PL182507B1 - Sposób wytapiania stali w elektrycznym piecu łukowym i elektryczny piec łukowy do wytapiania stali - Google Patents
Sposób wytapiania stali w elektrycznym piecu łukowym i elektryczny piec łukowy do wytapiania staliInfo
- Publication number
- PL182507B1 PL182507B1 PL96317162A PL31716296A PL182507B1 PL 182507 B1 PL182507 B1 PL 182507B1 PL 96317162 A PL96317162 A PL 96317162A PL 31716296 A PL31716296 A PL 31716296A PL 182507 B1 PL182507 B1 PL 182507B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- steel
- jets
- furnace
- oxygen
- nozzles
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 70
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims abstract description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 55
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 40
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 18
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 abstract 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100372509 Mus musculus Vat1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
- F27B3/22—Arrangements of air or gas supply devices
- F27B3/225—Oxygen blowing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5211—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
- C21C5/5217—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the furnace
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
1. Sposób wytapiania stali w elektrycznym piecu lukowym posiadajacym kadz zaw ierajaca kapiel cieklej stali i zlom do stopienia, sklepienie zakry- wajace te kadz i jedna lub kilka elektrod osadzonych w sklepieniu wpisanych w teoretyczny walec, zgodnie z którym przez dysze osadzone w sklepieniu wdmu- chuje sie, poczynajac od sklepienia pieca, gaz w postaci strumieni tlenu do tej kadzi w kierunku powierzchni cieklej stali, znam ienny tym, ze strumienie tlenu kie- ruje sie na powierzchnie cieklej stali pod niewielkim katem nachylenia w stosunku do pionu i, ze strefy zderzenia tych strumieni o powierzchnie cieklej stali utrzymuje sie w miejscach polozonych poza obszarem zajetym przez elektrode lub wyznaczonym przez teoretyczny walec opisany na elektrodach, przy czym poprzez regulacje w ydatku strumieni tlenu wdmu- chiwanych przez dysze ustala sie m ala glebokosc przenikania tych strumieni do kapieli cieklej stali i do- prowadza sie do utworzenia poduszki gazowej na po- wierzchni cieklej stali. Fig. 2 PL PL PL PL PL PL PL
Description
Przedmiotem wynalazkujest sposób wytapiania stali w elektrycznym piecu łukowym i elektryczny piec łukowy do wytapiania stali. W szczególności sposób ten dotyczy wdmuchiwania do wnętrza pieca łukowego tlenu w postaci gazowej, którego zadaniem jest przyspieszenie topienia złomu i doprowadzenie do zupełnego spalania gazu węglowego wydobywającego się z kąpieli metalowej.
Elektryczne piece łukowe do wytapiania stali służą do topienia surowców żelaznych (złomu, surówki lub rud żelaza, po redukcji wstępnej) przeznaczonych do tworzenia kąpieli ciekłej stali,jak również co najmniej do pierwszych etapów regulacji składu tej ciekłej stali przed jej odlewaniem. W przypadku pieców łukowych zasilanych prądem zmiennym, doprowadzenie energii koniecznej do topienia, a następnie regulacja temperatury wsadu metalowego jest przeważnie wykonane za pomocąłuku elektrycznego utworzonego między kąpielą metalową i trze182 507 ma elektrodami grafitowymi, które przechodzą przez sklepienie, zakrywające kadź pieca i są umieszczone ponad tą kąpielą. W przypadku pieców zasilanych prądem stałym, prąd przepływa między co najmniej jedną elektrodą grafitową umieszczoną w sklepieniu i co najmniej jedną elektrodą umieszczoną w dnie pieca, która styka się z kąpielą metalową.
Obecnie występuje coraz większa tendencja do zastępowania części doprowadzonej energii elektrycznej, lub do dodawania do niej, dopływu energii topienia powstającej ze spalania za pomocą tlenu, węgla zawartego początkowo we wsadzie stałym jak również w materiałach węglowych dodawanych do wsadu stałego i/lub do kąpieli metalu. Znane jest również ogrzewanie złomu za pomocą palników tlenowych, fioulowych lub na gaz ziemny.
W sumie, ten dopływ energii topienia może stanowić od 25 do 50% całkowitej energii wprowadzonej podczas topienia i obróbki wsadu.
