AT398488B - Bodenausbildung für ein metallurgisches gefäss - Google Patents

Description

AT 398 488 B

Die Erfindung betrifft eine Bodenausbildung für ein metallurgisches Gefäß, insbesonders für einen Elektroofen, mit einem Stahlmantel, mit einer darin angebrachten Schicht aus einer gasdurchlässigen, feuerfesten Herdbaumasse sowie mit einer in dieser Herdbaumasse angeordneten Verteilungsvorrichtung für Spülgas.

Es wird in den letzten Jahren versucht, einer mangelnden Bewegung eines Stahlbades in Lichtbogenöfen oder induktionstiegelöfen durch Einleitung von Gasen, wie Stickstoff, Argon, Kohlendioxid oder Kohlenwasserstoffen, durch den Herd des Schmelzgefäßes abzuhelfen.

Dadurch gelingt ee, insbesondere schweren Schrott leichter einzuschmeizen und die Entkohlungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Auch werden die Legierungszuschläge leichter aufgeschmolzen. Neben einer Verringerung der Tap-to-Tap-Zeit kann auf diese Weise elektrische Energie eingespart werden. Weitere Vorteile, die mit solchen Spülverfahren erreichbar sind, sind die mögliche Einsparung an Desoxidationsmitteln wegen der schnelleren Einstellung der Gleichgewichtskonzentrationen, eine erhöhte Fe-Ausbringung wegen des verminderten FeO-Gehalts in der Schlacke und eine verbesserte Prozeßkontrolle durch in einem homogeneren Stahlbad aussagekräftigere Temperaturmessungen und chemische Analysen.

Aus der US-A-1 763 248 ist ein metallurgischer Lichtbogenofen bekannt, der zum Aufkohlen der Metallschmelze dienen soll. Zu diesem Zweck besteht die oberste Auskleidungsschicht des Ofenbodens oder Herdes aus einem kohlenstoffhaltigen Material, und der eingesetzten Charge kann ein kohlenstoffhaltiges Material zugesetzt werden. Um den Kontakt der Metallschmelze mit dem Kohlenstoff des Ofeneinsatzes oder der Auskleidungsschicht zu fördern, ist in letzterer ein perforiertes Rohr angeordnet, über das Gase oder Flüssigkeiten in die Schmelze eingeblasen werden können, um die Schmelze aufzukohlen.

Diese Gasverteilungseinrichtung muß aus Sicherheitsgründen in einem ausreichenden Abstand von der heißen Schmelze angeordnet werden. Dadurch kommt sie in einem Bereich zu liegen, in dem die Herdmasse noch nicht gesintert ist. Im Extremfall liegt sie am Dauerfutter oder am bezeihungsweise im Herdblech. Das Gas wird nun aber den Weg des geringsten Widerstandes gehen. Dieser führt, wie Versuche zeigen, gerade eben über das Dauerfutter. In diesem Fall treten erhebliche Gasverluste über das Dauerfutter auf.

Weiters ist aus der EP-A-0 388 255 ein Lichtbogenofen zum Schmelzen von Schrott bekannt, dessen Herd mit mindestens einem Gasspülstein und einer darüber angeordneten gasdurchlässigen Schicht versehen ist. Ein solcher Gasspülstein kann aber nur eine mehr oder weniger punktförmige Einbringung von Spülgas ermöglichen. Dadurch entsteht auf der Oberfläche des Stahlbades ein Spülfleck, d.h. ein Bereich, der frei von Schlacke ist. Dies ist unter anderem wegen der möglichen Aufnahme von Stickstoff aus der Ofenatmosphäre unerwünscht. Außerdem kann die dabei entstehende Badüberhöhung die Lichtbogenstabilität beeinträchtigen. Weiters müssen solche Spülsteine wegen des großen Verschleißes in relativ kurzen Abständen, nämlich im Normalbetrieb etwa alle drei Wochen, ausgetauscht werden, was eine unerwünschte Behinderung des Produktionsprozesses darsteilt. Außerdem besteht bei solchen Gasspülsteinen eine Neigung zu Infiltrationen, so daß es notwendig sein kann, den Gasfluß ständig aufrechtzuerhalten, was zu einer Unterkühlung und Aufstickung des nach dem Abstich im Ofen verbleibenden Reststahis führen kann.

