NO129962B - - Google Patents

Description

) Fremgangsmåte ved bessemering av kobberskjærsten

og apparat for utførelse derav.

Oppfinnelsen angår en ny og fordelaktig fremgangsmåte ved konverterfremstilling av kobber hvor de med blåsing av chargen dannede stovholdige gasser oppsamles og vekkledes gjennom en oppsamlingshette som i det minste hovedsakelig er oppbygget av avkjolte vegger. Oppfinnelsen angår også et apparat for utforelse av den nye fremgangsmåte.

Bessemering av kobberskjærsten utfores som regel i en med åpning forsynt, svingbar konverter med innebyggede blestformer for tilforsel av en'oxygenholdig gass, som regel luft eller oxygenanriket luft, til chargen. Konverteren kan svinges til forskjellige stil-linger, dvs. til chargeringsstilling hvor konverteren med åpningen vendt oppad chargeres med flytende skjærsten, hovedsakelig bestående av <Cu>^FeS, og hvor blestformene munner ut over badnivået, til tappestilling hvor åpningen vender mot siden eller skrått nedad og blestformene munner ut over badnivået, og til blåsestilling hvor åpningen vender skrått oppad og munner ut i en over konverteren anordnet gass-oppsamlingshette og hvor blestformene munner ut under badnivået.

Under blåsingen reagerer den smeltede skjærsten med oxygen

under dannelse av bl.a. FeO som forslagges med Si02 til såkalt fayalittslagg som avtrekkes, og under dannelse av SC^. Under fortsatt blåsing av den i konverteren gjenværende i det vesentlige av C^S bestående smelte (hvittmetallet) avgis svovel som SCU som blir tatt vare på, og i konverteren fås råkobber.

De ved blåsingen dannede gasser som når de forlater konverteren som regel har en temperatur av ca. 1200°C, oppsamles og fjernes gjennom den over konverteråpningen anordnede hette. De er råke på

SC>2 som utvinnes i et for dette egnet anlegg efter at gassene forst

er blitt befridd for stov og avkjblt til en egnet temperatur. Denne avkjoling utfores ikke sjelden i et avkjolingsapparat som er konstruert som'en vanndampkjeie, under utvinning av en vesentlig del av gassenes varmeinnhold. Som regel senkes konvertergassenes temperatur allerede i hetten til ca. 700°C ved hjelp av falskluft som innsuges i hetten gjennom sprekker eller åpninger mellom denne og konverteren og som sammen med konvertergassene avkjoles og overfores til en svovelsyrefabrikk. Det er imidlertid også kjent under blåsingen å avtette forbindelsen mellom konverteråpningen og hetten slik at konvertergassene blir tilfort SC^-utvinningsanlegget i det vesentlige i ufortynnet tilstand.

Som regel er de ved bessemering av kobber skjær sten anvendte hetter for oppsamling av konvertergassene laget av uavkjolte støpe-jerns- eller stålgodsplater. En annen vanlig konstruksjon er å sette sammen et- forholdsvis stort antall av kjolevann-gjennomstrommede kjblekasser til en hette, idet hver kjblekasse mot hettens innvendige fuktige overflate har en storrelse av ca. 1 - 3 m 2•

De fra konverteren avgående gasser ex rike på stov, og et gjennomgående ufordelaktig trekk ved de hittil ved bessemering av kobber skjærsten utnyttede prosesser og hetteanordninger for oppsamling og vekkledning av konvertergassene er at dette stov sammen med slagg som stenker eller spruter opp gjennom konverteråpningen under blåsingen, fester til hettenes innside og der efterhvert forer til dannelse av

store skorper som kan veie flere tonn. En forekomst av for store

at

skorper må dels på grunn av^lie kan tilstoppe hettene slik at de SC^-rike gasser isteden vil stromme ut i konverterhallen, og dels på grunn av at de ellers ville kunne losne av seg selv og falle ned i konverteren med derav folgende risiko for utspruting av store mengder av den smeltede charge i konverterhallen, hvorved arbeiderne kan komme til skade, hindres gjennom at hettenes innside med jevne mellomrom renses for belegg. Dette arbeide er både besværlig og tidskrevende, og det er i forbindelse med avkjolte hetter ikke uvanlig at kjole-bokser og lignende skades ved en slik rensing.

