AT508672B1 - Vorrichtung und verfahren zum zurückhalten von schlacke am abstich eines metallurgischen gefässes - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Zurückhalten von Schlacke am Abstich eines metallurgischen Gefäßes, mit einem Blaskopf 8, der an einer vertikalen Lanze 9 in das aus Metallschmelze 5 und darauf schwimmender Schlacke 4 bestehende Schmelzenbad oberhalb der Einlauföffnung 2 des in der Wandung des Gefäßes 3 befindlichen Abstichkanals 6 eintauchbar ist und mindestens eine oder eine Mehrzahl von Öffnungen für durch die Lanze und aus dem Blaskopf 8 strömendes Inertgas aufweist.Das Gemenge aus Gasblasen und Metallschmelze verhindert sowohl Wirbelbildung als auch Turbulenzen im Abstichstrahl 7, damit wird ein einlaufen der Schlacke 4 gemeinsam mit Metallschmelze in den Abstichkanal 6 verhindert und weiters ein gebündelter Abstichstrahl nach verlassen der Metallschmelze aus dem Abstichkanal 6 erreicht.

Description

österreichisches Patentamt AT 508 672 B1 2011-03-15

Beschreibung

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM ZURÜCKHALTEN VON SCHLACKE AM ABSTICH EINES METALLURGISCHEN GEFÄßES

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zurückhalten von Schlacke am Abstich eines metallurgischen Gefäßes, mit einem Blaskopf, der an einer vertikalen Lanze in das aus Metallschmelze und darauf schwimmender Schlacke bestehende Schmelzenbad oberhalb der Einlauföffnung des in der Wandung des Gefäßes befindlichen Abstichkanals eintauchbar ist und mindestens eine oder eine Mehrzahl von Öffnungen für durch die Lanze und aus dem Blaskopf strömendes Inertgas aufweist.

[0002] Beim Ausgießen oder Abstechen eines aus Metallschmelze und darauf schwimmender Schlacke bestehenden Schmelzenbades aus einem metallurgischen Gefäß, wie z.B. einem Elektrolichtbogenofen oder Konverter zum Herstellen von Stahl, läuft zuerst die Metallschmelze und dann die Schlacke aus, wobei bereits anfangs und vermehrt zum Ende des Auslaufens der Metallschmelze eine kleine und dann größere Menge von Schlacke mit dem Metall ausläuft. Je kleiner die über der Einlauföffnung des Abstichkanals gegebene Badhöhe des Metalls ist desto größer ist die Menge der im Auslauf- bzw. Abstichstrahl mitlaufenden Schlacke.

[0003] Die Schlacke deckt das Metallbad ab und hat eine wichtige Funktion beim Raffinieren bzw. Herstellen des Metalls, z.B. von Rohstahl. Andererseits verursacht die mit ausgelaufene Schlacke in der das raffinierte Metall aufnehmenden Pfanne einen erhöhten Verbrauch an Desoxidationsmitteln, wie z.B. Aluminium oder CaSi und führt zu einem höheren Verschleiß der Pfannenausmauerung sowie zu unerwünschten Einschlüssen im metallischen Endprodukt. Im Weiteren lässt die mitgelaufene Schlacke den Phosphorgehalt im Metall ansteigen. Die Behandlung des Metalls in der Pfanne wird erschwert dadurch, dass die Menge der aus dem metallurgischen Gefäß mitgelaufenen Schlacke stark schwankt und damit schwer vorhersagbar und berechenbar ist. Der Kippablauf des metallurgischen Gefäßes, der darin nach dem Abstich verbleibender Restsumpf an flüssigem Metall, der Verschleißzustand des Abstichrohres, die Viskosität der Schlacke und die Sorgfalt der Bedienungsmannschaft während des Abstichvorganges beeinflussen neben weiteren Parametern diese Menge.

[0004] Es ist von großer Wichtigkeit zu verhindern, dass Schlacke beim Entleeren eines metallurgischen Gefäßes mitläuft. Ebenso wichtig ist es, die bis zu einem gewissen Grad unvermeidliche Menge der mitgelaufenen Schlacke in der Pfanne konstant zu halten und damit den dort stattfindenden Prozess berechenbar zu gestalten.

[0005] Die Menge der im Abstichstrahl innen mitlaufenden Schlacke kann nur mit aufwändigen Methoden und geringer Zuverlässigkeit festgestellt werden.