Kolejne reakcje zupełnego spalania węgla, dzięki którym realizowany jest dopływ energii
| z tlenu zachodzą następująco: | CO | ΔΗ =1,35 kWh/kg węgla | |
| c + | 12 -* | ||
| 25°C | 25°C 1O -> 2 | 1600°C | |
| CO + | CO2 | ΔΗ = 6 kWh/kg węgla | |
| 1600°C | 25°C | 1600°C |
Ta reakcja wyjaśnia utlenianie CO do CO2 które zwykle określa się jako dopalanie CO, reprezentujące znaczny dopływ energii do wsadu metalowego. Ale w praktyce istnieje często tylko mała część węgla, która jest zupełnie spalana w CO2 bezpośrednio w pobliżu metalu stałego lub ciekłego. Odwęglanie ciekłej stali, które następuje naturalnie lub jest wynikiem wdmuchiwania tlenu do kąpieli metalowej, tworzy CO, który na wyjściu z kąpieli nie znajduje warunków wystarczająco korzystnych do jego całkowitego utlenienia w CO2. W rzeczywistości, to utlenianie następuje znacząco tylko w części górnej pieca wówczas, gdy CO styka się z powietrzem, które przenika do pieca w sposób niekontrolowany przez otwory pieca i przez szczeliny rozdzielające sklepienie i krawędź górną kadzi, na której on spoczywa. Strefa korzystna dopalania CO jest więc zbyt oddalona od wsadu metalowego, a temperatura spalania jest zbyt mała, aby to dopalanie wywoływało w sposób znaczący ogrzewanie złomu podczas topienia lub ogrzewania kąpieli ciekłego metalu.
W rozwiązaniu według europejskiego opisu patentowego EP 0257450 zaproponowano umieszczanie lanc tlenowych w ściance bocznej pieca (powyżej poziomu kąpieli metalowej), aby wzmocnić zjawisko dopalania CO do CO2. Lance według tego rozwiązania nachylone sąpod kątem od 30 do 60° w stosunku do pionu, a strumienie z nich wychodzące skierowane są stycznie do teoretycznego walca wyznaczonego bądź przez elektrodę w przypadku, w którym piec jest piecem z jedną elektrodą, bądź przez walec, w który są wpisane elektrody w przypadku pieca z trzema elektrodami. Lance przy tym skierowane są w te strefy pieca, które są zwykle stosunkowo najbardziej chłodne, i w których topienie złomu jest najwolniejsze. Doświadczenie wykazało jednak, że sprawność takiego pieca nie jest jeszcze optymalna.
Celem wynalazku jest zaproponowanie sposobu skutecznej realizacji możliwie najbardziej zupełnego dopalania CO, wytworzonego w piecu łukowym, do CO2 i spowodowania, aby ciepło wytwarzane przez to dopalanie było lepiej wykorzystane do ogrzewania kąpieli ciekłego metalu.
Według wynalazku sposób wytapiania stali w elektrycznym piecu łukowym posiadającym kadź zawierającą kąpiel ciekłej stali i złom do stopienia, sklepienie zakrywające tę kadź i jedną lub kilka elektrod osadzonych w sklepieniu wpisanych w teoretyczny walec, zgodnie z którym przez dysze osadzone w sklepieniu wdmuchuje się, poczynając od sklepienia pieca, gaz w postaci strumieni tlenu do tej kadzi w kierunku powierzchni ciekłej stali, charakteryzuje się tym, że strumienie tlenu kieruje się na powierzchnię ciekłej stali pod niewielkim kątem nachylenia w sto4
182 507 sunku do pionu i, że strefy zderzenia tych strumieni o powierzchnię ciekłej stali utrzymuje się w miejscach położonych poza obszarem zajętym przez elektrodę lub wyznaczonym przez teoretyczny walec opisany na elektrodach, przy czym poprzez regulację wydatku strumieni tlenu wdmuchiwanych przez dysze ustala się małą głębokość przenikania tych strumieni do kąpieli ciekłej stali i doprowadza się do utworzenia poduszki gazowej na powierzchni ciekłej stali.
Korzystnie, głębokość przenikania strumieni tlenu do kąpieli ciekłej stali ustala się do wartości mniejszej od 5 cm.
Korzystnie, wdmuchuje się gaz obojętny lub utleniający poprzez dysze usytuowane na dnie kadzi pieca, w miejscach położonych pod i na wprost stref zderzenia strumieni tlenu z powierzchniąciekłej stali, a w górnej części pieca utrzymuje się atmosferę utworzonaw większości z CO2.
