SK284456B6 - Zariadenie na redukciu a tavenie kovov a spôsob tavenia a redukcie - Google Patents
Zariadenie na redukciu a tavenie kovov a spôsob tavenia a redukcie Download PDFInfo
- Publication number
- SK284456B6 SK284456B6 SK1997-2000A SK19972000A SK284456B6 SK 284456 B6 SK284456 B6 SK 284456B6 SK 19972000 A SK19972000 A SK 19972000A SK 284456 B6 SK284456 B6 SK 284456B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- vessel
- charge
- container
- carbon
- metal
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims description 12
- 238000010309 melting process Methods 0.000 title abstract description 3
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 title 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 8
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000010405 reoxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009993 protective function Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 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
- F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/18—Electroslag remelting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/12—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in electric furnaces
-
- 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
- C21C5/5241—Manufacture of steel in electric furnaces in an inductively heated furnace
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/003—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals by induction
-
- 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
- F27B14/00—Crucible or pot furnaces
- F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
- F27B14/061—Induction furnaces
- F27B14/065—Channel type
-
- 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
- F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any of groups F27B1/00 - F27B15/00
-
- 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
- F27B3/20—Arrangements of heating devices
- F27B3/205—Burners
-
- 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
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
V zariadení na spôsob redukcie a tavenia kovov je vsádzka (15) obsahujúca kov a uhlík zahrievaná v indukčnej peci (10) tvorenej ohrievacou nádobou (11), v ktorej môže vsádzka (15) plávať v tvare aspoň jednej hromady (16, 17) na kúpeli tekutého kovu (18) v nádobe (11). Zariadenie obsahuje aspoň jeden indukčný vykurovací člen čiže induktor (12), ktorý je umiestnený pri osi (11.1) dna nádoby (11) a ktorého pozdĺžna os je orientovaná kolmo na pozdĺžnu os nádoby (11).ŕ
Description
Tento vynález sa týka zariadenia a spôsobu redukcie a tavenia kovov, akým je napríklad spôsob výroby ocele, v ktorom je vsádzka obsahujúca kov a uhlík zahrievaná v kanálovej indukčnej peci s cieľom redukcie a tavby tej časti vsádzky, ktorá obsahuje kov.
Doterajší stav techniky
Bežná kanálová indukčná pec obvykle zahŕňa pozdĺžnu valcovú ohrievaciu nádobu v podstate kruhového prierezu, ktorá je ohrievaná dvoma pozdĺžnymi radmi indukčných topných členov, čiže induktorov, rozmiestených od seba tak, že každý rad prebieha pozdĺž dna nádoby na protiľahlých stranách pozdĺžnej osi nádoby.
Jedna taká pec je napríklad opísaná v US patente č. 5 411 570, kde je použitá na redukciu a tavenie vsádzky obsahujúcej kov a uhlík.
V procese opísanom v uvedenom US dokumente je vsádzka zavážaná do ohrievacej nádoby dvoma pozdĺžnymi radmi kanálov, ktoré sú umiestnené na protiľahlých okrajoch kruhového úseku hornej steny nádoby, následkom čoho vsádzka v nádobe pláva na povrchu kúpeľa roztaveného kovu v tvare dvoch klinových hromád tiahnucich sa pozdĺž protiľahlých strán steny nádoby tak, že širší kraj hromady je pri strede nádoby. Z tohto plynie, že vrcholy hromád plaviacich sa na kovovom kúpeli sú umiestnené takmer vertikálne nad hrdlami (otvormi) induktorov.
Keďže je kov ohrievaný stratami I2R v induktore a prúdenie pomerne horúceho kovu nahor nastáva priamo nad hrdlom induktora, viac tepla obdržia spodné vrstvy hromád v oblastiach situovaných takmer priamo pod vrcholmi, ako v iných oblastiach. (Horúce miesta sa tvoria pod najvyššími bodmi radov hromád). Častice vsádzky sú teda „spotrebované“ hlavne v spomínaných oblastiach takmer priamo pod vrcholmi hromád, čoho následkom je výsledný tok častíc smerom k týmto oblastiam.
