HU187077B - Method for decreasing the slag flowing - Google Patents

Abstract

The method relates to minimizing slag carryover when draining molten metal from a furnace. A polyhedral-shaped body (22) having density intermediate that of the slag (20) and metal (18) is thrown onto the surface of the slag within a restricted area over the furnace taphole (14). The body will float at the slag-metal interface, and tend to lodge with one of its corners projecting into the taphole as the final portion of remaining metal drains out of the furnace. The shape of the body and its dimensions are selected so as to only partially block the taphole opening, causing flaring of the stream so as to signal a furnace operator of the impending flow of slag from the furnace. The operator then shuts off flow to prevent carryover of slag onto the molten metal already tapped. Since only the edges of the body contact the taphole, of the body does not become welded to the wall of the taphole and therefore is easily dislodged without loss of time between heats.

Description

A találmány tárgya eljárás salakátfolyás csökkentésére folyékony fém kemence csapolónyílásán keresztüli lecsapolásnál.The present invention relates to a process for reducing slag flow during drainage through a tap opening of a liquid metal furnace.

Ismeretes, hogy acélgyártásnál a csapolóüst elegyrész kihozatal és a dezoxidáció szabályozás tökéletesítése céljából a folyékony fém kemence csapolónyílásánál kívánatos a salakátfolyás csökkentése. Különböző elzáró szerkezeteket alkalmaznak a csapolónyílás eldugaszolására a BOP és QBOP típusú kemencéknél, hogy megelőzzék a salak lefolyást a csapolás kezdetén, amikor a kemencét először billentik lefelé, hogy lecsapolják a fémet. Mindazonáltal a salak zöme a csapolóüstbe jut annak eredményeként, hogy a kemencében lévő fém utolsó részének lecsapolásánál a csapolónyílás bemeneténél örvény képződik és ebben a salakot a fém magával ragadja.It is known that it is desirable to reduce the flow of slag at the tap opening of the liquid metal furnace in the steel fabrication process in order to improve the yield of the tap mixer outlet and the deoxidation control. Various shutoff devices are used to plug the spout in BOP and QBOP furnaces to prevent slag from flowing at the start of the spout when the furnace is first tilted down to drain the metal. However, most of the slag enters the trough as a result of the formation of a vortex at the inlet of the tapping opening when the last part of the metal in the furnace is drained and trapped by the metal.

Ez utóbbi probléma megoldását kétféle megközelítésben végezték. Az egyik megoldásnál a kemence külső részén elzárószerkezetet helyeztek el, hogy fizikailag megszüntessék az áramlást, amint a salak kezd kifolyni. A másik megoldásnál egy lebegő eldugaszolót helyeznek a kemencébe, amely a salakfém közötti válaszfelületen lebeg, majd megakad a csapolónyílásban. Ezeknek a lebegő eldugaszolóknak az a hátránya, hogy hajlamosak a csapolónyílás falához hegedni és onnan nehéz az eltávolításuk, amihez szúrólánggal való égetés szükséges. Ez szintén növeli a csapolónyílás elhasználódását. Lebegő eldugaszolókat ismertet a Stahl und Eisen című folyóirat (90. kötet 257 - 263. oldal), továbbá a 47-20803 sz. japán szabadalmi bejelentés.There are two approaches to solving this latter problem. One solution is to install a shut-off device on the outside of the furnace to physically stop the flow as the slag begins to drain. Alternatively, a floating plug is inserted into the furnace, which floats on the interface between the slag metal and then gets stuck in the spout. These floating plugs have the disadvantage that they tend to fiddle with the wall of the tap opening and are difficult to remove, which requires burning with a flame. This also increases wear on the spout. Floating plugs are described in Stahl und Eisen (Vol. 90, pp. 257 - 263) and pages 47-20803. Japanese Patent Application.

A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz a salakátfolyást csökkentő eljárás tökéletesítése, amely lényegesen jobb hatásfokkal jellemezhető, mint az ismert megoldások.It is an object of the present invention to overcome the above shortcomings, that is, to improve the slag flow reduction process, which is characterized by a much better efficiency than the known solutions.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat megoldódik, ha a csapolónyílás keresztmetszetét a salak-fém válaszfelületen lebegő dugaszolóval részben zárjuk el és az áramlat jellegének változását észlelve működtetjük az elzárószerkezetet.The present invention is based on the discovery that the object is solved by partially closing the cross-section of the tap opening with a plug floating on the slag-metal interface and activating the shut-off device when the flow pattern is detected.

