AT407398B - Verfahren zum herstellen einer metallschmelze - Google Patents

Description

AT 407 398 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Metallschmelze in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere einer Eisen- oder Stahlschmelze, wobei metall- und/oder metalloxid-hältige Einsatzstoffe in fester und gegebenenfalls schmelzflüssiger Form in das metallurgisches Gefäß chargiert werden, wobei der Hauptteil der zum Schmelzen und gegebenenfalls Fertigreduzieren der Einsatzstoffe erforderlichen Energie auf elektrischem Weg und/oder durch Verbrennen und/oder Vergasen kohlenstoffhaltiger Materialien aufgebracht wird. Die Erfindung betrifft weiters eine Multifunktionslanze zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren.

Die EP 0 257 450 A2 lehrt ein Verfahren zur gesteigerten Energieeinbringung und Stromeinsparung in Lichtbogenöfen für die Stahlerzeugung. Dabei werden von Aufblasvorrichtungen ausgehende Sauerstofffreistrahlen zur Nachverbrennung der Ofenabgase und Unterbaddüsen zur Badbewegung eingesetzt. Kohle für die CO-Bildung wird über eine Hohlelektrode oder Unterbaddüsen eingeblasen und der Sauerstoff für die CO-Bildung ebenfalls durch Unterbaddüsen der Schmelze zugeführt.

Nachteilig dabei ist der hohe apparative Aufwand für Kohleeinblasen, CO-Bildung und Nachverbrennung. Weiters sind die erforderlichen Unterbaddüsen, welche mit Sauerstoff beaufschlagt sind, einem hohen Verschleiß ausgesetzt und weisen dementsprechend nur eine geringe Standzeit auf.

Es hat auch nicht an Versuchen gefehlt, Vorrichtungen und Verfahren zum Heizen und Blasen für metallurgische Zwecke und zum Verbrennen in metallurgischen Reaktoren zur Verfügung zu stellen.

So offenbart die GB 1,015,581 A einen Brenner mit einem zentralen Sauerstoffkanal, einem diesen umgebenden Brennstoffzuführungskanal und einem äußere Ringkanal für Sauerstoff. Brennstoff und Sauerstoff werden unmittelbar nach dem Austreten aus den jeweiligen Mündungen miteinander vermischt. Gemäß der GB 1,015,581 A ist der Brenner für den Einsatz bei allen aufblasenden Sauerstoff-Stahlerzeugungsverfahren vorgesehen.

Solch ein Brenner ist allerdings nicht geeignet, Ofengase in größerem Umfang zur Nachverbrennung anzusaugen, so daß er zu einer Verbesserung der Energiebilanz nichts bzw. nur wenig beitragen kann.

In der AT 402 963 B wird die Verbrennung von Brennstoff mittels eines speziell ausgebildeten Brenners beschrieben. Durch die rasche, intensive Verwirbelung des Brennstoffs mit Sauerstoff in einer Kammer des Brenners wird das ausströmende Gemisch über die Laufstrecke des Gemischstrahls sehr bald relativ langsam. Ein solcher Brenner weist also eine relativ geringe Flammenlänge auf und vernachlässigt dabei wiederum das Einsaugen von Ofengasen, so daß auch hiermit wenig zu einer Verbesserung der Energiebilanz beigetragen werden kann. Darüber hinaus ist ein solcher Brenner nicht für das Frischen einer Stahlschmelze geeignet, da hierfür ein weitreichender, eng gebündelter Sauerstoffstrahl mit hoher Impulskraft erforderlich ist.

In der WO 91/00366 A1 ist ein Verfahren, sowie eine Vorrichtung zum Beheizen eines metallurgischen Ofens beschrieben, wobei ein innerer Sauerstoffkanal von einem Brennstoffkanal ringförmig ummantelt wird. Der Brennstoff wird dabei mittels eines inerten bis schwach reduzierenden Trägergases zugeführt. Eine Möglichkeit des Nachverbrennens von Ofenabgasen durch Einsaugen in den Brennerstrahl, sowie eine Möglichkeit des Frischens der Schmelze sind auch hier nicht gegeben.

Die Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es daher, ein Verfahren, sowie eine Vorrichtung zur Verwendung in einem solchen Verfahren zu schaffen, welche(s) die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet. Insbesondere soll ein Verfahren geschaffen werden, das zur Herstellung einer Metallschmelze weniger Energie, sowohl elektrische als auch fossile, als bekannte Verfahren erfordert und welches in kürzerer Zeit durchführbar ist, sowie eine Multifunktionslanze, mittels welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist und welche darüber hinaus kompakt und baulich einfach gehalten ist und im Falle einer erforderlichen Reparatur leicht und einfach wieder instandzusetzen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst: daß A) in einem Verbrennungsschritt den Einsatzstoffen durch - mittels einer oder mehrerer Multifunktionslanze(n) erfolgendes - Einblasen und Verbrennen gasförmiger und/oder flüssiger kohlenstoffhaltiger Materialien und sauerstoffhaltigem Gas zusätzliche Energie 2

AT 407 398 B zugeführt wird, B) in einem Schneid- und Schmeizschritt die festen Einsatzstoffe durch - mittels der Multifunktionslanze(n) erfolgendes - verstärktes Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas geschnitten und teilweise geschmolzen werden, C) in einem Frischschritt die geschmolzenen Einsatzstoffe durch - mittels der Multifunk-tionslanze(n) erfolgendes - verstärktes Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas gefrischt werden, D) in einem Kohlenstoffeinblasschritt den Einsatzstoffen durch - mittels der Multifunktions-lanze(n) erfolgendes - Einblasen und gegebenenfalls Verbrennen von feinkörnigen und/oder staubförmigen, festen kohlenstoffhaltigen Materialien Legierungskohienstoff und/oder zusätzliche Energie zugeführt wird, E) in einem Nachverbrennungsschritt die Abgase des metallurgischen Gefäßes durch - mittels der Multifunktionslanze(n) erfolgendes - Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas in den Abgasraum des metallurgischen Gefäßes nachverbrannt werden, wobei die von jeweils einer Multifunktionslanze ausgehenden Strahlen des sauerstoffhaltigen Gases windschief zur zentralen Längsachse der jeweiligen Multifunktionslanze stehen, F) in einem Feststoffeinblasschritt den Einsatzstoffen durch · mittels der Multifunktionslanzein) erfolgendes - Einblasen von feinkörnigen und/oder staubförmigen, festen Zuschlagstoffen und/oder Legierungsmitteln die erforderlichen Substanzen zugeführt werden, um die gewünschte Zusammensetzung der Metallschmelze zu erreichen, wobei die Schritte A) bis F), je nach der Zusammensetzung der Einsatzstoffe und der gewünschten Zusammensetzung der Metallschmelze wahlweise in beliebiger Kombination, insbesondere nacheinander und/oder in umgekehrter Reihenfolge und/oder gleichzeitig und/oder unter Auslassung der Schritte D) und/oder F) durchgeführt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Metallschmelzen, nach einem vorteilhaften Merkmal beispielsweise in Elektroofen oder Konvertern oder Einschmelzvergasem, besonders energie- und zeitsparend hergestellt werden.

Die Multifunktionslanzen, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, ermöglichen eine flexible, wahlfreie und insbesondere auch zeitgleiche Durchführung der einzelnen Verfahrensschritte.

Der Einsatz von festen Metallträgern zur Erzeugung von Schmelzen, insbesondere von Stahlschmelzen, steigt, da diese Materialien bereits metallisch sind und also nicht mehr mit großem Aufwand reduziert werden müssen. In zunehmenden Maße werden also solche festen Metallträger rezirkuliert. Insbesondere werden solche Materialien, wie Schrott, Roheisen, Gußeisen usw., in Elektroofen verarbeitet, so daß die Verbesserung des Betriebes von Elektroöfen besonders wichtig ist. Das schnelle Einschmelzen und Frischen für das Einstellen kurzer Ofentaktzeiten ist für die Erzielung niedriger Wärmeverluste und Elektrodenverbräuche, sowie für die unterbrechungsfreie Versorgung moderner Stranggußanlagen wichtig. Außerdem soll die Schmelzleistung von Elektroöfen auch durch das gezielte, parallele Einbringen von elektrischer und fossiler Energie erhöht werden.

Diese Anforderungen werden durch das erfindungsgemäße Verfahren erfüllt.

Nach einem vorteilhaften Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens werden eine oder mehrere Multifunktionslanze(n) gemeinsam mit an sich jeweils bekannten Brennern und/oder Frischlanzen und/oder Nachverbrennungslanzen und/oder - bei Elektroöfen - Unterbaddüsen und/oder Hohlelektroden und/oder - bei Konvertern - Seitendüsen verwendet.

Dadurch ist es möglich, daß Brenner und/oder Frischlanzen und/oder Nachverbrennungslanzen gewissermaßen die "Grundlast" eines entsprechenden Verfahrensschrittes abdecken und durch die zusätzlich verwendeten Multifunktionslanze(n) für einen schnellen Verfahrensablauf an besonders wichtigen Stellen des metallurgischen Gefäßes zusätzlich Energie eingebracht, aufgeschmolzen, gefrischt, Kohle und/oder Legierungsmittel eingeblasen, Abgas nachverbrannt, usw. wird.

