Zlepšená dúchacia rúrka pre LD proces výroby ocele

Je ešte 19 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

ZLEPŠENÁ DÚCHACIA RÚRKA PRE LD PROCES VÝROBY OCELE Opis0001 Predkladaný vynález sa všeobecne týka zlepšenej dúchacej rúrky pre LD proces výroby ocele. Podrobne sa vynález týka konštrukcie dúchacej rúrky s väčším počtom otvorov so stredovou samostatne ovládanou podzvukovou tryskou na premenlivú tvorbu kvapiek roztaveného kovu V súlade s výrobnou požiadavkou.0002 Oceľ sa vyrába mnohými spôsobmi, ako je napríklad proces kyslíkového konvertora (BOF), proces elektrickej oblúkovej pece (EAF), Kaldo proces, atď. Z týchto procesov sa V súčasnej dobe používa V svete vzhľadom k účinnosti procesu a kvality vyrábanej ocele predovšetkým proces kyslíkového konvertora (BOF) alebo LD. LD oceliarsky proces je proces čistenia tekutého surového železa, ktoré obsahuje spolu s veľmi vysokým podielom železa hlavné nečistoty vo forme uhlíka, fosforu, horčíka, mangánu, hliníka, atď. Tieto nečistoty sa odstraňujú pomocou oxidačných reakcií pri použití plynného kyslíka ako okysličovadla. Plynný kyslík je zavádzaný do nádoby LD pomocou niekoľkoprúdových nadzvukových trysiek vodou chladenou dúchacou rúrkou s medenou hlavou. Ďalej sa pomocou výfúkania na dne nádoby privádza plynný argón k dôkladnému miešaniu tekutého kovu. Tento proces dúchania plynného kyslíka pomocou dúchacej rúrky a vstrekovania argónu dnom sa nazýva kombinovaný dúchací proces.0003 Rafinačný proces V nádobe LD je možné zhrnúť nasledujúcim spôsobom. Tekuté surové železo sa privedie do nádoby spolu. s kovovým. šrotom. Tento kovový šrot sa ľahko taví, pretože väčšina reakcií, ktoré prebiehajú V nádobe LD,sú exotermné reakcie a celý proces výroby ocele LD je proces automatického generovania, to znamená, že nevyžaduje žiadne externé dodávky tepla. V závislosti od požadovaného pomeru alkality, definovanom ako gravimetrický pomer oxidu vápenatého k oxidu kremičitému (CaO/SiOg), sa ďalej pridá oxid vápenatý(CaO) vo forme troskotvornej prísady, a zaháji sa dúchanie kyslíka do tekutého kovu. Nečistoty sa oxidujú a oxidy, s výnimkou oxidov uhlíka, tvoria tekutú trosku, ktoré plávu na povrchu tekutého kovu. Uhlík sa oxiduje na plynný oxid uholnatý (CO), ktorý prechádza tekutou troskou. V dôsledku tohto procesu dochádza na napúčanie objemu vrstvy trosky a tvorbe všeobecne nazývanej penové trosky. Penová troska sa skladá z tekutej trosky, plynov vyvíjajúcich sa z tekutéhokovu a kvapiek tekutého kovu vnášaných do nádoby V dôsledku dopadu tryskaného kyslíka na povrch tekutého kovu. Takto vzniknutá pena zaberá veľký objem nádoby a celkom zakrýva hlavu dúchacej rúrky a čiastočne celú dúchaciu rúrku. Pena vytvára veľký medzifázový priestor medzi tekutým kovom a troskou, a tým podporuje medzifázové reakcie, ako defosforizácia.0004 Vzhľadom k tomu, že LD proces výroby ocele je veľmi dynamický a podmienky vo vnútri nádoby sa počas doby dúchania kyslíka priebežne menia, je nutné ovládanie kyslíkové dúchacej trubice. To znamená, že je nutné regulovať výšku kyslíkovej dúchacej trubice na ovládanie intenzity dopadu nadzvukových trysiek. Výška dúchacej rúrky je definovaná ako vzdialenosť od špičky dúchacej rúrky V každom stupni k povrchu tekutého kovu pred zahájením dúchania. Na začiatku dúchania je hlavným záujmom hutníka rýchlo Vytvoriť tekutú trosku a celkom rozpustiť vložený oxid vápenatý. Domnievame sa, že intenzívne dúchanie či menšia výška dúchacej rúrky budú nevýhodné,pretože oxidácia uhlíka nie je V tejto fáze žiadúca. To znamená, že dúchacia rúrka pracuje pri vyššej výške, pričom môže byť počiatočná výška dúchacej rúrky napriklad 2,2 m. 0005 Počas počiatočného obdobia sa troska začína tvoriť s požadovanými chemickými