Tok častíc vsádzky v hromadách možno vyjadriť pomocou vektorov. Tieto vektory toku sa môžu vzťahovať ku svojim zložkám predstavujúcim tok kolmý na povrch hromady a tok rovnobežný s povrchom. Tok kolmý na povrch hromady je nežiaduci, lebo teplo absorbované sálaním od stropu nádoby na povrchu hromady môže byť fakticky vedené len do hĺbok rádovo 25 mm. To znamená, že len čo sa častica dostane približne 25 mm kolmo na povrch, je prakticky odtienená od zdroja sálavého tepla. Čas potrebný na tento pohyb môže byť označený ako čas „expozície“.
Skrátenie času expozície častíc má za následok zníženie absorpcie sálavej energie týmito časticami. Z toho opäť vyplýva, že tie častice, ktoré dosiahnu úpätie hromád, kde je miera ohrevu induktormi a tým i miera tavenia menšia, sú vystavené sálaniu dlhší čas, ako by boli inak. Dlhší čas expozície zase znamená vyššie povrchové teploty a teda znížený prenos sálavého tepla do materiálu pri úpätí hromád. Pomerne vysoké teploty a vysoký stupeň redukcie materiálu pri úpätí hromád môžu spôsobiť aj reoxidáciu, pretože chýba ochranná funkcia redukčného plynu. (Redukčné reakcie prebehli, teda sa netvorí v tejto oblasti už žiadny plyn, ktorý by chránil vsádzku pred reoxidáciou účinkom CO2).
Tak preexpozícia, ako aj podexpozícia častíc vsádzky sálaním sú nežiaduce, keďže vedú ku zvýšenej spotrebe elektrickej energie aj reduktantu.
Ďalšou nevýhodou uvedeného známeho usporiadania je to, že podstatný rozdiel medzi spracovávaním materiálu vsádzky, ktorý prenikne na úpätie hromád a ostatným materiálom vedie k podstatnému rozdielu pomeru uhlíka a kyslíka disponibilného v čase, ako sa častice roztavia. Pomerné množstvá týchto odlišne vytváraných materiálov prenikajúcich k tekutému kúpeľu sú väčšie pri použití vyšších príkonov. Keď dosiahne takto vzniknutá nehomogenita stupeň, kedy prebytočný uhlík, rozpustený v jednej oblasti a prebytočný kyslík, rozpustený v druhej oblasti, pri zmiešaní prekročí medzu rozpustnosti, uvoľňuje sa oxid uhoľnatý. Pri vývine tohto plynu dochádza k narušeniu taviaceho procesu a potenciálne nebezpečnej situácii. Maximálny elektrický príkon preto musí byť obmedzený na pomerne nízke hodnoty, čo však znižuje dosiahnuteľnú produkciu.
V uvedenom známom zariadení je minimálna výška hladiny tekutého kovu pri normálnej činnosti stanovená požiadavkou, aby rady induktorov najviac vzdialených od výpustného otvoru boli vždy pod jej úrovňou a to aj keď je pec čo najviac sklonená k výpustnej strane. Toto obmedzenie spolu s požiadavkou, že hromady musia celkom pokrývať kovový kúpeľ, zmenšuje priestor, ktorý je k dispozícii na formovanie hromád a na spaľovanie plynov zo vsádzky alebo paliva, ktoré možno do pece zaviesť. V závislosti od uhla uloženia hromád je projektovaná plocha povrchu na prenos tepla k hromadám tiež obmedzená minimálnou výškou hladiny kúpeľa tekutého kovu.
Ďalším význakom známeho zariadenia je, že induktory, buď s jednoduchou alebo dvojitou slučkou, sú vždy umiestnené tak, že ich žľaby sú rovnobežné s pozdĺžnou osou horizontálnych bubnových pecí. To znamená, že bežné oválne hrdlá otvorov majú pozdĺžne osi rovnobežné s pozdĺžnou osou pece. Keďže hrdlá induktorov sú obvykle oddelené silnými stenami zo žiaruvzdorného materiálu, ktoré nesú ostatnú žiaruvzdornú výstelku pece, je počet induktorov v rade na jednotke dĺžky pece obmedzený. Horúce miesta sa preto tvoria typicky po 4 až 5 metroch od seba. Toto ďalej prispieva k nehomogenite pohybu materiálu v hromadách.
