Slag foaming has been studied systematically for more than 50 years. The main reason for such interest is a big number of benefits of slag foaming technology in steelmaking, especially for the process in an electric arc furnaces (EAF). There are 2 types of reactions which can be used for slag foaming. The most famous one is the carbon oxidation by oxygen dissolved in metal. Another type of slag foaming reactions is a decomposition of carbonates or other substances, which can produce gas at high temperature. However, it can be concluded that the slag foaming with carbonates is not usual in steelmaking practice. The purpose of the present work is to study the energy effect of slag foaming caused by carbonates decomposition.
PL
Pienienie żużla badano systematycznie od ponad 50 lat. Głównym powodem takiego zainteresowania jest duża liczba korzyści technologii pienienia żużla w produkcji stali, zwłaszcza w odniesieniu do procesu w elektrycznych piecach łukowych (EAF). Są dwa rodzaje reakcji, które mogą być używane do pienienia żużla. Najbardziej znaną jest utlenianie węgla tlenem rozpuszczonym w metalu. Innym rodzajem reakcji jest rozkład węglanów lub innych substancji, które mogą wytworzyć gaz w wysokiej temperaturze. Jednak można stwierdzić, że pienienie żużla z węglanów zwykle nie jest w stosowane w praktyce. Celem niniejszej pracy jest analiza efektu energetycznego przy pienieniu żużla spowodowane przez rozkład węglanów.
W artykule omówiono zjawisko tworzenia piany na powierzchni żużla w piecu zawiesinowym, szczególnie w sytuacji rozruchu pieca po remoncie. Wykorzystując obliczenia modelowe wykazano, że dla uniknięcia ryzyka intensywnego pienienia żużel zalewany do pieca zawiesinowego przed startem powinien zawierać nie mniej niż 4 % Cu2O.
EN
The paper deals with the phenomenon of foam formation on the slag surface in a flash furnace, taking place particularly at its start-up after overhaul. The model-based calculations were made showing that in order to avoid intensive foaming the slag poured into the flash furnace because its start should not contain less than 4 % Cu2O.
Foaming of EAF stainless steel slags with Cr2O3 using Steelcal has been examined in a 10 kg laboratory furnace at the AGH University of Science & Technology in Kraków, Poland. Steelcal (a modified grade of calcium nitrate) has been injected through a lance into the molten slag in a crucible electric arc furnace with one electrode. 22 tests have been performed changing such parameters as the slag composition, injection gas, pure Steelcal or mixed with C or FeSi. The slag height has been measured. Steel and slag analyses have been carried out. The results of the tests have been evaluated.
PL
Przeprowadzono badanie w warunkach laboratoryjnych zjawiska pienienia żużli zawierających Cr2O3, występujących podczas produkcji stali nierdzewnych w piecu łukowym. Zastosowano laboratoryjny jednoelektrodowy piec łukowy o pojemności 10 kg zainstalowany w Katedrze Metalurgii Stopów Żelaza Akademii Górniczo-Hutniczej. Jako materiał spieniający zastosowano SteelcalTM (zmodyfikowana postać azotanu wapnia). Materiał był wdmuchiwany do objętości ciekłego żużla. Wykonano 22 wytopy testowe przy zmiennych parametrach technologicznych, takich jak: skład chemiczny żużla, rodzaj gazu użytego do wdmuchiwania, ilość i rodzaj mieszanki spieniającej (tylko Steelcal lub zmieszany z węglem lub żelazokrzemem). Mierzono wysokość spienionego żużla jako parametru wyjściowego testów. Po przeprowadzeniu testów poddano analizie skład chemiczny żużla i metalu. Przedstawiono wyniki i wnioski z przeprowadzonych testów.
Technologia spieniania żużla podczas produkcji stali w elektrycznym piecu łukowym jest jednym z ważniejszych czynników, powodujących wzrost wydajności produkcji oraz zmniejszenie kosztów wytwarzania. Metoda jest powszechnie stosowana w przypadku produkcji stali węglowych. Jednak w przypadku wytwarzania stali z wysokimi zawartościami chromu - co jest związane ze znacznymi zawartościami tlenków chromu w żużlu - technologia jest skomplikowanym problemem. Fizykochemiczne własności żużli z podwyższoną zawartością tlenków chromu praktycznie uniemożliwiają pienienie konwencjonalnymi metodami. W artykule przedstawiono wyniki badań spieniania żużli, zawierających tlenki chromu, w laboratoryjnym piecu łukowym. Zastosowano specjalne brykiety zawierające zendrę, nośnik węgla, żelazochrom oraz węglan wapnia.