Natomiast elektryczny piec łukowy do wytapiania stali posiadający kadź zawierającą ciekłą stal i złom do stopienia, sklepienie zakrywające tę kadź i jedną lub kilka elektrod osadzonych w sklepieniu wpisanych w teoretyczny walec oraz dysze umieszczone w sklepieniu do wdmuchiwania gazu w postaci strumieni tlenu do tej kadzi w kierunku powierzchni ciekłej stali, charakteryzuje się tym, że dysze do wdmuchiwania strumieni tlenu na powierzchnię ciekłej stali są ustawione pod niewielkim kątem nachylenia w stosunku do pionu, przy którym strefy zderzenia strumieni tlenu z powierzchnią ciekłej stali znajdują się w miejscach położonych poza obszarem zajętym przez elektrodę lub wyznaczonym przez teoretyczny walec opisany na elektrodach.
Korzystnie, piec taki zawiera dysze denne do wdmuchiwania gazu obojętnego lub utleniającego poprzez dno kadzi pieca, które usytuowane sąw miejscach położonych pod i na wprost stref zderzenia strumieni tlenu z powierzchnią ciekłej stali.
Należy zauważyć, że wynalazek rozwiązuje zagadnienie dopalania CO wytworzonego w piecu, za pomocą wielu strumieni tlenowych wprowadzanych do surowców żelaznych podczas ich stapiania lub już stopionych, jest przy tym istotne jednak, aby strumienie te nie powodowały spalania elektrod grafitowych pieca łukowego i aby nie przenikały one zbyt głęboko do kąpieli ciekłego metalu, z powodów które zostaną wyjaśnione w dalszej części opisu.
Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie kadź elektrycznego pieca łukowego do wytapiania stali umożliwiającego stosowanie sposobu według wynalazku, w widoku z góry, a fig. 2 przedstawia ten sam elektryczny piec łukowy w przekroju wzdłuż linii II-II oznaczonej na fig. 1.
Elektryczny piec łukowy do wytapiania stali przedstawiony na fig. 1 i fig. 2 zawiera znaną kadź 1, której ścianka boczna wyposażonajest w płyty 1' chłodzone wodą i której część dolna pokryta jest od wewnątrz materiałem ogniotrwałym 1. Część dolna kadzi wypełniona jest stalą, która częściowo występuje w postaci kąpieli jako ciekła stal 2 i znajduje się całkowicie w stanie ciekłym, oraz częściowo w postaci złomu 2', który nie został jeszcze stopiony. Kadź 1 przykryta jest sklepieniem 3, przez które przechodzą, zgodnie z opisywanym przykładem, trzy grafitowe elektrody 4, 5, 6 połączone z zasilaniem elektrycznym, które nie zostało pokazane na rysunku. Kadź 1 zawiera również okno do odżużlania 7, które jest znane ze stanu techniki, a przez które można okresowo usuwać żużel (nie pokazany na rysunku) pływający po ciekłej stali 2, oraz dziób 8, nie pokazany na fig. 2, przez który następuje spust ciekłej stali 2 z pieca.
Aby zastosować sposób według wynalazku, w sklepieniu 3 pieca umieszczone zostały trzy dysze 9,10,11 do wdmuchiwania tlenu. Strumienie tlenu 12,13,14, które z tych dysz wypływają, i których zarysy zaznaczone zostały na rysunku linią przerywaną, skierowane są z góry na dół w kierunku powierzchni ciekłej stali 2. Aby ten sposób był maksymalnie skuteczny, strefy zderzenia 15,16,17 tych strumieni o ciekłą stal 2, których granice są oznaczone liniami przerywanymi na fig. 1, muszą obejmować możliwie największączęść powierzchni ciekłej stali 2. W ten sposób zmierza się do utleniania do CO2, znajdującego się w pobliżu ciekłej stali 2, większej części CO, który się z niego wydostaje, i do zoptymalizowania w ten sposób przeniesienia do ciekłej stali 2 lub do złomu 2' energii cieplnej wytwarzanej przez to utlenianie.
