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Verfahren und Einrichtung zur Einbringung von Zusatzstoffen in kohlenstoffhaltige Eisenbäder
Es ist bekannt, beim Behandeln von Metallbädern mittels gegen die Oberfläche dieser Bäder gerichteter Gasstrahlen feste Zusatzstoffe in fein verteilter Form mit Hilfe dieser Gase gegen die Oberfläche des Metallbades zu blasen, wobei das Gas entweder selbst eine Wirkung auf das Metallbad ausüben kann oder aber nur als Träger für die Feststoffe dient. Es ist weiters bekannt, beim Frischen von kohlenstoffhaltigen Eisenbädern durch einen gegen die Badoberfläche gerichteten Sauerstoffstrahl Kalk und andere Zusatzstoffe, wie beispielsweise Eisenoxyde oder Schlackenbildner, in Pulverform mit dem Frischmittel auf oder in das Eisenbad zu blasen. Es ist auch bekannt, kohlenstoffhaltige Substanzen dem Bad zugleich mit dem Frischmittel oder mit Hilfe von eigenen Düsen zuzuführen.
Bei den bekannten Verfahren einer derartigen Zuführung von Zusatzstoffen in gepulverter Form wird das Trägergas der Lanze unter Druck zugeführt, um die Feststoffe mit einer höheren Geschwindigkeit dem Bad zuzuführen. Da nun die die Düse tragende Lanze auf-und abbeweglich sein muss, damit die Stellung der Düse dem Badstand angepasst werden kann und die Lanze aus dem Frischgefäss herausgezogen werden kann, muss sie mit Schläuchen an die Trägergasleitung angeschlossen werden, oder es müssen Gelenkrohre für diesen Anschluss vorgesehen sein. Die Einbringung der staubförmigen Zusatzstoffe in das Trägergas muss vor diesen Verbindungen erfolgen, da diese Einbringung aus einem unter Druck stehenden Bunker erfolgt, der die für mindestens eine Schmelze erforderliche Menge an Zusatzstoffen enthalten und daher schon wegen des Gewichtes ortsfest ausgebildet sein muss.
Es hat sich nun herausgestellt, dass die verwendeten Schläuche durch das mit den Zusatzstoffen beladene, schnell strömende Trägergas starkem und unregelmässigem Verschleiss ausgesetzt sind, wodurch sie öfters ausgewechselt werden müssen. Da der Verschleiss ein unregelmässiger ist, die Schläuche aber bei der raschen Chargenfolge der Blasprozesse nicht ohne umständliche Massnahmen und Kosten laufend kontrolliert werden können, ergeben sich auch Betriebsstillstände durch unvermutete Brüche. Die Zuführung durch Gelenkrohre ist umständlich und teuer und es hat sich herausgestellt, dass auch diese Art der Zuführung durch Verschleiss der Gelenkdichtungen und durch Verstopfungen wenig betriebssicher ist.
Wenn die Zuführung der Zusatzstoffe durch eine von der das Frischmittel blasenden Lanze getrennte Lanze erfolgt, so verdoppeln sich die Schwierigkeiten.
Es ist weiters bekannt, Kalk in Pulverform oder in Meinstückiger Form durch eine von der das Frischmittel führenden Leitung getrennte, diese Leitung beispielsweise umgebende oder zentral in der Frischmittelleitung befindliche eigene Leitung in den Frischmittelstrahl bzw. in die Reaktionszone des Frischmittelstrahles mit dem flüssigen Eisen bzw. der Schlacke fallen zu lassen. Wenn diese Zuführung durch ein zentral in der Frischmittelleitung vorgesehenes Rohr erfolgt, so wird der Kalk vom Frischmittelstrahl angesaugt und im Frischmittelstrahl verteilt.
Eine solche drucklose Zuführung ermöglicht es, die Zusatz-. stoffe mit Hilfe von bekannten beweglichen Fördermitteln, wie beispielsweise Band- oder Plattenförderern, einem am Zuführungsrohr angebrachten Trichter oder Zwischenbunker kontinuierlich oder portionsweise zuzuführen und von diesem direkt oder mittels bekannter Einführungsvorrichtungen in das Zufüh- rungsrohr selbst eintreten zu lassen, durch welches die Zusatzstoffe dann nach unten in den Frischmittelstrahl fallen.
