AT398632B

AT398632B - Metallurgisches gefäss

Info

Publication number: AT398632B
Application number: AT0136391A
Authority: AT
Original assignee: Veitsch Radex Ag
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1995-01-25
Also published as: WO1993001317A1; ATA136391A; AU2229792A; ZA925038B; PL298234A1

Description

AT 398 632 B

Die Erfindung betrifft eine Bodenausbiidung für ein metallurgisches Gefäß, bestehend aus einem Stahlmantel mit einer darin angebrachten Auskleidungsschicht aus einer feuerfesten Herdbaumasse sowie einer, vorzugsweise in dieser Auskleidungsschicht angeordneten Verteilungseinrichtung mit mindestens einer Gasaustrittsöffnung für Spülgas. s Es wird in den letzten Jahren versucht, einer mangelnden Bewegung eines Stahlbades in Lichtbogen-Öfen oder Induktionstiegelöfen durch Einleitung von Gasen, wie Stickstoff, Argon, Kohlendioxid oder Kohlenwasserstoffen, durch den Herd des Schmelzgefäßes abzuhelfen.

Dadurch gelingt es, insbesondere schweren Schrott leichter einzuschmelzen und die Entkohlungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Auch werden die Legierungszuschläge leichter aufgeschmolzen. Neben einer io Verringerung der Zeit zwischen den Abstichen 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-Ausbrin-gung wegen des verminderten FeO-Gehalts in der Schlacke und eine verbesserte Prozeßkontrolle durch in einem homogeneren Stahlbad aussagekräftigere Temperaturmessungen und chemische Analysen. 15 Auch in anderen Gefäßen, wie Konvertern und Pfannen stellt sich vielfach das Problem, Gase in ausreichender Menge in das Stahlbad einzubringen.

Aus der DE-C 37 42 861 ist ein metallurgisches Gefäß bekannt, das eine in der Herdbaumasse angeordnete Verteilungsvorrichtung für Spülgas aufweist. Das eingeblasene Spülgas durchströmt dabei die gasdurchlässige Herdbaumasse. 20 Es hat sich nun herausgestellt, daß es bei diesem bekannten Gefäß nicht möglich ist, den genauen Weg des eingedüsten Gases vorherzubestimmen. Einerseits kommt es unter bestimmten Betriebsbedingungen, speziell bei größeren Gasströmen, zu einer Konvergenz der Gasströme, die auch durch das in dieser Druckschrift beschriebene Leitblech nicht zuverlässig verhindert werden kann. Durch die übermäßige Belastung der Herdbauschicht kann diese daher in einzelnen Punkten frühzeitig zerstört werden. Anderer-25 seits kann es in manchen Fällen zum Auftreten des Phänomens vagabundierender Gase kommen. Es bedeutet, daß sich ein Teil der eingeblasenen Spülgase seitlich ausbreitet und beispielsweise zwischen Dauerfutter und Verschleißfutter ausströmen kann. Die dadurch auftretenden Gasverluste sind nicht nur wegen der verursachten Kosten unerwünscht, sondern es besteht auch stets die Unsicherheit über die Erzielung einer ausreichenden Rührwirkung. 30 Weiters ist es aus der EP-B 21 861 bekannt, gasdurchlässige Körper in der Auskleidung metallurgischer Gefäße vorzusehen, die in der Art von Spülsteinen ausgebildet sind und Spalten für den Gasdurchtritt aufweisen. Solche gasdurchlässigen Körper sind mit einem Blechmantel versehen, der den Einbau ermöglicht und das Auseinanderfallen vor dem Einbau verhindert. Solche Spülelemente sind naturgemäß in ihren Abmessungen begrenzt, sodaß auch der mögliche Gasdurchsatz begrenzt ist. Aber auch die relativ 35 kleinen Körper stellen eine Störung der ansonsten homogenen Auskleidungsschicht dar, die die Standzeit insbesondere im Grenzbereich herabsetzen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Bodenausbildung für ein metallurgisches Gefäß zu schaffen, das die Einbringung von Spülgas in kontrollierter und voraussagbarer Weise ermöglicht. 40 Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß im Bereich der Gasaustrittsöffnung mindestens ein stabförmiger Körper in der Herdbaumasse eingebettet ist, der aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungsverhalten unterschiedlich zu dem der Herdbaumasse ist.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß im Bereich der Gasaustrittsöffnung mindestens ein stabförmiger Körper aus porösem Material in der Herdbaumasse eingebettet ist. 45 Grundidee der Erfindung ist dabei, daß durch den Einbau stabförmiger Körper in die im allgemeinen gasdurchlässige Herdbaumasse der Strömungsweg der Spülgase vorgegeben wird. Dabei werden zwei eng zusammenhängende Effekte ausgenützt. Zum einem werden an der Grenzfläche zwischen den stabförmigen Körpern und der Herdbaumasse kleine Spalte erzeugt, in denen das Spülgas mit sehr geringem Widerstand strömen kann. Zum anderen werden die stabförmigen Körper aus porösem Material gefertigt, so um auch einen Gastransport im Inneren dieser Körper zu erleichtern. Auf diese Weise wird erzwungen, daß sich der Hauptteil des Spülgases entlang der stabförmigen Körper ausbreitet. Die Herdbaumasse ist während des Betriebes des Gefäßes starken Temperaturwechselbeanspruchungen ausgesetzt, sodaß sich bei Vorliegen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten oder allgemein bei unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten stets neue Spalte zwischen den Körpern und der Herdbaumasse ausbilden. 55 Als Verteilungsvorrichtung für das Spülgas kann z.B. ein Düsenstein, wie er in der DE-C 37 42 861 beschrieben ist, vorgesehen sein.