Det har nu overraskende vist seg at problemet med skorpe-det

dannelsen kan fjernes dersonf^ved bessemering av kobber skjær sten hvor de ved blåsing av chargen dannede stovholdige gasser oppsamles og vekkledes gjennom en i det minste hovedsakelig av avkjolte vegger oppbygget oppsamlingshette, ifolge oppfinnelsen anvendes en oppsamlingshette hvis avkjolte vegger i det minste vesentlig består av i gassenes hovedsakelige stromningsretning gjennom hettenlopende parallellkoblede ror, og det ved tilfor sel av et kjolemedium gjennom rorene opprettholdes en temperatur under 150°C på den side av de nevnte vegger som kommer i kontakt med gassene.

Når det arbeides med slagger med spesiell sterk tilbøyelig-het til å .danne skorper på hettens innside, har det vist seg å være gunstig å holde veggtemperaturen under 80°C, hvorved skorpedannel^en overraskende fullstendig unngås.

For å begrense kjolemiddeltilforselen og hindre plutselige svingninger i kjolemiddeltemperaturen er det gunstig å bringe kjolemidlet til i det minste under blåseperiodene å stromme i en sluttet sirkuleringskrets, idet det fra oppsamlingshetten kommende kjolemiddel via en varmeveksleranordning hvori kjolemidlet avkjbles, ledes til et kjolemiddelreservoar hvorfra kjolemidlet tilfores til oppsamlingshetten. Hvis varmeveksleranordningen da er felles for minst to oppsamlingshetter, kan varmevekslerkapasiteten sterkt forbedres ved at bare det kjolemiddel som mates gjennom en oppsamlingshette for en konverter hvor blåsingen utfores, ledes gjennom varmeveksleranordningen. Det kjolemiddel som strommer gjennom hetten hos en konverter, hvori blåsing ikke samtidig utfores, og således ikke vil nevneverdig oppvarmes i hetten, ledes parallelt med varmeveksleranordningen direkte til kjolemiddelreservoaret.

Selv om det ligger innenfor oppfinnelsens ramme å anvende et hvilket som helst egnet kjolemiddel, f.eks. vanndamp eller en blanding av vanndamp og vann, foretrekkes ai-ikevel vann som kjolemiddel da hetten og sirkulasjonssystemet for kjolemidlet derved kan utformes konstruktivt enkelt og uten hensyntagen til de mer strenge bestemmelser som gjelder for systemer hvori vanndamp forekommer.

Apparatet ifolge oppfinnelsen for utforelse av den nye fremgangsmåte ved bessemering av kobber skjær sten og som omfatter en oppsamlingshette som i det minste hovedsakelig er oppbygget av avkjolte vegger, er særpreget ved at oppsamlingshettens avkjolte vegger i det minste i det vesentlige består av parallellkoblede ror som loper gjennom hetten i samme retning som konvertergassenes hovedstromnings-retning, og ved at det foreligger innretninger for en slik tilfor sel av et kjolemiddel gjennom rorene at det vil opprettholdes en temperatur under 150°C, fortrinnsvis under 80°C, på den side av de nevnte vegger som kommer i kontakt med gassene.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli nærmere beskrevet under hen-visning til tegningen som til dels skjematisk viser et eksempel på

et apparat ifolge oppfinnelsen og hvorav ytterligere særtrekk ved apparatet ifolge oppfinnelsen vil fremgå. På tegningen er fig. 1 en perspektivskisse av en oppsamlingshette som omfattes av apparatet ifolge oppfinnelsen, mens den ovrige del av apparatet er skjematisk vist. Fig. 2 er en perspektivskisse av et veggparti for hetten ifolge fig. 1.