Podstata vynálezu
Predmetom tohto vynálezu je zariadenie na uvedený cieľ, ktoré odstraňuje alebo aspoň minimalizuje spomínané nedostatky.
Podľa tohto vynálezu je predkladané zariadenie na spôsob redukcie a tavenia kovov, v ktorom je vsádzka obsahujúca kov a uhlík ohrievaná v indukčnej peci tvorenej ohrievacou nádobou, v ktorej môže vsádzka plávať v tvare aspoň jednej hromady na kúpeli tekutého kovu, ktorého podstata spočíva v tom, že toto zariadenie zahŕňa aspoň jeden indukčný vykurovací člen čiže induktor, ktorý je umiestnený v osi dna nádoby alebo v jej blízkosti.
Prednostne je pec typu kanálovej indukčnej pece.
Ďalej podľa vynálezu aspoň jeden indukčný vykurovací člen slúži ako jediný externý zdroj ohrevu nádoby.
Ďalej podľa vynálezu je nádoba tvaru pozdĺžneho valca a má mnoho týchto induktorov, ktoré sú rozmiestnené v rade prebiehajúcom pozdĺž osi dna nádoby.
Ďalej ešte podľa vynálezu má nádoba pri svojom hornom okraji viac kanálov, ktorými možno do nádoby zavážať vsádzku, pričom sú kanály usporiadané v dvoch od seba vzdialených pozdĺžne prebiehajúcich radoch, takže vsádzka nimi zavezená bude mať tvar dvoch blízko seba sa tiahnucich hromád plaviacich sa na kúpeli tekutého kovu, každá z hromád je v priereze klinovitého tvaru, so širším okrajom alebo „vrcholom“ hromady nachádzajúcim sa pri stene nádoby a užším okrajom alebo „úpätím“ pri strede nádoby.
Prednosťou takéhoto usporiadania bude, že hromady budú ohrievané priamo pod ich „úpätím“ a priemerná rýchlosť pohybu častíc vsádzky kolmo na povrch hromád na iných miestach bude týmto minimalizovaná, takže väčšina materiálu vsádzky bude spotrebovaná na úpätí hromád alebo v ich blízkosti (t. j. v údolí utvorenom medzi dvoma radmi hromád), a teda priamo nad induktormi.
Týmto usporiadaním možno súčasne ustriehnuť podexpozíciu alebo preexpozíciu častíc vsádzky sálavou energiou v peci.
Navyše vďaka centrálnemu uloženiu induktorov môže byť výška hladiny kovového kúpeľa v nádobe a tým i celkový objem tekutého kovu ďaleko menší, ako v skôr uvedených známych zariadeniach, predíde sa tak spomínanej nehomogenite a v súlade s tým taktiež klesne spotreba elektrickej energie.
Ďalej podľa vynálezu sú induktory umiestnené tak, že ich pozdĺžne osi prebiehajú v podstate v pravých uhloch proti pozdĺžnej osi pece.
Zásluhou tohto usporiadania možno umiestniť na jednotku dĺžky nádoby viac induktorov a počet horúcich miest tvoriacich sa pod údolím medzi radmi hromád vzrastie, keďže sa skráti vzdialenosť medzi jednotlivými horúcimi miestami.
Ďalej podľa vynálezu je konfigurácia zariadenia taká a podmienky reakcie vnútri nádoby sú regulované takým spôsobom, že vsádzka prekrýva ako most celý kúpeľ tekutého kovu. Toto usporiadanie zaisťuje, že v podstate celá redukcia kovu prebieha vo vsádzke, t. j. v pevnom skupenstve.
Spomínaná konfigurácia zariadenia sa môže napríklad týkať počtu a/alebo umiestnení spomínaných kanálov, ktorými je vsádzka zavážaná do nádoby.
Spomínaná regulácia podmienok reakcie zase môže byť uplatnená regulovaním ktoréhokoľvek jedného alebo viacerých nasledujúcich parametrov:
1. množstva a rýchlosti zavážania vsádzky do nádoby;
2. veľkosti častíc vsádzky;
3. stupňa zmiešania zložiek vsádzky obsahujúcich kov a uhlík;
4. tepla dodávaného nádobe prostredníctvom induktoru(ov);
5. tepla vyvíjaného akýmkoľvek plynom(plynmi) a/alebo inými palivami spaľovanými v nádobe v priestore nad hromadami.