A kitűzött feladatot a bevezetőben leírt típusú kemencecsapolásnál úgy oldottuk meg a találmány szerint, hogy a testet egyenlőoldalú sík oldallapokból olyan metsződéssel alakítjuk ki, hogy a csapolónyilásban megakadjon és ezáltal a csapolónyílás keresztmetszetének 20-80 %-át elzárjuk, a csapolónyíláson kilépő áramlat jellegét ellenőrizzük, hogy észleljük a megakadó test révén létrejövő áramlat kiszélesedését a csapolónyílás elzáródásához.The object of the present invention in solving the furnace drainage of the type described in the introduction is that the body is formed from intersecting flat side panels so as to be stuck in the tap opening, thereby blocking 20-80% of the tap opening, to detect the widening of the current through the blocking body to block the tap opening.

Célszerű az olyan foganatosítási mód az egyszerű megvalósíthatóság miatt, hogy a testet poliéderszerűen, illetve kockaként alakítjuk ki.For the sake of ease of implementation, it is desirable that the body be formed in a polyedder or cube fashion.

A találmány szerinti eljárást a továbbiakban foganato5ítási₍példák segítségéve! ismertetjük.The invention will hereinafter foganato5ítási _(Working Examples! Described.

A találmány szerinti eljárásnál a salakátfolyás csökkentésére a csapolónyílás felett a kemencében lévő folyékony salak és fém felszínére, a folyékony fém és a folyékony salak sűrűsége közötti sűrűségű testet ejtünk. A testet olyan méretűre alakítjuk, amelynek legkisebb keresztmetszeti mérete nagyobb, mint a csapolónyílás legnagyobb keresztmetszeti mérete. A csapolónyíláson keresztül a fo2 lyékony fémet a kemencéből lecsapoljuk, majd a csapolónyíláson keresztüli kiömlést elzárjuk, megelőzve a salakátfolyást a már lecsapolt fém felszínére. A megoldás újszerűsége abban van, hogy a testet egyenlőoldalú sík oldallapokból olyan metsződéssel alakítjuk ki, hogy a csapolónyílásban megakadjon és ezáltal a csapolónyílás keresztmetszetének 20-80 %-át elzárjuk, egyidejűleg a csapolónyíláson kilépő áramlat jellegét ellenőrizzük, hogy észleljük a megakadó test révén létrejövő áramlat kiszélesedését a csapolónyílás elzárásához. Az acélgyártáshoz felhasznált test anyagának sűrűsége előnyösen 3,32-6,09 kg/1. A test anyaga folyékony fémben és salakban gyakorlatilag oldhatatlan. A test bármely irányba eső legnagyobb méretét előnyösen 130 + 300 mm-re vesszük, amivel a 100-250 mm-es átmérőjű körkeresztmetszetű csapolónyílás felületének mintegy 20 - 80 %-át elzárjuk oly módon, hogy a megakadó test csúcsa a csapolónyílás középpontján helyezkedik el. így amikor a fém utolsó része kezd kifolyni a kemencéből a test fenti helyzetében megakad a csapolónyiláson és az áramlat kiszélesedését hozza létre, minthogy a nyílás csak részlegesen van elzárva. A kiszélesedő áramlat jelzést ad a kemence kezelő számára, hogy a salakáramlás hamarosan kezdetét veszi. Ily módon a kemence kezelő elzárhatja a fémfolyamot, megakadályozva a salak átfolyását a csapolóüstbe.In the process of the invention, a body having a density between the liquid metal and the liquid slag is dropped onto the surface of the liquid slag and metal in the furnace to reduce the slag flow. The body is resized to a size that has the smallest cross-sectional dimension larger than the largest cross-sectional dimension of the tap opening. Liquid metal fo2 is drained from the furnace through the spout and the spill through the spout is sealed to prevent the slag from flowing to the surface of the already drained metal. The novelty of the solution is that the body is formed from equal planar side panels so that it gets stuck in the tap opening and thereby closes 20-80% of the tap hole cross-section, while simultaneously checking the nature of the current exiting the tap hole to detect current widening to close the spout. The density of the body material used for steel production is preferably 3.32 to 6.09 kg / l. Body material is practically insoluble in liquid metal and slag. Preferably, the largest body size in any direction is taken to be 130 + 300 mm, thereby sealing about 20% to 80% of the surface of the tap hole with a diameter of 100 to 250 mm, such that the tip of the blocking body is centered on the tap hole. Thus, when the last part of the metal starts to flow out of the furnace, it stops at the tap opening in the above position of the body and causes the flow to expand, since the opening is only partially blocked. The widening current signals to the furnace operator that the slag flow is about to begin. In this way, the furnace operator can block the metal stream, preventing the slag from flowing into the trough.