Jest jednak konieczne przy tym, aby strefy zderzenia 15, 16, 17 nie zakrywały okręgu 18 opisującego na rysunku trzy elektrody 4, 5,6, aby nie powodować nadmiernego spalania tych elektrod. W przypadku pieca łukowego zjednąelektrodą strefy zderzenia 15,16,17 muszą być
182 507 także utrzymane w określonej odległości od tej jednej elektrody, z tych samych powodów. Jest przy tym korzystne, aby strumienie tlenu 12,13,14 nie uderzały o ścianki boczne pieca wyłożone materiałem ogniotrwałym 1, aby nie powodować ich nadmiernego i zbędnego zużycia.
Innym podstawowym warunkiem do otrzymania zadowalającego, wtórnego spalania CO jest to, aby strumienie tlenu 12,13,14 nie musiały uderzać o ciekłą stal 2 w sposób zbyt gwałtowny, ponieważ w takim przypadku tlen przenikałby głęboko w ciekłą stal 2 i powodowałby jej odwęglenie przez tworzenie CO, co nie jest jego zadaniem (w tym celu wtryskuje się często tlen bezpośrednio do ciekłej stali 2 przez zanurzone w niej lance lub dysze umieszczone na stałe w dnie kadzi 1), i pogorszona byłaby wydajność dopalania. Ponadto, przenikanie strumieni tlenu 12,13,14 do ciekłej stali 2 powoduje wyrzucenie metalowych kropelek 19 ciekłej stali, które mogą redukować CO2 do CO. Taka reakcjajest endotermiczna, i wynalazcy zauważyli, że zjawisko to przyczynia się do częściowego i to dość znacznego zmniejszenia efektu dopalania. To wyrzucanie metalowych kropelek ciekłej stali jest tym bardziej intensywne im większa jest głębokość przenikania strumieni tlenu do ciekłej stali 2, a więc jest bardzo ważne, aby strumienie tlenu wdmuchiwane przez dysze 9,10,11 osadzone w sklepieniu były strumieniami stosunkowo słabymi. Doświadczenie wynalazców wykazało, że głębokość przenikania strumieni tlenu do ciekłej stali 2 optymalnie nie powinna przekraczać w zasadzie 5 cm.
Ta głębokość może być oszacowana za pomocą modeli matematycznych. Tytułem przykładu, można zacytować sposób przedstawiony w artykule „A model study on jet penetration and sloping in the LD converter (Tetsu To Hagane 58 (1972) Nr 1, strony 76-84)”, według którego głębokość przenikania do ciekłej stali strumienia tlenu pochodzącego z dyszy wysuniętej z otworu, wyrażona jest następującym wzorem, w mm:
Przenikanie = A ^Ό·78Η'Λ<®ρ z A = 63 (Q/d)2/3 gdzie:
- Q jest wydatkiem tlenu, w Nm3/h
- d jest średnicą otworu dyszy, w mm
- H jest odległością między końcem dyszy i powierzchnią ciekłej stali 2, w mm,
- β jest kątem nachylenia dyszy w stosunku do poziomu.
Dysze 9, 10, 11 mogą być również stosowane do podgrzewania złomu przed początkiem jego topienia, aby przyspieszyć ten proces. Ilość dysz powinna być dostateczna, aby otrzymać powłokę, która w sposób zadowalający pokryłaby powierzchnię ciekłej stali 2, według wyżej podanych kryteriów. Jest jednakże korzystne, aby strumienie tlenu 12, 13, 14 były oddzielone od siebie w celu zapewnienia odpowiednich warunków aerodynamicznych panujących wewnątrz pieca.
Jak podkreślono, dmuch tlenu do ciekłej stali 2 jest przeprowadzany czasami przez dno kadzi 1 za pomocą dysz dennych 20 w celu ułatwienia odwęglania metalu. Dmuch przez te same dysze denne 20 gazu nieutleniającego (azot, argon) ma również korzystny wpływ na kinetykę odwęglania, także na prędkość topienia złomu 2'. Jest przy tym korzystne, aby strefy zderzenia 15, 16,17 strumieni tlenu 12,13,14 wychodzących z dysz 9,10,11 usytuowane były nad miejscami umieszczenia dysz dennych 20, gdyż strefy te tworzą uprzywilejowane miejsca wydzielania się CO. Ale, w tym przypadkujestjeszcze ważniejsze właściwe regulowanie głębokości przenikania strumieni tlenu 12, 13,14 do ciekłej stali 2, gdyż dmuch gazu przez dno wywołuje wyrzucanie metalowych kropelek 19 ciekłej stali i powoduje, że tlen skierowany przez dysze osadzone w sklepieniu nie zwiększa zbyt dużo intensywności tych wyrzuceń z racji, które zostały już omówione powyżej, co wymaga ograniczenia redukcji już wytworzonego CO2.
