NO832200L - Fremgangsmaate og apparat for toemming av metallurgiske beholdere - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et apparat for tømming av tippbare metallurgiske beholdere, spesielt stålkonvertere, som omfatter et tappehull i beholderens sidevegg og som inneholder smeltet metall på hvilket slagg befinner seg.

Når metall tappes, spesielt når stål tappes, i en støpe-øse eller i enhver annen beholder for transport eller behandling, vil i alminnelighet en viss slaggmengde strømme gjennom tappehullet. Ved avslutningen av tappingen når konverteren tippes til sin tappestilling, vil i virkeligheten hullet fylles med slagg før stålbadet er blitt fullstendig fjernet fra konverteren. Under tappingen av metallet dannee en hvirvel over tappehullet og trekker med seg slaggen henimot støpeøsen. Henimot slutten av tappingen og før konverteren er blitt ført tilbake til sin utgangsstilling, vil en sup-plerende slaggmengde tappes over i øsen. Slaggen representerer en risiko for at stålet på ny skal bli fosforert. Dessuten vil den metallurgiske behandling av tettet og halvtettet stål bli vanskelig på grunn av oxygenets høye aktivitet i slaggen.

I tillegg vil avsvovlingen av stålet bli kritisk.

For å unngå at slaggen skal føres med ved begynnelsen av eller slutten av tømmingen av tippbare metallurgiske beholdere er forskjellige innretninger blitt foreslått. De mest kjente av disse er et avst^engningsspjeld, en glideavstengningsinn-retning og fremfor alt en massiv flottør hvis tverrsnitt er større enn tverrsnittet for tappeåpningen og som hviler over tappekanalens utløp. Disse flottører har en densitet som ligger mellom densiteten for slaggen og densiteten for metallet, og de har den funksjon at de skal stenge tappekanalen når praktisk talt alt metall er blitt tappet ut. Da tappekanalens profil varierer kontinuerlig med bruken av denne, fører en anvendelse av flottører ikke til aksepterbare resultater. Ifølge vest-tysk publisert patentsøknad 2639712 er en anordning kjent for å stenge tappekanalen, omfattende et av-stengnings legeme som kan tvinges inn i tappekanalen og som efterlater et fritt ringformig rom mot tappekanalens vegg og inneholder en ledning for trykkgass. Avstengningslegemet har en yttervegg som er avsmalnet henimot åpningen for trykkgass- ledningen. Slaggen drives tilbake til beholderen under inn-virkning av gasstrømmen. Denne anordning som har funnet en viktig anvendelse for konvertere med store dimensjoner, er blitt forbedret (se europeisk patentskrift 10082) i den for-stand at avstengningsinnretningens ytre sideoverflate ut-gjøres av en overflate med en form av et sfærisk hvelv som henimot utløpssiden går over i en overflate med form av en avkortet kjegle. Ifølge en foretrukken utførelsesform består avstengningsinnretningen av grått støpejern. De to innretninger er beheftet med den ulempe at det er nødvendig med store gassmengder for å tette igjen støpekanalen. Dessuten oppstår problemer i forbindelse med at avstengningslegemet stenger gassledningsutløpet.

For å redusere den slaggmengde som drives med av hvirvelen.som dannes over tappeåpningen når støpingen over i støpeøsen begynner, er det allerede blitt foreslått via blestformer å blåse inn en spylegass i metallbadet i umiddel-bar nærhet av tappeåpningen. Blestformer gjør det dessverre nødvendig å anvende store gassmengder for å hindre at blestformene blir tilstoppet, ikke bare under tappingen, men også under hele kampanjen. Dette fører til en merkbar størkning av det smeltede metall. På den annen side vil blestformene som kommer i kontakt med slaggen og det flytende metall, opp-vise en levealder som er betraktelig kortere enn levealderen for belegg som grenser til digelen. Disse bedrøvelige resultater kan antagelig forklares ved at den sterke gasstrøm som kommer ut av blestformene, ikke sprer seg tilstrekkelig i hvirvelen og derfor ikke i tilstrekkelig grad vil motvirke sin virkning på hvirveldannelsen og holde slaggen på plass.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å unngå de ovenfor beskrevne ulemper og i sterk grad å hindre at slagg blir drevet med når metallurgiske beholdere tappes.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte som er sær-preget ved at senest efter at den metallurgiske prosess er blitt avsluttet, sikres det at tappekanalen blir væsketett avstengt ved hjelp av en plugg som er utsatt for angrep fra den smeltede masse, beholderen tippes, en spylegass innføres over tappekanalen i beholderen via gjennomtrengelige elementer, tappekanalen stenges ved hjelp av en ny plugg når der første slaggandeler merkes, og beholderen tippes tilbake til dens utgangsstilling.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er nærmere angitt i de uselvstendige patentkrav.