Teplo uvedené v bode 5 (vyššie) môže napr. vznikať spaľovaním oxidu uhoľnatého unikajúceho zo vsádzky v nádobe s kyslíkom alebo so zmesi kyslík/vzduch horákmi umiestnenými v nádobe v oblasti nad vsádzkou. Teplo vzniknuté takým spaľovaním, rovnako ako sálavé teplo odrážané stropom nádoby, možno tiež použiť na predohriatie vsádzky vnútri a/alebo zvonku nádoby.
Ďalej podľa vynálezu vzduch a/alebo zmes vzduch/kyslik použitý v spomínaných horákoch môže obsahovať jemne delený materiál, ktorý môže „horieť“ pri teplotách dosiahnutých uvedeným spaľovaním oxidu uhoľnatého a/alebo paliva nad hromadami. Toto „horenie“ zvyšuje intenzitu sálania plameňa a teda jeho tepelný účinok na vsádzku.
Jemne delený materiál môžu byť napríklad sadze.
Jemne delený materiál môže byť tiež vápenec alebo môže obsahovať vápenec. Tento vápenec môže pomáhať odstraňovať síru z plynov prítomných v peci.
Ďalej podľa vynálezu má nádoba aspoň jeden výpust na roztavený kov a/alebo strusku, ktoré boli vyprodukované počas reakcie.
Ďalej ešte podľa vynálezu spôsob výroby kovu je spôsobom výroby ocele, v ktorom je zmes uhlíka vo forme jemne deleného uhlia alebo koksu a jemne delenej vhodnej rudy s obsahom oxidu železa zahrievaná v nádobe s cieľom redukcie oxidu železa a roztavenia výslednej ocele, ktorá môže byť vypustená ako oceľ obsahujúca menej ako 0,1 % uhlíka.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Jedno vyhotovenie vynálezu bude teraz opísané pomocou príkladu s odkazmi na príslušné vyobrazenia, v ktorých je na: obr. 1 schematický prierez pecou podľa vynálezu; obr. 2 pohľad na dno pece podľa vynálezu v smere šípky „A“ na obr. 1.
Príklady uskutočnenia vynálezu
V tomto vyhotovení vynálezu je použitý kanálový typ indukčnej pece 10, ktorá zahŕňa pozdĺžnu valcovú nádobu 11 kruhového prierezu, ktorá je vybavená pozdĺž osi dna 11.1 (obr. 2) mnohými elektrickými induktormi 12, každý s výkonom rádovo 2,2 MW. Induktory 12 sú umiestnené tak, že ich pozdĺžne osi 12.1 (obr. 2) prebiehajú v pravých uhloch proti osi 11.1.
Nádoba 11 má dva rovnobežné rady zavážacích kanálov - na obr. 1 je však znázornený z každého radu len jeden, 13 a 14 - ktoré sú rozmiestnené na protiľahlých stranách po dĺžke nádoby 11. Sú použité na zavážanie vsádzky 15 do nádoby 11, aby sa utvorili dve pozdĺžne sa tiahnuce hromady 16 a 17, plávajúce na kúpeli 18 tekutého kovu, každá v podstate v priereze klinovitého tvaru so širším okrajom každého klinu, t. j. vrcholom hromady, pri stene nádoby 11 a užším okrajom klinu, t. j. úpätím hromady pri osi 11.1 nádoby 1.
Ak je to potrebné, môže byť pri štarte procesu do nádoby 11 zavedená malá dávka tekutého kovu niektorým zavážacím kanálom - nie je znázornený - aby sa vytvoril počiatočný kovový kúpeľ.
Vsádzka 15 obsahuje homogénnu zmes častíc uhlíkovej zložky ako napr. uhlia alebo koksu a oxidu železa, uhlíková zložka je prítomná v koncentrácii nepatrne nižšej ako predstavuje stechiometrické množstvo uhlíka nutného na redukciu rudy a veľkosť častíc vsádzky 15 je taká, že častice môžu prejsť sitom s otvormi 3 mm.
Nádoba 11 je pozdĺž hornej steny taktiež vybavená mnohými kyslíkovými horákmi, z ktorých sú na obr. 1 znázornené len dva 20 a 21, pomocou ktorých možno CO tvoriace sa pri reakcii a prenikajúce hornou vrstvou vsádzky 15, spaľovať.