EN
Foamy of slags during steel processing in electric arc furnace is one of the key operations, which may increase steel production efficiency and reduce steel production costs. The method is universally applied by production of carbon steels. However, the foaming practice to the steels with a higher content of chromium - which is accompanied by a significant chromium oxide pick-up in slag - it becomes a complicated problem. The physico-chemical properties of the high chromium oxides slag do not allow practically any foaming by means of conventional methods. The experimental results of foaming slag with chromium oxides in laboratory arc furnace were presented in this article. Special kind of briquettes containing iron oxide scale, carbon carriers, ferrochromium and calcium carbonate are used
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
As the world wide demand for speciality steels continues to increase, significant attention is focused on the VD and VOD processes, with an increasing emphasis on lowering energy consumption, improving production rates, ensuring environmental compliance, and reducing greenhouse gas emissions. The combination of ladle tank installations having low leak rates with specialised, high capacity, dry mechanical vacuum pump systems now enable an integrated and optimised vacuum degassing station design, precisely specified for the needs of the process. High efficiency, 3-stage vacuum pump modules provide the required pumping capacity to suit the process together with a very economical power demand and a low consumption of utilities. Key features are the good operational flexibility of such installations and the integration of pump control, using variable frequency drives for each pump, directly into the control system. Overall efficiency is maximised and operating energy savings of up to 90% or more can be achieved, compared to conventional steam ejector-based systems. Additional major benefits are significant reduction in green house gas emissions and reduced effluent disposal costs.
PL
Aktualnie dostrzegalny jest wzrost światowego zapotrzebowania na specjalne gatunki stali. Wpływa to na coraz większe zainteresowanie procesami VD oraz VOD. Związane jest to z dążeniem do zmniejszenia zużycia energii, podwyższeniem jakości produkcji oraz chęcią ochrony środowiska, a zwłaszcza ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych. Połączenie starej oraz nie zawsze szczelnej instalacji odgazowania stali z bardzo wydajnym systemem suchych mechanicznych pomp próżniowych pozwala zoptymalizować prace stanowiska pomp, dostosowując precyzyjnie do potrzeb procesu. Wysoka sprawność 3 stopniowych modułów pomp próżniowych zapewnia wysoką wydajność, łącznie ze zmniejszeniem zapotrzebowania na energię oraz małego zużycia urządzeń. Jedną z ważniejszych cech takich układów jest elastyczność oraz możliwość sterowania zintegrowanego pomp, przy użyciu silników zmiennej częstotliwości dla każdej pompy indywidualnie, bezpośrednio włączonych do systemu sterowania. Osiągnięta wysoka wydajność stwarza możliwość zaoszczędzenia nawet do 90% energii w porównaniu z tradycyjnym systemem “smoczków” parowych. Dodatkową korzyścią jest ograniczenie emisji gazów cieplarnianych oraz ograniczenie wydatków na odprowadzenie dużej ilości ścieków przemysłowych.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Faced with the difficulty of uncertain DRI (Direct Reduced Iron) quality, carbon injection to induce slag foaming has not been fully exploited as a means to reduce electrical consumption (kWh/ton) at ArcelorMittal L´azaro C´ardenas. DRI feed with unexpectedly high % C combined with carbon injection results in unacceptable flaming. With the composition of the DRI being variable and difficult to anticipate in advance of the heat, carbon injection has been left to the discretion of the operator and as a result has not been frequently employed. This situation offers an opportunity for improvement. The practice of gradually diminishing the DRI feed rate near the end of the heat presented the opportunity to employ carbon injection even under circumstances of high DRI carbon levels. Limiting carbon injection to the last 15-20% of the heat and allowing for carbon injection to be reduced but not eliminated can decrease electrical consumption.
PL
W związku z niepewną jakością materiałów z redukcji bezpośredniej (DRI), technologia wdmuchiwania węgla do spie- niania żużla nie jest w pełni wykorzystana do zmniejszenia zużycia energii elektrycznej (kWh/Mg) w ArcelorMittal L´azaro C´ardenas. Dozowanie DRI z niespodziewaną wysoką zawartością węgla razem z rezultatami wdmuchiwania węgla jest niedo- puszczalne. Ze względu na zmieniający się skład DRI i wynikającą stąd trudność przewidywania temperatury kąpieli, ilość wdmuchiwanego węgla zależna jest od decyzji operatora. Operator w obawie problemów technologicznych często w ogóle nie stosował wdmuchiwania węgla. Taka sytuacja zmusiła do szukania usprawnień. Praktyka stopniowego zmniejszania szybkości dozowania DRI przy końcu nagrzewania przedstawia możliwość wyko- rzystania wdmuchiwania węgla nawet w wypadku wysokiego poziomu węgla w DRI. Nie wyeliminowanie, ale ograniczenie wdmuchiwania węgla w ostatnich 15-20% czasu trwania wytopu umożliwiło zmniejszenie zużycia energii elektrycznej.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The melting process in the EAF is normally controlled via fixed operating patterns; the aim of this practice is to achieve the optimum conditions at the tapping. Industrial practice indicates that sometimes deviations appear, so it is not uncommon to obtain very high or low C contents at melt-down promoting bad slag foaming conditions, rising electrical consumption and tap-to-tap times. As a consequence the productivity decreases and the running cost increases. The slag foaming process in the EAF has been studied analyzing process data, such as: EAF electrical consumption, steel oxygen activity, steel and slag composition, temperature, acoustic noise signal, Total Harmonics Distortion (THD) of arc voltage and current. A dynamic model has been developed, with the aim of controlling the oxygen and carbon injection process in order to achieve the target of composition, O activity and temperature at tapping while maintaining a good foaming quality during the process leading to a lower electrical consumption and tap to tap time. The model starts working after the first C sampling measurement takes places, and from that time it controls the oxygen and carbon injection. This model has been integrated in the plant as part of the EAF automatic control system.