Die Strömung kann besonders zuverlässig kontrolliert werden, wenn sich die stabförmigen Körper von der unmittelbaren Umgebung der Gasaustrittsöffnung bis zur Oberfläche der Auskleidungsschicht erstrek- 2

AT 398 632 B ken. Es ist jedoch nicht zwingend notwendig, daß sich die stabförmigen Körper beim frisch zugestellten Gefäß bis zur Herdoberfläche hin erstrecken.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verteilungsvorrichtung als Rohrsystem mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen ausgebildet ist und daß die stabförmigen Körper im wesentlichen radial zum Rohr angeordnet sind. Durch die rohrförmige Ausbildung der Gasverteilungsvorrichtung kann eine sehr geringe spezifische Belastung der Herdbaumasse erreicht werden. Durch die radiale Ausrichtung der stabförmigen Körper kann die Breite des Gasaustrittsbereiches über der Verteilungsvorrichtung eingestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verteilungsvorrichtung als Hohlkasten mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen ausgebildet ist, und daß sich die stabförmigen Körper im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Auskleidungsschicht erstrecken. Dadurch kenn eine besonders homogene Verteilung der Spülgase erreicht werden.

Besonders günstig ist es, wenn unterhalb und seitlich der Verteilungsvorrichtung eine gasdichte Abschirmung angeordnet ist, und wenn die stabförmigen Körper in den von der Abschirmung umschlossenen Bereich hineinragen. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Sicherung gegen das Auftreten von vagabundierenden Gasen erreicht.

Eine weitere Verringerung der Belastung der Herdbaumasse wird dadurch erreicht, daß die Verteilungsvorrichtung von einer Schicht aus grobkörnigem Material umgeben ist, welche nach oben hin vollständig von der Herdbaumasse der Auskleidungsschicht abgedeckt ist, und daß die stabförmigen Körper in die Schicht aus grobkörnigem Material hineinragen. Bei dieser Ausführungsvariante ist es auch möglich, eine gasundurchlässige Herdbauschicht zu verwenden, sodaß das Spülgas zwangsläufig in und um die stabförmigen Körper strömen muß.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Die Fig. 1 die Anordnung der stabförmigen Körper innerhalb der Auskleidungsschicht, die Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gefäß, die Fig. 3 eine axonometrische Teildarstellung einer Ausführungsvariante und die Fig. 4 eine axonometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante.

In Fig. 1 ist schematisch eine einzelne Gasaustrittsöffnung 7 dargestellt. Diese liegt innerhalb einer Schicht 8 aus grobkörnigem oder porösem Material. Über diese Schicht 8 ist eine Auskleidungsschicht 9 aus einer Herdbaumasse vorgesehen. Das aus der Gasaustrittsöffnung 7 strömende Gas durchströmt zunächst die Schicht 8 entlang der Pfeile 24. Der Hauptteil des Gases tritt noch innerhalb der Schicht 8 in die stabförmigen Körper 20 ein, bzw. in die schmalen Spalte zwischen diesen stabförmigen Körpern 20 und ihrer Umgebung. Der Hauptteil des Gases dringt entsprechend dem geringsten Strömungswiderstand entlang der Pfeile 25 bis zur Oberfläche 10 der Schicht 9 vor und tritt in das nicht näher dargestellte, über der Schicht 9 befindliche Schmelzbad ein. Abhängig vom Ausmaß der Gasdurchlässigkeit der Schicht 9 kann ein Teil des Spülgases entsprechend den Pfeilen 26 neben den stabförmigen Körpern 20 in das Schmelzbad diffundieren. Abhängig von dem Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten der stabförmigen Körper 20 und der Herdbaumasse der Schicht 9 und von der Porosität des Materials, aus dem die stabförmigen Körper 20 hergestellt sind, wird der Hauptteil des Spülgases entsprechend dem Pfeil 25 im Inneren der stabförmigen Körper 20 transportiert oder entsprechend dem Pfeil 28 in den Eck- und Seitenbereichen 27 der stabförmigen Körper 20 strömen.