Vsádzka 15 je do nádoby zavedená takým spôsobom a v takej miere a podmienky reakcie sú tak regulované, ako to bolo vysvetlené v predchádzajúcom opise, že spodné časti hromád 16 a 17 navzájom splývajú, takže materiál vsádzky 15 tvoria „most“ prekrývajúci celý tekutý kúpeľ 18 so svojou najužšou časťou v zóne 19.
Skutočnosť, že sa tento most vytvoril a že zostáva neporušený, možno napríklad zistiť pomocou „mernej tyčky“ (nie je znázornená), alebo vhodným inšpekčným okienkom (nie je znázornené) v stene nádoby 11. Môže na to byť tiež použitý vhodný prístroj na záznam obrazu (taktiež nie je znázornený) umiestnený vnútri nádoby 11.
Pri procese sa vo vsádzke 15 hromád 16 a 17 utvorí reakčná zóna, ktorá prebieha virtuálne zo dna hromád k ich horným okrajom. Súčasne sa tvorí taviaca zóna 22, ktorá prebieha medzi dnami hromád 16 a 17 a horným povrchom tekutého kúpeľa 18. Počas reakcie sa redukovaná vsádzka 15 pohybuje vplyvom gravitácie z reakčnej zóny k taviacej zóne.
Struska tvoriaca sa počas tavenia pláva na povrchu kúpeľa 18 v tuneli 23 vedúcom pozdĺž osi 11.1 pod taviacou zónou. Tunel 23 vedie k výpustke strusky (nie je znázornená) v nádobe 11a zavážacie kanály 13 a 14 sú usporiadané vzhľadom na výpustku tak, že struska v tuneli 23 je nasmerovaná k výpustke strusky. Tekutá oceľ (+0,1 % uhlíka) môže byť vypúšťaná z nádoby 11 výpustkou (nie je znázornená).
V priebehu procesu spomínaný „most“ slúži na zábranu padania materiálu vsádzky 15 z hromád 16 a 17 priamo do strusky v tuneli 23, alebo do kúpeľa tekutého kovu 18 a tým k predchádzaniu vzniku „krátkeho spojenia“.
Teplo dodávané kúpeľu 18 induktormi 12 preniká do vsádzky 15 v hromadách 16 a 17 a spolu s teplom zo spaľovaného CO horákmi 20 a 21 a sálavým teplom zo stropu nádoby 11 spôsobí, že častice oxidu železa a uhlíka vo vsádzke 15 vstúpia do reakcie, ktorej výsledkom je redukcia oxidu železa. Takmer celá redukcia, ktorá súčasne prebieha v pevnom skupenstve, prebehne v najhorúcejšej 20 mm vrstve hromád 16 a 17, hlavne vďaka dodatočnému teplu, ktoré tejto vrstve dodáva spaľovanie CO horákmi 20 a 21 a sálavé teplo od stropu nádoby 11.
Prednosťou bude, že zásluhou centrálneho umiestnenia induktorov 12 „úpätia“ hromád 16 a 17 obdrží od induktorov 12 najviac tepla, takže častice vsádzky 15 budú prevažne spotrebované v oblasti 19. V dôsledku toho bude tok častíc po hornom povrchu hromád 16 a 17 prevažne rovnobežný s týmto povrchom a teda nevznikne diskutovaný problém „preexpozícic“ alebo „podexpozície“.
Ďalej centrálne umiestnenie induktorov 12 umožni použitie omnoho nižšej hladiny kovového kúpeľa 18 ako je hladina v spomínanom doteraz známom usporiadaní (ukázaná prerušovanou čiarou 24 na obr. 1), čo bude ďalším prínosom.
Ďalej, „priečne“ uloženie induktorov 12 proti osi 11.1 umožní použitie viacerých induktorov 12 na jednotku dĺžky nádoby 11 ako v doteraz známych usporiadaniach, takže oproti nim vzrastie počet horúcich miest pod údolím medzi hromadami 16 a 17.