Nach der DE-C-37 42 861 sind die zum Einleiten von Spülgas dienenden Steine oder Düsen im Dauerfutter des Bodens eines metallurgischen Gefäßes angeordnet und nach oben hin vollständig von der Herdbaumasse bedeckt, wobei oberhalb der Spüleinrichtung im Verschleißfutter ein Leitblech vorgesehen ist. Dabei treten jedoch unter der gesinterten Herdschicht örtlich erhebliche Drücke auf, welche den Herd zerstören können. Aus diesem Grund ist der sich einstellende Gasdurchfluß pro Zeiteinheit relativ beschränkt.

Ferner sind aus der DE-A 33 22 485, der FR-A 2 644 566 sowie der US-PS 4,726,033 Spülvorrichtungen bekannt, die jedoch nur ein punktuelles Einbringen von Spülgasen gestatten.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Bodenausbildung für ein metallurgisches Gefäß mit einer Verteilungsvorrichtung für Spülgas zu schaffen, die es erlaubt, große Volumenströme an Spülgas bei geringer spezifischer Belastung der Herdzustellung in das Schmelzbad zu führen, wobei der Gasfluß jederzeit unterbrochen und wieder eingeschaltet werden kann und praktisch kein Verschleiß der Verteilungsvorrichtung stattfindet. Insbesondere sollen auch Gasverluste durch vagabundierende Gase vermieden werden.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß die Verteilungsvorrichtung nach oben hin vollständig von der Herdbaumasse abgedeckt und nach unten sowie vorzugsweise nach den Seiten mit einer gasdichten Abschirmung versehen ist.

Um sicherzustellen, daß das Gas durch die Schmelze geht und nicht an unerwünschten Stellen, etwa ins Dauerfutter, austritt, ist die Gasverteilungsvorrichtung gegen das Dauerfutter beziehungsweise gegen den Ofenmantel und gegen die seitliche Gefäßwandung hin gasdicht abgeschirmt. Diese Abschirmungen können durch Bleche gebildet werden, welche bis zur Feuerseite des Herdes durchgehen können. Die 2

AT 398 488 B rückwärtige Abschirmung kann auch durch den Ofenmantel gebildet sein.

Wesentlich für die Erfindung ist es, daß eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen über einen weiten Bereich des Herdes verteilt angeordnet ist. Da die Verteilungsvorrichtung nicht auf einen Spülstein beschränkt ist, sondern sich im Gefäß selbst befindet, können die Spülgase zuverlässig und gezielt über einen weiten Bereich des Herdes eingedüst werden. Somit ist die Gasstromdichte, also der Volumenstrom pro Flächeneinheit beim Übertritt in die Herdbaumasse bereits sehr gering, selbst wenn große Gasmengen eingedüst werden sollen. Die Verteilung des Gases ist sehr gleichmäßig, so daß es nicht zu der Ausbildung von Spülflecken an der Oberfläche des Bades kommt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch die Kühlung der Herdbaumasse durch das Spülgas eine Verringerung des Verschleißes eintritt. Diese Verschleißverringerung ist nun nicht mehr örtlich begrenzt, wie bei den bekannten Verfahren, sondern erstreckt sich über den gesamten Herd. Somit kann eine erhebliche Verlängerung der Standzeit erreicht werden. Im Bedarfsfall können Vorverschleißbereiche im Herd dosiert gekühlt werden, indem man die Gasstromdichte in diesen Bereichen entsprechend erhöht.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verteilungsvorrichtung als Rohrsystem mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen ausgebildet ist. Eine solche Ausführungsvariante ist besonders einfach zu realisieren. Für die Anordnung der Rohre steht eine Vielzahl von Möglichkeiten offen.

In einer anderen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, daß die Verteilungsvorrichtung als großflächiger Hohlkasten mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen ausgebildet ist. Dadurch kann eine besonders homogene Verteilung der Spülgase erreicht werden.

Eine weitere Verteilung der Gase kann durch eine die Verteilungsvorrichtung umgebende, nach oben hin vollständig von der Herdbaumasse abgedeckte Schicht aus grobkörnigem Material erfolgen, in der dem Gasstrom praktisch kein Strömungshindernis entgegensteht.

