ITMI960616A1 - Canale di raccordo per crogiolo di degassificazione - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

CANALE DI RACCORDO PER CROGIOLO DI DEGASSIFICAZIONE

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda un canale di raccordo per un crogiolo di degassificazione, con un rivestimento refrattario e un dispositivo di lavaggio a gas in esso disposto con pi? canali, i quali, distribuiti lungo il perimetro del canale di raccordo, si estendono attraverso il rivestimento refrattario in direzione radiale, riferita all'asse longitudinale centrale del canale di raccordo, ed esternamente sono collegabili ad almeno un condotto di alimentazione del gas.

In "Radex-Rundschau, fascicolo 4, 1990, 365" viene descritto lo sviluppo di elementi di lavaggio a gas per crogioli di degassificazione. Viene ivi citato che in un impianto tipico il lavaggio viene effettuato con da sei a dodici tubicini, ciascuno con diametro di 3 o 4 mm, nei canale di attacco del crogiolo sottovuoto.

In "Radex-Rundschau, fascicolo 4, 1992, 171" viene rappresentato un processo RH, in cui nel canale di attacco viene insufflato Argon attraverso tubicini di acciaio spessi da 3 a 4 mm.

Nel processo RH (Ruhrstahl-Heraeus) l'acciaio liquido da un siviera di colata viene convogliato in un tubo montante con l'ausilio di un gas di trasporto, in particolare Argon, che viene introdotto da sopra il livello del bagno di acciaio nel tubo montante, per effetto del suo aumento di volume nel tubo montante e inoltre nel crogiolo di evacuazione per effetto della differenza di pressione fra la pressione dellaria esterna e la depressione nel crogiolo di evacuazione stesso. L'acciaio aspirato nel crogiolo di evacuazione viene polverizzato, per cui si ottiene un forte aumento della superficie e quindi una buona degassificazione. Contemporaneamente l'ossigeno introdotto, che durante l'intero tempo di trattamento viene rifornito dalla scoria, d? luogo alla formazione di monossido di carbonio, che si libera sotto forma di gas nel crogiolo sottovuoto, per cui viene ottenuta la desiderata decarburazione.

Mediante una insufflazione addizionale di ossigeno si ? cercato di ottimizzare su valori bassi il pi? possibile la decarburazione fine.

Un rapido ciclo di decarburazione viene ottenuto in particolare mediante una elevata velocit? di circolazione della massa fusa e quindi mediante un accrescimento della corrente di gas di trasporto nonch? un aumento del diametro del canale di raccordo dell'impianto sottovuoto.

In EP 0 297 850 Al viene descritto un canale di raccordo dei tipo sopra citato nell'ambito di un processo RH. A tale riguardo, nel canale di attacco sono disposti perimetralmente pi? canali, che vengono suddivisi in due gruppi, uno dei gruppi venendo alimentato con gas ad alta pressione e un gruppo con gas a bassa pressione. In tal modo si intende far penetrare con profondit? diverse le correnti di gas alimentate nella massa fusa metallica condotta attraverso il canale di raccordo, e consentire una degassificazione uniforme della massa metallica fusa su tutta la sezione trasversale del canale di raccordo.

Usualmente, come materiale refrattario per la suddetta regione del canale di raccordo vengono impiegate qualit? di ossido di magnesio contenenti cromo, che presentano una buona stabilit?. Per? l'impiego di qualit? contenenti cromo crea oggigiorno crescenti preoccupazioni per motivi di protezione dell'ambiente. Le prescrizioni governative inducono in parte ad eliminare totalmente i materiali contenenti cromo.

E' scopo dell'invenzione ottimizzare i canali di raccordo noti per crogioli di degassificazione, tendendo in particolare ad ottenere una riduzione e un andamento pi? uniforme dell'usura del rivestimento ceramico refrattario.