Jak podano powyżej, dysze 9, 10, 11 umieszczone są w sklepieniu 3 pieca łukowego. Ale jest także możliwe, aby dysze doprowadzające tlen były umieszczone w ściance bocznej kadzi 1 w miejscu, w którym istniejąjednocześnie dobre warunki geometryczne i aerodynamiczne wymagane przez sposób według wynalazku. Jednakże, umieszczenie dysz w sklepieniu 3 pieca łukowego ma zalety, które czynią optymalnym stosowanie sposobu według wynalazku.
182 507
Przede wszystkim, przez porównanie z dyszami umieszczonymi w ściance bocznej kadzi pieca, które obejmowałyby te same strefy kąpieli metalowej, dysze 9,10,11 doprowadzają strumienie tlenu pod mniejszym kątem nachylenia w stosunku do pionu. Takie rozwiązanie zmniejsza wpływ krążenia stycznego do ścianki, gazu występującego w piecu, który powoduje miejscowe zużycie materiału ogniotrwałego. Jest również łatwiejsze regulowanie wielkością i kierunkami strumieni tlenu 12,13,14 tak, że nie uderzjąone o ściankę pieca lub o elektrody 4,5,6. Inną zaletą takiego rozwiązania jest to, że gdy mało nachylony strumień tlenu 12, 13, 14 wydostaje się z dyszy 9, 10, 11, to strefa uderzenia tego strumienia o ciekły metal podczas odlewania może się zmieniać w miarę topienia się złomu, i jak zmniejsza się jego wysokość w piecu. Natomiast strumień tlenu wydostający się z dyszy zamontowanej w ściance bocznej pieca, a więc pod większym kątem nachylenia, byłby bardziej wrażliwy na zmiany wysokości i nie byłoby pewne czy koniec łuku pochodzącego z dyszy, styka się stale z ciekłym metalem. Tak więc, ten koniec jest najbardziej gorącym punktem strumienia gazu, a jego styk z ciekłą siaką 2 jest ważnym warunkiem dla optymalizacji procesu przenoszenia ciepła. Ta optymalizacjajest więc o wiele bardziej prostsza w przypadku dysz 9,10,11 zamontowanych w sklepieniu pieca łukowego niż w przypadku dysz zamontowanych w jego ściance bocznej. Ponadto, zmniejsza się intensywność odżużlania, gdyż strumień gazu, który jest bardziej zbliżony do pionu ma większą tendencję do wyrzucania żużla, na który .napotyka, niż do jego usuwania w kierunku ścianek bocznych pieca.
Z tego powodu, w przypadku dysz 9, 10, 11 zamontowanych w sklepieniu pieca łukowego mniejsze jest również, w porównaniu z dyszami osadzonymi w ściance bocznej pieca, zużycie materiałów ogniotrwałych, którymi wyłożony jest ten piec. W szczególności, z tych samych powodów związanych z mniejszym kątem nachylenia strumienia tlenu w stosunku do pionu, wyrzucanie kropelek metalu pochodzącego ze strefy zderzenia tego strumienia o ciekłą stal 2 jest także zmniejszone przez umieszczenie dysz w sklepieniu 3, a nie w ściance bocznej kadzi 1 pieca. Zauważono przy tym, że wyrzucanie kropelek metalu, które ma tendencję do redukowania już wytworzonego CO2, było bardziej szkodliwe dla przeprowadzenia odpowiedniego dopalania CO.
Zaletąrozwiązaniaj est to, że w warstwach górnych atmosfery pieca łukowego znajduje się znaczna przewaga CO2 i że występowanie tlenu jest w tym obszarze ściśle objęte przez strefy, które sąmożliwie najbardziej ograniczone co do ilości i wielkości, aby uniknąć zjawiska takiego, że tlen, który powinien być wykorzystany do dopalania, nie był zasysany poza piec przez instalację wychwytującą gazy spalinowe. Korzystnie jest zatem jeśli liczba strumieni gazu zawierającego tlen nie jest zbyt duża (na przykład trzy), i jeśli dysze nadają tym strumieniom kształt stożkowy, z dość znacznym kątem wierzchołkowym, aby zmaksymalizować powierzchnię kąpieli metalowej objętą strefami zderzenia wywołanymi przez te strumienie.
