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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschliessen und öffnen eines Stichloches eines kippbaren metallurgischen Gefässes, insbesondere eines Stahlwerkskonverters, wobei das Stichloch mittels einer Verschlusseinrichtung mit einem Verschlusskorper, der von einer Warteposition in eine Schliessposition und retour gebracht werden kann, verschliessbar ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Sauerstoffblasende Stahlwerkskonverter haben zum Zweck des Abstechens des Stahlbades eine eigene Abstichoffnung, die weit unter dem Konvertermund angebracht ist Beim Kippen des Konverters in die Abstichposition fliesst zunachst Schlacke aus diesem Stichloch - Erst- oder Vorlaufschlacke genannt-, dann folgt Stahl, wobei durch den Vortexeffekt eine gewisse Menge an Schlacke - Mitlaufschlacke genannt-, mitgerissen wird, am Ende schliesslich, wenn der Konverter von Stahl entleert ist, die Nachlaufschlacke, solange bis der Konverter zurückgekippt wird.
Zum Verschliessen und öffnen eines Stichloches eines Stahlwerkskonverters ist es bekannt (DE 32 08 490 C1, AT 350 090 B), einen Verschlusskörper unter Freilassung eines Ringspaltes zwischen dem Verschlusskörper und der Wand des Stichloches aus einer Warteposition in eine das Stichloch verdeckende Schliessposition und retour zu bringen, wobei, zumindest in der Schliess- position, ein Druckgas in das Stichloch entgegen der Ausströmrichtung einer im Stahlwerkskonverter enthaltenen Schmelze eingeleitet wird
Beim Frischen von Roheisen zu Stahl werden durch Oxidationsreaktionen unerwünschte sauerstoffaffine Begleitelemente der Eisenschmelze an Sauerstoff gebunden und die gebildeten Oxide gasförmig abgegeben oder in die Schlacke überführt Nach dem Frischen müssen dem Stahl vielfach Elemente zu Desoxidations- und Legierungszwecken zugesetzt werden,
die eine höhere Affinität zu Sauerstoff besitzen als die in der Schlacke abgebundenen unerwünschten Begleit- elemente Die Folge davon ist, dass solche Legierungselemente die unerwünschten Begleit- elemente aus der Schlacke reduzieren können, wobei sie selbst verschlacken Frischschlacken können ausserdem sehr aggressiv gegenuber dem feuerfesten Material von Schmelzgefäss und Giesspfanne sein Aus Qualitätsgründen und aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist man daher bestrebt, beim Abstechen und Legieren einer Schmelze in der Pfanne das Mitlaufen von Schlacke möglichst zu verhindern.
Die Ruckhaltung der Schlacke beim Abstichvorgang des sauerstoffblasenden Stahlwerks- konverters ist - wie oben dargelegt - eine Forderung der Metallurgen Das Stahlbad wird aus dem Konverter über das Abstichloch in die Stahlgiesspfanne abgestochen, mitlaufende Schlacke schwimmt auf dem Stahlbad in der Pfanne und beeinflusst die Stahlqualität negativ
Verfahren und Einnchtungen der eingangs beschriebenen Art haben sich in der Praxis bewährt Der Verschlusskörper lässt gegenuber der Wandung des Stichloches einen Ringspalt frei, durch den Luft in das Innere des metallurgischen Gefässes aufgrund des durch den Verschlusskörper zugeleiteten Druckgases, das in das Stichloch eingeblasen wird, gesaugt wird Hierdurch werden die Schmelze im Inneren des Gefässes am Ausströmen gehindert und das Abstichloch pneumatisch völlig abgedichtet.
Mit einer Einrichtung dieser Art können etwa 50 % der Gesamtschlacke im Konverter zuruckgehalten werden 20 % der Gesamtschlacke fliessen als Erst- oder Vorlaufschlacke mit 30 % der Gesamtschlacke resultieren aus der Mitlaufschlacke - Vortex genannt-, die beim Abstich mitläuft und durch keine Einrichtung beeinflussbar ist
Das Öffnen und Schliessen des Abstichloches mit einer der oben beschriebenen Einrichtungen hat sich in der Praxis bewährt, jedoch tritt folgender Nachteil auf Mit den bekannten Einnchtungen wird der Übergang vom Schlackenauslauf zum Stahlauslaufmittels eines Verhältnispyrometers beobachtet, welches beim Übergang von Stahl zu Schlacke bzw Schlacke zu Stahl einen Impuls abgibt, der fur das Ein- und Ausschwenken des Verschlusskörpers zum Schliessen bzw Öffnen des Stichloches herangezogen wird.