A base dell?invenzione sta il riconoscimento che questo scopo pu? venire raggiunto mediante un "lavaggio tutt'intoro" dell'acciaio condotto attraverso il canale di raccordo (il tubo pescante) con un opportuno gas di trattamento in combinazione con una scelta speciale dei materiali per il rivestimento refrattario del canale di raccordo, tenendo conto dei seguenti parametri:

- Il gas deve venire alimentato perimetralmente in un velo di gas quasi continuo.

- Il rivestimento del canale di raccordo refrattario deve essere costituito almeno nella regione dei canali, ma preferibilmente in modo completo, da un materiale ceramico refrattario esente da cromo.

La forma di esecuzione descritta di un dispositivo di lavaggio a gas, in cui la massa metallica fusa condotta attraverso il canale di raccordo viene uniformemente irrorata perimetralmente quasi in continuazione (senza discontinuit?) con finissime bolle di gas, d? luogo dal punto di vista metallurgico ad un vantaggio nel trattamento della massa metallica fusa cos? nettamente sorprendente che il canale di raccordo, almeno nella regione dei canali, pu? ormai venire rivestito con un materiale refrattario che sia costituito da una qualit? magnesiaca esente da cromo.

Prodotti a base di ossido di magnesio esenti da cromo sono in effetti noti allo stato della tecnica (DE 43 19 741 Al; DE 35 27 789 C2), ma per altri scopi di applicazione.

L'impiego di qualit? di ossido di magnesio esenti da cromo in un canale di raccordo secondo lo stato della tecnica non era finora possibile per motivi di stabilit?. La tecnica di lavaggio sopra descritta, in concomitanza con il dispositivo di Lavaggio a gas appositamente eseguito, fa ora s? che possano trovare impiego senz'altro qualit? refrattarie, in particolare basiche, senza alterare apprezzabilmente la stabilit? del canale di raccordo. Ci? rappresenta un considerevole progresso dal punto di vista della tecnica ambientale.

In concreto, possono trovare impiego per esempio i seguenti materiali:

- spinelli MA (masse e minerali di spinello

- minerali e masse di spinello magnesiaco,

- masse e minerali magnesiaci con tenore di MgO superiore al 97% in peso, drogati con oppure

-qualit? di ossido di magnesio con un tenore inferiore ad 1,0% in peso di additivi metallici in forma di granuli tra 0,1 e 2,0 mm,

- ossido di magnesio con additivi fino ad 8,0% . in peso di altri ossidi refrattari sotto forma granulare, compattata 0 a pezzi < 5 mm.

L'esposizione di cui sopra ? soltanto esemplificativa. Possono venire impiegate anche altre qualit?, come da DE 43 19 741 Al.

In una forma di esecuzione particolarmente vantaggiosa sono impiegabili anche materiali refrattari che siano impregnati di pece. Il livello di stabilit? del canale di raccordo ? in tal modo ulteriormente aumentabile.

Corrispondentemente, l'invenzione riguarda, nella sua forma di esecuzione pi? generale, un canale di raccordo del tipo indicato di un crogiolo di degassificazione, in cui i canali per l'esecuzione di un velo di gas quasi continuo sono disposti perimetralmente in fitta successione lungo la parete interna dei canale di raccordo e il rivestimento del canale di raccordo, almeno nella regione dei canali, ? costituito preferibilmente completamente da un materiale refrattario esente da cromo.

Mediante una tale forma di esecuzione si ottengono i seguenti vantaggi: Viene ottenuta una corrente uniforme di acciaio liquido fin nel crogiolo sottovuoto. L?alimentazione di gas distribuita sull'intero perimetro, preferibilmente in fini bollicine, consente una distribuzione particolarmente fine del gas di trattamento con un volume di reazione che contemporaneamente ? fortemente accresciuto fra gas di trattamento e massa di acciaio fuso. Il gas, per esempio Argon, sale sulla parete interna del canale di raccordo e protegge pertanto il materiale di rivestimento refrattario del canale di raccordo. Ne consegue una usura molto pi? uniforme e ridotta del materiale refrattario non, soltanto nello stesso canale di raccordo ma anche nel recipiente inferiore dellimpianto sottovuoto. Non si verifica quasi pi? una formazione di incrostazioni come quelle osservate in parte allo stato della tecnica nella parte centrale e superiore dei crogiolo sottovuoto. Il tempo di trattamento dell'acciaio con elementi di lega viene ridotto. Corrispondentemente si riduce la quantit? necessaria di leganti. Infine, ? ottenibile un tasso di decarburazione pi? elevato e pi? rapido, per cui divengono necessarie minori quantit? di riducenti.