W innym przykładzie realizacji sposobu według wynalazku, zamiast czystego tlenu możliwe jest stosowanie znacznie podgrzanego powietrza lub ogólnie, gazu zawierającego tlen, który jest w stanie spowodować wysoką temperaturę łuku (rzędu 2000°C) podczas spalania CO.
Dzięki sposobowi według wynalazku, możliwe jest lepsze wykorzystanie wdmuchiwanego tlenu do pieca, aby zapewnić dopalanie występującego CO. Może to prowadzić, w stosunku do znanego postępowania, a zależnie od wyboru dokonanego przez operatora, bądź do skrócenia trwania procesu wytapiania stali przez zwiększenie zużycia energii elektrycznej, węgla i tlenu, przez co pożądane temperatury dla ciekłej stali osiągane są szybciej, bądź do zmniejszenia zużycia energii elektrycznej oraz ilości tlenu i węgla wprowadzonych do pieca, zachowując zwykły czas trwania procesu wytapiania stali.
182 507
182 507
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.
Claims (6)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytapiania stali w elektrycznym piecu łukowym posiadającym kadź zawierającą kąpiel ciekłej stali i złom do stopienia, sklepienie zakrywające tę kadź i jedną lub kilka elektrod osadzonych w sklepieniu wpisanych w teoretyczny walec, zgodnie z którym przez dysze osadzone w sklepieniu wdmuchuje się, poczynając od sklepienia pieca, gaz w postaci strumieni tlenu do tej kadzi w kierunku powierzchni ciekłej stali, znamienny tym, że strumienie tlenu kieruje się na powierzchnię ciekłej stali pod niewielkim kątem nachylenia w stosunku do pionu i, że strefy zderzenia tych strumieni o powierzchnię ciekłej stali utrzymuj e się w miej scach położonych poza obszarem zajętym przez elektrodę lub wyznaczonym przez teoretyczny walec opisany na elektrodach, przy czym poprzez regulację wydatku strumieni tlenu wdmuchiwanych przez dysze ustala się małą głębokość przenikania tych strumieni do kąpieli ciekłej stali i doprowadza się do utworzenia poduszki gazowej na powierzchni ciekłej stali.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że głębokość przenikania strumieni tlenu do kąpieli ciekłej stali ustala się do wartości mniejszej od 5 cm.
- 3. Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że wdmuchuje się gaz obojętny lub utleniający poprzez dysze usytuowane na dnie kadzi pieca, w miejscach położonych pod i na wprost stref zderzenia strumieni tlenu z powierzchnią ciekłej stali.
- 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że utrzymuje się w górnej części pieca atmosferę utworzoną w większości z CO2.
- 5. Elektryczny piec łukowy do wytapiania stali posiadający kadź zawierającą ciekłą stal i złom do stopienia, sklepienie zakrywające tę kadź i jedną lub kilka elektrod osadzonych w sklepieniu wpisanych w teoretyczny walec oraz dysze umieszczone w sklepieniu do wdmuchiwania gazu w postaci strumieni tlenu do tej kadzi w kierunku powierzchni ciekłej stali, znamienny tym, że dysze (9,10,11) do wdmuchiwania strumieni tlenu na powierzchnię ciekłej stali (2) są ustawione pod niewielkim kątem nachylenia w stosunku do pionu, przy którym strefy zderzenia (15,16,17) strumieni tlenu (12,13,14) z powierzchnią ciekłej stali (2) znajdująsię w miejscach położonych poza obszarem zajętym przez elektrodę lub wyznaczonym przez teoretyczny walec opisany na elektrodach (4, 5, 6).