De fordeler som oppnås takket være den foreliggende oppfinnelse består i at det fås en god separering av metall og slagg såvel ved begynnelsen som henimot slutten av tømmingen av digelen. På digelsiden oppnås det ved utførelse av en kampanje i to faser med mellomliggende rengjøring og gjen-vinning av slagg fra den annen blåsefase, god varmeøkonomi på grunn av nedsatt'tap av slagg. På beholdersiden kan det fastslås en merkbar minskning av den fornyede fosforering av metall. Utbyttet av ferrolegeringen innført efter tømmingen øker merk-bart. Dessuten kan en økning av holdbarheten for beholderens ildfaste materiale på ca. 10% fastslås.

Oppfinnelsen er mer detaljert beskrevet nedenfor under henvisning til tegningene som viser en mulig utførelsesform av en anordning ifølge oppfinnelsen.

Av tegningene viser

Fig. 1 et skjematisk snitt gjennom en anordning for tapping av metallurgiske beholdere, Fig. 2 et tverrsnitt gjennom en utførelsesform av en plugg for å stenge tappekanalen, og dessuten en støtteanordning for pluggen, og Fig. 3 et oppriss av konverterens indre med detaljer over tappekanalen.

På Fig. 1 er vist en del av en raffineringsdigel 1 hvor tappekanalen 2 er stengt med en plugg 3. Pluggen 3 er montert på en arm 4 som kan tippe rundt en akse 5 som er festet på tappekanalens vegg. Armen 4 er forsynt med et brofeste 6 (motfestet på konverterveggen er ikke vist). En hydraulisk donkraft 7 som kan påvirkes på to måter, virker mot armen 4

ved hjelp av en stang 8 og en gaffel 9. Donkraften 7 kan tippe rundt en akse som er fast forbundet med konverterens vegg. Pluggen 3 er vist i form av en avkortet kjegle som er svakt avfaset. Den avkortede kjegles store grunnflate er forsynt med en sylindrisk utsparing 14 for mottagelse av

en spore som er montert på armen 4 (se også Fig. 2). Pluggen som holdes på sporen på grunn av friksjon, utgjøres fortrinnsvis av et rimelig materiale som enkelt kan anvendes og er forholdvis mykt, som tre, fortrinnsvis gran. For å forbedre dens holdfasthet ved høy temperatur er pluggens overflate fortrinnsvis belagt med et belegg av ildfast materiale. To elementer 10 som er gjennomtrengelige for et spylemiddel, er anordnet på hver sin side av tapperennen 2 (se Fig. 3).

Det optimale sted for plassering av disse elementer bestemmes fortrinnsvis eksperimentelt for hver konverter. Dersom de anbringes ca. 0,5 m fra tapperennens akse, fås et gunstig resultat for en konverter på 150 tonn. De gjennomtrengelige elementer som anvendes ved utførelsen av den foreliggende oppfinnelse, er beskrevet i luxembourgske patentskrifter 82552, 82553 og 82554. De utgjøres av flere lange nabosegmenter med rektangulært tverrsnitt som er omgitt av en metallkappe. På det gjennomtrengelige elements 10 kalde side er et fordelings-kammer 11 sveiset til kappens vegg. Ledninger 12 forbinder kammeret 11 med en kilde 13 for spylemiddel. Spylefluidumet passerer langs grenseflaten mellom de forskjellige segmenter. Det følger derav at de gjennomtrengelige elementer 10 danner en godt fordelt strøm av fluidum.

Istedenfor å anvende en stiv spore på armen 4, som vist på Fig. 1, kan det med fordel anvendes en orienterbar monter-ing (se Fig. 2). Ifølge denne utførelsesform av oppfinnelsen blir et rør 20 som en flens 16 er sveiset til, festet på

armen 4. En bolt 18 som er skrudd inn i en skål 15 som er forsynt med s<p>oren for innføring i pluggen, sikrer ved hjelp av en fjær 17 og en pakningsskive 19 at skålen 15 støtter seg mot forsterkningsskiven 16. Denne retningsinnstillende montasje for pluggen .3 på armen 4 garanterer at pluggen automatisk vil bli sentrert i tapperennens munning hvis profil varierer under bruk.

Anordningen virker som følger:

Under blåsingen kan donkraften 7 holdes i utgangsstilling, som vist på Fig. 1, for å garantere at pluggen 3 holdes i støperennens 2 munning. Det bør bemerkes at støpe- rennen fortrinnsvis alltid er stengt bortsett fra under selve tappingen. Derved begrenses tap av varme og det unngås at flammen skal slå ut og at slagg skal komme ut under blåsingen. Før konverteren tippes, trekker donkraften armen 4 tilbake helt til brofestet. Pluggen 3 holder seg på plass i støpe-rennen 2. Den flytende masse kommer under tippingen i kontakt med pluggen og bryter denne ned i løpet av noen sekunder. På dette tidspunkt befinner konverteren seg i en slik stilling at metallet som sådant vil befinne seg tett nær støperennen. På grunn av den intense og kontinuerlige omhvirvling som forårsakes av den innstrømmende spylegasstrøm som kommer fra de gjennomtrengelige elementer, dannes en sirkelformig trakt over støperennen. Denne trakt er fri for slagg og oppviser praktisk talt ingen hvirvel, slik at stålet kan flyte uten å rive med seg merkbare slaggmengder. En ny plugg 3 anbringes på armens 4 spore. Mot slutten av tappingen når de første slaggstykker iakttas eller fastslås ved hjelp av optiske eller magnetiske anordninger etc, settes donkraften 7 under trykk, og pluggen tvinges inn i støperennen. Pluggen har en liten masse, og avstengningen foregår derfor hurtig.