Aus der Fig. 2 ist der prinzipielle Einbau der stabförmigen Körper 20 näher ersichtlich. Das metallurgische Gefäß besitzt einen Stahlmantel 1 mit einem Dauerfutter 2 und einer gasdichten Schicht 17. Am Bodenbereich des Gefäßes ist über der gasdichten Schicht 17 eine Schicht 9 aus einer gasdurchlässigen Herdbaumasse vorgesehen. In diese Schicht 9 ist eine rohrförmige Verteilungsvorrichtung 3a eingebettet, die nach unten und nach den Seiten hin von einer gasdichten Abschirmung 19 umgeben ist. Die rohrförmige Gasverteilungsvorrichtung 3a ist dabei von einer Schicht 8 aus einer porösen Masse umgeben. Die stabförmigen Körper 20 sind radial zur Verteilungsvorrichtung 3a angeordnet und erstrecken sich von der Schicht 8 bis zur Oberfläche 10 der gasdurchlässigen Schicht 9.

Bei der Ausführungsvariante nach der Fig. 3 ist die Abschirmung 19 direkt in der Schicht 9 angeordnet. Um den Aufbau der Schicht 9 mit den stabförmigen Körpern 20 zu erleichtern, ist bei dieser Ausführungsvariante über der Gasverteilungsvorrichtung 3a ein Gitter 21 angeordnet, das die stabförmigen Körper 20 in einer definierten Stellung hält.

In Fig. 4 ist eine kastenförmige Gasverteilungsvorrichtung 3b zu sehen, die über eine Zuleitung 4 versorgt wird, die gegenüber dem Stahlmantel mit einem Dichtstutzen 5 abgedichtet ist, um Gasverluste zu vermeiden. Die stabförmigen Körper 20 sind im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht auf die Oberfläche 10 der Auskleidungsschicht 9 angeordnet. 3

Claims

AT 398 632 B Patentansprüche 1. Bodenausbildung für ein metallurgisches Gefäß, bestehend aus einer feuerfesten Herdbaumasse (9) sowie einer, vorzugsweise in der Herdbaumasse (9) angeordneten Gas-Verteilungsvorrichtung (3a, 3b) mit mindestens einer Gasaustrittsöffnung (7) für Spülgas, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Gasaustrittsöffnung (7) mindestens ein stabförmiger Körper (20) in der Herdbaumasse (9) eingebettet ist, der aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungsverhalten unterschiedlich zu dem der Herdbaumasse (9) ist, wobei der stabförmige Körper (20) sich vorwiegend von der Gasaustrittsöffnung (7) in Richtung der Oberfläche (10) der Herdbaumasse (7) erstreckt.
2. Bodenausbildung für ein metallurgisches Gefäß, bestehend aus einer feuerfesten Herdbaumasse (9) sowie einer, vorzugsweise in der Herdbaumasse (9) angeordneten Gas-Verteilungsvorrichtung (3a, 3b) mit mindestens einer Gasaustrittsöffnung (7) für Spülgas, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Gasaustrittsöffnung (7) mindestens ein stabförmiger Körper (20) aus porösem Material in der Herdbaumasse eingebettet ist, der sich vorwiegend von der Gasaustrittsöffnung (7) in Richtung der Oberfläche (10) der Herdbaumasse (7) erstreckt.
3. Bodenausbildung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der stabförmige Körper (20) von der unmittelbaren Umgebung der Gasaustrittsöffnung (7) bis zur Oberfläche (10) der Herdbaumasse (9) erstreckt.
4. Bodenausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung (3a) als Rohrsystem mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen (7) ausgebildet ist, und daß eine Vielzahl von stabförmigen Körpern (20) im wesentlichen radial zum Rohr angeordnet sind.
5. Bodenausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung (3b) als Hohlkasten mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen (7) ausgebildet ist, und daß sich eine Vielzahl von stabförmigen Körpern (20) im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche (10) der Auskleidungsschicht (9) erstrecken.
6. Bodenausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb und seitlich der Verteilungsvorrichtung (3a, 3b) eine gasdichte Abschirmung (19) angeordnet ist, und daß der stabförmige Körper (20) in den von der Abschirmung (19) umschlossenen Bereich hineinragt.
7. Bodenausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsvorrichtung (3a, 3b) von einer gasdurchlässigen Schicht (8) aus grobkörnigem Material umgeben ist, welche nach oben hin vollständig von der Herdbaumasse der Auskleidungsschicht (9) abgedeckt ist, und daß der stabförmige Körper (20) in die Schicht (8) aus grobkörnigem Material hineinragt. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 4