- 6. Elektryczny piec według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera dysze denne (20) do wdmuchiwania gazu obojętnego lub utleniającego poprzez dno kadzi (1) pieca, które usytuowane są w miejscach położonych pod i na wprost stref zderzenia (15,16,17) strumieni tlenu (12.13,14) z powierzchnią ciekłej stali (2).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9502918A FR2731712B1 (fr) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | Procede d'elaboration de l'acier dans un four electrique a arc, et four electrique a arc pour sa mise en oeuvre |
| PCT/FR1996/000365 WO1996028573A1 (fr) | 1995-03-14 | 1996-03-08 | Procede d'elaboration de l'acier dans un four electrique a arc, et four electrique a arc pour sa mise en ×uvre |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL317162A1 PL317162A1 (en) | 1997-03-17 |
| PL182507B1 true PL182507B1 (pl) | 2002-01-31 |
Family
ID=9476995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL96317162A PL182507B1 (pl) | 1995-03-14 | 1996-03-08 | Sposób wytapiania stali w elektrycznym piecu łukowym i elektryczny piec łukowy do wytapiania stali |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5851263A (pl) |
| EP (1) | EP0760868B1 (pl) |
| JP (1) | JPH10500455A (pl) |
| CN (1) | CN1043055C (pl) |
| AT (1) | ATE221921T1 (pl) |
| AU (1) | AU697880B2 (pl) |
| CA (1) | CA2190163A1 (pl) |
| DE (1) | DE69622802T2 (pl) |
| DK (1) | DK0760868T3 (pl) |
| ES (1) | ES2180745T3 (pl) |
| FR (1) | FR2731712B1 (pl) |
| PL (1) | PL182507B1 (pl) |
| PT (1) | PT760868E (pl) |
| RU (1) | RU2146718C1 (pl) |
| UA (1) | UA42002C2 (pl) |
| WO (1) | WO1996028573A1 (pl) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997017475A1 (en) * | 1995-11-09 | 1997-05-15 | Air Liquide America Corporation | Process for melting and refining ferrous scrap through use of oxygen injection |
| FR2763664B1 (fr) * | 1997-03-04 | 1999-06-18 | Air Liquide | Procede d'alimentation d'une unite consommatrice d'un gaz a plusieurs pressions |
| AUPR023100A0 (en) * | 2000-09-19 | 2000-10-12 | Technological Resources Pty Limited | A direct smelting process and apparatus |
| CA2578576C (en) * | 2004-09-03 | 2014-07-29 | Newsouth Innovations Pty Limited | Production of ferro-alloys |
| EP2767597B1 (en) | 2012-06-27 | 2016-11-02 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method of reduction processing of steel-making slag |
| MX2015005090A (es) * | 2012-10-24 | 2015-11-13 | Primetals Technologies Austria GmbH | Procedimiento y dispositivo para el suministro de energia a una pila de chatarra en un horno de arco electrico. |
| US11635257B2 (en) * | 2013-09-27 | 2023-04-25 | Nsgi Steel Inc. | Smelting apparatus and metallurgical processes thereof |
| JP6468063B2 (ja) * | 2015-05-11 | 2019-02-13 | 新日鐵住金株式会社 | アーク式電気炉における金属原料の溶解促進方法 |
| JP7307305B2 (ja) * | 2018-12-14 | 2023-07-12 | 日本製鉄株式会社 | 電気炉におけるガス噴出装置及びガス噴出方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA589663A (en) * | 1959-12-29 | Elektrokemisk A/S | Furnace for steel production | |
| SU458591A1 (ru) * | 1972-03-06 | 1975-01-30 | Предприятие П/Я В-2126 | Способ продувки металла |
| US4730336A (en) * | 1986-06-16 | 1988-03-08 | G & H Oxy-Fuel, Inc. | Oxy-fuel burner system |
| DE3629055A1 (de) * | 1986-08-27 | 1988-03-03 | Kloeckner Cra Tech | Verfahren zum gesteigerten energieeinbringen in elektrolichtbogenoefen |
| JP2538081B2 (ja) * | 1988-11-28 | 1996-09-25 | 松下電子工業株式会社 | 現像液及びパタ―ン形成方法 |
| DE3931392A1 (de) * | 1989-09-20 | 1991-03-28 | Fuchs Systemtechnik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum zumindest zeitweise gleichzeitigen beaufschlagen einer metallschmelze mit einem gas und feinkoernigen feststoffen |
| EP0515498B1 (en) * | 1990-02-13 | 1995-08-23 | Illawarra Technology Corporation Ltd. | Cotreatment of sewage and steelworks wastes |