Das Problem liegt in der Eindeutigkeit des Signals Wenn mit einem Druckgas, wie z B mit Stickstoff, schlackerückhaltend geblasen wird, wird das Stichloch selbst freigeblasen. Kommt nun auch Stahl an die Innenöffnung des Abstichloches, wird dieser, weil er schwerer ist, in das Stichloch eindringen Er ist zunächst mit Schlacke vermischt und es entsteht ein ausserordentlich turbulenter Zustand Der Strahl selbst wird durch das Druckgas jedoch zunächst noch zuruckgehalten In der Folge kommt es ab einer bestimmten Badspiegelhohe über dem Abstichloch durch den steigenden Druck des Stahlbades plötzlich zu einem Umkippen dieses immer labiler werdenden Zustandes, bis sich ein Stahlflussigkeits-Schwall in das Abstichloch ergiesst.
Der Signalempfänger wird dann ansprechen, es ist aber nicht zu verhindern, dass sich ein
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Teil dieser Menge nach aussen ergiesst, bevor der Verschlusskörper vom Abstichloch entfernt ist Bevor das Abstichloch voll geöffnet ist, fliesst Stahl bereits durch das Stichloch auf den Verschlusskörper Die Menge des ausfliessendes Stahles liegt in der Grössenordnung von 120 bis 250 kg Stahl und ist abhängig vom Stichlochzustand. Diese Menge ergiesst sich über die Verschlusseinrichtung, wodurch diese ausserordentlich belastet und verbärt wird.
Auch wenn die Schwenkbewegung des Verschlusskörpers bei den bekannten Einrichtungen sofort nach Erkennen des Austretens von Stahl in die Wege geleitet wird, so bewegt sich der Verschlusskörper dennoch relativ lange in Richtung der Längsachse des Stichloches, so dass es auch bei schnell durchgefuhrter Schwenkbewegung zu starken Verbärungen des Verschlusskörpers kommt Nur solange kein Stahl mit dem aus dem Stichloch ausströmenden Strahl mitgerissen wird, besteht fur die Einrichtung keine Gefahr einer Bärenbildung, d h.
einer Materialablagerung auf der Einrichtung Erstarrte Schlacke fällt nach dem Erkalten relativ leicht ab und behindert die Bewegungsfähigkeit der Einrichtung kaum
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile und Schwierigkeiten des Standes der Technik und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche einen Abstich mit wesentlich reduziertem Schlackenauslauf ermöglichen und durch welche eine Gefahr der Verbärung wesentlich herabgesetzt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass die Aktivierung der Verschlusseinrichtung in Abhängigkeit der Höhe des Metall- und/oder Schlackenbadspiegels der im metallurgischen Gefass enthaltenen Metall- bzw Schlacken- schmelze sowie in Abhangigkeit des Kippwinkels und des Innenvolumens des metallurgischen Gefässes durchgeführt wird.