La forma di esecuzione costruttiva del dispositivo anulare di lavaggio a gas pu? venire modificata in vari modi. In una prima forma di esecuzione ? previsto di eseguire il dispositivo di lavaggio a gas come blocco anulare monolitico, di fusione o pressato, nel quale i canali sono disposti opportunamente radiali.

Cos? pure, il blocco anulare pu? anche essere costituito da pi? segmenti di anello refrattari, per esempio pressati, i canali estendendosi nei singoli segmenti.

Ciascun segmento di anello ? eseguito con pi? canali, e un'altra forma di esecuzione prevede di collegare i canali di un segmento di anello, sul lato esterno, ad una camera di distribuzione dei gas comune, che a sua volta ? anche collegabile ad un condotto di alimentazione del gas. Le camere di distribuzione del gas possono anche essere collegate tra loro fluidicamente, in modo che occorra soltanto un singolo condotto di alimentazione del gas. In tal modo la corrente di gas alimentata viene resa uniforme. In concomitanza con la caratteristica della forma di esecuzione di canali con luci di apertura molto piccole (o diametro molto piccolo) ci? consente di operare con una pressione de! gas nettamente inferiore a quella della tecnica nota. La pressione del gas viene regolata in modo da ottenere l'esecuzione sopra descritta di un velo di gas perimetrale.

La forma e grandezza dei segmenti di anello pu? venire variata entro ampi limiti, Cos?, per esempio ? possibile comporre il dispositivo di lavaggio a gas anulare con complessivamente dieci segmenti di anello. Ciascun segmento di anello pu? a sua volta essere costituito da pi? mattoni, in tutti i mattoni venendo eseguiti i canali.

Indipendentemente dalla forma di esecuzione costruttiva del dispositivo di lavaggio a gas a forma di anello, i canali del gas possono essere disposti con simmetria rotazionale intorno al perimetro del rivestimento refrattario. In tal modo viene garantita un'alimentazione radiale del gas particolarmente uniforme nella massa di metallo fuso. Se i canali del gas sono eseguiti con diametri diversi (per esempio tra 0,5 e 1,5 mm) o sezioni trasversali diverse (ad esempio circolare, a fessura, etc..), anche la pressione del gas ? regolabile da canale a canale, in modo che il gas di volta in volta alimentato possa penetrare con profondit? diverse nella massa di metallo fuso ma, come rappresentato, secondo l'invenzione, soltanto su un tratto relativamente piccolo.

I canali possono essere semplici fori; secondo una forma di esecuzione, i canali vengono formati da tubi metallici, che sono inseriti in modo fisso nel rivestimento refrattario.

La distribuzione del fluido di trattamento internamente alla massa metallica fusa viene ulteriormente migliorata per il fatto che i canali del gas vengono disposti alternativamente sfalsati in altezza. Il seguente esempio di esecuzione mostra in dettaglio una tale forma di esecuzione.

Normalmente i canali vengono orientati orizzontalmente; per? ? anche? immaginabile una disposizione dei canali inclinata rispetto all'orizzontale, nel qual caso i canali sono orientati per esempio in modo che l'alimentazione del gas avvenga contro la direzione di circolazione della massa metallica fusa.

Altre caratteristiche dell'invenzione si desumono dalle caratteristiche delle rivendicazioni dipendenti nonch? dalla rimanente documentazione della domanda.