PL
Wytapianie w piecu łukowym zwykle sterowane jest przy użyciu wyznaczonych modeli; celem tej praktyki jest osiągnięcie optymalnych warunków przy spuście. Praktyka przemysłowa wskazuje, że mogą wystąpić odchylenia w zawartości węgla przy złych warunkach spieniania żużla podczas wytopu, wzrastającym zużyciu energii elektrycznej i czasie wytopu. Konsekwencją jest spadek wydajności i wzrost kosztów. Proces pienienia się żużla w piecu łukowym zbadany został przez analizę danych takich jak, zużycie energii, aktywność tlenu w stali, skład chemiczny żużla i stali, temperatura, poziom sygnału dźwiękowego, całkowite zniekształcenie harmonicznych (THD) napięcia i prądu łuku elektrycznego. Model dynamiczny został stworzony, celem sterowania procesem wdmuchiwania tlenu i węgla, aby uzyskać odpowiedni skład chemiczny, aktywność tlenu i temperaturę przy spuście przez utrzymanie dobrego spieniania w trakcie procesu, przy niższym zużyciu energii i czasie wytopu. Model zaczyna funkcjonować po pierwszym pomiarze zawartości C i od tego momentu steruje wdmuchiwaniem węgla i tlenu. Model ten został zintegrowany z system automatycznego sterowania piecem łukowym.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this work power data measured in an AC electric arc furnace is analysed. It is observed that the distribution of measured values, when plotted in an active vs. reactive power diagram (circular diagram), don’t lie on a standard circular diagram curve of constant voltage, but rather lie on a curve of constant apparent power. This is associated with the time span of the data collected that is much greater (minutes) than the used in theoretical analysis of EAF electrical variables. In this time scale the electrode regulation system effect dominates. Using the apparent power diagrams and the considerations that justify them, several phenomena observed at Sidenor Basauri works EAF are explained.
PL
Wtym artykule poddano analizie dane ze zmierzonej mocy w elektrycznym piecu łukowym prądu zmiennego. Zauważono, że rozkład zmierzonych wartości umieszczonych na wykresie mocy czynnej, w zależności od mocy biernej (wykres kołowy), nie leży na standardowej krzywej stałego napięcia, a raczej na krzywej stałej mocy pozornej. Łączy się to z czasem zbierania danych, który jest znacznie dłuższy niż użyty do teoretycznej analizy zmiennych elektrycznych pieca łukowego. W tej skali czasu dominował efekt systemu regulacji elektrodami. Używając wykresów mocy pozornej i założeń, które to uzasadniają, zostało wyjaśnionych kilka zjawisk zaobserwowanych w pracy pieca łukowego w stalowni Sidenor Basauri.
Technologia spieniania żużla jest powrzechnie stosowana podczas produkcji stali w elektrycznym piecu łukowym przyczyniając sie do intensyfikacji procesu, powodując wzrost wydajności i obniżenie kosztów produkcji. Spieniony żużel uzyskuje się poprzez wdmuchiwanie do jego objętości drobnych materiałów zawierających węgiel. W artykule omówiono własności materiałów stosowanych do spieniania żużli stalowniczych, opartych na bazie koksu oraz antracytu, produkowanych w PPUH ,,SZAR". Dla żuzli stalowniczych o złożonym składzie chemicznym przeprowadzono badania w warunkach laboratoryjnych wysokości uzyskiwanej fazy spienionej oraz czasu trwania spienienia. Wyniki badań umożliwiły porównanie jakości badanych materiałów.
EN
The foaming slag technology is current used during steel production in electric arc furnace. This technology is causing production intensification, yield increase and decrease of production costs. The foamed slag is obtained by means of blowing into slag volume carbon content fine materials. In the paper the properties of material used for slag foaming based on coke and anthracite produced in PPUH ,,SZAR" have been described. For steelmaking slag with assumed chemical composition the investigations of high and duration of foaming were carried out under laboratory conditions. The results of investigations made possible the quality comparsion of tested materials.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.