På fig. 1 er bare delvis vist en svingbar kobberkonverter

10 som i det vesentlige har form av en horisontal sylinder som er svingbar om sylinderakselen mellom tappestilling, chargeringsstilling og den viste blåsestilling hvori konverteråpningen 11 munner ut i en oppsamlingshette 12. Denne er opphengt i en over hetten anordnet bjelke 13 via stenger 1^+ som på hver sin side av hetten strekker seg mellom bjelken;13 og anordnede festeinnretninger på hettens utside hvorav bare den ene festeinnretning er vist på tegningen og er betegnet med 15. Denne festeinnretning som har form av en L-bjelke som strekker seg langs hettens side, har sin ene ende festet til eller stbttet mot en fast stbtte 16 som med fordel kan utgjores av veggen til en stbvsepareringsanordning (ikke vist) som står i forbindelse med hettens utlbpsåpning.

Hettens 12 vegger består i det vesentlige av ror 17 som strekker seg i samme retning som hovedstromningsretningen for de gasser som ved blåsingen strommer ut gjennom konverteråpningen 11. Rorene 17 i hver hettevegg strekker seg parallelt med og med kort avstand fra hverandre, idet avstanden mellom naboror er fylt med veggpartier 18. Samtlige ror 17 er parallellkoblede og strekker seg mellom fordelingsror 19, 20 og 21 ved hettens nedre innlopsåpning for konvertergassene og oppsamlingsror 22, 23, 2h og 25 ved hetteveggenes ovre kanter. Oppbygningen av veggene fremgår tydeligere av fig. 2 hvor ror 17 og veggpartier 18 mellom disse er'vist og som strekker seg ut fra et fordelingsror 26. Veggpartiene 18 er vist anordnet i et plan som passerer gjennom rorenes 17 lengdeakse, men ifolge oppfinnelsen kan veggpartiene også i en viss grad være anordnet på den ene eller annen side av det nevnte plan. Ifolge oppfinnelsen kan også veggpartiene 18 slbyfes og rorene 17 være plassert inntil hverandre. Denne anordning er fordelaktig for avkjblingen, men ufordelaktig fordi det mellom rorene da vil dannes forholdsvis smale og dype spor hvori stov og slaggsprut har en viss tilbbyelighet til å feste seg og fordi en reparasjon av hetten ved utbytning av skadede deler av hovedveggene vil bli vanskelig. Ved å anvende veggpartier 18 på den viste måte fås forholdsvis brede spor eller renner mellom rorene 17 uten at stov og slaggsprut er tilbbyelig til å tilbakeholdes. For å oppnå den ifolge oppfinnelsen foreskrevne temperatur på under 150°C og for å hindre altfor store forskjeller mellom temperaturen på de . overflater av rorene 17 og de overflater av veggpartiene 18 som kommer i kontakt med konvertergassene, bor det mellom naboror 17 opprettholdes en avstand som hbyst er av samme stbrrelsesorden som rorenes 17 utvendige diameter.

Til fordelingsrbrene 19 og 20 tilfores kjbremiddel fra en tilforselsledning 27 via grenledninger 28, 29, mens fordelingsrbret 21 for hettens 12 fremre vegg mottar kjolemiddel fra fordelingsrbrene

20 via stigerbr $ 0'. I mellomrommet mellom underkanten til hettens fremre vegg og konverteren dannes en åpning hvorigjennom falskluft innsuges i hetten 12 og avkjoler konvertergassene. Denne åpnings stbrrelse kan med fordel reguleres ved hjelp av en luke (ikke vist) som ifolge dette eksempel er forutsatt å være forskyvbart anbragt på en i og for 3eg kjent ytre hette (ikke vist) som omgir hetten 12

og som ikke utgjor en del av oppfinnelsen.