| US5112387A (en) * | 1991-08-21 | 1992-05-12 | Instituto Mexicano De Investigaciones Siderurgicas | Producing stainless steels in electric arc furnaces without secondary processing |
| US5375139A (en) * | 1993-02-26 | 1994-12-20 | Bender; Manfred | Electric arc furnace insitu scrap preheating process |
| ATA121393A (de) * | 1993-06-21 | 1998-07-15 | Voest Alpine Ind Anlagen | Konverter und verfahren zur herstellung von stahl |
| JPH0726318A (ja) * | 1993-07-09 | 1995-01-27 | Kawasaki Steel Corp | 製鋼用電気炉の操業方法 |
-
1995
- 1995-03-14 FR FR9502918A patent/FR2731712B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-08 AT AT96906801T patent/ATE221921T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-03-08 CA CA002190163A patent/CA2190163A1/fr not_active Abandoned
- 1996-03-08 AU AU50076/96A patent/AU697880B2/en not_active Ceased
- 1996-03-08 JP JP8527326A patent/JPH10500455A/ja not_active Abandoned
- 1996-03-08 EP EP96906801A patent/EP0760868B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-08 US US08/732,327 patent/US5851263A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-08 PL PL96317162A patent/PL182507B1/pl unknown
- 1996-03-08 CN CN96190168A patent/CN1043055C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-08 DK DK96906801T patent/DK0760868T3/da active
- 1996-03-08 PT PT96906801T patent/PT760868E/pt unknown
- 1996-03-08 UA UA96124630A patent/UA42002C2/uk unknown
- 1996-03-08 DE DE69622802T patent/DE69622802T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-08 WO PCT/FR1996/000365 patent/WO1996028573A1/fr not_active Ceased
- 1996-03-08 ES ES96906801T patent/ES2180745T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-08 RU RU96123757/02A patent/RU2146718C1/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2731712A1 (fr) | 1996-09-20 |
| PL317162A1 (en) | 1997-03-17 |
| ES2180745T3 (es) | 2003-02-16 |
| DE69622802D1 (de) | 2002-09-12 |
| DK0760868T3 (da) | 2002-11-11 |
| US5851263A (en) | 1998-12-22 |
| EP0760868A1 (fr) | 1997-03-12 |
| EP0760868B1 (fr) | 2002-08-07 |
| PT760868E (pt) | 2002-12-31 |
| AU697880B2 (en) | 1998-10-22 |
| UA42002C2 (uk) | 2001-10-15 |
| JPH10500455A (ja) | 1998-01-13 |
| CN1148410A (zh) | 1997-04-23 |
| DE69622802T2 (de) | 2003-04-10 |
| WO1996028573A1 (fr) | 1996-09-19 |
| CN1043055C (zh) | 1999-04-21 |
| ATE221921T1 (de) | 2002-08-15 |
| RU2146718C1 (ru) | 2000-03-20 |
| CA2190163A1 (fr) | 1996-09-19 |
| AU5007696A (en) | 1996-10-02 |
| FR2731712B1 (fr) | 1997-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1067201B1 (en) | Start-up procedure for direct smelting process | |
| KR910005900B1 (ko) | 전기아아크로에서 에너지 공급을 증가시키기 위한 방법 | |
| US5378261A (en) | Method for producing steel | |
| JP4574850B2 (ja) | 直接製錬容器および直接製錬法 | |
| RU2102493C1 (ru) | Способ защиты огнеупорной футеровки металлургического сосуда | |
| JPS6232246B2 (pl) | ||
| PL182507B1 (pl) | Sposób wytapiania stali w elektrycznym piecu łukowym i elektryczny piec łukowy do wytapiania stali | |
| JP2022500556A (ja) | 電気炉を用いた低窒素鋼の精錬方法 | |
| PL178175B1 (pl) | Żeliwiak z zamkniętym obiegiem gazu | |
| CA2857684C (en) | Starting a smelting process | |
| US6477195B2 (en) | Process for melting sponge iron and electric-arc furnace for carrying out the process | |
| Jones et al. | Optimization of EAF operations through offgas system analysis | |
| JP3840767B2 (ja) | ガス上吹き用ランス | |
| SU1142514A1 (ru) | Способ рафинировани расплавленного металла | |
| RU2208051C1 (ru) | Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи | |
| RU2299246C1 (ru) | Способ выплавки стали в мартеновской печи и мартеновская печь | |
| JPH07804B2 (ja) | スクラツプ溶解法 | |
| JPH06102807B2 (ja) | 溶融還元法 | |
| JPH0586447B2 (pl) | ||
| JPH09143524A (ja) | 鉄スクラップの溶解装置及び溶解方法 | |
| NZ626933B2 (en) | Starting a smelting process |