a. fyzikálnymi vlastnosťami. Ďalej je nutné vytvoriť penovú trosku tým, že sa oxidáciou uhlíka produkuje viac plynného CO, pretože iba penová troska môže zvýšiť styčnú plochu medzi troskou a kovom a tým podporiť dôležitú reakciu defosforizácie. To znamená, že sa výška dúchacej trubice zníži, aby sa vytvoril tvrdý ráz. Znížená výška môže byť okolo 1,5 metrov. V tejto fáze je tiež 2 hľadiska defosforizácie veľmi dôležitá tvorba kovových kvapiek. Väčšinou sa dúchacia trubica prevádzkuje V tejto kratšej výške pre väčšinu procesu dúchania, aby sa podporila oxidácia uhlíka.0006 Počas posledných fáz dúchania je obsah uhlíka V oceli veľmi nízky a tvorba plynného CO je značne obmedzená. Troska už nie je vzhľadom k absencii tvorby plynného CO vo forme peny a na povrchu kovu sa vytvorí silná vrstva tekutej trosky. Tvrdé rázy dúchania a tvorba kvapiek roztaveného kovu nie sú V tejto fáze výhodné 2 rovnakých dôvodovą aké boli uvedené v skorších fázach dúchania. To znamená, že sa opäť zvýši výška dúchacej rúrky na pôvodnú výšku na zaistenie mäkšieho dúchania.0007 Z Vyššie uvedenej diskusie je zrejmé, že sa fyzikálne požiadavky na dúchaciu trubicu počas dúchania do LD nádoby kompletne menia. V určitých fázach dúchania má zásadný význam tvorba kvapiek, zatiaľ čo v iných fázach môže byť tvorba kvapiek nevýhodná a pre prevádzku LD nádoby škodlivá. Je jasné, že dúchacia trubica hrá oveľa dôležitejšiu rolu než iba privádzanie kyslíka do nádoby. Vhodná konštrukcia dúchacej trubice a ovládanie V priebehu dúchania môžu značne zlepšiťúčinnosť oceliarskeho procesu a zvýšiťt kvalitu takto vyrobenej ocele.0008 Dúchacia trubica je vyrobená 2 medi a má demontovateľnú hlavicu s upevnenými tryskami. Kyslík je do nádoby vháňaný tryskami nadzvukovými rýchlosťami V rozsahu Machovho čísla 2,0-2,4. Počet nadzvukových trysiek V dúchacej rúrke je daný veľkosťou nádoby, hmotnosťou vsádzky a prevádzkovými podmienkami. Typická dúchacia rúrka má 6 nadzvukových trysiek s uhlom nachýlenia od vertikálnej osi l 7,5 ° k minimalizácii koalescencie prúdu. Trysky sú konštruované tak, aby na výstupe vytvárali nadzvukové prúdy s hodnotou Machovho čísla 2,2. Všetky trysky majú jednoprúdový prívod kyslíka s tlakom 13,5 baru. Použitá dúchacia rúrka je vodou chladená k jej ochrane pred vysokou teplotou V LD nádobách.0009 Existuje potreba zlepšenia defosforizácie V LD nádobe. Ako už bolo uvedené, majú konštrukcie dúchacej trubice a jej ovládanie V priebehu dúchania zásadný vplyv na proces výroby ocele a zlepšenie kvality oceľového produktu.0010 FR 1,346,214 opisuje rúrku na dúchanie kyslíka na použitie pri rafinácii ocele, obsahujúcej väčší počet plynových potrubí.0011 Jeden predmet tohto vynálezu sa týka zlepšenia tvorby kvapiek tekutého kovu za účelom zväčšenia styčnej plochy trosky a kovu na zlepšenie defosforizácie v LD nádobe. Vzhľadom k tomu, že defosforizácia je V podstate medzifázová reakcia medzi troskou a kovom, zväčšenie kovových kvapiek by zvýšilo efektivitu defosforizácie. V predkladanom vynáleze preto bola snaha o zlepšenie vytvárania kvapiek V LD nádobe. Formácia kovových kvapiek je V podstate funkciou dúchacej rúrky. To znamená, že na zlepšenie tvorby kovových kvapiek je nutné starostlivo posúdiť funkciu kyslíkových prúdov V podmienkach výroby ocele alebo veľmi blízko takým podmienkam.0012 Bolo zistené, že umiestenie stredového otvoru V kyslíkovej dúchacej rúrke sice vytvára veľké množstvo kovových kapek, ale spôsobuje výhodenie. Výhodenie je nevýhodné,pretože by mohlo spôsobiť upchanie ústia nádoby a ďalej znížiť životnosť dúchacej rúrky a obloženie nádoby. Takže, aj keď stredový otvor môže produkovať Veľké množstvo kvapiek, má tiež svoje nevýhody. 