Einer weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß in einem Feststoffeinblasschritt einer oder mehrere der folgenden Stoffe in bzw. auf die teilweise oder völlig aufgeschmolzenen Einsatzstoffe geblasen wird: Metallerze, wie Chromerz, Nickelerz und Manganerz, Metalloxide, wie Nickeloxid und Chromoxid, Eisenkarbid, Kalzium- 3

AT 407 398 B karbid, Aluminium, FeSi, FeCr, FeMn, ölhaltiger Zunder, Schlacken, Schlackenbildner, Stäube aus Entstaubungsanlagen, Schleifstäube, Metallspäne, Desoxidationsmittel, Schredder-Leichtfraktion, Kalk, Kohle, Koks und Eisenschwamm in jeweils feinkörniger und/oder staubförmiger Form.

Bevorzugterweise erfolgt in einem Nachverbrennungsschritt das Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas periodisch schwankend und/oder pulsierend.

Dadurch kann das Nachverbrennen der Abgase des metallurgischen Gefäßes besonders effizient erfolgen, so daß die dabei freiwerdende Energie mit hohem Wirkungsgrad an die Einsatzstoffe übertragen wird und nicht an das Abgassystem verloren geht, welches sogar wärmetechnisch entlastet wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Kohlenstoffeinblasschritt und/oder einem Feststoffeinblasschritt in einem Elektroofen der Strahl aus einer Multifunktionslanze in die Nähe der Auftreffstelle oder in die Auftreffstelle von festem Material, welches über eine Öffnung im Ofendeckel auf die Schmelze chargiert wird, oder eines Lichtbogens auf der Schmelze gerichtet.

Gemäß einer gleichermaßen vorteilhaften Ausführungsform wird in einem Kohlenstoffeinblasschritt und/oder einem Feststoffeinblasschritt in einem Konverter der Strahl aus einer Multifunktionslanze in die Nähe der Auftreffstelle oder in die Auftreffstelle eines Sauerstoffstrahls aus einer weiteren Lanze oder einer Seitendüse auf der Schmelze gerichtet.

Die beiden letztgenannten Ausführungsformen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn große Mengen an Erzen, NiO, oxidischen Fines und Stäuben, die jeweils auch mit Kohle vermischt sein können, reduziert werden müssen. Durch das Einbringen von Kohlenstoff an der bzw. den Stellen, wo gleichzeitig auch die größte Energiezufuhr stattfindet, wird die Reduktion und das Aufschmelzen der Einsatzstoffe besonders beschleunigt.

Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Verbrennungsschritt mittels einer Multifunktionslanze im wesentlichen zeitgleich mit einem Frischschritt durchgeführt, wobei unter "im wesentlichen zeitgleich” eine zumindest teilweise zeitliche Überlappung der beiden Verfahrensschritte verstanden wird.

Zusätzlich zum verstärkten Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas, wodurch die geschmolzenen Einsatzstoffe gefrischt werden, werden auch flüssige und/oder gasförmige kohlenstoffhaltige Stoffe und sauerstoffhaltiges Gas eingeblasen und die kohlenstoffhaltigen Stoffe verbrannt. Es hat sich gezeigt, daß bei weiter eingeschalteter Brennerfunktion - jeweils ein- und derselben Multifunktionslanze - während des Frischens die Effizienz des Entkohlens (carbon removal efficiency) und des partiellen Oxidierens der Schmelze besonders hoch ist.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Frischschritt bei der Herstellung von - bevorzugt legierten - Eisenschmelzen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt - zusätzlich zum verstärkten Einblasen von sauerstoffhältigem Gas - Wasserdampf und/oder ein Inertgas, wie Stickstoff und/oder Edelgase, in bzw. auf die teilweise oder bereits vollständig aufgeschmolzenen Einsatzstoffe geblasen.

Damit wird der CO-Partialdruck und somit die Eisenverschlackung, sowie die Verschlackung von Legierungselementen, insbesondere die Chrom-Verschlackung, wesentlich vermindert.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem Kohlenstoffeinblasschritt zur Herstellung von Eisenschmelzen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt die kohlenstoffhaltigen Materialien mit niedriger Geschwindigkeit nur auf und in die über der Schmelze befindliche Schlacke geblasen.

Dadurch wird hier eine zusätzliche Aufkohlung der Schmelze vermieden. Die kohlenstoff-hältigen Materialien dienen dann in erster Linie zum Schäumen der Schlacke.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Multifunktionslanze zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren, mit mehreren einander umschließenden, zu einer zentralen Längsachse konzentrischen Rohren.

Die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe wird durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst: - ein erstes Rohr zur Bildung eines Zufuhrkanals insbesondere für feste, feinkörnige bis staubförmige Substanzen, - ein das erste Rohr unter Bildung eines ersten Ringspalts - insbesondere zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases - umgebendes zweites Rohr, wobei die Mündung des zweiten 4

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Rohres als Lavaldüse ausgebildet ist, - ein das zweite Rohr unter Bildung eines zweiten Ringspalts - insbesondere zur Zufuhr von gasförmigem und/oder flüssigem Brennstoff - umgebendes drittes Rohr, - ein das dritte Rohr unter Bildung eines dritten Ringspalts - insbesondere zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases - umgebendes viertes Rohr, - ein das vierte Rohr unter Bildung eines vierten Ringspaltes - insbesondere zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases - umgebendes fünftes Rohr, wobei der vierte Ringspalt mündungsseitig unter Bildung mehrerer Ausströmkanäle endet und wobei die - Strömungsrichtung durch jeweils einen Ausströmkanal zur zentralen Längsachse windschief ausgerichtet ist.

Besonders vorteilhaft ist hier das erste Rohr, durch welches überwiegend feinkörnige und/oder staubförmige Feststoffe in und/oder auf die Schmelze bzw. Schlacke geblasen werden. Je nach Verfahrensschritt erfolgt in einem Kohlenstoffeinblasschritt eine Zufuhr von kohlenstoffhaltigen Materialien, insbesondere Kohle, aber beispielsweise auch Koks und/oder Shredderleichtfraktion, und in einem Feststoffeinblasschritt eine Zufuhr von Zuschlagstoffen und/oder Legierungsmitteln, wobei unter Zuschlagstoffen und Legierungsmitteln alle herkömmlichen, üblicherweise bei der Herstellung von Metallschmelzen, insbesondere von Stahl- und Roheisenschmelzen, verwendeten Schlackenbildner, Mittel zum Schlackeschäumen, Mittel zum Oxidieren unerwünschter Begleitelemente, Mittel zum Einstellen der gewünschten Zusammensetzung der Metallschmelze, etc. verstanden werden. Das erste Rohr ermöglicht die Kohlenstoff- und Feststoffeinblasfunktionen der erfindungsgemäßen Multifunktionslanze.

Durch die Ausbildung des Mündungsteiles des zweiten Rohres als Lavaldüse kann der Vordruck des bei Schneid- und Schmelzschritten und bei Frischschritten zugeführten sauerstoffhaltigen Gases in optimaler Weise in Impuls, also Geschwindigkeit und Eindringtiefe des Gasstrahles, umgesetzt werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Multifunktionslanze · verglichen mit herkömmlichen Lanzen und bei gleicher Eindringtiefe - weiter von der Schmelzen- bzw. Schlackenoberfläche entfernt bleiben, womit die Gefahr einer unerwünschten Ansammlung von Metallspritzern am Kopf der Multifunktionslanze und dessen Umgebung stark verringert ist. Der von erstem und zweitem Rohr gebildete erste Ringspalt ermöglicht die Schneid-, Schmelz- und Frischfunktionen der erfindungsgemäßen Multifunktionslanze.

Unter sauerstoffhaltigem Gas ist in bevorzugter Weise technischer Sauerstoff, wie er beispielsweise aus einer Luftzerlegungsanlage erhalten wird, oder Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zu verstehen.

Der zweite, bzw. dritte Ringspalt dienen bei einem Verbrennungsschritt zur Zufuhr von gasförmigem und/oder flüssigem Brennstoff, beispielsweise Erdgas und/oder Heizöl, bzw. zur Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas, insbesondere technischem Sauerstoff, mit dem der Brennstoff verbrannt wird. Zweiter und dritter Ringspalt ermöglichen zusammen für einen Verbrennungsschritt die Brennerfunktion der erfindungsgemäßen Multifunktionslanze.

Der von viertem und fünftem Rohr gebildete vierte Ringspalt dient in einem Nachverbrennungsschritt zur Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas und ermöglicht somit die Nachverbrennungsfunktion der erfindungsgemäßen Multifunktionslanze.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform endet der vierte Ringspalt mündungsseitig unter Bildung von 2 bis 16, vorzugsweise von 6 Ausströmkanälen.

Die Ausströmkanäle sind vorzugsweise derart von der zentralen Längsachse weggerichtet, daß die Normaiprojektion der Mittelachse jeweils eines Ausströmkanals auf eine durch die zentrale Längsachse und durch die Mündung des Ausströmkanals gelegte Ebene mit der zentralen Längsachse einen Winkel α von 2,5 bis 25°, vorzugsweise einen Winkel cc von 5 bis 15° einschließt.