I hetten 12 er vist utformede inspeksjonsåpninger 31 som er, innrammet av oppsamlingsror 32, stigerbr 33 og fordelingsror 3^.

Ved hettens 12 ovre del er ledninger 35, 36 og 37 anordnet som leder kjolemiddel utnyttet i hetten fra oppsamlingsrorene 22, 23, 2k og 25 til en kjolemiddelutlopsledning 38, hvorved kjolemidlet fra oppsamlingsroret 22 fjernes via oppsamlingsrorene 2h. De i hetten 12 oppsamlede konvertergasser fjernes fra hetten sammen med falskluft gjennom en utlopsåpning som er innrammet av oppsamlingsrorene 22, 2h og 25 og som munner ut i et stovsepareringskammer (ikke vist).

Kjolemidlet som kommer inn gjennom ledningen 27 og som efter en viss oppvarming i hetten 12 fjernes gjennom ledningen 38, bringes ifolge den viste utforelsesform til å sirkulere i en lukket sir-kuler ing skr ets som foruten hetten 12 omfatter en varmeveksler 39 og et kjolemiddelreservoar *+0. Dette er forsynt med overtrykk- og undertrykksventiler ^1 hhv. h2. Ved forhoyet trykk åpnes ventilen

•+1 for å slippe ut luft og vanndamp fra reservoaret, og ved for lavt trykk åpnes ventilen h2 for å slippe inn luft i reservoaret. Kjole-middelnivået i reservoaret ho kontrolleres ved hjelp av en nivåmåler ^3, og nytt kjolemiddel tilfores gjennom en ledning kh via en avstengningsventil h$ som eventuelt på i og for seg kjent måte kan være automatisk styrt av nivåmåleren <*>+3 for å åpnes så snart og så lenge kjblemiddelnivået i reservoaret ^-0 ligger under et på forhånd bestemt beholdningsnivå. I den lukkede kjolemiddelkrets er normalt åpne avstengningsventiler K6, en tilbakeslagsventil k- 7, en temperaturmåler h8 hhv. en trykkmåler ^9, en pumpe 50 en overtrykksventil 51 som er innrettet for ved et for hoyt trykk i ledningen 38 å slippe ut kjolemiddel eller kjolemiddeldamp frt<e>5ukkede sirkuleringskrets, anordnet. Ledningen 38 strekker seg til en toveisventil 52 hvorfra kjolemidlet fra hetten 12 kan ledes gjennom en ledning 53 direkte til reservoaret <*>+0 eller gjennom en ledning 5^ til varmeveksleren 39 hvori det i sirkuleringskretsen sirkulerende kjolemiddel avkjoles ved indirekte varmeveksling med et annet kjolemiddel. Det sistnevnte kjolemiddel innfores i varmeveksleren 39 fra en kilde (ikke vist) gjennom en " ledning 55 og fjernes gjennom en ledning 56. Det i sirkuleringskretsen sirkulerende og i varmeveksleren 39 avkjolte kjolemiddel passerer gjennom en ledning 57 fra varmeveksleren til reservoaret ^0. Kjolemiddel tilfores gjennom en ledning 58 som strekker seg fra reservoaret ho til pumpens 50 sugeside, til tilforselsledningen 27 som strekker seg fra pumpens 50 trykkside til hetten 12. Ledningene 53 og 57 og ledninger 59 med normalt stengte avstengningsventiler 60 og som står i forbindelse med ledningen 58, er anordnet for ved behov å bringe kjolemiddel som kommer gjennom ledningene 53 og 57, til å stromme forbi reservoaret ho direkte til ledningen 58 ved å åpne ventilene 60 og stenge de i ledningene 53, 57 og 58 og nær reservoaret h0 anordnede ventiler <>>+6. Som oftest ledes imidlertid kjolemidlet som kommer gjennom ledningene 53 og 57, til reservoaret ho da dette, spesielt fordi det har et forholdsvis stort volum, f.eks. et volum som er i det vesentlige like stort som det sammenlagte volum for den ovrige del av sirkuleringskretsen, effektivt hindrer plutselige forandringer i temperaturen til kjolemidlet som tilfores hetten 12.