L'invenzione verr? nel seguito meglio descritta con riferimento ad un esempio di esecuzione.

Mostrano - ciascuna in rappresentazione schematizzata -Figura 1: una vista prospettica, parzialmente spezzata, di un crogiolo di degassificazione RH;

Figura 2: una sezione orizzontale del canale di raccordo di figura 1 nella regione del dispositivo di lavaggio a gas;

Figura 3: una vista frontale di un mattone del canale di raccordo secondo figura 2.

La figura 1 mostra una vista parzialmente in prospettiva di un crogiolo di degassificazione RF1 e in particolare della regione, che qui interessa, di due canali di raccordo (canale di raccordo di entrata 10, canale di raccordo di uscita 12).

Nella parte sezionata del canale di raccordo 10 ? riconoscibile un rivestimento refrattario 14, che qui ? costituito complessivamente da sette piani 16a ...f anulari e disposti l?uno sull'altro. Ciascun piano 16a ... f ? composto da mattoni refrattari 18.

I mattoni 18 del piano 16d formano insieme un dispositivo di lavaggio a gas secondo l'invenzione, che ? rappresentato in dettaglio nella figura 2 in vista.

La figura 2 mostra che quaranta mattoni 18 formano insieme il piano anulare 16d e ogni quattro mattoni 18 sono riuniti a formare un segmento di anello da SI ad SI 0. 1 mattoni 18 o i segmenti da SI ad SIO sono collegati a malta tra loro sulle loro superfici laterali corrispondenti.

Ciascun mattone 18 presenta, come mostra la figura 3, due canali 20, 22 orientati orizzontalmente ed estendentisi radialmente rispetto all'asse longitudinale centrale M del canale di raccordo 10, i quali sono disposti sfalsati in altezza e lateralmente, la loro distanza essendo rispettivamente di circa 5 cm, sia fra i canali 20, 22 di un mattone, sia anche fra i canali di mattoni contigui.

I canali 20, 22 (con un diametro interno di 1 mm ciascuno) si estendono ciascuno dal lato esterno 18a al lato interno 18i dei mattoni 18.

Ciascun segmento da SI ad S10 presenta sulla sua superficie esterna una camera di distribuzione del gas 24 direttamente collegata, che ? collegata a tenuta di gas alla superficie esterna ed ? fatta di metallo. Corrispondentemente, i canali 20. 22 si estendono sul lato esterno nel vano formato dalla camera di distribuzione del gas 24.

Ciascuna camera di distribuzione del gas 24 presenta una regione di collegamento (qui non rappresentata) attraverso la quale le camere di distribuzione dei gas 24 vengono alimentate con il fluido di trattamento, che successivamente attraverso i canali 24, 22 pu? venire irrorato nel vano interno 26 del canale di raccordo, mentre la distribuzione a maglie strette, uniforme e sfalsata in altezza, dei canali 20, 22 lungo il perimetro del dispositivo di lavaggio a gas, nonch? il loro orientamento radiale, provvedono a che il fluido di trattamento, per esempio Argon, venga irrorato radialmente con uniformit? in direzione della massa fusa metallica fluente nel vano 26. Viene pertanto eseguita una specie di velo di gas anulare circonferenziale, che sale contro la parete interna cilindrica del canale di raccordo 10.

In alternativa sarebbe anche possibile collegare fra loro (tangenzialmente) le singole camere di distribuzione del gas 24 e condurre un singolo condotto di alimentazione del gas in una camera di distribuzione del gas 24. In ogni caso viene garantito che attraverso tutti i canali 20, 22 si crei la stessa pressione di gas.

Rientra nell'ambito dell'invenzione non soltanto l'eseguire un piano 16a ... f come dispositivo di lavaggio a gas, ma anche pi? piani 16a ... f, che possono essere contigui o distanziati gli uni dagli altri.