Durch diese Ausgestaltung der Ausströmkanäle kann mit dem sauerstoffhaltigen Gas, das durch die Ausströmkanäle der Atmosphäre des metallurgischen Gefäßes zugeführt wird, ein weiter Bereich dieser Atmosphäre erfaßt und brennbare Abgase nachverbrannt werden.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal stehen die Mittelachsen der Ausströmkanäle windschief zur zentralen Längsachse der Multifunktionslanze und zwar derart, daß die Normal Projektion der Mittelachse jeweils eines Ausströmkanals auf eine normal zur zentralen Längsachse gerichtete Ebene mit einer durch die zentrale Längsachse und durch die Mündung des Ausströmkanals gelegten Ebene einen Winkel ß von 2,5 bis 60°, vorzugsweise einen Winkel ß von 5 bis 35°, 5

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Diese Gestaltung der Ausströmkanäle gestattet eine noch weitreichendere Nachverbrennung von Abgasen des metallurgischen Gefäßes, da dadurch das Uber die Ausströmkanäle eingeblasene sauerstoffhaltige Gas und in der Folge auch die in diese Sauerstoffgasstrahlen eingesaugten Abgase des metallurgischen Gefäßes in eine schraubenförmige Drehbewegung versetzt werden. Dies fördert die Durchmischung des sauerstoffhaltigen Gases mit den Abgasen, sowie deren Nachverbrennung.

Die einzelnen Winkel α bzw. ß können für einzelne Ausströmkanäle auch jeweils unterschiedlich gewählt sein, um speziellen Randbedingungen beim Einsatz der Multifunktionslanze optimal Rechnung zu tragen.

Das äußerste, also das fünfte Rohr ist vorteilhafterweise mit einer Kühlung versehen, welche vorzugsweise als wassergekühlter Doppelmantel ausgeführt ist.

Durch die nach diesem Merkmal vorgesehene Kühlung wird die aufgrund der hohen Laufweite der Gasstrahlen - und der damit möglichen größeren Entfernung des Lanzenkopfes von der Schmelze - bereits erhöhte Lebensdauer der Multifunktionslanze noch weiter verlängert.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal weisen die Mündungsteile des zweiten und/oder des dritten Rohres an der Außenseite Schlitze auf, wobei diese Schlitze bevorzugterweise parallel zur zentralen Längsachse angeordnet sind. Diese Schlitze dienen zur verbesserten Kühlung des jeweiligen Mündungsteils.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante enden die Mündungsteile des ersten, des zweiten und des dritten Rohres in einer ersten, zur zentralen Längsachse normal stehenden Mündungsebene und die Mündungsteile des vierten und fünften Rohres in einer zweiten, zur zentralen Längsachse normal stehenden Mündungsebene, wobei die erste hinter die zweite Mündungsebene zurückgesetzt ist. Für diesen Fall ist zweckmäßigerweise auch der wassergekühlte Doppelmantel bis zur zweiten Mündungsebene vorgezogen.

Die im Inneren der Multifunktionslanze angeordneten Rohre werden dadurch an deren Mündung besser vor mechanischer Beanspruchung geschützt.

Um Reparaturarbeiten schnell und einfach durchführen zu können, ist das Mündungsende des zweiten Rohres von einem mit dem zweiten Rohr lösbar verbundenen, insbesondere schraubbar verbundenen Mündungsteil gebildet.

Gemäß vorteilhafter Ausgestaltungsformen sind das erste und gegebenenfalls das zweite Rohr verschleißfest ausgeführt.

Die verschleißfeste Ausführung des ersten und gegebenenfalls zweiten Rohres ist bevorzugterweise so gestaltet, daß das erste und gegebenenfalls das zweite Rohr aus einem legierten Stahl mit Chromcarbiden oder aus einem hartverchromten Stahl oder aus hartverchromtem Kupfer oder aus Kupfer bzw. einem Stahl gefertigt ist, der innen- und gegebenenfalls außenseitig mit einem Keramikeinsatz bzw. -Überzug versehen ist.

Diese verschleißfesten Ausführungen gestatten es, abrasive Medien, wie beispielsweise feinkörnige Kohle, Metalloxide, Schlackenbildner und dgl. durch das erste Rohr und gegebenenfalls durch den von erstem und zweitem Rohr gebildeten Ringspalt mittels eines Trägergases in bzw. auf die Schmelze bzw. Schlacke zu blasen, ohne dadurch die Lebensdauern des ersten und zweiten Rohres wesentlich zu verkürzen.

Um weiters besonders rasch und einfach Reparaturen durchführen zu können, sind vorteilhafterweise das dritte und das vierte Rohr in ihrer Länge geteilt und die jeweiligen Rohrteile durch lösbare Verbindungen, insbesondere Schraubverbindungen, aneinander befestigt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform sind zusätzlich zur Mündung des zweiten Rohres auch die Mündung(en) des ersten und/oder des dritten und/oder des vierten Rohres und/oder die Ausströmkanäle als Lavaldüsen ausgebildet.

Dies ist insbesondere dafür zweckmäßig, um zusätzlich zur Frisch- und Schneidfunktion auch für eine oder mehrere der Funktionen Brenner, Kohlenstoff- und Feststoffeinblasen und Nachverbrennung hohe Geschwindigkeit und damit Impuls und Reichweite bzw. Eindringtiefe der jeweiligen Gas- und/oder Gas/Feststoffstrahlen zu erhalten.

Die Gestaltung der Lavaldüsen-Form der Mündung des zweiten Rohres ist zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß der Öffnungswinkel y des kegelförmigen Teils der Mündung des zweiten Rohres 6

AT 407 398 B 0,1 bis 5°, bevorzugt 0,5 bis 3° beträgt.

Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform zufolge ist das erste Rohr innerhalb des zweiten Rohres entlang der zentralen Längsachse verfahrbar, um weiteren Einfluß auf die Fest-und Kohlenstoffeinblasfunktion nehmen zu können. Weiters kann damit, wenn das erste Rohr hinter die Engstelle des zweiten Rohres verfahren ist, bei gegebenem Vordruck eine Erhöhung der zu blasenden Sauerstoffmenge erzielt werden.

Zur Versorgung der Multifunktionslanze mit Trägergas sind das erste Rohr, sowie der erste, der zweite, der dritte und der vierte Ringspalt jeweils mit einer Trägergasversorgung, insbesondere einer Inertgasversorgung, verbunden.

Trägergas bzw. Inertgas kann je nach aktuell durchgeführtem Verfahrensschritt als Injektorgas zur Kohlenstoff- oder FeststoffeindUsung oder zum Einstellen eines definierten Sauerstoffgehalts des während eines Schneid- und Schmelz-, Frisch- oder Verbrennungsschrittes zugeführten sauer-stoffhältigen Gases dienen. Weiters kann die Multifunktionslanze vor ihrem Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren, bzw. die zum jeweiligen Zeitpunkt ungenutzten Blasquerschnitte mit einem geringen Inertgasstrom gespült und frei von Metailspritzern gehalten werden.

Zur Versorgung der Multifunktionslanze mit allen übrigen, für die Verfahrensschritte erforderlichen Gasen, sind das erste Rohr, sowie der erste, der dritte und der vierte Ringspalt jeweils mit einer Sauerstoffversorgung, einer Luftversorgung, gegebenenfalls einer Dampfversorgung, sowie einer zu- und abschaltbaren Feststoffeindüsung verbunden und der zweite Ringspalt mit einer Brennstoffversorgung - für die Versorgung mit flüssigem und/oder gasförmigem Brennstoff -verbunden.

Um gegebenenfalls auch durch das erste Rohr, welches ansonsten überwiegend zum Kohle-und Feststoffblasen dient, in einem Schneid- und Schmelz- und/oder Frischschritt Sauerstoff blasen zu können, ist mittels einer Umschalteinrichtung, insbesondere eines Umschaltventils, von der Trägergas- und Feststoffversorgung des ersten Rohres auf die Sauerstoffversorgung umschalt-bar.

Vorteilhafterweise ist die Zufuhr von Gasen zu der Multifunktionslanze durch eine Einstellung des Vordrucks des jeweiligen Gases regelbar.

Alternativ oder zusätzlich dazu ist die Zufuhr von Gasen zu der Multifunktionslanze mittels einfacher starrer Blenden und/oder Schneflschlußventilen, welche jeweils in den einzelnen Gasleitungen angeordnet sind, einstellbar.

Die erfindungsgemäßen Multifunktionslanzen werden vorteilhafterweise so angeordnet daß sie entlang ihrer Längsachse verschiebbar und/oder schwenkbar sind. Damit kann einerseits die Eindringtiefe der jeweiligen Gasstrahlen in die Schmelze gesteuert werden und die Laufstrecke der Gasstrahlen bei veränderlicher Höhe der Badoberfläche eingestellt werden und andererseits ein größerer Bereich der Badoberfläche erreicht bzw. überstrichen werden.

Die Anzahl der für das erfindungsgemäße Verfahren in einem metallurgischen Gefäß verwendeten Multifunktionslanzen variiert mit der Art des metallurgischen Gefäßes und seiner Größe. Es können eine bis zu 20 Multifunktionslanzen vorgesehen sein. Die bei größeren Anzahlen erhöhten Investitionskosten werden dadurch mehr als aufgewogen, daß über den gesamten Ofenraum bzw. die gesamte Schmelzenoberfläche die Energie-, Kohlenstoff- und Feststoffeinbringung und die Nachverbrennung weitgehend vergleichmäßigt erfolgt und die Produktivität des jeweiligen metallurgischen Gefäßes erhöht wird.