Taktiež bude prednosťou, že do rámca vynálezu spadá aj proces redukcie a tavenia kovov, ktorý využíva zariadenie podľa vynálezu.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (16)
1. Zariadenie na redukciu a tavenie kovov, v ktorom je vsádzka (15) obsahujúca kov a uhlík ohrievaná v indukčnej peci (10), obsahuje ohrievaciu nádobu (11), v ktorej môže vsádzka (15) plávať v tvare aspoň jednej hromady (16, 17) na kúpeli (18) tekutého kovu v nádobe (11), vyznačujúce sa tým, že indukčná pec (10) obsahuje najmenej jeden indukčný vykurovací člen alebo induktor (12), ktorý je umiestnený pozdĺž osi (11-1) dna nádoby (11).
2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa t ý m , že najmenej jeden elektrický induktor (12) je jediným vonkajším vykurovacím zdrojom nádoby (11).
3. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že nádoba (11) je v tvare pozdĺžneho valca obsahuje induktory (12), rozmiestnené v rade prebiehajúcom pozdĺž osi (11-1) dna nádoby (11).
4. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že nádoba (11) obsahuje pri svojom hornom okraji viacero kanálov (13, 14) na zavážanie vsádzky do nádoby (11), pričom sú kanály (13, 14) usporiadané v dvoch od seba vzdialených pozdĺžne prebiehajúcich radoch, takže vsádzka nimi zavezená môže mať tvar dvoch blízko seba sa tiahnucich hromád (16, 17) plávajúcich na kúpeli (18) tekutého kovu, každá z hromád (16, 17) je v priereze klinovitého tvaru, so širším okrajom alebo „vrcholom“ hromady (16, 17) nachádzajúcim sa pri stene nádoby (11) a užším okrajom alebo „úpätím“ pri strede nádoby (11).
5. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že každý induktor (12) je umiestnený tak, že jeho pozdĺžna os (12.1) prebieha v podstate v pravých uhloch proti pozdĺžnej osi nádoby (11).
6. Spôsob redukcie a tavenia kovov, kde je vsádzka (15) obsahujúca kov a uhlík ohrievaná v indukčnej peci (1), obsahujúcej ohrievaciu nádobu (11), v ktorej môže vsádzka plávať aspoň v tvare jednej hromady (16, 17) na kúpeli tekutého kovu v nádobe (11), pričom indukčná pec (10) obsahuje najmenej jeden indukčný vykurovací člen alebo induktor (12) umiestnený pozdĺž osi (11.1) dna nádoby (11), vyznačujúci sa tým, že konfigurácia valcovej nádoby (11) a podmienky reakcie vnútri nádoby sa regulujú na prekrytie celého kúpeľa (18) tekutého kovu ako mosta vsádzkou.
7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa t ý m , že uvedená konfigurácia sa týka počtu a/alebo umiestnenia kanálov (13, 14), ktorými je vsádzka zavážaná do nádoby (11).
8. Spôsob podľa nároku 6 alebo 7, vyznačujúci sa t ý m , že regulácia podmienok reakcie je uplatnená regulovaním ktoréhokoľvek jedného alebo viacerých nasledujúcich parametrov: množstvo a rýchlosť zavážania vsádzky do nádoby; veľkosť častíc vsádzky; stopne zmiešania zložiek vsádzky obsahujúcich kov a uhlík; tepla dodávaného nádobe prostredníctvom induktoru(ov); tepla vyvíjaného akýmkoľvek plynom(plynmi) a/alebo inými palivami spaľovanými v nádobe v priestore nad hromadami.
9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa t ý m , že teplo uvedené v bode 5 je získavané spaľovaním oxidu uhoľnatého unikajúceho zo vsádzky v nádobe s kyslíkom alebo zo zmesi kyslík/vzduch horákmi umiestnenými v nádobe v oblasti nad vsádzkou.
10. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa t ý m , že teplo vzniknuté týmto spaľovaním, rovnako ako sálavé teplo odrazené stropom nádoby, je použité aspoň na predhriatie vsádzky vnútri a/alebo vonku nádoby.
11. Spôsob poľa nároku 9 alebo 10, vyznačujúci sa tým, že vzduch a/alebo kyslík použitý v horákoch (20, 21) obsahuje jemne delený materiál, ktorý môže „horieť“ pri teplotách dosiahnutých uvedeným spaľovaním oxidu uhoľnatého a/alebo paliva nad hromadami (16, 17).