Erfindungsgemäss kann auf eine Beobachtung des Beginns des Austretens von Schmelze und des flussigen Metalls direkt am Stichloch verzichtet werden, da bei einer bestimmten Höhe des Metall- und Schlackenbadspiegels ein Austritt von Schlacke bzw. flussigem Metall stets ab einem bestimmten Kippwinkel des metallurgischen Gefässes stattfindet Dass heisst mit anderen Worten, es lässt sich mit Hilfe der Hohe des Badspiegels einer im Gefass enthaltenen Schmelze der Dekantieraugenblick, ab dem die Schmelze beim Kippen des Gefässes in das Stichloch eindringt, feststellen;
es ist lediglich notwendig, die Höhe des Badspiegels, den jeweiligen Kippwinkel sowie das Innenvolumen des metallurgischen Gefässes zu kennen, um rechtzeitig die Verschlussein- richtung zu aktivieren
Es braucht jedoch nicht unbedingt die Metall- und Schlackenbadspiegelhöhe gemessen zu werden, sondern es genügt, das Fullgewicht des metallurgischen Gefässes oder die Fullmenge des metallurgischen Gefässes mit Metall- und Schlackenschmelze zu kennen, da das Innenvolumen des Gefasses bekannt ist Fur das Innenvolumen ist der Ausbrand der feuerfesten Auskleidung des metallurgischen Gefässes zu berücksichtigen Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass die Höhe des Metall- und Schlackenbadspiegels im grossen Ausmass vom Ausbrand der feuerfesten Auskleidung des metallurgischen Gefässes abhängig ist, u.zw. auch dann, wenn es gekippt ist.
Fur den Stahlwerker bedeutet die Berücksichtigung des Ausbrandes keinen Aufwand, zumal die Zunahme des Ausbrandes von Charge zu Charge dem Stahlwerker an sich geläufig ist
Eine bevorzugte Verfahrensweise ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Kippen des metallurgischen Gefässes zunächst das Stichloch mittels der Verschlusseinrichtung knapp vor Ausrinnen einer Schlackenschmelze verschlossen wird, dass beim Weiterkippen des metall- urgischen Gefässes knapp vor Ausrinnen von Metallschmelze das Stichloch geöffnet wird, und dass beim Abstichende der Metallschmelze das Stichloch wiederum verschlossen wird.
Vorteilhaft wird beim Aktivieren der Verschlusseinrichtung die Zeitdauer für die Bewegung der Verschlusseinrichtung von der Warteposition in die Schliessposition bzw umgekehrt von der Schliessposition in die Warteposition berücksichtigt.
Eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Verschliessen und Öffnen eines Stichloches eines kippbaren metallurgischen Gefässes, insbesondere eines Stahlwerkskonverters, mit einer mit einer Betätigungseinrichtung betätigbaren Verschlussem- richtung, die aus einer Warteposition, bei der das Stichloch geöffnet ist, in eine Schliessposition, in der das Stichloch verschlossen ist, und retour bewegbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das metallurgische Gefäss mit einer Kippmesseinrichtung ausgestattet ist, und die Betätigungs- einrichtung für die Verschlusseinrichtung mit der Kippmesseinrichtung gekoppelt ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform ist gekennzeichnet durch eine Regel- oder Steuereinheit, in die das Innenvolumen des metallurgischen Gefässes und die Füllmengen von Metall und Schlacke betreffende Daten eingebbar sind
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- beispiels näher erläutert, wobei Fig 1 eine Gesamtseitenansicht eines als Stahlwerkskonverter ausgebildeten metallurgischen Gefässes und die Fig 2 und 3 jeweils einen Schnitt durch einen Stahlwerkskonverter im vergrosserten Massstab veranschaulichen, u zw Fig 2 durch einen frisch zugestellten Stahlwerkskonverter und Fig 3 einen Schnitt durch einen Stahlwerkskonverter mit starkem Ausbrand, also relativ knapp vor einer Neuausmauerung.
Der in Fig. 1 dargestellte Stahlwerkskonverter 1 weist einen innenseitig mit einer feuerfesten Auskleidung 2 versehenen Stahlmantel 3 auf, der in einem Tragring 4 gelagert ist. Dieser ist mit einander diametral gegenuberliegenden Tragzapfen 5 in am Fundament 6 abgestützten Konverter- lagern 7 gelagert, wobei einer der Tragzapfen 5 mit dem Grossrad eines Konverterkippantriebs- getriebes 8 versehen ist.
Zum Kippen des Stahlwerkskonverters 1 dienen schematisch dargestellte Antriebsmotoren 9
Um den genauen Kippwinkel des Stahlwerkskonverters 1 zu erfassen, ist der Stahlwerkskonverter mit einer Kippmesseinrichtung 10 ausgestattet, die z B am Tragzapfen 5 oder am Getriebe 8 vorgesehen ist
An einer Seite des Stahlwerkskonverters 1 in einer Ebene 11 senkrecht zur Kipp- bzw Drehachse 12 mittig zwischen den Tragzapfen 5 ist ein Stichloch 13 angeordnet, das mittels einer Verschlusseinrichtung 14 verschliessbar ist.