Bei größeren Anzahlen, beispielsweise 10 Multifunktionslanzen, ist es auch vorteilhaft, die Multifunktionslanzen kleiner dimensioniert auszuführen, so daß die Summe der Blasquerschnitte etwa die gleiche ist, wie bei der Verwendung einer geringeren Anzahl von Multifunktionslanzen, beispielsweise von nur 3 Multifunktionslanzen.

Im folgenden werden der Elektroofen und der Konverter als typische, aber nicht einschränkende Beispiele zur Beschreibung der Erfindung herangezogen.

Zur Vereinfachung der Terminologie werden erstes Rohr, erster, zweiter, dritter und vierter Ringspalt mitsamt den jeweils zugehörigen Mündungsteil bzw. den Ausströmkanälen im folgenden als Düsei, Düse2, Düse3, Düse4, und Düse5 bezeichnet.

Erfindungsgemäß werden eine oder - bei größeren Öfen - mehrere Multifunktionslanzen oberhalb der Badoberfläche, gemessen vor dem Abstich der Schmelze, bevorzugt in der Seitenwand, im Erkerbereich oder auch vom Ofendeckel aus blasend angeordnet. Die Längsachse der 7

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Multifunktionslanze soll bei Anordnung in der Seitenwand oder im Erkerbereich eine Neigung zur Badoberfläche von größer als 35° aulweisen. Die Multifunktionslanze ist in der Regel stationär angeordnet. Bei einer Anordnung in Elektroofen mit langen Steinen in der Schlackenzone oder manchmal auch im Erkerbereich des Elektroofens ist eine linear verschiebbare mit oder ohne Schwenkmöglichkeit versehene Lanzenanordnung in der Seitenwand und/oder im Erkerbereich bzw. im Ofendeckel vorgesehen.

Je nach dem wie der E-Ofen mit dem Stand der Technik entsprechenden Brennern und/oder Nachverbrennungslanzen ausgerüstet ist, werden die Multifunktionslanzen bevorzugt im Bereich der kälteren Ofenbereiche (cold spots) bzw. Erker eingesetzt. Prinzipiell können die Multifunktionslanzen jedoch an allen Stellen des Ofenumfanges eingesetzt werden. Bei Elektroöfen die mit großen Eisenschwammengen durch ein fünftes Deckelloch beispielsweise kontinuierlich chargiert werden, ist eine derartige Anordnung vorteilhaft, bei der die Strahlen aus den Multifunktionslanzen in der Nähe der Auftreffstelle des Eisenschwammes auf der Schmelze auftreffen, da dort Energie dringend benötigt wird, CO entsteht und nachverbrannt werden kann, sowie die FeO-Bildung durch das Kohleeinblasen vermindert wird.

In Hinblick auf die Höhe der Lanzen Position in der Seitenwand ist festzuhalten, daß die Laufstrecke z.B. des Strahles aus Düse2 unter 2 m sein soll, wenn das definierte Frischen der Schmelze und somit das Eindringen des Sauerstoffstrahls in die Schmelze wichtig ist. Im Erker des E-Ofens ist die Laufstrecke der Strahlen meistens unter 1,2 m.

Zur Optimierung des Elektrodenverbrauches werden die Multifunktionslanzen, wenn diese in der Seitenwand angeordnet sind, bevorzugt tangential zu einem gedachten Zylinder angeordnet. Der Zylinderdurchmesser liegt zwischen Elektrodenteilkreis und Ofenwand.

Die Multifunktionslanze wird bevorzugt in ein intensiv gekühltes, etwa quadratisches Kupfer-pannel mit einer Seitenlänge von etwa 0,5 m eingesetzt. Dadurch wird die Lebenszeit der Umgebung der Lanze verlängert. Dies ist insbesondere dann wichtig wenn z.T. große Schrottstücke im Einsatz sind und die Vorwärmzeit beim Blasen mit Sauerstoff aus Düse4 und Brennstoff aus Düse3 kurz gehalten wird. Dann kann insbesondere der Sauerstoffstrahl aus Düse5 oder auch Düse2 und - wenn mit Umschaltventil gearbeitet wird - auch Düsei umgelenkt werden und kurzzeitig eine Teilmenge das Paneel streifen, wie dies auch bei herkömmlichen Brennern Vorkommen kann.

Die Arbeitsweise mit der erfindungsgemäßen Multifunktionslanze kann wie folgt beschrieben werden:

In der Warteposition sind die Düsen mit den Medien Luft (Düsei), Luft (Düse2), N2 (Düse3), Luft (Düse4) und Luft (Düse5) mit Minimalmengen, die z.B. bei 0,2 bar fließen, beaufschlagt.

Nach dem Chargieren von Eisenträgern, wie Schrott und/oder Gußeisen, von Stückkohle, direkt reduziertem Eisen, Schlackenbildnern usw. wird die Multifunktionslanze von den Freihaltemengen (unter 1 bar Vordruck) kommend schrittweise aktiviert und für die verschiedenen Zwecke genutzt. Der zeitliche Ablauf der Verfahrensschritte hängt jedoch u.a. auch von der Stückigkeit der Einsatzstoffe dem geplanten Verlauf des Kohlenstoffgehaites der Schmelze, den Gehalten an Metalloxiden in der Schlacke usw. ab und kann variieren. Im Extremfall werden alle Funktionen von Anfang an eingeschaltet und die Lanze eine Zeitlang konstant betrieben.

Bei durchschnittlichen Einsatzstoffen - üblichem Schrott - ist die typische Arbeitsweise folgende:

Zuerst wird - nach dem Zünden des Lichtbogens und dem Flammen im Abgaskrümmer -Sauerstoff durch Düse4 eingeschaltet und unmittelbar danach der Brennstoff wie z.B. jeweils Erdgas (0,6 bis 7 Nm3/min) aus Düse3 dazugeschaltet. Der Schrott wird vor der Lanze vorgeheizt (Brennerfunktion).

Nach kurzer Zeit, die vom verwendeten Schrottmix abhängt, wird nach beispielsweise 2 min ein mittlerer Sauerstoffdurchfluß aus Düse2 zum Schneiden und oxidierenden Schmelzen des Schrottes eingeschaltet. Je nach vorberechneter 02-Menge für das Frischen wird nach Bildung eines beispielsweise 30 cm tiefen Metalisumpfes mit einer höheren Sauerstoffmenge mit größerem Impuls des Sauerstoffstrahles die Schmelze entkohlt. Die Brennerfunktion bleibt in den meisten Anwendungsfällen eingeschaltet, da dann die Effektivität des Entkohlens (carbon removal efficiency) und des partiellen Oxidierens der Schmelze optimiert ist.

Die brennbaren Ofengase werden nach dem Zuschalten des Sauerstoffs aus Düse5 in die 8

AT 407 398 B einzelnen Sauerstoffstrahlen angesaugt und verbrannt. Die dabei freiwerdende Energie wird mit hohem Wirkungsgrad an den Schrott, die Schlacke und Schmelze übertragen und geht nicht an das Abgassystem verloren. Dieses wird sogar wärmetechnisch entlastet. Die Sauerstoffstrahlen aus Düse5, d.h. 2 bis 16 Stück pro Multifunktionslanze, blasen windschief von der Längsachse der Lanze weg in das Schrottlaufwerk nach unten.

Die zentrale Düsei kann, wenn ein spezielles Umschaltventil am Eingang zur Düse eingebaut ist, von Luft auf Sauerstoffbetrieb und nach Spülen mit Stickstoff auf z.B. Kohleeinblasen umgeschaltet werden. Wenn ein großer Bedarf an Sauerstoff zum Frischen besteht, wird die Kohleeindüsung abgestellt, die Düsei mit Hilfe des Umschaltventiles mit N2 gespült und die Düsei, sowie auch die Düse2 mit einem vorgegebenen Sauerstoffdurchfluß beaufschlagt. Die Düsei kann zylindrisch, d.h. mit Schallgeschwindigkeit, oder Laval-förmig ausgebildet sein, d.h. mit Überschallgeschwindigkeit arbeiten. Ein Explodieren des Strahles beim Verlassen der Düsei wird in der Regel vermieden. Die Sauerstoffmenge durch die Düse2 beträgt je nach Ofengröße und Anzahl der Multifunktionslanzen 400 bis 3000 Nm3 pro Stunde. Durch die zentrale Düsel werden je mm2 Blasquerschnitt bis zu 0,3 kg Kohle/min geblasen. Je nach Fahrweise kann die Schmelze also entweder schnell entkohlt oder sogar aufgekohlt werden. Durch eine Düsel mit einer Nennweite von 12 mm werden z.B. in der Regel nicht mehr als 34 kg Kohle/min oder etwa 10 Nm3 Sauer-stoff/min geblasen. Durch das Kohleblasen wird die Schlacke sehr schnell und intensiv zum Schäumen gebracht, die FeO-Gehalte in den Schlacken auf einem niedrigen Niveau von bis zu unter 20 % stabilisiert und auch bei Kohlenstoffgehalten der Schmelze von beispielsweise 0,04 % die Sauerstoffgehalte im Stahl von etwa 1000 auf etwa 600 ppm erniedrigt. Dies führt u.a. auch zu niedrigeren Verbrauchen an Legierungsmitteln und zu einem reineren Stahl. Diese Effekte können durch Spülen der Schmelze mit gut regelbaren Spüldüsen, die mit Stickstoff und/oder Argon plus CH4 beaufschlagt werden, verstärkt werden.