Da pluggen er forholdsvis myk, har den evne til å tilpasse

seg til støperennens kontur. For å sikre en hermetisk av-stengning kan stengeinnretningens stilling fortrinnsvis reguleres langs stø*<p>ekanalens akse. Det vil likeledes frem-gå at fordi pluggen holder seg på plass i støpekanalen mellom to tømningsoperasjoner, er det overflødig å anvende en annen plugg.

Spylemidlet kan med fordel utgjøres av en inertgass,

som argon, nitrogen eller eventuelt carbondioxyd. Under smelte-kampanjen vil en gasshastighet av 2^3 Nm /h sikre at de ildfaste elementer er gjennomtrengelige. Ved avslutningen av kampanjen økes gasshastigheten til 5-10 Nm 3/h. Det bør her bemerkes at for høye hastigheter forårsaker utstikninger som blander seg med slaggen og som derefter rives med av denne henimot støpekanalen.. Ved å xegulere spylegasshastigheten er det blitt fastslått at for halvtettet stål fås et forbedret utbytte av ferromangan på 3-7%, hvilket i gjennomsnitt til-

svarer en besparelse på 0,35 kg/t stål. Til sammenligning vil antallet tappinger som viser en høy fornyet fosforering på ca. 0,025% P, ha avtatt til under halvparten, mens de tappinger som viser en lav fornyet fosforering på ca. 0,002% P, er blitt fordoblet.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet og fordelene på-vist i det vesentlige i forbindelse med en tippbar digel, vil oppfinnelsen like godt kunne anvendes i forbindelse med statisk metallurgiske beholdere med en tappekanal ved bunnen. Likeledes behøver antallet av gjennomtrengelige elementer ikke nødvendigvis å være 2, og spylegassene som kan anvendes ved utførelsen av oppfinnelsen, behøver ikke bare å utgjøres av argon, nitrogen eller carbondioxyd.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved tapping av tippbare metallurgiske beholdere, spesielt stålkonvertere, omfattende en tappekanal i sideveggen og inneholdende smeltet metall på hvilket et slagglag hviler, karakterisert ved at det senest efter at de metallurgiske operasjoner er avsluttet og før beholderen tippes, sikres at tappekanalen stenges væsketett med en plugg som er utsatt for angrep av den smeltede masse, hvorefter beholderen ti <p> pes og en spylegass innføres rundt tappekanalen i beholderen via gjennomtrengelige elementer, hvorefter tappekanalen stenges med en ny plugg når de første slaggelementer merkes, og beholderen tippes tilbake til sin utgangsstilling.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at pluggen innføres i tappekanalen ved hjelp av en tippbar arm som fortrinnsvis påvirkes av en hydraulisk donkraft, slik at pluggen vil holdes på plass i tappekanalen under de metallurgiske operasjoner ved hjelp av armen, og at armen trekkes tilbake like før tappingen på-begynnes .

3. Fremgangsmåte<_ifølge krav 1, karakterisert ved at det kontinuerlig inn-blåses en bestemt mengde gass, fortrinnsvis 1-3 Nm /h, via hvert gjennomtrengelige element, og at.gasshastigheten økes, fortrinnsvis til 5-10 Nm 3/h, mens metallet tappes fra beholderen .

4. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-3, karakterisert ved at elementene som er gjennomtrengelige for gass, omfatter minst ett langt segment som fortrinnsvis har et rektangulært tverrsnitt og på den kalde side er forsynt med et gassfordelingskammer som ved hjelp av en ledning står i forbindelse med en kilde for spylemiddel, og at pluggen forbigående er festet på en tippbar arm som påvirkes av en donkraft.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den forbigående be-festigelse utgjøres av en spore som holder pluggen som er forsynt med en egnet utsparing, på plass ved hjelp av friksjon.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at sporen som bærer pluggen, er orienterbart montert på den tippbare arm.

7. Anordning ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at pluggen har form av en avkortet kjegle hvis lille grunnflate er svakt avfaset og hvis store grunnflate er forsynt med utsparinger.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at pluggen er av tre, fortrinnsvis gran, og delvis dekket av et lag av ildfast materiale.

9. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den omfatter to gjennomtrengelige elementer som er anordnet på hver sin side av tappekanalen, fortrinnsvis i en avstand av ca. 0,5 m fra tappekanalens akse.

10. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at kilden for spylemiddel er en argon-, nitrogen- eller carbondioxydkilde.