Zum Zweck des Verschliessens des Stichloches 13 ist ein Verschlusskörper 15 unter Freilassung eines Ringspaltes 16 zwischen dem Verschlusskörper 15 und der Innenwand 17 des Stichloches 13 aus einer Warteposition 1 in eine das Stichloch 13 verdeckende Schliessposition ll und retour bewegbar, wie dies beispielsweise in der AT 350 090 B beschrieben ist In der Schliessposition 11 ist ein Druckgas über die Leitung 18 in das Stichloch entgegen der Ausströmrichtung einer im Stahlwerkskonverter 1 enthaltenen Metallschmelze 19 und/oder Schlackenschmelze 20 einleitbar, wodurch die Metallschmelze 19 bzw die Schlackenschmelze 20 im Stahlwerkskonverter 1 zurückgehalten werden kann Zum Bewegen des Verschlusskörpers 15 dient eine Betätigungseinrichtung, beispielsweise ein Druckmittelzylinder 21, der uber die Leitungen 22,
23 mit Druckmittel versorgt wird In den Druckmittelleitungen 18,22, 23 sind jeweils Stellventile 24, 25,26 eingebaut.
Erfindungsgemäss ist die Betätigungseinrichtung 21 für die Verschlusseinrichtung 14 mit der
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zunächst knapp vor Erreichen des Stichloches 13 durch Schlackenschmelze 20 das Stichloch 13 mittels der Verschlusseinrichtung 14 verschlossen wird und beim Weiterkippen des Stahlwerks- konverters 1 knapp vor Erreichen des Stichloches 13 durch Stahlschmelze 19 geöffnet wird. Am Abstichende der Metallschmelze wird das Stichloch 13 wiederum verschlossen.
Zum Feststellen des Dekantieraugenblicks, d. h. des Beginns des Überlaufens von Schlacken- bzw Stahlschmelze 20 bzw 19 über den Dekantierpunkt 27 - dieser liegt auf der Schnittlinie der Innenwand 28 der feuerfesten Auskleidung 2 mit der Innenwand 17 des Stichloches 13 - ist es wichtig, das Innenvolumen des Stahlwerkskonverters 1 sowie die Füllmenge oder das Füllgewicht oder die Höhen 29, 30 des Badspiegels 31 der Schlackenschmelze 20 und des Badspiegels 32 der Stahlschmelze 19 zu kennen Gemäss den Darstellungen in den Fig. 2 und 3, in denen die feuerfeste Auskleidung 2 einmal im Neuzustand (Fig.
2) und einmal nach einer Vielzahl von Chargen, also mit einem erheblichen Ausbrand (Fig 3) veranschaulicht ist, schwankt die Höhe des Stahlbadspiegels 32 und die Höhe des Schlackenbadspiegels 31 gegenüber der Stichlochöffnung 13 trotz stets gleicher Fullmenge bzw gleichen Füllgewichts in erheblichem Ausmass infolge des sich ändernden Innenvolumens des Stahlwerkskonverters 1.
In den Fig 2 und 3 sind zusätzlich jeweils die Niveaus 29', 30' der Metall- und Schlackenbadspiegel 32, 31 bei gekipptem Stahlwerkskonverter 1 gezeigt, und es ist ersichtlich, dass sowohl der Schlackenbadspiegel 31 als auch der Stahlbadspiegel 32 bei einem Stahlwerkskonverter 1 mit Ausbrand wegen des grösseren Innenvolumens des Stahlwerks-
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des Stichloches 13 erreicht als bei einem Stahlwerkskonverter 1, der neu ausgemauert ist
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In den Fig 2 und 3 bedeuten
Fig.
