PL192625B1 - Sposób odwęglania ciekłej stali - Google Patents

Abstract

1. Sposób odweglania cieklej stali w zamknietym naczyniu metalurgicznym, które jest dola- czone do urzadzenia prózniowego, w którym zamkniete naczynie metalurgiczne napelnia sie ciekla stala zawierajaca wegiel i obniza sie cisnienie w zamknietym naczyniu metalurgicznym ponizej 0,01 MPa, a nastepnie wprowadza sie uzupelniajaca ilosc tlenu do zamknietego naczynia metalur- gicznego dla przeprowadzenia procesu odweglania cieklej stali, po czym do zamknietego naczynia metalurgicznego wprowadza sie z równomierna predkoscia metaliczna substancje palna, a podczas etapu wprowadzania metalicznej substancji palnej wprowadza sie nadmiarowa ilosc tlenu, ko- nieczna do spalenia metalicznej substancji palnej uzytej podczas procesu odweglania cieklej stali, znamienny tym, ze etap wprowadzania metalicznej substancji palnej i etap wprowadzania nadmia- rowej ilosci tlenu przeprowadza sie podczas pierwszych 10 minut nastepujacych po zakonczeniu procesu obnizania cisnienia. PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób odwęglania ciekłej stali w zamkniętym naczyniu metalurgicznym, które jest dołączone do urządzenia próżniowego i do którego poprzez rurę w postaci lancy doprowadza się tlen, zaś za pomocą urządzenia doprowadzającego doprowadza się materiały palne.

W tak zwanym wymuszonym odwęglaniu (Forced Decarburizadion) jest znane doprowadzanie tlenu podczas fazy odwęglania. Dodawanie tlenu jest konieczne zawsze wtedy, gdy zawartość tlenu w stali nie jest wystarczająca do odwęglania lub jest tak mała, że wymagana redukcja węgla nie kończy się w odpowiednim czasie. W jednym z takich sposobów, instalację rurową naczynia do przeprowadzania redukcji w wysokiej próżni zanurza się w ciekłej stali. Wraz z zapoczątkowaniem redukcji w wysokiej próżni, w zależności od obniżania ciśnienia, rozpoczyna się jednocześnie proces odwęglania. Po osiągnięciu podciśnienia p < 0,01 MPa rozpoczyna swoje działanie lanca doprowadzająca tlen, który wdmuchiwany jest przez okres około 1do 3 min. Podczas fazy głębokiej próżni odbywa się samoczynne odwęglanie, przy czym odwęglanie kończy się po redukcji.

Podczas odwęglania wytwarza się do 70% CO. Część tego gazu reaguje samoczynnie do CO2 z cząsteczkami dodawanego tlenu. Stopień dopalania jest w tym procesie mniejszy niż 30%.

Do praktyki hutniczej, należy dodawanie aluminium w celu chemicznego ogrzania ciekłej stali w urządzeniach atmosferycznych. W tym chemicznym ogrzewaniu uzysk energii, który powstaje w wyniku spalania aluminium z dodawanym tlenem, wykorzystuje się do nagrzania ciekłej stali.

Obok czysto cieplnego ogrzewania za pomocą aluminium można zastosować do obróbki ciekłej stali inne materiały. Z opisu patentowego EP 0 110 809 jest znany sposób obróbki stali w kadzi za pomocą reaktywnych żużli, w którym przewidziana jest reakcja metalotermiczna, przy czym do zanurzonego w ciekłej stali dzwonu wdmuchuje się tlen za pomocą lancy. Palne metaliczne materiały reagują przy tworzeniu reaktywnych żużli i poniżej rury, gdzie odbywa się obróbka stali, wdmuchuje się obojętny lub redukujący gaz płuczący.

W tym sposobie służącym do reakcji oczyszczania, reakcji odtleniania i reakcji odsiarczania niekorzystne jest powstawanie reaktywnych żużli, które powinno odbywać się w dzwonie zanurzonym w płynnym metalu.

Następnie z opisu patentowego EP 0347 884 B1 jest znany sposób odgazowania i odwęglania ciekłej stali, w którym stal doprowadza się z pojemnika do komory próżniowej i w komorze próżniowej w odpowiednim odstępie umieszcza się doprowadzającą tlen lancę, z której wydmuchuje się tlen lub gaz zawierający tlen do spalania CO w pobliżu powierzchni ciekłej stali, znajdującej się w komorze próżniowej. Przy uwzględnieniu założonego stosunku (CO+CO2)/ilość spalin lub stosunku CO/(CO+CO2), poprzez lancę w pobliżu powierzchni ciekłej stali znajdującej się w komorze próżniowej, doprowadza się do spalania CO tlen lub gaz zawierający tlen.

W tym rodzaju obróbki nie można jednakże wyciągać wniosków co do sposobu podgrzewania chemicznego ciekłej stali przy określonych stosunkach ciśnień i co do określenia nadmiaru tlenu z jakim należy przeprowadzić nadmuchiwanie.