Eine derartige Vorrichtung ist nur für die Zufuhr von solchen Stoffen geeignet, welche nicht mit dem zur Behandlung des Metallbades bestimmten Gas reagieren. Nicht hingegen eignet sich eine derartige Vorrichtung, ebenso wenig wie alle andern Vorrichtungen, bei denen die Zumischung zu den für die Behandlung des Metallbades bestimmten Gas schon vor dem Austritt des Gasstrahles aus der Düse er-
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folgt, für die Zuführung solcher Stoffe, die mit dem zur Behandlung des Metallbades bestimmten Gas in unerwünschter Weise reagieren, wie insbesondere kohlenstoffhaltige Substanzen, wie beispielsweise Koks oder Kohle, beim Frischen von kohlenstoffhaltigen Metallbädern mit sauerstoffhaltigen Gasen, insbeson- dere technisch reinem Sauerstoff, weil in diesem Falle ein unerwünschter Abbrand der kohlenstoffhaltigen
Substanzen eintritt.
Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einbringen solcher fester
Zusatzstoffe, beispielsweise von kohlenstoffhaltigen Substanzen, wie Koks oder Elektrodenkohle und bzw. oder Schlackenbildnern und bzw. oder eisenoxydhaltigen Substanzen, einzeln oder gemeinsam, in ein
Reaktionsgefäss, in welchem kohlenstoffhaltige Eisenbäder unter Vermittlung eines von oben gegen die
Badoberfläche gerichteten Sauerstoffstrahles gefrischt werden und wobei die Zusatzstoffe innerhalb eines ringförmigen Sauerstoffstrahles gegebenenfalls unter Vermittlung eines Trägergases, insbesondere eines von elementarem Sauerstoff freien und vorzugsweise stickstofffreien Gases, wie beispielsweise Kohlen- monoxyd, Kohlendioxyd, Erdgas und Kohlenwasserstoffe, dem Bad zugeführt werden.
Das erfindungsge- mässe Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ringförmigen Sauerstoffstrahl und den Zusatzstoffen ein von elementarem Sauerstoff freies und vorzugsweise auch stickstofffreies Schutzgas gegen die Badoberfläche geblasen wird. Dieses zwischen dem ringförmigen Sauerstoffstrahl und den Zusatzstoffen eingeblasene, von elementarem Sauerstoff freie Gas wirkt als Schutzgas und verhindert weitgehend den Zutritt des Sauerstoffs zu den festen Zusatzstoffen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn im Rahmen der Erfindung kohlenstoffhaltige Substanzen, wie beispielsweise Koks oder Elektrodenkohle gegen die Badoberfläche dem Bad zugeführt werden, da auf diese Weise ein Abbrand des Kohlenstoffs auf dem Weg zur Badoberfläche vermieden wird.
Wesentlich ist somit, dass dieses als Schutzgas wirkende Gas keinen elementaren Sauerstoff enthält. Wenn dieses Gas auch stickstofffrei ist, so wird der Vorteil erreicht, dass eine Aufstickung des Bades vermieden wird. Dieses als Schutzgas wirkende Gas und auch das gegebenenfalls verwendete Trägergas muss nicht, wie es sonst bei Schutzgasen der Fall ist, ein neutrales Gas sein, sondern es können gemäss der Erfindung Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd oder Kohlenwasserstoffe verwendet werden, wobei die Verwendung von Kohlenwasserstoffen ebenso wie ein neutrales Gas den Abbrand des zugeführten Kohlenstoffes verhindert, jedoch zusätzlich noch als Heizmittel wirken kann. Durch die Abspaltung von Kohlenstoff aus den Kohlenwasserstoffen bei der oberhalb des Eisenbades herrschenden Temperatur wird der beabsichtigte Zweck der Aufkohlung des Bades noch unterstützt.
Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine mit der Sauerstoffleitung verbundene Ringdüse, eine mit der Zuführung für die Zusatzstoffe verbundene zentrale Düse und eine zwischen der äusseren Ringdüse und der zentralen Düse angeordnete innere Ringdüse, welche mit der Zuführung für von elementarem Sauerstoff freie und vorzugsweise auch stickstofffreie Gase verbunden ist. Hiebei können die Achsen aller Düsen im wesentlichen senkrecht auf das Eisenbad gerichtet sein, da ja das durch den Zwischenraum zwischen der zentralen Düse und der den Sauerstoff führenden äusseren Ringdüse geblasene Schutzgas den Sauerstoff von den Zusatzstoffen weitgehend trennt.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemäss ausgebildete Einrichtung bieten den Vorteil, dass in gleicher Weise der Zusatz verschiedenartiger Zusatzstoffe, wie beispielsweise kohlenstoff-
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Schlackenbildnermöglicht wird. Die Trennung des Sauerstoffes von den Zusatzstoffen verhindert im Falle der Verwendung von kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffen weitgehend den Kohlenstoffabbrand, wobei dennoch der Kohlenstoff in eine Zone gebracht wird, welche durch die umgebende Auftrefffläche des Sauerstoffes allseitig beheizt wird, so dass die Zulegierung des Kohlenstoffes zum Bad begünstigt wird.
Im Falle der Verwendung von Schlackenbildnern, wie beispielsweise Kalk, als Zusatzstoff werden diese Schlackenbildner dadurch, dass sie innerhalb der vom Sauerstoff beaufschlagten Ringzone der Badoberfläche aufgebracht werden, von der Badströmung erfasst und durch die heisse Auftreffzone des Sauerstoffes hindurchgeschleust, so dass ihre Wirksamkeit erhöht wird. In gleicher Weise werden auch bei Verwendung von eisenoxydhaltigen Stoffen, wie Eisenerz, diese Zusatzstoffe infolge der Badströmung durch die heisse Auftreffzone des Sauerstoffes hindurchgeschleust und auf diese Weise die Kühlwirkung dieser Zusatzstoffe auf den heissesten Teil der Badoberfläche in erster Linie wirksam gemacht, wodurch die Entphosphorung begünstigt wird.
Die Erfindung ermöglicht somit in vorteilhafter Weise die Zuführung von verschiedenartigen Zusatz-
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unter Verwendung der gleichen Düse. Gemäss der Erfindung können daher dem Bad in verschiedenen Perioden des Prozesses diese verschiedenen Zusatzstoffe zugeführt werden. Dies kann in konstruktiv einfacher Weise dadurch ermöglicht werden, dass die Zuleitung zu der die Zusatzstoffe führenden Düse mit
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verschiedenen Bunkerräumen für verschiedene Zusatzstoffe verbindbar ist.
Die Anordnung kann beispiels- weise so getroffen sein, dass die Zuleitung zu der die Zusatzstoffe führenden Düse von einem Rohr gebil- det ist, welches in einen mit der Düse verstellbaren Aufgaberaum, beispielsweise einen Aufgabetrichter, mündet, zu welchem Beschickungseinrichtungen von die verschiedenen Zusatzstoffe enthaltenden Bunker- räumen geführt sind.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt. Fig. l der Zeichnung zeigt den unteren Teil einer Einrichtung zum Einbringen von festen Zusatzstoffen in ein
Reaktionsgefäss, in welchem kohlenstoffhaltige Eisenbäder unter Vermittlung eines gegen die Badoberflä- che gerichteten Sauerstoffstrahles gefrischt werden. Fig. 2 ist eine Ansicht der Einrichtung nach Fig. l von unten.