A poliéder-formájú szerkezet elsődleges előnye, hogy megakadása nem permanens a csapolónyílásban és eltávolításához nem szükséges szúrólángot alkalmazni.The primary advantage of the polyhedron structure is that its jamming is not permanent in the tap opening and does not require the use of a flame to remove it.

A test oldallapjait azonos alakúra és méretűre alakítjuk ki. Előnyös a kockaszerű kialakítás. A testet tűzálló anyagból, továbbá a sűrűséget növelendő, abban elosztott szilárd fémrészekből állítjuk elő. A fémrészeket sörétből, vagy fémrostból, vagy mindkettőből képezzük, ahol a fémrostok a test kohézióját növelik. A söréthez előnyösen szénacélt, a fémrostokhoz rozsdamentes acélt használunk.The sides of the body are shaped to the same shape and size. A cube-like design is preferred. The body is made of a refractory material and solid metal parts distributed therein to increase density. The metal parts are formed of shotgun, or metal fiber, or both, where the metal fibers increase the cohesion of the body. Carbon steel is preferably used for the shotgun, while stainless steel is used for the metal fibers.

A találmány szerinti eljárás jobb megértése céljából a találmány részleteit rajzon, kiviteli példákkal ismertetjük. A rajzon azFor a better understanding of the method of the invention, the details of the invention will be illustrated by the following drawing examples. In the drawing it is

1. ábra a csapolási helyzetbe billentett kemence metszete, a csapolandó folyékony fémmel és a lebegő eldugaszoló elhelyezkedésével, aFigure 1 is a sectional view of the tilted furnace with the liquid metal to be tapped and the position of the floating plug;

2. ábra a lebegő eldugaszoló vázlatos felfekvése a csapolónyíláson.Figure 2 is a schematic representation of the floating plug in the spout.

Az 1. ábrán az acélgyártó 10 konverter, a 12 tűzálló bélés és a 14 csapolónyílás látható a 10 konverter 16 felső nyílása közelében. A konvertert szokásos függőleges helyzetéből lefelé billentettük, ezáltal a 18 folyékony fém és a 20 salak lecsapolható. A lebegő eldugaszoló 22 kocka a salakfém közötti vála§zfelületsn lebeg a esapolás folyamán. A 2. ábrán a lebegő eldugaszoló 22 kocka a 24 csapolónyílásban felfekve, megakadva látható, amint részlegesen zárjuk el a 24 csapolónyílást.Figure 1 illustrates the steel converter 10, the refractory lining 12 and the tapping opening 14 near the upper opening 16 of the converter 10. The converter is tilted downward from its normal vertical position to drain the liquid metal 18 and slag 20. The floating plug cube 22 floats on the surface between the slag metal during the rainfall. Figure 2 shows the floating plug cube 22 lying upright in the tapping opening 24, jammed as it partially closes the tapping opening 24.

150 mm-es átmérőjű csapolónyílásnál 180 — 200 mm élhosszúságú kocka jól működik, előnyös a 180 mm-es kocka, amellyel egy 150 mm-es csapolónyílás keresztmetszetének 40%-át zárja el.For a 150 mm tap opening, a cube with an edge length of 180 to 200 mm works well, preferably a 180 mm cube, which closes 40% of the cross section of a 150 mm tap opening.