Przedmiotem wynalazku jest sposób odwęglania ciekłej stali w zamkniętym naczyniu metalurgicznym, które jest dołączone do urządzenia próżniowego, w którym zamknięte naczynie metalurgiczne napełnia się ciekłą stalą zawierającą węgiel i obniża się ciśnienie w zamkniętym naczyniu metalurgicznym poniżej 0,01 Mpa. Następnie wprowadza się uzupełniającą ilość tlenu do zamkniętego naczynia metalurgicznego dla przeprowadzenia procesu odwęglania ciekłej stali, po czym do zamkniętego naczynia metalurgicznego wprowadza się z równomierną prędkością, metaliczną substancję palną. Podczas etapu wprowadzania tej substancji, wprowadza się nadmiarową ilość tlenu, konieczną do spalenia metalicznej substancji palnej, użytej podczas procesu odwęglania ciekłej stali.

Istota wynalazku polega na tym, że etap wprowadzania metalicznej substancji palnej i etap wprowadzania nadmiarowej ilości tlenu przeprowadza się podczas pierwszych 10 minut następujących po zakończeniu procesu obniżania ciśnienia.

Korzystnie, metaliczną substancję palną wprowadza się z równomierną prędkością, przy czym metaliczną substancją palną jest proszek aluminiowy lub aluminium granulowane lub mieszanina substancji palnych.

W preferowanym rozwiązaniu według wynalazku, metaliczną substancję palną wprowadza się w porcjach, w sposób nieciągły.

Dotychczas, w znanych urządzeniach próżniowych, po osiągnięciu odwęglenia i następnie odtlenienia, ogrzewano chemicznie wyłącznie uspokojone stopy odlewnicze (redukcja Al, Si lub Al-Si) lub

PL 192 625 B1 nieuspokojone stopy odlewnicze (stop odwęglany). Uzasadnione to było zmniejszeniem ilości tlenu niezbędnego do odwęglania przy dodatku aluminium powodującym ogrzewanie. Wykorzystywano uzysk energii, który powstaje podczas reakcji spalania aluminium z dodawanym tlenem. W tym sposobie reakcja odwęglania była silnie hamowana i nie osiągano oczekiwanej ilości tlenu do odwęglania.

Według wynalazku unika się tej niedogodności i występujący podczas odwęglania spadek temperatury kompensuje się za pomocą procesu nagrzewania przy użyciu aluminium lub podobnych produktów. Przy zaproponowanym dodawaniu tlenu dochodzi do ograniczonego w czasie częściowego nadmiaru tlenu w ciekłej stali. Częściowy nadmiar tlenu stanowiący dodatkowy tlen, który podczas odwęglania nieuspokojonego stopu odlewniczego, w urządzeniu próżniowym jest dodatkowo wymagany do spalania metalicznego paliwa lub mieszanki paliw, nie wpływa niekorzystnie na proces odwęglania. Ten nadmiar wykazuje pozytywne efekty termodynamiczne i kinetyczne i w zaskakujący sposób wspomaga proces odwęglania. Dzięki temu, że występujące podczas chemicznego nagrzewania krótkotrwałe silne przegrzanie części stopu, zwłaszcza w naczyniu do przeprowadzania redukcji w wysokiej próżni, działa katalitycznie na reakcję węgla, przyspiesza się reakcję odwęglania [C]+[O]=(CO), która silnie zależy nie tylko od ciśnienia, lecz także w szczególnej mierze jest zależna od temperatury.

Następnie, w celu przyspieszenia odwęglania, w szczególny sposób można zastosować chemiczny środek wywołujący nagrzewanie, na przykład w postaci granulowanego aluminium. Poza efektem termodynamicznym na kinetykę reakcji wpływają cząsteczki Al2O3 powstałe podczas nagrzewania. Te produkty odtleniania działają jako obce zarodki i mogą działać przyspieszająco na prędkość odwęglania, zwłaszcza przez tworzenie pęcherzyków CO.

W korzystnym wykonaniu stosuje się rurę w postaci lancy złożonej z której wydobywa się tlen i metaliczne paliwo. W szczególności, w przypadku gruboziarnistych paliw proponuje się doprowadzanie ich do naczynia za pomocą osobnej rury.

W tym sposobie jest możliwa realizacja każdego częściowego przyrostu temperatury podczas odwęglania przy istniejącej próżni. Ten sposób jest korzystny, gdyż są kompensowane typowe spadki temperatury, na przykład wskutek niewystarczającego wstępnego podgrzania naczynia lub kadzi do stali, służącej do obróbki, oraz w wyniku opóźnień spowodowanych transportowaniem lub przedłużonym czasem obróbki.

Za pomocą celowego chemicznego nagrzewania stopów podlegających odwęglaniu, podczas fazy odwęglania można obniżać docelową temperaturę konwertora lub docelową temperaturę urządzenia do wysokiej próżni. W przypadku konwertorów prowadzi to do: zwiększenia trwałości konwertora, dużej zmienności stałego wkładu złomu i krótszych czasów trwania wytopów od spustu do spustu (tap-to-tap time). W przypadku elektrycznych pieców łukowych prowadzi to do: krótszych czasów trwania wytopów, niższegojednostkowego zużycia elektrod i niższego zużycia energii.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym na fig. 1przedstawiono obróbkę w naczyniu próżniowym, na fig. 2 przedstawiono obróbkę w naczyniu do przeprowadzania redukcji w wysokiej próżni i na fig. 3 przedstawiono obróbkę w zamkniętej kadzi.