Wenn niedrige Kohlenstoffgehalte der Schmelze von beispielsweise 0,03 % eingestellt werden müssen und die Schlacke auch in der Überhitzungsperiode der Schmelze schäumen muß, wird die Kohle durch Düsel nur mit sehr niedrigem Druck auf die Schlacke aufgeblasen und danach wieder auf Frischen umgestellt.

Wenn der Schmelze bzw. - zum Konditionieren - der Schlacke größere Kohlenstoffmengen zugeführt werden sollen, werden durch die Düse2 Inertgas, Luft oder kleine Sauerstoffmengen und durch Düsel große Kohlemengen geblasen. Der Druck am Eingang zur Düsel erhöht sich mit dem Kohleeinblasen (oder auch Feststoffeinblasen) nach folgender Faustformel:

B —; Dabei stellt f den Faktor für die Druckerhöhung bei konstanter Trägergasmenge und B die Beladung des Trägergases in kg/Nm3 dar.

Insbesondere bei Cr-Iegierten Schmelzen ist die Verminderung des CO-Partialdruckes und somit der Cr-Verschlackung bei Kohlenstoff-Gehalten von beispielsweise unter 1 % durch Zumischung von Inertgas oder Dampf zum Sauerstoff aus Düse2 und Düse4, sowie - wenn nicht mit Kohle geblasen wird - aus Düsel besonders vorteilhaft.

Dadurch können Kohlenstoffgehalte von bis zu unter 0,4 % wirtschaftlich, d.h. bei geringer Verschlackung der Legierungselemente, bei niedriger Temperatur und hoher Produktivität, hergesteilt werden. Eine nachgeschaltete VOD-Behandlung (Vacuum Oxygen Degassing) wird dadurch wesentlich verkürzt und die gesamte Produktivität der Verfahrensroute EAF mit Multifunktionslanzein) und VOD wird wesentlich erhöht. Auch das Bodenblasen mittels Sauerstoff und Inertgas bzw. Dampf in Kombination mit den Multifunktionslanzen ist eine besonders geeignete Kombination zur Erzeugung von legiertem Stahl - wie z.B. rostfreiem Stahl - im EAF unter Anwendung des gegenständlichen Verfahrens. Im Extremfell kann rostfreier Stahl in solch einem EAF auch ohne VOD-Behandlung erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Multifunktionslanze, sowie deren Verwendung wird nachfolgend in den Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 6 näher erläutert.

Fig. 1 veranschaulicht einen verkleinerten Längsschnitt, der durch die zentrale Längsachse der Multifunktionslanze gelegt ist,

Fig. 2 zeigt den Kopf der Multifunktionslanze, 9

AT 407 398 B

Fig.3 ist eine Ansicht des in Fig. 2 dargestellten Kopfes in Richtung des Pfeiles I der Fig. 2

Fig.4 stellt die Multifunktionslanze mitsamt den Gasversorgungsleitungen dar,

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen den Einbau erfindungsgemäßer Multifunktionslanzen in metallurgische Gefäße.

Die in Fig. 1 dargestellte Multifunktionslanze weist ein erstes Rohr 1 auf, welches insbesondere für die Zufuhr fester, feinkörniger bis staubförmiger Substanzen, welche pneumatisch förderbar sind, verwendet wird. Dieses erste Rohr 1 erstreckt sich in Richtung der zentralen Längsachse 2 der Multifunktionslanze und ist von einem zweiten Rohr 3 umgeben, durch welches zwischen dem ersten und dem zweiten Rohr ein erster Ringspalt 4 gebildet wird, durch welchen insbesondere sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird.

Die Innenseite des zweiten Rohres 3 ist am Mündungsende 5, das von einem eigenen, vom zweiten Rohr 3 leicht durch eine Schraubverbindung lösbaren Mündungsteil 6 gebildet wird, laval-düsenartig ausgebildet, so daß das sauerstoffhaltige Gas bzw. der Sauerstoff mit Überschallgeschwindigkeit aus dem Mündungsteil 6 austritt.

Das zweite Rohr 3 ist von einem dritten Rohr 7 umgeben, so daß zwischen zweitem und drittem Rohr ein zweiter Ringspalt 8 ausgebildet ist, durch welchen gasförmiger und/oder flüssiger Brennstoff zugeführt wird.

Ein viertes Rohr 9 umgibt das dritte Rohr 7, so daß zwischen drittem und viertem Rohr ein dritter Ringspalt 10 ausgebildet ist, durch welchen wiederum insbesondere sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird.

Das vierte Rohr 9 ist weiters von einem fünften Rohr 11 umgeben, so daß zwischen viertem und fünftem Rohr ein vierter Ringspalt 12 ausgebildet ist, durch welchen insbesondere sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird.

Der vierte Ringspalt 12 endet mündungsseitig in mehreren Ausströmkanälen 13. Die Mittelachsen 14 der Ausströmkanäle 13 stehen windschief zur Längsachse 2 der Multifunktionslanze. Die Normalprojektion der Mittelachse 14 jeweils eines Ausströmkanals 13 auf eine durch die zentrale Längsachse 2 und durch die Mündung des Ausströmkanals 13 gelegte Ebene (die in der Zeichnung Fig. 2 mit der Zeichnungsebene identisch ist) schließt mit der zentralen Längsachse 2 einen Winkel α von 2,5 bis 25° ein. Als Maß für die Windschiefe schließt die Normalprojektion der Mittelachse 14 jeweils eines Ausströmkanals 13 auf eine normal zur zentralen Längsachse 2 gerichtete Ebene (wobei diese Ebene in Fig.3 mit der Zeichnungsebene identisch ist und diese Normalprojektion mit der Mittelachse in der gewählten Ansicht von Fig. 3 zusammenfällt) mit einer durch die Längsachse 2 und die Mündung des Ausströmkanals gelegten Ebene einen Winkel ß von 2,5 bis 60° ein.

Dadurch wird das durch die Ausströmkanäle 13 eingeblasene sauerstoffhaltige Gas und in der Folge auch die in diese Sauerstoffgasstrahlen eingesaugten Abgase des metallurgischen Gefäßes in eine schraubenlinienförmige Mischbewegung versetzt und die Abgase in die Sauerstoffgasstrahlen eingesogen. Dies führt zu einer effizienten Vermischung des sauerstoffhaltigen Gases und der Abgase und zu deren weitestgehender Nachverbrennung.

Das fünfte Rohr 11 ist außen von einem wassergekühlten Doppelmantel 15 umgeben, welcher üblicherweise in der gleichen Mündungsebene 16 endet wie das erste, zweite und dritte Rohr 1,3,7, bzw. deren Mündungsteile. Das vierte 9 und fünfte Rohr 11 können gemeinsam mit dem wassergekühlten Doppelmantel 15 in einer zweiten Mündungsebene 18 enden, wobei die erste hinter die zweite Mündungsebene zurückgesetzt ist (strichliert dargestellt 19).

Die Mündungsteile 6,17 des zweiten 3 und dritten 7 Rohres sind an ihrer Außenseite mit mehreren Schlitzen 49 versehen, wodurch eine verstärkte Kühlwirkung der durch zweiten 8 und dritten 10 Ringspalt zugeführten Gase erzielt wird.

Das erste Rohr 1 ist innen verschleißfest ausgeführt. Dazu weist es innenseitig einen Keramikeinsatz auf. Das erste Rohr 1 kann auch entlang der zentralen Längsachse verfahren werden, wie dies durch Pfeil II angedeutet ist, beispielsweise mittels eines pneumatischen Antriebes.

Sowohl das dritte 7 als auch das vierte Rohr 9 sind in ihrer Länge geteilt und die jeweiligen Rohrteile 7a,7b bzw. 9a,9b mittels Schraubverbindungen aneinander befestigt. Dadurch können die Rohrteile 7b und 9b im Fall einer Reparatur rasch ausgetauscht werden. Die Abdichtung erfolgt beispielsweise mittels O-Ring.

In der Zeichnung Fig. 4 ist das Gas- und Feststoffversorgungssystem einer Multifunktionslanze 10

AT 407 398 B dargestellt.

Zur Versorgung mit allen für alle Anwendungsfälle erforderlichen Gasen und Feststoffen sind eine Brennstoffversorgung 20, eine Trägergasversorgung 21, eine Sauerstoffversorgung 22, eine Luftversorgung 23, sowie - für spezielle Anwendungsfälle - eine Dampfversorgung 24 vorgesehen.

Als Brennstoff werden meist Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Ethan, Propan oder Butan, CO oder Mischungen dieser Gase verwendet, je nach Verfügbarkeit kann sich aber auch die Verwendung flüssiger Brennstoffe, beispielsweise Heizöl, anbieten, wobei es - insbesondere bei zähflüssigen Ölen - von Vorteil ist, wenn der jeweilige Brennstoff vor seiner Verwendung vorgeheizt wird.