12. Spôsob podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že jemne delený materiál sú sadze.
13. Spôsob podľa nároku 11 alebo 12, vyznačujúci sa t ý m , že jemne delený materiál je alebo obsahuje vápenec.
14. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že nádoba (11) obsahuje najmenej jeden výpust na roztavený kov a najmenej jeden na strusku, ktoré boli vyprodukované počas reakcie.
15. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že spôsob výroby kovu je spôsobom výroby ocele, v ktorom zmes uhlíka vo forme jemne deleného uhlia alebo koksu a jemne delenej vhodnej rudy s obsahom oxidu železa je zahrievaná v nádobe (11) na redukciu oxidu železa a roztavenia výslednej ocele, ktorá môže byť vypustená ako oceľ obsahujúca menej ako 0,1 % uhlíka.
16. Spôsob podľa niektorého z nárokov 6 až 15, v y značujúci sa tým, že najmenej jeden induktor (12) sa umiestni tak, že jeho pozdĺžna os (12.1) prebieha v podstate v pravých uhloch proti pozdĺžnej osi nádoby (11).
1 výkres
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA986361 | 1998-07-17 | ||
| PCT/IB1999/001281 WO2000004197A1 (en) | 1998-07-17 | 1999-07-13 | Induction furnace for a metal reduction and melting process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK19972000A3 SK19972000A3 (sk) | 2001-08-06 |
| SK284456B6 true SK284456B6 (sk) | 2005-04-01 |
Family
ID=58266751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK1997-2000A SK284456B6 (sk) | 1998-07-17 | 1999-07-13 | Zariadenie na redukciu a tavenie kovov a spôsob tavenia a redukcie |
Country Status (28)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6537342B1 (sk) |
| EP (1) | EP1109943B1 (sk) |
| JP (1) | JP3679327B2 (sk) |
| KR (1) | KR100540459B1 (sk) |
| CN (1) | CN1258606C (sk) |
| AR (1) | AR020113A1 (sk) |
| AT (1) | ATE230036T1 (sk) |
| AU (1) | AU755217B2 (sk) |
| BG (1) | BG64199B1 (sk) |
| BR (1) | BR9912140A (sk) |
| CA (1) | CA2337177C (sk) |
| CZ (1) | CZ294003B6 (sk) |
| DE (1) | DE69904608T2 (sk) |
| DK (1) | DK1109943T3 (sk) |
| ES (1) | ES2189438T3 (sk) |
| ID (1) | ID28251A (sk) |
| MY (1) | MY120254A (sk) |
| PL (1) | PL193207B1 (sk) |
| PT (1) | PT1109943E (sk) |
| RU (1) | RU2232364C2 (sk) |
| SA (1) | SA99200528B1 (sk) |
| SI (1) | SI1109943T1 (sk) |
| SK (1) | SK284456B6 (sk) |
| TR (1) | TR200100090T2 (sk) |
| TW (1) | TW521092B (sk) |
| UA (1) | UA57148C2 (sk) |
| WO (1) | WO2000004197A1 (sk) |
| ZA (1) | ZA200007298B (sk) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005031170B3 (de) * | 2005-07-04 | 2006-12-14 | Siemens Ag | Metallurgische Vorrichtung |
| RU2414812C1 (ru) * | 2010-03-22 | 2011-03-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Устройство для индукционного нагрева деталей при нанесении металлокерамического слоя спеканием |
| BR112013022053A2 (pt) | 2011-03-01 | 2016-11-29 | Louis Johannes Fourie | forno de indução do tipo de canal |
| WO2015042691A1 (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-02 | Nsgi | Smelting apparatus and method of using the same |
| CN116134158A (zh) | 2020-02-26 | 2023-05-16 | Nsgi钢铁公司 | 熔炼设备和其冶金制程 |
| CN111233495B (zh) * | 2020-03-12 | 2021-05-11 | 中南大学 | 一种制备细晶碳化硼的烧结方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1328563C (en) * | 1986-06-12 | 1994-04-19 | Paul Metz | Method of treating metal melts and apparatus for carrying out the method |
| US5411570A (en) * | 1993-06-16 | 1995-05-02 | Iscor Limited | Steelmaking process |
| CZ288946B6 (cs) * | 1996-04-19 | 2001-10-17 | Ipcor Nv | Způsob redukce a tavení sloučenin obsahujících kov |
| CN1067108C (zh) * | 1996-07-25 | 2001-06-13 | 伊普科公司 | 金属还原和熔化方法及预热设备 |
-
1999