Da det ifolge oppfinnelsen bare forekommer en konverter 10 med en hette 12, ledes kjolemidlet som oftest via ledningene 5^, 57

og varmeveksleren 39 til reservoaret <*>+0, og til og med ledningen 53 med tilhorende avstengningsventiler h6 og toveisventilen 52 kan sloyfes. Dersom det imidlertid forekommer en eller flere ytterligere konvertere med oppsamlingshetter som avkjoles med et sirkulerende kjolemiddel og som er konstruert ifolge oppfinnelsen eller på annen måte, kan den samme varmeveksler 39 og det samme kjolemiddelreservoar anvendes for samtlige hetter. På fig. 1 er det med strekede linjer vist hvorledes en ytterligere oppsamlingshette'

(ikke vist) kan innkobles i sirkuleringskretsen. Med 38' er betegnet en kjolemiddelutlopsledning som kommer fra den annen' kjolehette og som i likhet med ledningen 38 er forsynt med en temperaturmåler *+8' , en trykkmåler ' og en overtrykksventil <!>+l' og som strekker seg til en toveisventil 52', hvorfra to ledninger 53' og 5hf med hver sin avstengningsventil ^6' strekker seg til ledningene 53 hhv. 5<*>+. Kjolemiddel tilfores den annen hette via en fra ledningen 58 avgrenet ledning 58', en pumpe 50' og en ledning 27' som går fra pumpens 50' trykkside til den annen hette. I ledningene 58<*> og 27' er vist to anordnede avstengningsventiler *+61 , en tilbakeslagsventil <*>+7' og en temperaturmåler h8* . I dette tilfelle byr ledningene 53, 53' og to-veisventilene 52, 52' på spesielle fordeler. Ved hjelp av disse kan nemlig varmevekslerkapasiteten okes betraktelig ved en slik inn-stilling av ventilene 52 og 52' at bare det kjolemiddel som tilfores gjennom en oppsamlingshette for en konverter hvori blåsing finner sted og som således oppvarmes i betraktelig grad, vil ledes gjennom varmeveksleren 39 og ledningene 5<*>+, 5<1>+' og 57. Derved oppnås en storre temperaturforskjell mellom det kjolemiddel som i hetten er

blitt unyttet for avkjblingsformål, og det annet kjolemiddel som kommer inn gjennom ledningen 55 og fjernes gjennom ledningen 56.

Det kjolemiddel som strommer gjennom hetten for en konverter hvori blåsing ikke samtidig foregår og som således ikke vil oppvarmes nevneverdig i hetten, ledes gjennom ledningen 53 eller ledningene 53 og 53' parallelt med varmeveksleren 39 direkte til kplemiddel-reservoaret ^0.

Varmevekslerens 39 kjelekapasitet velges slik at de av kjolemidlet avkjolte overflater i hetten som kommer i kontakt med konvertergassene, alltid får en temperatur under 150°C. De nevnte overflaters temperatur bor helst ikke på noe sted overskride 80°C. For å oppnå dette uten en altfor kraftig avkjøling av kjolemidlet i varmeveksleren 39 må det som regel opprettholdes en strdmnings-hastighet av minst 0,5 m/s for kjolemidlet i rbret 17. Den gunstigste diameter for roret 17 i forbindelse med en hette ifolge oppfinnelsen for en kohberkonverter av vanlig størrelse er da ca. 35-^5 mm.