Na fig. 1przedstawiono naczynie próżniowe 43 zaopatrzone w pokrywę 44, które jest połączone za pomocą przewodu ssącego 42z urządzeniem próżniowym 41. W naczyniu próżniowym znajduje się naczynie metalurgiczne 10, które posiada płaszcz 12, który wewnątrz jest zaopatrzony w wykładzinę ogniotrwałą 13. Naczynie jest napełnione ciekłą stalą S.

Z pokrywy 44 wystaje lanca pomiarowa 28, służąca do pomiarutemperatury i lanca złożona31.

Lanca złożona 31 posiada przewód doprowadzający tlen 32i przewód doprowadzający metaliczne paliwo 33. Do przewodu doprowadzającego tlen 32 jest podłączone urządzenie odcinające dopływ tlenu 34, a do przewodu doprowadzającego metalicznepaliwo 33 jest podłączone pierwsze urządzenie odcinające dopływpaliwa 35. Urządzenia odcinające 34 i 35 posiadają elementy sterownicze 23, 25, które za pomocą przewodów sterowniczych 24, 26 są połączone z przyrządem regulacyjno-pomiarowym 22. Przyrząd regulacyjno-pomiarowy 22, za pomocą przewodu pomiarowego 27, jest połączony ze znajdującym się w lancy pomiarowej 28, elementem pomiarowym 21 służącym do pomiarów temperatury T,i elementem pomiarowym 29 służącym do pomiarów ciśnienia P panującego wewnątrz naczynia.

Na fig. 2 przedstawiono otwarte naczynie metalurgiczne 10, które jest napełnione ciekłą stalą, przy czym w ciekłej stalijest zanurzone doprowadzenie rurowe 46 i odprowadzenie rurowe 47 naczynia 45 do przeprowadzania redukcji w wysokiej próżni. To naczynie jest połączone za pomocą przewodu ssącego 42 z urządzeniem próżniowym 41. Do wnętrza naczynia 45 do przeprowadzania

PL 192 625 B1 redukcji w wysokiej próżni, oprócz lancy złożonej 31, dodatkowo doprowadzona jest rura 38 służąca do doprowadzania zwłaszcza gruboziarnistych paliw stałych, która za pomocą drugiego urządzenia odcinającego dopływ paliwa stałego 37 jest połączona ze zbiornikiem paliwa 36. Urządzenie regulacyjno-pomiarowe oraz urządzenie sterownicze są wykonane jak na fig. 1.

Na fig. 3 przedstawiono naczynie 10, które jest zamknięte za pomocą pokrywy 15, która posiada dzwon 14, zanurzony w ciekłej stali S znajdującej się w naczyniu 10.

Przewód ssący 42 połączony z urządzeniem próżniowym 41 posiada zamykane rozgałęzienia, a mianowicie jedno prowadzące do dzwonu 14 z urządzeniem do odcinania dzwonu 48 i drugie, prowadzące do pokrywy 15 z urządzeniem do odcinania kadzi 49.

Urządzenie regulacyjno-pomiarowe oraz urządzenie sterownicze są wykonane w sposób przedstawiony na fig. 1 lub na fig. 2. Do pomiarów ciśnienia służą elementy 29, zainstalowane we wnętrzu 17 dzwonu 14 oraz we wnętrzu naczynia 11, w tym przypadku kadzi 10.

Element pomiarowy do pomiaru temperatury 21 jest wprowadzony poprzez metalowy płaszcz 12 naczynia 10w głąb, aż do wykładziny ogniotrwałej 13.

Claims (4)

1. Sposób odwęglania ciekłej stali w zamkniętym naczyniu metalurgicznym, które jest dołączone do urządzenia próżniowego, w którym zamknięte naczynie metalurgiczne napełnia się ciekłą stalą zawierającą węgiel i obniża się ciśnienie w zamkniętym naczyniu metalurgicznym poniżej 0,01 MPa, a następnie wprowadza się uzupełniającą ilość tlenu do zamkniętego naczynia metalurgicznego dla przeprowadzenia procesu odwęglania ciekłej stali, po czym do zamkniętego naczynia metalurgicznego wprowadza się z równomierną prędkością metaliczną substancję palną, a podczas etapu wprowadzania metalicznej substancji palnej wprowadza się nadmiarową ilość tlenu, konieczną do spalenia metalicznej substancji palnej użytej podczas procesu odwęglania ciekłej stali, znamienny tym, że etap wprowadzania metalicznej substancji palnej i etap wprowadzania nadmiarowej ilości tlenu przeprowadza się podczas pierwszych 10 minut następujących po zakończeniu procesu obniżania ciśnienia.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metaliczną substancję palną wprowadza się z równomierną prędkością.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metaliczną substancją palną jest proszek aluminiowy lub aluminium granulowane lub mieszanina substancji palnych.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metaliczną substancję palną wprowadza się w porcjach, w sposób nieciągły.