SK9198A3 - Electric arc furnace slag foaming - Google Patents

Description

SPÔSOB VÝROBY PENOVEJ STRUSKY V ELEKTRICKEJ OBLÚKOVEJ PECI

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby penovej strusky na kúpeli obsahujúcom železo v elektrickej oblúkovej peci na výrobu ocele.

Doterajší stav techniky

Oceľ ako šrot a železo rôznej akosti sa spracovávajú v elektrických oblúkových peciach majúcich jednu alebo viac elektród na vyvíjanie elektrického oblúka na ohrev kúpeľa. Je známe, že v takýchto peciach sa vytvára nad kúpeľom penová struska. Penová struska, ktorá obsahuje malé bublinky oxidu uhoľnatého, horí a izoluje elektródy, zamedzuje straty tepla a oxidáciu železa v kúpeli a taktiež zamedzuje oxidácii elektród. Na výrobu takejto penovej strusky sa typicky do oblúkovej pece privádza vysoko čistý uhlík. Lacnejšie uhlie sa nepoužíva ako zdroj uhlíka, pretože obsahuje prchavé látky ako rôzne uhoľnaté dechty. V každom zdroji pridávaného uhlíka musí byť uhlík zahriaty kúpeľom a takéto zahriatie znižuje termodynamickú účinnosť výroby ocele v elektrickej oblúkovej peci.

Úlohou vynálezu je vytvoriť spôsob výroby penovej strusky, pri ktorom by sa ako materiál obsahujúci uhlík mohlo použiť uhlie.

Podstata vynálezu

Vynález prináša spôsob výroby penovej strusky na kúpeli obsahujúcom železo v elektrickej oblúkovej peci na výrobu ocele, ktorého podstatou je, že zahŕňa:

spaľovanie paliva v okysličovadle na vyvíjanie šľahajúceho plameňa, smerovanie šľahajúceho plameňa na penovú strusku, takže plameň sa dostáva do styku s penovou struskou na jej ohrev, a unášanie čiastočiek

867/B obsahujúcich uhlík do plameňa, takže čiastočky ohriate plameňom a oblúkom sú vnášané do penovej strusky na jej vyvíjanie a udržiavanie.

Penová struska sa vytvára reakciami uhlíka so struskou na vytváranie malých bubliniek oxidu uhoľnatého, ktoré prispievajú k izolovaniu a obmedzeniu funkcie procesu výroby elektroocele. Oxid uhoľnatý spôsobuje redukciu oxidu prítomného v penovej struske na železo. V jednom z prednostných spôsobov uskutočnenia predloženého vynálezu čiastočky obsahujúce uhlík sa tvoria z uhlia, ktoré obsahuje prchavé látky. Podľa takéhoto prednostného spôsobu čiastočky obsahujúce uhlík zotrvávajú v plameni takú dobu, aby podstatná časť prchavých látok zhorela a prispela k ohrevu čiastočiek bez podstatnej oxidácie uhlíka privádzaného uhlím. Výraz podstatne použitý tu aj v patentových nárokoch znamená, že určitá miera oxidácie je nevyhnutná v materiáloch obsahujúcich uhlík, keď sú tieto vystavené horiacemu palivu. Stupeň oxidácie je však nízky, nižší ako 15%, takže zostáva dostatočné množstvo čiastočiek uhlíka na vytváranie a udržiavanie penovej strusky. Podstatná časť prchavých látok je typicky väčšia ako 50% a menšia ako 95%.

Pretože horiace palivo pridáva teplo čiastočkám obsahujúcim uhlík, nie je ohrevom čiastočiek teplo stratené pri ohreve čiastočiek v penovej struske. Predložený vynález teda má termodynamickú účinnosť, aká sa v doterajšom stave techniky nevyskytuje. Naviac, pretože čiastočky obsahujúce uhlík môžu byť vytvorené z uhlia, môžu sa dosiahnuť výhodné náklady. V tomto ohľade je podstatná časť prchavých látok v uhlí spálená, zatiaľčo súčasne spôsobuje ohrev ostatného uhlíka.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je znázornený na výkresoch, na ktorých:

Obr. 1 schématicky znázorňuje rez zariadením na uskutočňovanie spôsobu podľa vynálezu, a obr. 2 znázorňuje zväčšený detail z obr. 1.

867/B

Príklady uskutočnenia vynálezu

V obr. 1 je znázornený kúpeľ 10 v elektrickej oblúkovej peci 12. Elektrická oblúková pec 12 má elektródu 14, ktorá zohrieva kúpeľ 10.

Na vytvorenie penovej strusky 15 je usporiadaný horák 1_6, ktorý je navrhnutý na spaľovanie metánu v plyne obsahujúcom kyslík, prednos'ne vysoko čistý kyslík, predovšetkým kyslík čistoty väčšej než 90%. Výsledné spaľovanie metánu vytvára šľahajúci plameň 17. Nosný plyn obsahujúci uhlie je unášaný na šľahajúcom plameni

17. Uhlie a nosný plyn sa vyvíjajú rozdrobením uhlia na prášok a jeho unášaním v nosnom plyne, čo môže byť dusík, metán, oxid uhoľnatý alebo vodík. Takéto unášanie môže byť uskutočnené transportom v hustej fáze v odbore dobre známym. Ako je znázornené, chladiaca voda obieha horákom 16 na účel chladenia.

