený v tej úrovni komory (20, 29), kde je vsádzka (15) na teplote práve pred začiatkom reakcie oxidačných plynov vo vsádzke (15) s kov a uhlík obsahujúcimi zložkami vsádzky (15).

12. Spôsob podľa nároku 11, vyznačujúci sa t ý m , že sa táto výhodná úroveň otvorov (35) na plyn v kanáli (31) určuje analýzou plynu odťahovaného z kanála (31) na obsah CO a CO₂.

13. Spôsob podľa nároku 11 alebo 12, vyznačujúci sa tým, že teplota v otvore (35) na plyn v kanáli (31) sa meria pomocou termočlánku alebo podobne.

14. Spôsob podľa niektorého z nárokov 11 až 13, v y značujúci sa tým, že keď je už raz určená výhodná úroveň otvoru (35) na plyn v kanáli (31), zostáva jeho poloha zafixovaná a teplota vsádzky (15) v uvedenej polohe sa riadi ovládaním aspoň jedného z nasledujúcich parametrov: rýchlosti, s ktorou sa oxidačné plyny odstraňujú z kanála (31); intenzity predhrevu; rýchlosti, s ktorou sa vsádzka (15) zavádza cez komoru (29).

15. Spôsob podľa niektorého z nárokov 10 až 14, v y značujúci sa tým, že takto odstránené plynné produkty sa využívajú niekde inde alebo prechádzajúc uvedeným priechodom, alebo priechodmi slúžia na predhrev vsádzky (15).

16. Spôsob podľa niektorého z nárokov 10 až 15, v y značujúci sa tým, že sa do kanála (31) smerom k jeho spodnému koncu (34) zavádza predhriaty kyslík a/alebo vzduch na spálenie všetkého prítomného CO na CO₂.

17. Spôsob podľa nároku 16, vyznačujúci sa t ý m , že sa stena komory (20, 29) bezprostredne pod otvorom (35) na plyn udržiava na nižšej teplote vzhľadom na zvyšok komory, takže sa v podstate všetok CO premení na CO₂ predtým, ako plyn dosiahne otvor (35) na plyn.

18. Spôsob podľa nároku 17, vyznačujúci sa t ý m , že nižšia teplota sa dosahuje vhodnou tepelnou izoláciou komory (20, 29) a/alebo spomalením rýchlosti, akou sa vsádzka (15) v komore (20, 29) pohybuje okolo tejto časti steny komory (20,29), napríklad zväčšením prierezu komory (20, 29) v tejto oblasti.

19. Spôsob podľa niektorého z nárokov 10 až 18, v y značujúci sa tým, že aspoň nejaké množstvo prchavých látok sprevádzajúcich uhlík obsahujúce zložky vsádzky (15) cirkuluje zo vsádzky (15) cez aspoň jeden otvor (35) na plyn z horného konca (32) kanála (31) a ďalej smerom k spodnému koncu (34) kanála (31), kde sa spaľuje súčasne s prítomným CO pomocou kyslíka a/alebo predhriateho vzduchu.

20. Spôsob podľa nároku 19, vyznačujúci sa t ý m , že uvedená cirkulácia prchavých látok sa vyvolá pomocou pozdĺžnej rúrky (36) s otvoreným koncom, ktorej horný koniec (37) je umiestnený v stanovenej úrovni proti hornému koncu (32) kanála (31), takže je prepojený so vsádzkou (15) a ktorej spodný koniec (38) je umiestnený proti spodnému koncu (34) kanála (31).

21. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že uhlík obsahujúca zložka vsádzky (15) sa zaváža do komory (20, 29) takým spôsobom, že je distribuovaná k stene komory (20, 29).

22. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že železo obsahujúca zložka vsádzky (15) obsahuje železnú rudu a uhlík obsahujúcu zložku uhlia.

23. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov 1 až 22, vyznačujúce sa tým, že zahrnuje aspoň jednu komoru (20, 29) na zavážanie vsádzky (15) do pece (11) a jeden alebo viacero priechodov rozprestierajúcich sa okolo, alebo pretiahnutých cez komoru (20, 29) a komora alebo komory (20, 29) a priechod alebo priechody sú navzájom utesnené.

24. Zariadenie podľa nároku 23, vyznačujúce sa t ý m , že priechod alebo priechody obsahujú prstencový plášť (23, 30), rozprestierajúci sa pozdĺžne okolo komory (20, 29).

25. Zariadenie podľa nároku 23 alebo 24, v y z nadujúce sa tým, že spodný koniec komory, alebo komôr (20, 29) je pretiahnutý na takú vzdialenosť do pece (11), že zasahuje do hromady (17) vsádzky (15) plávajúcej na kúpeli (16) tekutého kovu v peci (11).

26. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 23 až 25, vyznačujúce sa tým, že každá komora (20, 29) zahrnuje uzáverový systém (22), na zavážanie vsádzky (15) do komory (20, 29) pri udržiavaní pozitívneho tlaku v komore (20, 29).

27. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 23 až 25, vyznačujúce sa tým, že na udržiavanie pozitívneho tlaku v komore (20, 29) zahrnuje komora alebo komory (20, 29) prostriedok (30.1) na zavádzanie tlakového inertného plynu, ako napríklad dusíka, do vsádzky (15) pred jej vstupom do komory (20, 29).

28. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 23 až 27, vyznačujúce sa tým, že komora alebo komory (20, 29) zahrnujú podlhovastý kanál (31) s otvoreným koncom, ktorý sa ťahá pozdĺžne cez uvedenú komoru (20, 29), takže jeho spodný koniec (34) je umiestnený proti spodnému koncu komory (20, 29) a jeho horný koniec (32) je prepojený s vhodným systémom na odťahovanie plynu, pričom kanál (31) zahrnuje po svojej dĺžke aspoň jeden otvor (35) na plyn, umiestnený vo vopred stanovenej úrovni v komore (20, 29).

29. Zariadenie podľa nároku 28, vyznačujúce sa t ý m , že uvedený otvor (35) na plyn v kanáli (31) je umiestnený v tej úrovni komory (20, 29), kde je teplota vsádzky (15) práve pred začiatkom reakcie oxidačných plynov vo vsádzke (15) so zložkami vsádzky (15) obsahujúcimi kov a uhlík.

30. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 28 alebo 29, vyznačujúce sa tým, že komora alebo komory (20, 29) obsahujú prostriedky (39) na zavádzanie kyslíka a/alebo predhriateho vzduchu do kanála (31) k jeho spodnému koncu (34).

31. Zariadenie podľa nároku 30, vyznačujúce sa t ý m , že stene komory alebo komôr (20, 29) je priradený prostriedok na zníženie jej teploty bezprostredne pod otvorom (35) na plyn vzhľadom na zvyšok komory (20, 29).

32. Zariadenie podľa nároku 31,vyznačujúce sa t ý m , že sa prostriedok na zníženie teploty je vhodná tepelná izolácia aplikovaná na stenu komory.

33. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 23 až 32, vyznačujúce sa tým, že komora alebo komory (20, 29) zahrnujú podlhovastú rúrku (36) s otvoreným koncom, ktorej horný koniec (37) je umiestnený v stanovenej úrovni proti hornému koncu (32) kanála (31), a jej spodný koniec (38) je umiestnený proti spodnému koncu (34) kanála (31), pričom podlhovastá rúrka (36) s otvoreným koncom je upravená na cirkuláciu aspoň časti prchavých látok sprevádzajúcich uhlík obsahujúcu zložku vsádzky (15) zo vsádzky (15) cez aspoň jeden otvor (35) na plyn z horného konca (32) kanála (31) smerom k spodnému koncu (34) kanála (31).

2 výkresy