CZ281094B6 - Způsob mimopecního zpracování tavenin kovů a zařízení k jeho provádění - Google Patents

Abstract

Způsob mimopecního zpracování tavenin kovů se provádí vnášením potřebných rafinančních a/nebo legujících přísad pod hladinu taveninové lázně, přičemž přísady se vnáší do taveninové lázně současně s přiváděním taveniny. Přiváděná tavenina společně s přísadami se uvádí do vířivého pohybu, kterým se přísady unášejí pod hladinu taveninové lázně. Přísady se přidávají do přívodního proudu taveniny a/nebo na povrch taveninového víru. Zařízení k provádění tohoto způsobu sestává z reaktorové nádoby (4), která je opatřena shora zavedenou ponornou trubicí (2), zaústěnou do vnitřního prostoru reaktorové nádoby (4) nejméně pod spodní úroveň jejího struskového přepadu (12), na jejíž vnějším konci je vytvořena kuželovitá nálevka (1), do které je zaústěna přívodní trubice (7), přičemž přívodní trubice (7) je uspořádána mimo rovinu souměrnosti kuželovité nálevky (1).ŕ

Description

Způsob mimopecního zpracování tavenin kovů a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu mimopecního zpracování tavenin kovů a zařízení k jeho provádění, využitelný v oblasti černé a barevné metalurgie, jakož i ve slévárenstvi.

Dosavadní stav techniky

Mimopecni zpracování tavenin kovů, zejména oceli, tak zvaná sekundární metalurgie, zajišťuje v současné ocelářské výrobě vysokou jakost oceli při maximální ekonomii celého výrobního procesu. Převodem dokončovacího údobí z tavícího agregátu do samostatné reaktorové nádoby - pánve, ve které mimopecni zpracování probíhá, se umožňuje podstatné zkrácení doby taveb na tavících agregátech, mechanizace a automatizace tavícího procesu, maximální využiti výkonu tavícího zdroje, omezení tepelných ztrát během výroby v peci, a tím i snížení energetické náročnosti tavícího pochodu a celková redukce veškerých nákladů na jednotku výroby. Účelem mimopecního zpracováni je snížení nežádoucích stopových a doprovodných prvků v taveniné, k nimž patří v případě výroby oceli zejména síra, fosfor, dusík, kyslík a vodík. Mimopecni zpracováni tavenin se provádí dále za účelem dosaženi optimální mikročistoty, to jest pro zamezeni přítomnosti zejména hrubých nekovových vméstkú endogenního nebo exogenního původu, pro dosaženi zúženého analytického rozmezí pro všechny základní i legující prvky, zajišťující potřebnou rovnoměrnost vlastností vyráběného produktu, a v zájmu zlepšení homogenity utuhlého materiálu.

Například vzhledem k rostoucím požadavkům na omezení obsahu siry, je proto při metalurgické výrobě kovů velmi častou operací odsířeni jejich tavenin, protože tyto taveniny obsahují síru v množství, které nezaručuje dosažení požadované kvality vyráběného konečného produktu. Z tohoto důvodu je v praxi mimopecního zpracování zavedeno mnoho plynulých i přetržitých způsobů odsíření. Tyto způsoby jsou založeny na vnášení odsiřovacích přísad, například slitin nebo sloučenin vápníku a hořčíku do pánve s taveninou. Při výrobě oceli je z postupů pánvové metalurgie známa řada pánví, které jsou obvykle neutrálně nebo bazicky vyzděné, před použitím se intenzivně ohřívají a mají většinou izolační víko. Kromě dávkovačích zařízení pro vnášení odsiřujících přísad, zejména v podobě trysek pro jejich dmýchání v prachové formě, jsou tyto pánve opatřeny dalšími přídavnými zařízeními, která zajišťují dmýchání inertních plynů, prachových nebo zrnitých dezoxidačnich, legujících a nauhličujících přísad, vháněni hliníkového drátu nebo plněných profilů, ohřev nebo ochlazování taveniny a její mícháni a podobně.

Dosavadní nevýhodou shora popsaných způsobů mimopecního zpracování tavenin a zařízení k jeho provádění je, že při vnášení všech obvyklých rafinačnich a/nebo legujících přísad do taveninové lázně, které mají podle potřeby zajistit její odsířeni, odfosfoření nebo dezoxidaci nebo dolegování, dochází k nízkému stupni využití těchto přísad, popřípadě jsou nevýhodou stávajících způ

-1CZ 281094 B6 sobů mimopecního zpracování a příslušných zařízení značně vysoké náklady na zavedení těchto přísad do lázně.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky stávajícího stavu techniky do značné míry odstraňuje způsob mimopecního zpracování tavenin kovů a zařízení k jeho provádění podle vynálezu.