Podľa obr. 2 horák 16 môže byť takého typu, ktokrý má súosové priechody, pričom vnútorný priechod privádza plyn obsahujúci kyslík, stredný priechod privádza metán a vonkajší priechod privádza uhlie a nosný plyn ako lúč 18. Chladiace priechody môžu byť usporiadané pre chladiacu vodu na chladenie horáka 16. Horák 16 taktiež môže byť navrhnutý známym spôsobom tak, že šľahajúci plameň 17 má veľmi vysokú rýchlosť a teda obmedzený statický tlak, ktorý je nižší ako tlak nosného lúča 18. Následkom toho je nosný lúč 18 ťahaný do šľahajúceho plameňa 17. Ako môže byť zhodnotené, uvedený popis nosného lúča 1_8, hoci prednostný, je len jedným zo spôsobov uskutočnenia predloženého vynálezu. Jednoduché lacné usporiadanie rúrok vedľa seba by mohlo byť použité v rámci myšlienky vynálezu. Jedna rúrka by sa mohla použiť na vypúšťanie lúča obsahujúceho vysoko rýchle zmesi kyslíka a paliva a iné rúrka by mohla súčasne vypúšťať vysokotlakový transport hustej fáze čiastočiek uhlia. Lúč by bol zapálený, aby vyvíjal šľahajúci plameň a vysokotlakový transport hustej fázy by tvoril susedný nosný lúč ťahaný do šľahajúceho plameňa.

Ako už bolo uvedené vyššie, doba zotrvania v plameni je riadená na dosiahnutie žiadanej úrovne odstránenia prchavých látok. Žiadaná doba zotrvania čiastočiek uhlia je primárnou funkciou priemeru čiastočiek uhlia. Nasledovná rovnica udáva hrubú hodnotu pre požadovanú dobu zotrvania:

867/B t = d⁷⁵/635

V tejto rovnici d je priemer čiastočky v mikrometroch a t je doba zotrvania čiastočky v plameni meraná v sekundách. Táto približná požadovaná doba zotrvania by mohla byť použitá na odhad vzdialenosti z počiatku šľahajúceho plameňa ku kúpeľu ako funkcie rýchlosti plameňa a veľkosti čiastočiek uhlia.

Predložený vynálezu bol opísaný na základe prednostného uskutočnenia. Odborníkom školeným v odbore bude však zrejmé, že sú možné zmeny, bez toho, aby sa vybočilo z rámca myšlienky vynálezu.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby penovej strusky na kúpeli obsahujúcom železo v elektrickej oblúkovej peci, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa:

   spaľovanie paliva v okysličovadle na vyvíjanie šľahajúceho plameňa, smerovanie šľahajúceho plameňa na penovú strusku, takže plameň sa dostáva do styku s penovou struskou na jej ohrev, a unášanie čiastočiek obsahujúcich uhlík do plameňa, takže čiastočky ohriate plameňom a oblúkom sú vnášané do penovej strusky na jej vyvíjanie a udržiavanie.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že šľahajúci plameň má znížený statický tlak, ktorý vťahuje čiastočky obsahujúce uhlík do plameňa.
3. 3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že čiastočky obsahujúce uhlík sú unášané v nosnom plyne na vytvorenie nosného lúča majúceho vyšší tlak ako je znížený statický tlak šľahajúceho plameňa a nosný lúč je smerovaný v rovnakom smere a v blízkosti plameňa, takže plameň ťahá nosný lúč a čiastočky obsahujúce uhík do plameňa.
4. 4. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že čiastočky obsahujúce uhlík sú tvorené z uhlia obsahujúceho prchavé látky a čiastočky obsahujúce uhlík zotrvávajú v plameni po dobu dostatočnú na zhorenie prchvých látok a na prispievanie k ohrevu bez významnej oxidácie uhlíka obsiahnutého v uhlí.
5. 5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že čiastočky obsahujúce uhlík sú unášané v nosnom plyne na vytvorenie nosného lúča majúceho vyšší tlak ako je znížený statický tlak šľahajúceho plameňa a nosný lúč je smerovaný v rovnakom smere a v blízkosti plameňa, takže plameň ťahá nosný lúč a čiastočky obsahujúce uhík do plameňa.

   30 867/B
6. 6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že plameň a nosný lúč sú súosové a nosný lúč oblokopuje plameň.
7. 7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že plameň má nadzvukovú rýchlosť.
8. 8. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že palivo je metán a okysličovadlo je vysoko čistý kyslík.
9. 9. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že nosný plyn je zvolený zo skupiny zahrňujúcej dusík, metán, oxid uhoľnatý a vodík.
10. 10. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že nosný plyn je zvolený zo skupiny zahrňujúcej dusík, metán, oxid uhoľnatý a vodík.