Als Trägergas werden typischerweise Inertgase wie Stickstoff, Argon oder Mischungen dieser Gase verwendet.

Am Eingang des ersten Rohres 1 ist ein Umschaltventil 25 angeordnet, welches ein betriebssicheres Umschalten von beispielsweise Sauerstoffblasen auf Kohleblasen und umgekehrt ermöglicht. In Fig. 4 ist dieses Umschaltventil 25 symbolisch dargestellt.

Das erste Rohr 1 ist somit über das Umschaltventil 25 und eine Trägergaszuleitung 26 mit der Trägergasversorgung 21 verbunden, als auch über eine Sauerstoffzuleitung mit der Sauerstoffversorgung 22. Der erste 4, zweite 8, dritte 10 und vierte 12 Ringspalt sind ebenfalls mit Gaszuleitungen 27,28,29,30 versehen, wobei der zweite Ringspalt 8 mit der Brennstoffversorgung 20 und der Trägergasversorgung 21 verbunden ist und die restlichen Ringspalte 4,10,12 jeweils sowohl mit der Trägergas-, Sauerstoff-, Luft- und, für spezielle Anwendungsfälie, mit der Dampfversorgung verbunden sind. Für die Kohle- und Feststoffeinblasfunktionen der erfindungsgemäßen Multifunktionslanze sind die Trägergaszuleitung 26 zum ersten Rohr 1, sowie - für Sonderfälle - die Gaszuleitungen 27,29,30 zum ersten, dritten und vierten Ringspalt jeweils mit Feststoffeindüsungen 31 versehen, welche im Sinne einer weitestgehenden Funktionsvielfalt jeweils zu- und abgeschaltet werden können.

Die Hauptmenge der Feststoffe, und hier wiederum hauptsächlich Kohle, wird über das erste Rohr 1 geblasen. Kleinere Mengen an Feststoffen können aber in Ausnahmefällen auch jederzeit über einen oder mehrere der Ringspalte 4,10 und 12 geblasen werden, wobei das jeweilig Trägergas zum Feststoffblasen Trägergas, Sauerstoff, Luft, Dampf oder Mischungen dieser Gase sein kann.

Die Multifunktionslanze, bzw. der wassergekühlte Doppelmantel 15 ist weiters mit einem Kühlwasserzulauf und einem Kühlwasserablauf ausgestattet. Auf die Wasserkühlung selbst kann in manchen Anwendungsfällen verzichtet werden. So ist dies fallweise im Elektroofen auch ohne Aufgabe der hervorragenden Haltbarkeit des Lanzenkopfes möglich.

Fig. 5 zeigt den vertikalen Schnitt durch einen Elektroofen 34 in dem erfindungsgemäße Multifunktionslanzen 35,36 angeordnet sind. Es ist weiters das Eindringen der Strahlen 37 in die Schmelze 42 bzw. die Schlacke 43, sowie die Sauerstoffstrahlen (kurze Pfeile 41) für die Nachverbrennung der Ofenabgase dargestellt. Im Elektroofen 34 sind weiters herkömmliche Brenner/Nach-verbrennungslanzen 38, sowie ein Türbrenner 39 und Bodenspüldüsen 40 angeordnet und ein Abstich 50 vorgesehen.

Fig. 5a stellt einen horizontalen Schnitt durch den Elektroofen 34 aus Fig. 5 dar. Die Multifunktionslanzen 36 sind angenähert tangential zu einem zum Elektrodenteilkreis 44 konzentrischen Kreis angeordnet. Dadurch wird ein übermäßiger Elektrodenverbrauch bzw. vorzeitiger Verschleiß verhindert. Die weitere Multifunktionslanze 35 ist im Erker 45 des Elektroofens 34 angeordnet.

Fig. 6 bzw. Fig. 6a stellen die Anordnung der Multifunktionslanzen 35,36 in einem Elektroofen 46 mit exzentrischem Schacht 47, die Brenner/Nachverbrennungslanzen 38, sowie Bodendüsen 40 dar. Bei diesem Ofentyp ist es besonders wichtig, daß sich der vorgewärmte und zum Teil bereits teigige Schrott 47 ohne Bärenbildung in Richtung der Elektroden 48 bewegt.

Dies ist besonders beeindruckend mit der dargestellten Düsenanordnung gelungen. Die Abstichzeiten konnten auf unter 40 min. und der Stromverbrauch auf unter 290 kWh/t Flüssigstahl erniedrigt werden.

Ausführungsbeispiele:

In den nachfolgenden Beispielen werden wieder die Bezeichnungen Düsei, Düse2, Düse3, 11

AT 407 398 B Düse4 und Düse5 für das Zentralrohr, den ersten bis vierten Ringspalt, bzw. deren jeweilige Mündungsteile verwendet.

Beispiel 1

In einem 115 t Elektroofen mit 80 MVA Transformatorleistung wurden 3 Multifunktionslanzen (35 und 36) wie in Figur 5 und 5a dargestellt, eingebaut. Der Ofen war auch noch mit 2 Bodenspüldüsen und 4 Stk. Nachverbrennungs-/Brennerlanzen 38 sowie einem Türbrenner 39 ausgerüstet.

Nach dem Chargieren des ersten Schrottkorbes mit 49 t Schrott, 19 t festem Roheisen und 1000 kg Stückkohle auf einen Metallsumpf von ca. 20 t, wobei die Düsei, Düse2, Düse4 und Düse5 während des Chargierens mit Luft betrieben wurden, wurden die Düse3 und Düse4 mit 6 Nm3 02/min (Düse4) bzw. 3 Nm3 CH4/min (Düse3) beaufschlagt. Nach 2 min. wurden Düse2 und Düse5 von Luft auf Sauerstoff umgeschaltet und mit 6 (Düse2) bzw. 4,5 Nm3/min beaufschlagt. Durch Düsei wurde Luft mit jeweils 5 kg/min feinkörniger Kohle geblasen, um das Schmelzen des Schrottes zu beschleunigen und die Schrottoxidation zu kontrollieren. 5 min. nach power on, also nach einer Vergrößerung der Menge an geschmolzenem Metall, wurde die Sauerstoffmenge der Düse2 auf 16 Nm3/min erhöht und die Kohleförderung durch Düsei auf 12 kg/min verdoppelt. Gegen Ende des Einschmelzvorganges für den ersten Korb wurde die Sauerstoffmenge durch Düse5 wieder zurückgenommen.

Mit dem zweiten Korb wurden 57 t Schrott chargiert und mit den Multifunktions- und den Nachverbrennungslanzen das gleiche Prozedere wie Vorwärmen, Schneiden, beschleunigtes Schmelzen und Nachverbrennen der Ofenabgase, sowie mit den Sauerstoffstrahlen der Düsen5 aus den 3 Multifunktionslanzen das intensive Frischen durchgeführt. Die beiden Bodendüsen 40 wurden mit jeweils 0,4 Nm3 N2/min und 0,2 Nm3 CHVmin, die in der Gasregelstation vorgemischt wurden, betrieben, allerdings während der beiden Flachbadperioden nur mit den halben Raten. Die Sauerstoffmengen durch alle Nachverbrennungsdüsen 38 wurden der Abgasanalyse angepaßt, so daß der CO-Gehalt nicht über etwa 10 % im Abgas anstieg.

Das Kohleeinblasen wurde u.a. nach dem Bedarf für die Schaumschlackenbildung und für einen Kohlenstoffgehalt in der Schmelze von ca. 1580°C und ca. 0,30 % eingestellt. Während einer Periode von 3 min. wurde die Kohle durch eine granulierte Schredder-Leichtfraktion ersetzt. Das Schäumen der Schlacke funktionierte auch damit. In der Überhitzungsperiode wurde mit bis zu insgesamt 4500 Nm3 02/min gefrischt. Währenddessen wurden die Nachverbrennungsdüsen (Düsen5) der Multifunktionslanzen 35 und 36 und der Brenner 38 mit Luft freigehalten. 2 min. vor dem Abstich und nach dem Abschlacken wurde nochmals intensiv mit Kohle bei minimaler Frischwirkung geblasen, um den Sauerstoffgehalt der Schmelze auf etwa 600 ppm zu erniedrigen.

Bei 0,3 % C in der Schmelze (meltdown) betrug der (FeO)-Gehalt in der Schlacke 18 % und somit war auch das Flüssigstahlausbringen mit 92 % hoch. Die Abstichfolgezeit und Schmelzleistung lagen bei 52 min., bzw. bei über 132 t/h. Die Verbrauche betrugen 39 kg Kalk/t, 2,1 kg Elektroden/t, 9 kg Stückkohle/t, 12 kg Einblasekohle/t, 55 Nm302/t, 4 Nnr CHyt, sowie 290 kWh/t Flüssigstahl. Die dabei eingesetzten Multifunktionslanzen hatten eine Haltbarkeit von 800 Chargen.