A 22 kockát bármilyen, a folyékony fém és salakThe 22 cubes are any liquid metal and slag

187 077 oldóhatásának ellenálló, tűzálló anyagból kialakíthatjuk, legalább olyan méretűre, hogy a 14 csapolónyílásban a szükséges megakadást létrehozzuk. Előnyös az önthető tűzálló anyag alkalmazása. 180 mm élhosszúságú, 4,15-4,71 kg/1 sűrűségű kockákat használtunk, noha a salak és a fém sűrűsége közötti bármilyen sűrűség megfelelne. Például 6,92 kg/1 sűrűségű folyékony fém és 2,77 kg/1 sűrűségű salak esetén az alábbi példákban felsorolt anyagösszetételeket használtuk a kocka előállításához.187,077 can be formed from a refractory material which is resistant to dissolution, at least sized to provide the necessary stop in the spout 14. The use of a castable refractory is preferred. Cubes having a 180 mm edge length and a density of 4.15 to 4.71 kg / l were used, although any density between slag and metal density would be appropriate. For example, for liquid metal with a density of 6.92 kg / l and for slag with a density of 2.77 kg / l, the material compositions listed in the examples below were used to make the cube.

1. sz. táblázat „A” kocka, élhosszúság: 180 mm; sűrűség: 4,15 kg/1; anyagösszetétel:No. 1 Table A Cube, edge length: 180 mm; density: 4.15 kg / l; Material Composition:

tűzálló cement 3,4 kg finom vasérc koncentrátum 6,9 kg acélsörét 13,0 kg víz 1,1 kg rozsdamentes acélrost 0,7 kgrefractory cement 3.4 kg fine iron ore concentrate 6.9 kg steel beer 13.0 kg water 1.1 kg stainless steel fiber 0.7 kg

2. sz. táblázat „B” kocka élhosszúság: 180 mm; sűrűség: 4,71 kg/1; anyagösszetétel:No. 2 Table B cube edge length: 180 mm; density: 4.71 kg / l; Material Composition:

tűzálló cement 2,4 kg finom vasérc koncentrátum 4,7 kg acélsörét 19,4 kg víz 1,1 kg rozsdamentes acélrost 0,7 kgrefractory cement 2.4 kg fine iron ore concentrate 4.7 kg steel beer 19.4 kg water 1.1 kg stainless steel fiber 0.7 kg

Az acélsörét kereskedelmi forgalomban beszerezhető és a kocka sűrűségének növeléséhez használhatjuk fel. A vasérc a folyékony acélfürdőben lévő szénnel vegyi reakcióba lép és jelzi az elmerült kocka helyét. A rozsdamentes acélrostok a kocka belső kötését valósítják meg és megakadályozzák annak túl korai széttöredezését. Természetesen a kockákat teljesen kiszárítjuk, hogy a maradék nedvesség, amely a folyékony fémmel érintkezik, nehogy a kockák repedését, illetve törését okozza.Steel beer is commercially available and can be used to increase the cube density. Iron ore reacts chemically with carbon in the liquid steel bath to indicate the location of the submerged cube. Stainless steel fibers form the inside of the cube and prevent it from breaking too early. Of course, the cubes are completely dried so that any residual moisture that comes in contact with the liquid metal does not cause the cubes to crack or break.

Fontos, hogy a kockát pontosan a csapolónyílás feletti felszínre ejtsük, és biztosítsuk, hogy a csapolás idején a fémolvadék áramlatok a kockát közvetlenül a csapolónyílás fölé szállítsák és ott megakadjon. Megállapítottuk, hogy a BOP, vagy Q-BOP típusú kemencéknél a lefelé billentésnél a függőlegeshez képest 88--103—os kemencedöntésnél a legelőnyösebb csapolásnál a fémnyerés. A szögtartomány különböző tényezőktől függhet, mint pl. a tűzálló bélés eróziója, szilárd salak vagy fém felrakodás a konverter felső nyílásánál stb. Ésszerű becslés állapítható meg a csapolónyílás elhelyezését illetően, figyelembevéve a csapolónyílás és a forgócsap különböző kemencebillentési szögeknél vett vízszintes távolságát. A csapolónyílásnak, a forgócsapoktól mért távolsága 1,2 m körül változhat. így a kockát a számított 1,2 m-es távolság felénél helyezhetjük a kemencébe. A műveletet a felső nyí⁵ lás mellől, talajszintről különféle eszközökkel végezhetjük el.It is important to drop the cube just above the tap opening and ensure that during the tap, the molten metal streams convey the cube directly over the tap opening and get stuck there. It has been found that for BOP or Q-BOP ovens, metal extraction is most preferred for tilting down from 88 to 103 when tilting downwards relative to vertical. The angle range may depend on various factors, such as: erosion of the refractory lining, solid slag or metal loading at the top of the converter, etc. A reasonable estimate can be made regarding the location of the spout, taking into account the horizontal distance between the spout and the pivot at different furnace tilting angles. The distance of the drain opening from the pivots may vary by about 1.2 m. Thus, the cube can be inserted into the furnace at half the calculated distance of 1.2 m. The operation away from the upper openings ⁵ LAS ground level can be carried out by various means.