I det viste eksempel utgjøres kjolemidlet av vann, og kjolemiddeltemperaturen i hele sirkuleringskretsen holdes så lav at kjolemidlet ikke på noe sted vil koke, hvorved de foreskrevne for-dyrende spesialkonstruksjoner og overdimensjoneringer som gjelder for kjblesystemer som helt eller delvis arbeider med vanndamp som kjolemiddel, unngås og trykket i sirkuleringskretsen kan holdes lavt. Vitale deler av sirkuleringskretsen, som pumpene 50, 50' og varmeveksleren 39, er med fordel dublert idet de ekstra pumper og den ekstra varmeveksler hver er parallellkoblede med en tilhørende pumpe 50, 50' eller varmeveksleren 39 og anordnede avstengningsventiler, slik at kjolemidlet valgfritt kan pumpes og avkjoles ved hjelp av de viste pumper eller de ikke viste ekstra pumper hhv. den viste varmeveksler eller den ikke viste ekstra varmeveksler.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte ved bessemering av kobber skjær sten hvor de ved blåsing av chargen dannede stbvholdige gasser oppsamles og bortledes gjennom en oppsamlingshette som i det minste hovedsakelig er oppbygd av avkjolte vegger, karakterisert ved at det anvendes en oppsamlingshette (12) hvis avkjolte vegger i det minste i det vesentlige består av paralle]lkoblede ror (17) anordnet i samme retning som gassenes hoved&tromningsretning gjennom hetten, idet et kjolemiddel innfores i rbrene og det på den av hettens avkjolte veggers side som kommer i kontakt med gassene, opprettholdes en temperatur under 150°C.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisert ved at veggtemperaturen holdes under 80°C.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1 eller 2,karakterisert v ed at det som kjolemiddel anvendes vann. <*>+.

Fremgangsmåte ifolge krav 1-3, karakterisert ved at det fra oppsamlingshetten (12) kommende kjolemiddel via en ■varmeveksleranordning (39), hvori kjolemidlet avkjbles, i det minste under blåseperioden ledes til et kjblemiddelreservoar ( ho) hvorfra kjolemidlet tilfores til oppsamlingshetten.

5. Fremgangsmåte ifolge krav •+, hvor varmeveksler anordningen er felles for minst to oppsamlingshetter, karakterisert ved at bare det kjolemiddel som innfores gjennom en oppsamlingshette (12) for en konverter (10) hvori blåsing finner sted, ledes gjennom varmeveksleranordningen (39).

6. Apparat for utfbrelse av fremgangsmåten ifolge krav 1-5, omfattende en oppsamlingshette (12) som i det minste hovedsakelig er oppbygd av avkjolte vegger, karakterisert ved at oppsamlingshetters (12) avkjolte vegger i det minste i det vesentlige består av parallellkoblede ror (17) anordnet i samme retning som konvertergassenes hovedstrømningsretning gjennom hetten, og at det finnes innretninger for en slik tilfbrsel av et kjolemiddel g'j3nnom rbrene at en temperatur under 150°C, fortrinnsvis under 80°C, opprettholdes på den av oppsamlingshettens avkjolte veggers side som kommer i kontakt med gassene.

7. Apparat ifolge krav 6,karakterisert ved at veggene består av parallelt og med liten avstand fra hverandre anordnede ror (17) og av veggpartier (18) mellom naboror.

8. Apparat ifolge krav 6 eller 7, karakterisert ved at innretningene for tilforsel av et kjolemiddel gjennom rorene utgjores av et sirkuleringssystem som omfatter en varmeveksleranordning (39) for avkjoling av kjolemiddel fra oppsamlingshetten (12), et reservoar ( ho) for det avkjolte kjolemiddel og en anordning (58,50,27) for tilforsel av kjolemiddel fra reservoaret til oppsamlingshetten.

9. Apparat ifolge krav 8, hvor varmeveksleranordningen er felles for minst to oppsamlingshetter, karakterisert ved at sirkuleringssystemet omfatter en anordning (52,52',53,53') for selektivt å lede kjolemidlet fra oppsamlingshetten (12) parallelt med varmeveksleranordningen (39) direkte til kjolemiddelreservoaret ( ho).