Způsob mimopecního zpracování tavenin kovů se provádí v reaktorových nádobách vnášením potřebných rafinačnich a/nebo legujících přísad pod hladinu taveninové lázně v reaktorové nádobě bez nebo s přístupem kyslíku, a podstata vynálezu spočívá v tom, že přísady se vnáší do taveninové lázně současně s přiváděním taveniny do reaktorové nádoby, přičemž přiváděná tavenina společně s přísadami se uvádí do vířivého pohybu, kterým se přísady unášejí pod hladinu taveninové lázně. S výhodou se přísady přidávají do přívodního proudu taveniny a/nebo na povrch taveninového víru.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu sestává z reaktorové nádoby, v jejíž horní části je vytvořen struskový přepad a z niž je pod spodní úrovní strusky vyústěna výtoková trubice zpracované taveniny, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že reaktorová nádoba je opatřena shora zavedenou ponornou trubicí, zaústěnou do vnitřního prostoru reaktorové nádoby nejméně pod spodní úroveň jejího struskového přepadu. Na vnějším konci této ponorné trubice je vytvořena kuželovitá nálevka,.do které je zaústěna přívodní trubice přiváděné taveniny, přičemž přívodní trubice přiváděné taveniny je uspořádána mimo rovinu souměrnosti kuželovité nálevky. Tím je zároveň dosaženo tangenciálního uspořádáni přívodní trubice přiváděné taveniny vůči vnitřnímu povrchu kuželovité nálevky, čímž dochází při výtoku přiváděné taveniny z přívodní trubice k uvedeni přiváděné taveniny do vířivého pohybu. Tento vířivý pohyb a doba jeho trvání je ovlivněna zejména místem vyústěni přívodní trubice v kuželovité nálevce, sklonem této přívodní trubice, jakož i úhlem rozevření kuželovité nálevky. Je přirozené, že při malém sklonu přívodní trubice, velkém úhlu rozevření kuželovité nálevky a tangenciálním vyústěním přívodní trubice na větším průměru vnitřního povrchu kuželovité nálevky je dosaženo delší doby trváni vířivého pohybu přiváděné taveniny v kuželovité nálevce, během něhož již mohou rafinačni a/nebo legující přísady s výhodou působit, a naopak. Průměr přívodní trubice přiváděné taveniny do kuželovité nálevky a průměr ponorné trubice z kuželovité nálevky do reaktorové nádoby závisí na množství zpracovávané taveniny. Je samozřejmé, že čím je toto množství větší, jsou větší i průměry obou těchto trubic.

S výhodou je kuželovitá nálevka opatřena víkem, zabraňujícím přístupu kyslíku ke zpracovávané taveniné, čím se dále zvýši účinnost do taveniny dávkovaných rafinačnich a/nebo legujících přísad.

Tyto rafinačni a/nebo legující přísady jsou dávkovány do zpracovávané taveniny bud’ již v její přívodní trubici, nebo až v kuželovité nálevce. V případě, že kuželovitá nálevka je opatřena víkem, je ve víku pro tento účel vytvořen dávkovači otvor.

-2CZ 281094 B6

Způsob a zařízení podle vynálezu umožňuje podstatně vyšší stupeň využití do taveniny dávkovaných rafinačních a/nebo legujících přísad proti dosud známým řešením. Konstrukcí zařízení je dosaženo vlivem odstředivých a gravitačních sil spirálovitého stékání přiváděné taveniny po vnitřním povrchu kuželovité nálevky do ponorné trubice, kde v závislosti od nastaveni hladiny kovu v reaktorové nádobě vzduchotěsně uzavře její vnitřní prostor. Vzniklým vírem v tavenině, rotující v kuželovité nálevce, jsou přísady plynule vtahovány do zpracovávané taveniny, přičemž část přísad vstupuje do procesu již v kuželovité nálevce a ponorné trubici. Zbytek přísad postupuje s taveninou do vlastní reaktorové nádoby, kde probíhá dokončení celého procesu. Při použití slitin nebo sloučenin vápníku a hořčíku při odsiřovacím procesu probíhá odsiřování také pomoci par těchto kovů. Popřípadě nevyreagované částice odsiřovací přísady vyplavou postupně na hladinu taveniny, kde spolu se zplodinami odsiřující reakce včetně ostatních přítomných sloučenin vytváří odsiřovací strusku.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je blíže osvětlen pomoci připojeného schematického výkresu konkrétního provedení zařízení podle vynálezu, kde na obr. 1 je znázorněno toto zařízení v nárysu a osovém řezu a na obr. 2 je zobrazeno toto zařízeni v půdorysu.

Přiklad provedení vynálezu

Konkrétním příkladem provedení způsobu mimopecního zpracováni tavenin kovů podle vynálezu je způsob mimopecního odsiřování roztavené oceli bez přístupu kyslíku. Při tomto konkrétním příkladu provedení vynálezu se nejprve přiváděná roztavená ocel průběžné uvádí do vířivého pohybu, kterým potom je unášena pod hladinu roztavené oceli v reaktorové nádobě. Současné se na povrch viru roztavené oceli dávkuje odsiřovací rafinační přísada s obsahem vápníku, například oxid vápenatý nebo karbid vápenatý. Tato odsiřovací rafinační přísada je působením víru unášena společně s roztavenou oceli pod hladinu roztavené oceli v reaktorové nádobě, přičemž její odsiřovací účinky s výhodou probíhají již ve vířivém pohybu společné s roztavenou ocelí. Z tohoto důvodu a současné vzhledem k plynulému vtahováni odsiřovací rafinační přísady pod hladinu roztavené oceli v reaktorové nádobě dochází k podstatné vyššímu stupni využiti této přísady se všemi pozitivními dopady jako je například sníženi množství dávkované přísady a zvýšení kvality zpracovávané oceli.