0013 Okrem zlepšenia vytvárania kvapiek vykazuje stredový otvor ďalšiu výhodu, ktorá bola dosiaľ v oceliarskom priemysle neznáma. Bol uvažovaný Vplyv penovej trosky s vysokou hustotou na nadzvukové charakteristiky prúdu v LD nádobe. Bolo zistené,že penová troska absorbuje všetky hybné sily dodávané prúdmi kyslíka a prúdy kompletne strácajú v troske svoju hybnú silu. To znamená, že je možné považovať všetky aktuálne informácie o vlastnostiach nadzvukového kyslíkového prúdu V LD nádobe zachybné. Aj keď štúdia vytvárania kvapiek pri použití hydrodynamických modelov v LD nádobách neodhaľujú skutočné mechanizmy tvorby kvapiek vo vnútri LD nádoby, poskytujú základ pre zlepšené pochopenie tvorby kvapiek. Vzhľadom k tomu, že sú periférne prúdy exponované do penovej trosky,predpokladá sa, že strácajú v priebehu rozhrania s penovou troskou na vrstve trosky všetku hybnú silu. Pretože prúdy plynu nemajú pri dosiahnutí povrchu roztaveného kovu dostatočnú hybnú silu, nemôžu vytvoriť potrebné množstvo kovových kvapiek.0014 Súčasné znalosti však naznačujú, že centrálny prúd bude v porovnaní s periférnymi prúdmi pokrytý malým množstvom penovej trosky, poprípade nebude pokrytý penovou troskou vôbec. Dôvodom je, že periférne prúdy pokryjú stredový prúd a vytvoria voči stredovému prúdu ochranný obal proti penovej troske s vysokou hustotou. Ďalej existuje V dôsledku prítomnosti stredového prúdu pozitívny tlak, ktorý bude vytlačovať malé únosy penovej trosky do priestoru medzi periférnymi prúdmi. To znamená, že stredový prúd nestrati na vrstve trosky svoju hybnú silu a dosiahne povrch kovu s koncentrovanou hybnou silou, to znamená vysokou rýchlosťou,ktorá bude strhávať povrch kovu a vytvárať potrebné kovové kvapky na zlepšenie defosforizácie.0015 To znamená, že existencia stredového prúdu bude výhodná pre zvyšovanie tvorby kovových kvapiek, ktoré môžu zlepšiť hodnotu defosforácie.0016 Ako bolo vysvetlené V predchádzajúcom opise,neprítomnosť penovej trosky v počiatočných a finálnych fázach dúchania spôsobi, že stredový prúd bude vytvárať enormné výhodenie, to znamená vyvrhovanie tekutého kovu ústim nádoby. To znamená, že v priebehu všetkých fáz LD procesu výroby ocele nie je žiadúca existencia Veľmi silného dúchania stredovým otvorom Vyhodenia, alebo silné vytvárania kovových kvapiek v priebehu počiatočných a finálnych fáz dúchania, povedú na poškodenie dúchacej rúrky, pretože neexistuje ochrana proti penovej troske. Predpokladá sa, že prítomnosť penové trosky spomaľuje kvapky kovu a chráni dúchaciu rúrku a žiaruvzdorný materiál nádoby pred dopadom kvapiek kovu. Z vyššie uvedeného vysvetlenia je zrejmé, silné dúchanie stredovým otvorom je V priebehu týchto dvoch fáz dúchania nevýhodné.0017 Pokiaľ je odzvukovaná tryska v činnosti pri nižšom tlaku, než zodpovedá požadovanému tlakovému pomeru alebo inými slovami, pokiaľ je tryska zásobovaná nižším tlakom na zníženie rýchlosti prúdenia na zabránenie vyhodenia V priebehu počiatočnej fázy, môže dôjsť v rozdeľovacej sekcii samotnej trysky k rázonl alebo silnýnl diskontinuitán 1 tlaku, rýchlosti,teploty a hustoty. Také rázy, vytvorené v rozdeľovacej sekcii môžu zásadne ovplyvniť charakteristiku nadzvukovej trysky a podstatne znížiť životnosť trysky. Okrem toho môžu V podmienkach výroby ocele také rázy vo vntúri rozdeľovacej sekcie trysky nasávať penovú trosku s vysokou teplotou a

MPK / Značky

MPK: C21C 7/00, C21C 5/42, F27B 3/22, C21C 5/46, C21C 5/44, C22B 9/00, C21B 7/16, C21C 5/48

Značky: ocele, rúrka, dúchacia, výroby, proces, zlepšená

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/27-e11646-zlepsena-duchacia-rurka-pre-ld-proces-vyroby-ocele.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zlepšená dúchacia rúrka pre LD proces výroby ocele</a>

Podobne patenty