2 - neu ausgemauerter Stahlwerkskonverter 1 Ó1= Kippwinkel des Stahlwerkskonverters 1, bei dem der Schlackenbadspiegel 31 den Dekantierpunkt 27 erreicht, Ó2 = Kippwinkel des Stahlwerkskonverters 1, bei dem der Stahlbadspiegel 32 den Dekantierpunkt 27 erreicht
Fig 3 - Stahlwerkskonverter 1 mit Ausbrand Ó1 = Kippwinkel des Stahlwerkskonverters 1, bei dem der Schlackenbadspiegel 31 den Dekan- tierpunkt 27 erreicht, Ó2 = Kippwinkel des Stahlwerkskonverters 1, bei dem der Stahlbadspiegel 32 den Dekantier- punkt 27 erreicht.
So muss bei einem Stahlwerkskonverter 1 mit Ausbrand der Stahlwerkskonverter 1 um den Winkel Ó1 > Ó1 bzw Ó2 > Ó2 gekippt werden, damit die Schlackenschmelze 20 bzw die Metall- schmelze 19 jeweils den Dekantierpunkt 27 erreichen
Die Koppelung des Kippwinkels a mit der Betätigungseinrichtung 21 für den Verschlusskörper 15 ist über eine Regel- oder Steuereinheit 33 verwirklicht, in die das Innenvolumen des Stahlwerkskonverters 1, d h. der Abbrand der feuerfesten Ausmauerung 2, und die Füllmengen an Stahlschmelze und Schlackenschmelze eingebbar sind.
Beim Kippen des Stahlwerkskonverters 1 werden die Ventile 24,25 und 26 in Abhängigkeit der in die Regel- oder Steuereinheit 33 eingegebenen Daten bezüglich Kippwinkel, Innenvolumen und Füllmenge betätigt, so dass die Verschlusseinrichtung zum jeweils richtigen Zeitpunkt unter Vermeidung eines ungewollten Austretens von Schlackenschmelze 20 bzw Minimierung eines Schlackenschmelzenaustritts beim Metallabstich, d h Stahlabstich, betätigt wird.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausfuhrungsbeispiel, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden So ist es beispielsweise auch möglich, zusätzlich zu der Aktivierung der Verschlusseinrichtung 14 durch die Regel- oder Steuereinheit 33 den Abstichstrahl, der durch das Stichloch 13 austntt, mit einem geeigneten Signalaufnehmer zur Feststellung eines Unterschiedes zwischen durch das Stichloch 13 austretender Stahlschmelze 19 und Schlackenschmelze 20 zu beobachten, und so auf elektrischem und/oder elektromagnetischem Weg ein weiteres Kriterium für die Aktivierung der Verschlusseinrichtung 14 zur Verfügung zu haben Weiters ist es möglich, die Stichlochverschlusseinrichtung 14 in anderer Weise zu gestalten,
beispielsweise indem der Verschlusskörper 15 mit in unterschiedlichen Flachen liegenden Bewegungsnchtungen aus der Warteposition I in die Schliessposition ll und retour bewegt wird, wodurch die Aufenthaltszeit des Verschlusskörpers 15 in unmittelbarer Nähe des durch das Stichloch 13 austretenden Strahles sowie im Strahl stark vemngerbar ist.
Die Erfindung lässt sich für unterschiedliche kippbare metallurgische Gefässe mit Stichloch einsetzen, das Hauptanwendungsgebiet sind jedoch Stahlwerkskonverter
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Verschliessen und Öffnen eines Stichloches (13) eines kippbaren metallurgischen Gefasses (1),insbesondere eines Stahlwerkskonverters (1), wobei das
Stichloch (13) mittels einer Verschlusseinrichtung (14) mit einem Verschlusskorper (15), der von einer Warteposition (I) in eine Schliessposition (ll) und retour gebracht werden kann, verschliessbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Verschlusseinrichtung (14) in Abhängigkeit der Hohe (30,29) des Metall- und/oder Schlackenbadspiegels (32, 31) der im metallurgischen Gefäss enthaltenen Metall- bzw Schlackenschmelze (19,
20) sowie in Abhängigkeit des Kippwinkels (Ó1, Ó2)
f und des Innenvolumens des metall- urgischen Gefässes (1) durchgeführt wird.