Beispiel 2

Bei der Erzeugung einer mit Chrom legierten Verschmelze in einem 601 Elektroofen konnte der Kohlenstoffgehalt der Schmelze von 0,8 auf 0,3 % mit Hilfe von 3 kleineren Multifunktionslanzen erniedrigt werden. Der (Cr203)-Gehait der Schlacke konnte durch das Blasen mit 40 % 02 und 60 % N2 im letzten Drittel der Frischperiode auf unter 12 % gehalten werden. Bei diesen Versuchen waren im Boden des Elektroofens 3 Spüldüsen, die mit N2 + CH4 betrieben wurden, im Einsatz. Durch diese Frischperiode mit den Multifunktionslanzen konnte die anschließende VOD Behandlung um 30 min/Charge verkürzt werden. Der Endkohlenstoffgehalt betrug 0,03 %.

Beispiel 3

Beim Einschmelzen von 80 % DRI und 20 % Schrott war eine Multifunktionslanze in Abstich- 12

AT 407 398 B bereich des Ofenerkers und 2 Multifunktionslanzen in Deckel des Ofens angebracht Diese beiden Lanzen bliesen in Richtung der Auftreffstelle des kontinuierlich in den Ofen geförderten DRI's. Dieser Badbereich wurde auch noch mit 2 Spüldüsen die in den Boden des Ofens eingebaut waren und mit N2 + CH4 bliesen besser durchgemischt. Der Hauptanteil war eine Verkürzung der Abstichzeit bei diesen 1501 Elektroofen von 105 auf 83 min. Die Produktivität wurde um 20 % gesteigert.

Beispiel 4

In einem mit Sauerstoff und Kalkstaub bodenblasenden 65 t Konverter wurde eine Multifunktionslanze stationär außerhalb des Konverterdrehkreises angeordnet. Durch den Boden wurden 200 Nm3 02/min und durch die Multifunktionslanze in der Hauptentkohlungsperiode bis zu 105 Nm302/min aufgeblasen. Durch das 3 minütige Schrottvorwärmen, das Aufblasen von 15 kg Kohle/t und durch die teilweise Nachverbrennung der Konverterabgase im Konverter und Wärmeübertragung konnte der Schrottsatz (bezogen auf das Flüssigstahlausbringen) von 22 auf 27 % erhöht werden. Die Bodendüsen konnten in der Anzahl verringert, der Abstand zwischen den Düsen vergrößert und die Haltbarkeit des Bodens von 700 auf 820 Chargen erhöht werden. Besonders wichtig war auch, daß die Metall- und Schlackenansätze im Inneren des oberen Konverterkonus so weit reduziert wurden, daß diese nicht mehr durch Abbrennen oder zeitraubendes Ausbrechen entfernt werden mußten. Die Konverterverfügbarkeit wurde dadurch erhöht. Durch die Besonderheit der Multifunktionslanze und hier insbesondere die Reichweite des Sauerstoffstrahles aus Düse2 konnte die Sauerstoffzufuhr von der Seitendüse in der Konverterwand auf außerhalb des Drehkreises des Konverters verlegt werden. Die Lauflänge des Freistrahles vergrößerte sich, ohne irgendeinen nachteiligen Effekt, um 2,4 m.

Beispiel 5

Als besonders vorteilhaft hat sich die Anwendung der Multifunktionslanzen in einem 120 t DC Elektroofen herausgestellt, in welchem der metallische Einsatz aus 52 % spurenelementearmen flüssigem Roheisen und 48 % Schrott bestand. In diesem Elektroofen mit 95 MVA Trafoleistung wurden 4 Multifunktionslanzen in die Seitenwand des Ofens eingebaut. In 2 der 4 Lanzen wurden keine Düsei eingebaut, da das flüssige Roheisen genügend Kohlenstoff enthält. Die vorhandenen beiden wassergekühlten Sauerstofflanzen, welche in den Ofen zum Frischen und Schlackenschäumen normalerweise durch die Schlackentür eingefahren werden, wurden entfernt. Die Ofentür wurde nur zum Abschlacken geöffnet, wodurch der Eintritt an kalter stickstoffhaltiger Luft wesentlich reduziert wurde. Es wurde folgende Betriebsweise angewandt:

Nach dem Chargieren des ersten und einzigen Schrottkorbes wurde der Schrottbereich unter der Elektrode in 5 min. geschmolzen, der Ofendeckel geöffnet und das flüssige Roheisen mit der Roheisenpfanne in diesen Raum schnell eingeleert. Bis zu dieser Unterbrechung der Stromzufuhr wurden die Multifunktionslanzen im Brennerbetrieb und vor dem Roheiseneinleeren in Nachver-brennungs- und Schrottschneidebetrieb gefahren. Nach dem Roheiseneinleeren wurde an den 4 Stellen, wo die Frischstrahlen der Multifunktionslanzen auf die Schmelze trafen, mit jeweils 1700 Nm3 02/h gefrischt. Die Düsen5 für die Nachverbrennung der Ofengase bliesen weniger weit von der Längsachse der Multifunktionslanze weg, als beim Ofenbetrieb mit 100 % Schrotteinsatz. Dadurch wurde die bei der Nachverbrennung freiwerdenden Wärme mit höherer Effizienz an die Schlacke und Schmelze übertragen.

Das Ergebnis war eine Erniedrigung des Stromverbrauches von 225 auf 190 kWh/t Flüssigstahl, Verkürzung der Abstichfolgezeit um 10 % und Erniedrigung der Stickstoff-Gehalte in fertigen Stahl von 58 auf 49 ppm im Durchschnitt. Die Haltbarkeit der Multifunktionslanzen ist auch bei dieser Anwendung viel höher als jene der wassergekühlten Frischlanzen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die in den Zeichnungen und den Beispielen dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern umfaßt auch alle dem Fachmann bekannten Mittel, die zur Ausführung der Erfindung herangezogen werden können.

So liegt es im Sinne der Erfindung, die verschiedenen Möglichkeiten, welche die Multifunktionslanzen und deren Betriebsweisen gestatten, in verschiedenen Ausgestaltungen zu kombinieren und auch an die Betriebsbedingungen anderer Reaktoren zur Herstellung verschiedenster Schmel- 13

Claims (32)