- 1999-07-13 CA CA002337177A patent/CA2337177C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-13 AU AU46402/99A patent/AU755217B2/en not_active Ceased
- 1999-07-13 DE DE69904608T patent/DE69904608T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-13 ID IDW20010117A patent/ID28251A/id unknown
- 1999-07-13 TR TR2001/00090T patent/TR200100090T2/xx unknown
- 1999-07-13 CN CNB998087637A patent/CN1258606C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-13 EP EP99929624A patent/EP1109943B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-13 ES ES99929624T patent/ES2189438T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-13 US US09/743,831 patent/US6537342B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-13 JP JP2000560293A patent/JP3679327B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-13 BR BR9912140-9A patent/BR9912140A/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-07-13 UA UA2000127605A patent/UA57148C2/uk unknown
- 1999-07-13 WO PCT/IB1999/001281 patent/WO2000004197A1/en not_active Ceased
- 1999-07-13 CZ CZ20004717A patent/CZ294003B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1999-07-13 AT AT99929624T patent/ATE230036T1/de active
- 1999-07-13 SK SK1997-2000A patent/SK284456B6/sk not_active IP Right Cessation
- 1999-07-13 ZA ZA200007298A patent/ZA200007298B/en unknown
- 1999-07-13 SI SI9930210T patent/SI1109943T1/xx unknown
- 1999-07-13 RU RU2001104441/02A patent/RU2232364C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1999-07-13 DK DK99929624T patent/DK1109943T3/da active
- 1999-07-13 KR KR1020007014523A patent/KR100540459B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-13 PT PT99929624T patent/PT1109943E/pt unknown
- 1999-07-13 PL PL345501A patent/PL193207B1/pl unknown
- 1999-07-15 AR ARP990103496A patent/AR020113A1/es active IP Right Grant
- 1999-07-16 MY MYPI99003011A patent/MY120254A/en unknown
- 1999-07-20 TW TW088112273A patent/TW521092B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-08-29 SA SA99200528A patent/SA99200528B1/ar unknown
-
2001
- 2001-01-15 BG BG105148A patent/BG64199B1/bg unknown
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR910006037B1 (ko) | 철광석의 용융환원방법 및 그 장치 | |
| EP2089549A2 (en) | Microwave heating method and apparatus for iron oxide reduction | |
| FI72750B (fi) | Tillvaratagande av vaerme och smaeltsystem foer skrotmetall. | |
| US12305926B2 (en) | Methods for preheating metal-containing pellets | |
| SK284456B6 (sk) | Zariadenie na redukciu a tavenie kovov a spôsob tavenia a redukcie | |
| CZ20003026A3 (en) | Process and apparatus for supplying granulated raw material for reduced iron | |
| RU2346057C2 (ru) | Усовершенствованный способ плавки для получения железа | |
| CN1039651A (zh) | 分离钢和炉渣的装置 | |
| BG63264B1 (bg) | Метод за редукция и топене на съединения, съдържащи метали | |
| RU2001104441A (ru) | Индукционная печь для раскисления и выплавки металла | |
| MXPA01000339A (en) | Induction furnace for a metal reduction and melting process | |
| RU2758422C1 (ru) | Дуговая сталеплавильная печь с конвейерной загрузкой шихты | |
| RU2359188C2 (ru) | Агрегат для переработки пылевидного свинец- и цинксодержащего сырья | |
| JPH06248366A (ja) | 亜鉛・鉛用還元炉及びその操業方法 | |
| SU549661A1 (ru) | Шахтна плавильна печь | |
| BR102018014006B1 (pt) | Sistemas e métodos para preaquecimento de péletes contendo metal | |
| PL55307B1 (sk) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Assignment and transfer of rights |
Owner name: ALLOYSTREAM HOLDINGS /PROPRIETARY/ LIMITED, PR, ZA Free format text: FORMER OWNER: IPCOR N.V., CURACAO, AN Effective date: 20091203 |
|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees |
Effective date: 20150713 |