A kockát azelőtt kell a kemencébe helyezni, mielőtt a folyékony fém utolsó részének csapolásánál örvény keletkezik. Ez a periódus, az örvénylés kez¹θ dete, a fémfürdőnek a csapolónyílás méretéhez és alakjához való viszonyából megállapítható. Ez a krtikus maradék fémfürdő tömeg hagyományos acélgyártásnál BOP vagy Q-BOP típusú kemencéknél képlettel kiszámítható. Általában, előnyös a ¹⁵ kockát egy kiszámított időszakon belül, egy vagy kettő perccel a teljes fémmennyiség lecsapolása előtt e kemencébe helyezni.The cube must be placed in the furnace before a vortex is formed when the last part of the liquid metal is taped. This period, ¹ θ of the start of the vortex, can be deduced from the relation of the metal bath to the size and shape of the tap hole. This critical residual metal bath mass can be calculated using the formula for conventional steel making BOP or Q-BOP furnaces. Generally, it is advantageous to place the cube ^{15 in} this furnace within a calculated period of one or two minutes before draining the entire amount of metal.

Az eljárás előnye, hogy a poliéder formájú szerkezet nem akad meg permanensen a csapolónyílás²⁰ bán és nem teszi szükségessé a szúróláng használatát. Az eljárás előnye továbbá, hogy a csapolónyílás elzárószerkezetének működtetéséhez határozottan észlelhető jelzést ad.The advantage of the process is that the polyhedron structure is not permanently stuck in the tap opening ²⁰ and does not require the use of a sting-flame. A further advantage of the method is that it provides a clearly perceptible signal for actuation of the tap opening shutter.

Claims (4)

1. Eljárás salakátfolyás csökkkentésére folyékony fém kemence csapolónyílásán keresztüli le3° csapolásánál, ahol a csapolómyílás felett a kemencében lévő folyékony salak és fém felszínére, egy, a folyékony fém és a folyékony salak sűrűsége közötti sűrűségű testet ejtünk, amelynek legkisebb keresztmetszeti mérete nagyobb, mint a csapolónyílás legnagyobb keresztmetszeti mérete; a csapolónyíláson keresztül a folyékony fémet a kemencéből lecsapoljuk, majd a csapolónyíláson keresztüli kiömlést elzárjuk, megelőzve a salakátfolyást a már lecsapolt fém felszínére, azzal jellemezve, hogy a testet egyenlőoldalú sík oldallapokból úgy alakítjuk ki, hogy a csapolónyílásban megakadjon és ezáltal a csapolónyílás keresztmetszetének 20 - 80 %-át elzárjuk, a csapolónyíláson kilépő áramlat jeliegét ellenőrizzük, és észleljük a megakadó test révén létrejövő áramlat kiszélesedését a csapc lónyílás elzárásához.A method for reducing slag flow through a 3 ° tap of a liquid metal furnace tap, wherein a body having a density between the liquid metal and the liquid slag having a minimum cross-sectional dimension is dropped over the liquid slag and metal surface of the furnace. the maximum cross-sectional dimension of the spout; draining the liquid metal from the furnace through the tapping opening, and preventing the spillage through the tapping opening, preventing the slag from flowing to the surface of the already drained metal, characterized in that the body is formed of 80% is blocked, the signal exiting the tap hole is checked, and the current generated through the blocking body is widened to close the tap hole. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a testet poliéderszerűen alakítjuk ki.2. A method according to claim 1, wherein the body is formed in a polyhedron. 3. Az l. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve., hogy a testet kockaszerűen alakítjuk ki.3. The l. The method of claim 1 or 2, wherein the body is formed cubically. 4 A 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a testet kockaként alakítjuk ki.The method of claim 3, wherein the body is formed as a cube.