Mit 1 ist ein Düsenkörper bezeichnet, welcher durch Trennwände 2 voneinander getrennte Ringdüsen
3 und 4 sowie die Mitteldüse 5 aufweist. Durch die Ringdüse d wird der zum Frischen des Eisenbandes ver- wendete Sauerstoffstrom geblasen. Durch die Ringdüse 4 wird ein Schutzgasstrahl, bestehend aus von ele- mentarem Sauerstoff freiem Gas, geblasen. Dieses Gas ist zweckmässig auch frei von Stickstoff. Als der- artige Schutzgase können beispielsweise Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd bzw. gasförmige Kohlenwasser- stoffe, wie beispielsweise Methan oder Erdgas, verwendet werden. Durch die zentrale Düse 5 werden die für den Frischprozess erforderlichen Zusatzstoffe, wie beispielsweise Koks oder Elektrodenkohle, Schlak- kenbildner, wie Kalk und bzw. eisenoxydhaltige Substanzen, zugeführt.
Die Zufuhr dieser Zusatzstoffe kann so erfolgen, dass sie einfach durch die Düse 5 nach unten fallen gelassen werden, oder es kann zur
Zufuhr dieser Zusatzstoffe ein Trägergas verwendet werden, welches ebenfalls zweckmässig keinen Sauer- stoffgehalt und vorzugsweise auch keinen Stickstoffgehalt aufweist. Auch hiefür eignet sich Kohlenmon- oxyd, Kohlendioxyd oder Kohlenwasserstoffe.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung eines Schutzgasstrahles, welcher die durch die zentrale Dü- se 5 eingebrachten Zusatzstoffe gewissermassen ummantelt und von dem durch die Düse 3 strömenden
Sauerstoffstrahl abschirmt, wird erreicht, dass bei Verwendung von kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffen der
Kohlenstoffabbrand weitgehend verhindert wird, wobei dennoch der Kohlenstoff In eine Zone gebracht wird, welche durch die umgebende Auftrefffläche des Sauerstoffes allseitig beheizt wird, so dass die Zu- legierung des Kohlenstoffes zum Bad begünstigt wird. Im Falle der Verwendung von Schlackenbildnern als
Zusatzstoff werden diese dadurch, dass sie innerhalb der vom Sauerstoff beaufschlagten Ringzone der Bad- oberfläche aufgebracht werden, von der Strömung erfasst und durch die heisse Auftreffzone des Sauerstoffes hindurchgeführt, so dass ihre Wirksamkeit erhöht wird.
Dasselbe gilt auch bei der Verwendung von eisenoxydhaltigen Stoffen als Zusatzstoff. Es wird durch die erfindungsgemässe Anordnung die Wirksamkeit dieser eisenoxydhaltigen Zusatzstoffe, u. zw. insbesondere hinsichtlich ihrer Kühlwirkung auf den heissesten Teil der Badoberfläche, erhöht.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Einrichtung sind auf alle jene Fälle anwendbar, in welchen kohlenstoffhaltige Eisenbäder mittels eines von oben gegen die Badoberfläche gerich- teten Sauerstoffstrahles gefrischt werden, wie dies insbesondere beim Oberwindfrischen in Konvertern und auch beim Frischen in Siemens-Martin-Öfen der Fall ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Einbringen von festen Zusatzstoffen, beispielsweise kohlenstoffhaltigen Substanzen, wie Koks oder Elektrodenkohle, und bzw. oder Schlackenbildner, wie Kalk, und bzw. oder eisenoxydhaitigen Substanzen, einzeln oder gemeinsam, in ein Reaktionsgefäss, in welchem kohlenstoffhaltige Eisenbäder unter Vermittlung eines von oben gegen die Badoberfläche gerichteten Sauerstoffstrahles gefrischt werden, wobei die Zusatzstoffe innerhalb eines ringförmigen Sauerstoffstrahles, gegebenenfalls unter Vermittlung eines Trägergases, insbesondere eines von elementarem Sauerstoff freien und vorzugsweise stickstofffreien Gases, wie beispielsweiseKohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Erdgas und Kohlenwasserstoffe, dem Bad zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem ringförmigen Sauerstoffstrahl und den Zusatzstoffen ein von elementarem Sauerstoff freies und vorzugsweise auch stickstofffreies Schutzgas gegen die Badoberfläche geblasen wird.