Die Verteilungsvorrichtung kann über eine einzige Gaszufuhr versorgt werden, was eine besonders einfache Regelung erlaubt. Es ist aber genauso möglich, daß verschiedene Abschnitte der Verteilungsvorrichtung getrennt mit Gas versorgt werden, wodurch auch vorbestimmte räumliche Verteilungen der Badbewegung eingestellt werden können.

Um eine Beschädigung während der Aufbringung der Herdbaumasse zu vermeiden, kann vorgesehen sein, daß die Verteilungsvorrichtung mit einer grobkörnigen Schüttmasse gefüllt ist. Dies stellt außerdem eine zusätzliche Durchbruchsicherung dar.

Eine besonders einfache Herstellung des erfindungsgemäßen Gefäßes ist möglich, wenn die Verteilungsvorrichtung direkt auf dem Stahlmantel des Gefäßes oder einem Sicherheits- oder Dauerfutter aufliegt, das zwischen dem Stahlmantel und der aus der Herdbaumasse bestehenden Schicht angeordnet ist.

Es ist aber auch möglich, die Verteilungsvorrichtung in den Stahlmantel des Gefäßes einzubinden. Eine derartige Ausführungsform kann sich besonders bei der Ausbildung der Verteilungsvorrichtung als Hohlkasten empfehlen, wobei der in diesem Fall perforierte Stahlmantel einen Teil des Hohlkastens bilden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen schematisch: die Fig. 1 bis 6 eine axonometrische Teildarstellung verschiedener Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Gefäßes und die Fig. 7 bis 10 verschiedene Ausführungsvarianten für die als Rohrsystem ausgebildete Verteilungsvorrichtung.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante ist auf dem Stahlmantel 1 des Gefäßes in üblicher Weise das Sicherheits- oder Dauerfutter 2 aufgebracht. Auf diesem liegt die Verteilungsvorrichtung 3a auf, die als Rohrsystem ausgebildet ist. Die Verteilungsvorrichtung 3a wird über eine Zuleitung 4 versorgt, die an ihrem Durchtritt durch den Stahlmantel 1 mit einem Dichtstutzen 5 versehen ist, um Gasverluste zu vermeiden. Die Verteilungsvorrichtung 3a ist mit einer grobkörnigen Schüttmasse 6 gefüllt, z.B. mit einer grobkörnigen Magnesiamasse. Das Rohr, das die Verteilungsvorrichtung 3a darstellt, ist an seiner Oberseite mit einer Vielzahl von Öffnungen 7 versehen.

Die Verteilungsvorrichtung 3a ist in einer Schicht 9 aus einer gasdurchlässigen Herdbaumasse eingebettet, deren Oberfläche 10 dem Gefäßinneren zugewandt ist.

Beiderseits der Verteilungsvorrichtung 3a sind als Bleche ausgebildete Abschirmungen 19 schräg nach oben hin angeordnet, die das Eindringen der Gase in das Dauerfutter 2 verhindern.

In Fig. 2 ist eine kastenförmige Verteilungsvorrichtung 3b auf dem Dauerfutter 2 aufgesetzt. Auch diese Verteilungsvorrichtung 3b besitzt eine Vielzahl von Öffnungen 7 in mehreren Reihen. Seitlich nach oben sind an dieser Verteilungsvorrichtung 3b Abschirmungen 19 angeordnet.

Die Ausführungsvariante von Fig. 3 unterscheidet sich von den vorangegangenen dadurch, daß die rohrförmige Verteilungsvorrichtung 3a direkt auf dem Stahlmantel 1 aufliegt.