I mattoni 18 dell'intera regione del canale di raccordo sono qui costituiti da un materiale refrattario a base di ossido di magnesio con un'aggiunta dello 0,5% in peso di alluminio metallico con frazione granulometrica tra 0,1 e 1,0. mm. I mattoni sono quindi esenti da cromo. La stabilit? del canale di raccordo sopra descritto corrisponde, malgrado l'impiego di materiali esenti da cromo, a quella dello stato della tecnica (facente uso di prodotti contenenti cromo).

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Canale di raccordo (10, 12) per un crogiolo di degassificazione con un rivestimento (14) refrattario e un dispositivo di lavaggio a gas in esso disposto con pi? canali, i quali, distribuiti lungo il perimetro del canale di raccordo (10, 12), si estendono attraverso il rivestimento refrattario (14) in direzione radiale, riferita all'asse longitudinale centrale M del canale di raccordo (10, 12), e sul lato esterno sono collegabili ad almeno un condotto di alimentazione del gas, caratterizzato dal fatto che il rivestimento (14), almeno nella regione dei canali (20, 22), ? costituito da un materiale ceramico refrattario esente da cromo e i canali (20, 22) per l?esecuzione di un velo di gas quasi continuo sono disposti distribuiti lungo la parete interna del canale di raccordo, in fitta sequenza.
2. 2. Canale di raccordo secondo la rivendicazione 1, il cui rivestimento complessivo (14) ? costituito da un materiale ceramico refrattario esente da cromo.
3. 3. Canale di raccordo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il materiale' refrattario ? costituito da una qualit? magnesiaca esente da cromo.
4. 4. Canale di raccordo secondo la rivendicazione 3, in cui il materiale refrattario ? costituito da - spinello di

   - spinello di ossido di magnesio, - ossido di magnesio con tenore di MgO superiore al 97% in peso e drogato con oppure - ossido di magnesio con un tenore < 1,0 % in peso di additivi metallici in forma granulare compresa tra 0,1 e 2,0 mm, - ossido di magnesio con additivi fino a 8,0% in peso di altri ossidi refrattari sotto forma granulare < 5 mm, compattato o in pezzi.
5. 5. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il materiale refrattario del rivestimento (14) ? impregnato di pece.
6. 6. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui i canali (20, 22) a) presentano un diametro fra 0,5 e 2 mm b) presentano una distanza gli uni dagli altri inferiore a 10 cm, e c) sono alimentabili con gas, in modo che il gas dopo l ingresso nel canale di raccordo (10, 12) salga in contiguit? della sua parete interna.
7. 7. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 con un dispositivo di lavaggio a gas a forma di blocco anulare monolitico di materiale refrattario con canali in esso estendentisi.
8. 8. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 con un dispositivo di lavaggio a gas a forma di blocco anulare di un materiale refrattario, che viene formato da pi? segmenti di anello refrattari da S1 ad S10 con canali (20; 22) in essi disposti.
9. 9. Canale di raccordo secondo la rivendicazione 8, in cui ciascun segmento di anello da S1 ad S10 ? costituito da pi? matoni (18), attraverso ciascuno dei quali si estende almeno un canale (20, 22).
10. 10. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui la distanza fra canali contigui ? compresa fra 2 e 7 cm.
11. 11. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui i canali (20, 22) sboccano esternamente (all'estremit? lato alimentazione del gas) a gruppi o complessivamente in una camera di distribuzione dei gas (24) comune.
12. 12. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui il diametro dei canali ? inferiore ad 1 mm.
13. 13. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui i canali (20, 22) sono disposti con simmetria rotazionale lungo il perimetro del rivestimento (14) refrattario.
14. 14. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 13, in cui i canali (20, 22) vengono formati da tubi metallici, che sono inseriti f?ssi nel rivestimento refrattario (14),
15. 15. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 14, in cui i canali sono disposti sfalsati in altezza.
16. 16. Canale di raccordo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 15, in cui i canali (20, 22) presentano una superficie di sezione trasversale diversa.