[0006] Ein Ziel der Erfindung besteht somit darin, das Mitlaufen von Schlacke im Abstichstrahl zu verhindern oder wesentlich zu reduzieren. EIN WEITERES PROBLEM IST DAS FOLGENDE: [0007] Nachdem das flüssige Metall das durch die Wandung des metallurgischen Gefäßes hindurch verlaufende Abstichrohr verlassen hat und vor dem Auftreffen in der Pfanne befindet sich der Abstichstrahl in freiem Fall umgeben von Luft. Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft können über die freie Oberfläche des Abstichstrahles in das Metall aufgenommen werden und die Qualität des Endproduktes beeinträchtigen.

[0008] Bestenfalls ist der Abstichstrahl gebündelt und bietet so der Umgebungsluft eine geringe freie Oberfläche zur Reaktion mit der Luft. In der Praxis kommt es bei zylindrischen Abstichrohren immer und bei konischen Abstichrohren nach beginnendem Verschleiß zu einem stark divergierenden und zerflatterten Abstichstrahl mit den erwähnten negativen Folgen.

[0009] Wirbelbildungen schon beim Eintreten in die Abstichöffnung und Turbulenzen im Abstichrohr reißen den Abstichstrahl nach Verlassen des Abstichrohres auseinander. 1/12 österreichisches Patentamt AT 508 672 B1 2011-03-15 [0010] Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht demnach darin, den Abstichstrahl zu bündeln und so dessen freie Oberfläche gering zu halten, um Reaktionen mit der Umgebungsluft zu verhindern.

[0011] Es sind folgende Mittel bekannt, um das Mitlaufen von Schlacke am Ende des Abstechens des flüssigen Metalls hintanzuhalten: [0012] Es wird Stickstoff von außen in den durch das Abstichrohr gebildeten Abstichkanal eingeblasen, wodurch das Nachlaufen von Metall und Schlacke verhindert und der Abstichvorgang abrupt unterbrochen wird. Der dazu dienende pneumatische Verschluss (US-A-4 261554) kann das schon zu Anfang des Abstichvorganges einsetzende Mitlaufen geringer Mengen von Schlacke nicht verhindern, das durch Wirbel und Turbulenzen an und im Abstichkanal begünstigt wird.

[0013] Vor die Einlauföffnung des Abstichrohres schwimmt ein den Abstichkanal verschließender Schwimmkörper mit einer Dichte zwischen der des Metalls und der Schlacke, sobald nur mehr wenig Metall im metallurgischen Gefäß vorhanden ist (DE-C-37 39 038, DE-U-83 07 556.9, DE-C-36 10 449, DE-A-19 82 981, EP-A-94 241). Es bestehen die gleichen Nachteile, und überdies ergibt sich ein sehr ungleichmäßiger und zerflatterter Abstichstrahl gegen Ende des Abstichvorganges.

[0014] Ein Abstichschieber aufwändiger Bauart verschließt bei einem gewissen Anteil von Schlacke im Abstichstrahl den Abstichkanal (US-A-4 840 355). Es gelten dieselben Nachteile, wie sie oben für den pneumatischen Verschluss erwähnt worden sind.

[0015] Gleiches gilt für einen Konverter mit einem Stopfen, der an einem Arm durch den Konvertermund eingeführt und oberhalb der Einlauföffnung des Abstichkanals in das Schmelzenbad eintauchen und die Einlauföffnung verschließen kann (DE-C-31 26 559).

[0016] Ein unten konisch sich verengendes Abstichrohr soll Turbulenzen und Wirbel nicht entstehen lassen und so dem Mitlaufen von Schlacke und dem Auffächern des Abstichstrahles nach dem Austritt aus dem Abstichkanal entgegenwirken (WO-A-2005/004051). Die Wirkung ist gering, insbesondere nach Verschleiß des Abstichrohres, das seine Kontur und Form verliert Ähnliches gilt für ein Abstichrohr mit einer Ausbauchung nahe dessen Einlauföffnung (EP-B-305 319).

[0017] In der US-A-4 840 355 ist ein Konverter mit rund um das Abstichrohr angeordneten Spülsteinen beschrieben, durch welche Inertgas zur Bildung einer Aufwölbung des Metallschmelzenspiegels geblasen wird, um die Schlacke über die Aufwölbung nach außen abfließen zu lassen und vom Abstichrohr fernzuhalten. Die Wirkung ist gering.