Zařízení k provádění způsobu mimopecního zpracování tavenin kovů podle příkladného provedení vynálezu, zobrazeného na obr. 1 a obr. 2, sestává z reaktorové nádoby 4, v jejíž horní části je vytvořen struskový přepad 12 pro odvádění odsiřovací strusky 9 a z jejíž střední části je vyústěna výtoková trubice 11 odsířené taveniny. Reaktorová nádoba 4. je opatřena shora zavedenou ponornou trubici 2, zaústěnou do vnitřního prostoru reaktorové nádoby 4 pod spodní úroveň 2 jejího struskového přepadu 12. Na vnějším konci této ponorné trubice 2 je vytvořena kuželovitá nálevka 2, uzavřená shora víkem 6, do které je tangenciálně ve směru tečny k jejímu vnitřnímu povrchu zaústěna přívodní trubice 2 přiváděné taveniny. Víko 6 kuželovité nálevky 1 v ose ponorné trubice 2 je opatřeno dávkovacím otvorem 5 odsiřovací rafinační

-3CZ 281094 B6 přísady. Dno reaktorové nádoby 4 je opatřeno přívodem 10 inertního plynu. Šrafováním je na obr. 1 znázorněna tavenina, přiváděná do reaktorové nádoby 4 ponornou trubicí 2 z kuželovité nálevky 1, přičemž v kuželovité nálevce 1 a v části ponorné trubice 2 vzniká vir 8.· Celé zařízeni je uloženo v rámu 13.

Vzniklým virem 8 je odsiřující rafinačni přísada, přiváděná dávkovacím otvorem 5 ve víku 6 kuželovité nálevky 1, plynule vtahována do zpracovávané taveniny v reaktorové nádobě 4. Tato tavenina je v reaktorové nádobě 4 zároveň plynule promíchávána inertním plynem, přiváděným přívodem 10 dnem reaktorové nádoby

4. Zpracovaná tavenina je z reaktorové nádoby 4 plynule odváděna výtokovou trubicí 11 a vzniklá struska 9 je odváděna struskovým přepadem 12.

Úhel rozevřeni kuželovité nálevky 1 se pohybuje obvykle v rozmezí 10 až 160’, v konkrétním příkladu provedení činí 70°, přívodní trubice 7 musí být skloněna od vodorovné roviny obecně pod ostrým úhlem, v zobrazeném konkrétním příkladu provedení tento úhel sklonu činí 12°. Průměr přívodní trubice 7 a průměr ponorné trubice 2 je obvykle v rozmezí 60 až 300 mm, v konkrétním přikladu provedení průměr obou těchto trubic 2, 7 činí 120 mm. Hloubka zaústěni ponorné trubice 7 pod hladinou taveninové lázně v reaktorové nádobě 4 závisí na fyzikálních vlastnostech zpracovávané taveniny a přidávaných komponent a pohybuje se obvykle v rozmezí 100 až 1 200 mm, v konkrétním přikladu provedení činí 500 mm.

Průmyslová využitelnost

Způsob a zařízení podle vynálezu lze široce uplatnit při kontinuálním odsiřováni oceli, surového železa, litiny, barevných kovů, vyráběných ve známých agregátech, používaných v černé a barevné metalurgii, jakož i ve slévárenstvi, a také jej lze využit i při ostatních pochodech mimopecního zpracování tavenin těchto kovů.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob mimopecního zpracováni tavenin kovů vnášením potřebných rafinačních a/nebo legujících přísad pod hladinu taveninové lázně, vyznačující se tím, že přísady se vnáší do taveninové lázně současně s přiváděním taveniny, přičemž přiváděná tavenina se uvádí do vířivého pohybu, kterým se přísady společně s přiváděnou taveninou unáší pod hladinu taveninové lázně.

2. Způsob mimopecního zpracováni tavenin kovů podle nároku 1, vyznačující se tím, že přísady se přidávají do přívodního proudu přiváděné taveniny a/nebo na povrch taveninového víru.

3. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že sestává z reaktorové

-4CZ 281094 B6 nádoby (4), která je opatřena shora zavedenou ponornou trubici (2), zaústěnou do vnitřního prostoru reaktorové nádoby (4) nejméně pod spodní úroveň jejího struskového přepadu (12), na jejíž vnějším konci je vytvořena kuželovitá nálevka (1), do které je zaústěna přívodní trubice (7) přiváděné taveniny, přičemž přívodní trubice (7) je uspořádána mimo rovinu souměrnosti kuželovité nálevky (1).

4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že kuželovitá nálevka (1) je opatřena víkem (6).

5. Zařízeni podle nároků 2 a 3, vyznačující se tím, že víko (6) kuželovité nálevky (1) a/nebo přívodní trubice (7) jsou opatřeny nejméně jedním dávkovacím otvorem (5) .