1. AT 407 398 B zen, beispielsweise von Ferrolegierungen mit niedrigen Kohlenstoffgehalten, anzupassen. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen einer Metallschmelze in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere einer Eisen- oder Stahlschmelze, wobei metall- und/oder metalloxidhältige Einsatzstoffe in fester und gegebenenfalls schmelzflüssiger Form in das metallurgische Gefäß chargiert werden, wobei der Hauptteil der zum Schmelzen und gegebenenfalls Fertigreduzieren der Einsatzstoffe erforderlichen Energie auf elektrischem Weg und/oder durch Verbrennen und/oder Vergasen kohlenstoffhaltiger Materialien aufgebracht wird, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: daß A) in einem Verbrennungsschritt den Einsatzstoffen durch - mittels einer oder mehrerer Multifunktionslanze(n) erfolgendes - Einblasen und Verbrennen gasförmiger und/oder flüssiger kohlenstoffhaltiger Materialien und sauerstoffhaltigem Gas zusätzliche Energie zugeführt wird, B) in einem Schneid- und Schmelzschritt die festen Einsatzstoffe durch - mittels der Multi-funktionslanze(n) erfolgendes - verstärktes Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas geschnitten und teilweise geschmolzen werden, C) in einem Frischschritt die geschmolzenen Einsatzstoffe durch - mittels der Multifunktionslanzein) erfolgendes - verstärktes Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas gefrischt werden, D) in einem Kohlenstoffeinblasschritt den Einsatzstoffen durch - mittels der Multifunktionslanzein) erfolgendes - Einblasen und gegebenenfalls Verbrennen von feinkörnigen und/oder staubförmigen, festen kohlenstoffhaltigen Materialien Legierungskohlenstoff und/oder zusätzliche Energie zugeführt wird, E) in einem Nachverbrennungsschritt die Abgase des metallurgischen Gefäßes durch - mittels der Multifunktionslanze(n) erfolgendes - Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas in den Abgasraum des metallurgischen Gefäßes nachverbrannt werden, wobei die von jeweils einer Multifunktionslanze ausgehenden Strahlen des sauerstoffhaltigen Gases windschief zur zentralen Längsachse der jeweiligen Multifunktionslanze stehen, F) in einem Feststoffeinblasschritt den Einsatzstoffen durch - mittels der Multifunktions-lanze(n) erfolgendes - Einblasen von feinkörnigen und/oder staubförmigen, festen Zuschlagstoffen und/oder Legierungsmitteln die erforderlichen Substanzen zugeführt werden, um die gewünschte Zusammensetzung der Metallschmelze zu erreichen, wobei die Schritte A) bis F), je nach der Zusammensetzung der Einsatzstoffe und der gewünschten Zusammensetzung der Metallschmelze wahlweise in beliebiger Kombination, insbesondere nacheinander und/oder in umgekehrter Reihenfolge und/oder gleichzeitig und/oder unter Auslassung der Schritte D) und/oder F) durchgeführt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als metallurgisches Gefäß ein Elektroofen oder ein Stahlkonverter oder ein Einschmelzvergaser verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Multifunktionslanze(n) gemeinsam mit an sich jeweils bekannten Brennern und/oder Frischlanzen und/oder Nachverbrennungslanzen und/oder - bei Elektroofen -Unterbaddüsen und/oder Hohlelektroden und/oder - bei Konvertern - Seitendüsen verwendet werden.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Feststoffeinblasschritt einer oder mehrere der folgenden Stoffe in bzw. auf die teilweise oder völlig aufgeschmolzenen Einsatzstoffe geblasen wird: Metallerze, wie Chromerz, Nickelerz und Manganerz, Metalloxide, wie Nickeloxid und Chromoxid, Eisenkarbid, Kalziumkarbid, Aluminium, FeSi, FeCr, FeMn, ölhaltiger Zunder, Schlacken, Schlackenbildner, Stäube aus Entstaubungsanlagen, Schleifstaube, Metallspäne, Desoxidationsmittel, Schredder-Leichtfraktion, Kalk, Kohle, Koks und Eisenschwamm in jeweils feinkörniger und/oder staubförmiger Form. 14 AT 407 398 B
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Nachverbrennungsschritt das Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas periodisch schwankend und/oder pulsierend erfolgt.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kohlenstoffeinblasschritt und/oder einem Feststoffeinblasschritt in einem Elektroofen der Strahl aus einer Multifunktionslanze in die Nähe der Auftreffstelle oder in die Auftreffetelle von festem Material, welches über eine Öffnung im Ofendeckel auf die Schmelze chargiert wird, oder eines Lichtbogens auf der Schmelze gerichtet wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kohlenstoffeinblasschritt und/oder einem Feststoffeinblasschritt in einem Konverter der Strahl aus einer Multifunktionslanze in die Nähe der Auftreffstelle oder in die Auftreffstelle eines Sauerstoffstrahls einer weiteren Lanze oder einer Seitendüse auf der Schmelze gerichtet wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbrennungsschritt mittels einer Multifunktionslanze im wesentlichen zeitgleich mit einem Frischschritt durchgeführt wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Frischschritt bei der Herstellung von - bevorzugt legierten - Eisenschmelzen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt - zusätzlich zum verstärkten Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas -Wasserdampf und/oder ein Inertgas, wie Stickstoff und/oder Edelgase, in bzw. auf die teilweise oder vollständig aufgeschmolzenen Einsatzstoffe geblasen werden.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kohlenstoffeinblasschritt bei der Herstellung von Eisenschmelzen mit niedrigem Kohien-stoffgehalt die kohlenstoffhaltigen Materialien mit niedriger Geschwindigkeit nur auf und in die über der Schmelze befindliche Schlacke geblasen werden.
11. 11. Multifunktionslanze zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit mehreren einander umschließenden, zu einer zentralen Längsachse (2) konzentrischen Rohren, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: - ein erstes Rohr (1) zur Bildung eines Zufuhrkanals insbesondere für feste, feinkörnige bis staubförmige Substanzen, - ein das erste Rohr (1) unter Bildung eines ersten Ringspalts (4) - insbesondere zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases · umgebendes zweites Rohr (3), wobei der Mündungsteil (6) des zweiten Rohres (3) als Lavaldüse ausgebildet ist, - ein das zweite Rohr (3) unter Bildung eines zweiten Ringspalts (8) - insbesondere zur Zufuhr von gasförmigem und/oder flüssigem Brennstoff - umgebendes drittes Rohr (7), - ein das dritte Rohr (7) unter Bildung eines dritten Ringspalts (10) - insbesondere zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases - umgebendes viertes Rohr (9), - ein das vierte Rohr (9) unter Bildung eines vierten Ringspaltes (12) - insbesondere zur Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases - umgebendes fünftes Rohr (11), wobei der vierte Ringspalt (12) mündungsseitig unter Bildung mehrerer Ausströmkanäle (13) endet und wobei die Strömungsrichtung durch jeweils einen Ausströmkanal (13) zur zentralen Längsachse (2) windschief ausgerichtet ist.
12. 12. Multifunktionslanze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 16, vorzugsweise 6 Ausströmkanäle (13) vorgesehen sind.
13. 13. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Normalprojektion der Mittelachse (14) jeweils eines Ausströmkanals (13) auf eine durch die zentrale Längsachse (2) und durch die Mündung des Ausströmkanals (13) gelegte Ebene mit der zentralen Längsachse (2) einen Winkel <x von 2,5 bis 25°, vorzugsweise einen Winkel <x von 5 bis 15° einschließt.
14. 14. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Normalprojektion der Mittelachse (14) jeweils eines Ausströmkanals (13) auf eine normal zur zentralen Längsachse (2) gerichtete Ebene mit einer durch die zentrale Längsachse (2) und durch die Mündung des Ausströmkanals (13) gelegten Ebene einen Winkel ß von 2,5 bis 60°, vorzugsweise einen Winkel ß von 5 bis 35°, einschließt. 15 AT 407 398 B
15. 15. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das fünfte Rohr (11) außen mit einer Kühlung, insbesondere einem wassergekühlten Doppelmantel (15), versehen ist.
16. 16. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsteile (6,17) des zweiten und/oderdes dritten Rohres (3,7) an der Außenseite Schlitze (49) aufweisen, wobei diese Schlitze (49) bevorzugterweise parallel zur zentralen Längsachse (2) angeordnet sind.
17. 17. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsteile des ersten, des zweiten (6) und des dritten (7) Rohres in einer ersten, zur zentralen Längsachse (2) normal stehenden Mündungsebene (16) enden, und die Mündungsteile des vierten und fünften Rohres in einer zweiten, zur zentralen Längsachse (2) normal stehenden Mündungsebene (18) enden, wobei die erste (16) hinter die zweite (18) Mündungsebene zurückgesetzt ist.
18. 18. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Mündungsende (5) des zweiten Rohres (3) von einem mit dem zweiten Rohr (3) lösbar verbundenen, insbesondere schraubbar verbundenen Mündungsteil (6) gebildet wird.
19. 19. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (1) und gegebenenfalls das zweite (3) Rohr verschleißfest ausgeführt sind.
20. 20. Multifunktionslanze nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (1) und gegebenenfalls das zweite (3) Rohr aus einem legierten Stahl mit Chromcarbiden oder aus einem hartverchromten Stahl oder aus hartverchromtem Kupfer oder aus Kupfer bzw. einem Stahl gefertigt ist, der innen- und gegebenenfalls außenseitig mit einem Keramikeinsatz bzw. -Überzug versehen ist.
21. 21. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte (7) und das vierte (9) Rohr in ihrer Länge geteilt sind und die jeweiligen Rohrteile (7a,7b) (9a,9b) durch lösbare Verbindungen, insbesondere Schraubverbindungen, aneinander befestigt sind.
22. 22. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Mündung des zweiten Rohres (3) auch die Mündung(en) des ersten (1) und/oder des dritten (7) und/oder des vierten (9) Rohres und/oder die Ausströmkanäle (13) als Lavaldüsen ausgebildet sind.
23. 23. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der öffungswinkel γ des kegelförmigen Teils der Mündung des zweiten Rohres (3) 0,1 bis 5°, bevorzugt 0,5 bis 3° beträgt.
24. 24. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohr (1) innerhalb des zweiten Rohres (3) entlang der zentralen Längsachse (2) verfahrbar ist.
25. 25. Multifunktionsianze nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohr (1), sowie der erste (4), der zweite (8), der dritte (10) und der vierte (12) Ringspalt jeweils mit einer Trägergasversorgung (21), insbesondere einer Inertgasversorgung, verbunden sind.
26. 26. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohr (1), sowie der erste (4), der dritte (10) und der vierte (12) Ringspalt jeweils mit einer Sauerstoffversorgung (22), einer Luftversorgung (23), gegebenenfalls einer Dampfversorgung (24), sowie einer Feststoffeindüsung (31) verbunden sind, wobei die Feststoffeindüsungen (31) jeweils zu- und abschaltbar ausgebildet sind.
27. 27. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ringspalt (8) mit einer Brennstoffversorgung (20) - für die Versorgung mit flüssigem und/oder gasförmigem Brennstoff - verbunden ist.
28. 28. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Umschalteinrichtung, insbesondere eines Umschaltventils (25), von der Trägergas- (21) und Feststoffversorgung (31) des ersten Rohres (1) auf die Sauerstoffversorgung (22) umschaltbar ist.
29. 29. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Gasen zu der Multifunktionslanze durch Einstellung des Vordrucks des 16 AT 407 398 B jeweiligen Gases regelbar ist.
30. 30. Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Gasen zu der Multifunktionslanze mittels einfacher starrer Blenden und/oder Schnellschlußventilen, welche jeweils in den einzelnen Gasleitungen angeordnet sind, einstellbar ist.
31. 31. Verwendung einer Multifunktionslanze nach einem der Ansprüche 11 bis 30 für ein metallurgisches Gefäß, dadurch gekennzeichnet, daß die Multifunktionslanze in an sich bekannter Weise entlang ihrer Längsachse verschiebbar angeordnet ist und/oder schwenkbar angeordnet ist.
32. 32. Verwendung von Multifunktionsianzen nach einem der Ansprüche 11 bis 30 für ein metallurgisches Gefäß, dadurch gekennzeichnet, daß eine bis 20 Multifunktionslanze(n) vorgesehen sind. HIEZU 6 BLATT ZEICHNUNGEN 17