In Fig. 4 sind innerhalb zweier Abschirmungen 19 zwei rohrförmige Verteilungsvorrichtungen 3a angeordnet, von denen eine am Dauerfutter 2 aufliegt, wogegen die andere in einer Ausnehmung des 3

Claims (6)

1. ΑΤ 398 488 Β Dauerfutters 2 versenkt direkt am Stahlmantel 1 angeordnet ist. In Fig. 5 besteht die Abschirmung aus zwei senkrechten Abschirmblechen 19a und einem waagrechten auf dem Dauerfutter 2 aufiiegenden Abschirmblech 19b. Die Verteilungsvorrichtung 3a legt innerhalb des durch die Abschirmungen 19a und 19b gebildeten und nach oben hin offenen Kastens, der mit einer Schicht 8 aus grobkörnigem Material gefüllt ist. Diese grobkörnige Schicht 8 ist vollständig von der Auskleidungsschicht 9 überdeckt. In Fig. 6 sind drei rohrförmige Verteilungsvorrichtungen 3a in einer kastenförmigen Abschirmung angeordnet, welche aus senkrechten Abschirmblechen 19a und einem waagrechten Abschirmblech 19b besteht. In den Fig. 7 bis 10 sind verschiedene Varianten der Anordnung der Verteilungsvorrichtung 3a dargestellt, die alle als Rohrsysteme ausgebildet sind. Die durch strichlierte Linien angedeuteten Abschirmungen 19 dichten die einzelnen Rohre beziehungsweise Rohrgruppen seitlich ab. Ferner sind die Elektroden 11a, 11b und 11c und die Abstichöffnung 12 zu erkennen. In der Ausführungsvariante von Fig. 7 ist die Verteilungsvorrichtung 3a aus drei sternförmig um eine Zuleitung 4a angeordneten Rohrabschnitten 13a, 13b und 13c, sowie aus einem geradlinig vor der Abstichöffnung 12 angeordneten Rohrabschnitt 13d mit einer Zuleitung 4b zusammengesetzt. Dieser letztgenannte Rohrabschnitt 13d hat die Aufgabe, während des Abstiches große Mengen an Spülgas einzubringen, wodurch ein schlackenfreier Abstich begünstigt wird. Die Verteilungsvorrichtung 3a von Fig. 8 entspricht im wesentlichen der von Fig. 7, wobei jedoch die Rohrabschnitte 14a, 14b und 14c aus jeweils zwei gekrümmten Armen bestehen. Der Rohrabschnitt 14d hat die gleiche Aufgabe wie der Rohrabschnitt 13d. In Fig. 9 werden durch die halbkreisförmigen Rohrabschnitte 15a, 15b, 15c und 15d zwei konzentrische Kreise um die Mitte des Gefäßes gebildet. Der Rohrabschnitt I5e erleichtert wiederum den Abstich. Für die Fig. 10 mit den Rohrabschnitten 16a, 16b, 16c und 16d gilt das oben Ausgeführte analog. Die vorliegende Erfindung erlaubt es, große Gasmengen in metallurgische Gefäße einzubringen, wobei durch eine feine Verteilung der Gase eine Bewegung im Bad erzeugt wird, die nahezu völlig einer natürlichen Kochbewegung entspricht. Patentansprüche 1. Bodenausbildung für ein metallurgisches Gefäß, insbesondere für einen Elektroofen, mit einem Stahlmantel (1), mit einer darin angebrachten Schicht (9) aus einer gasdurchlässigen, feuerfesten Herdbaumasse sowie mit einer in dieser Herdbaumasse angeordneten Verteilungsvorrichtung (3a, 3b) für Spülgas, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung (3a, 3b) nach oben hin vollständig von der Herdbaumasse abgedeckt und nach unten sowie vorzugsweise nach den Seiten mit einer gasdichten Abschirmung (19) versehen ist.
2. 2. Bodenausbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung (3a) als Rohrsystem mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen (7) ausgebildet ist.
3. 3. Bodenausbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung (3b) als großflächiger Hohlkasten mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen (7) ausgebildet ist.
4. 4. Bodenausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung (3a, 3b) mit einer grobkörnigen Schüttmasse (6) gefüllt ist.
5. 5. Bodenausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung (3a, 3b) von einer Schicht (8) aus grobkörnigem Material umgeben ist, weiche nach oben hin vollständig von der Herdbaumasse der Schicht (9) abgedeckt ist.
6. 6. Bodenausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung (3a, 3b) direkt auf da Stahlmantel (1) des Gefäßes oder auf einem Sicherheitsfutter (2) aufliegt, das zwischen dem Stahlmantel (1) und der aus der Herdbaumasse bestehenden Schicht (9) angeordnet ist. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 4