[0018] Schließlich ist in der DE-A-26 07 070 ein Zwischengefäß (Tundish) für das Stranggießen beschrieben mit einem Stopfen, der bis knapp oberhalb der Einlauföffnung des als Auslass dienenden (in das Schmelzenbad in einer Kokille eintauchenden) Tauchrohres in das Schmelzenbad des Zwischengefäßes eintaucht. Der Stopfen weist nahe seinem unteren Ende seitlich Ausblasöffnungen für nach oben entlang dem Stopfen ausströmendes Spül- bzw. Inertgas auf. Die aufsteigenden Gasblasen sollen die auf dem Metall schwimmende Schlacke von der Einlauföffnung des Tauchrohres fernhalten und Schlackeneinschlüsse im Fertigprodukt verhindern, insbesondere bei im Zwischengefäß schwankendem und niedrigem Schmelzenspiegel. Auch hier ist die Wirkung gering, so dass ein Einsatz in der Praxis nicht bekannt geworden ist.

[0019] Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ausgehend von der zuletzt erwähnten Bauweise eine Vorrichtung zum Zurückhalten von Schlacke am Abstich eines metallurgischen Gefäßes bereitzustellen, die nicht nur das Mitlaufen von Schlacke während des gesamten Abstichvorganges wirksam verhindert sondern auch das Zerflattern des Abstichstrahles am Ausgang des Abstichkanals. Im Weiteren soll ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe bereitgestellt werden.

[0020] Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die mindestens eine oder die Mehrzahl der Gasausströmöffnungen am Blaskopf unten mit einer Ausströmrichtung nach unten angeordnet ist und die Ausströmgeschwindigkeit und der Abstand 2/12 österreichisches Patentamt AT 508 672 B1 2011-03-15 der Gasausströmöffnungen von der Einlauföffnung des Abstichkanals so gewählt sind, dass ein großer Teil des ausströmenden Gases mit dem ausströmenden Metall des Abstichstrahles mitgeführt wird.

[0021] Weitere, bevorzugte Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

[0022] Die Erfindung sieht bei einem Verfahren zum Zurückhalten von Schlacke am Abstich eines metallurgischen Gefäßes, wobei ein Blaskopf an einer vertikalen Lanze in das Schmelzenbad oberhalb der Einlauföffnung des Abstichkanals eintaucht und durch mindestens eine oder eine Mehrzahl von Ausströmöffnungen des Blaskopfes Inertgas in das Schmelzenbad eingeblasen wird, vor, dass Druck und Richtung des aus der (den) Gasausströmöffnung(en) des Blaskopfes ausströmenden Inertgases sowie der Abstand der Gasausströmöffnungen von der Einlauföffnung des Abstichkanals so gewählt werden, dass ein großer Teil des ausströmenden Gases mit dem ausströmenden Metall des Gießstrahls mitgeführt wird.

[0023] Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt [0024] Fig. 1a einen nach unten stark divergierenden Auslaufstrahl aus dem Abstich eines metallurgischen Gefäßes nach dem Stand der Technik, [0025] Fig. 1b einen Auslaufstrahl aus demselben metallurgischen Gefäß, wie er sich infolge des Einsatzes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weniger divergierend ausbildet, [0026] Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Einsatz während des Abstiches aus ei nem Elektrolichtbogenofen, [0027] Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Einsatz während des Abstiches aus ei nem Konverter.

[0028] Die Fig. 4a, 4b - 10a, 10b zeigen sieben verschiedene Ausführungsformen eines ohne Halterung und vertikaler Lanze dargestellten Blaskopfes jeweils in zentralem Vertikalschnitt bzw. im Schnitt entlang der in der Ansicht sichtbaren horizontalen Schnittebene.

[0029] In den Fig. 1- 3 ist ein metallurgisches Gefäß mit 1 bezeichnet mit einer Einlauföffnung 2 eines in der Wandung 3 des Gefäßes vorgesehenen Abstichkanals.

[0030] Wie aus der für den Stand der Technik repräsentativen Fig. 1a ersichtlich ist, fließt die unter einer Schlackenschicht 4 befindliche Metallschmelze 5 in die Einlauföffnung 2 des den Einlaufkanal in der Wandung 3 umhüllenden Abstichrohres 6 hinein. Es bildet sich ein Abstichstrahl 7 mit Wirbeln 7a im Kern seines oberen, durch das Abstichrohr 6 umfassten Bereiches, der von einem turbulenten Außenstrom 7b umfasst ist. Der Abstichstrahl 7 weitet sich in seinem frei fallenden Bereich 7c unterhalb der Wandung 3 des metallurgischen Gefäßes 1 stark auf. Die Wirbel 7a und die Turbulenzen des Außenstroms 7b reißen den Strahl im Bereich 7c auseinander und die vergrößerte Oberfläche des Strahls lässt vermehrt eine Aufnahme von Stickstoff aus der den Strahl 7 im Bereich 7c umgebende Luft zu.

[0031] Schlacke aus der auf dem Metall 5 des Schmelzenbades schwimmenden Schlackenschicht 4 wird in einen trichterförmigen Bereich 4a oberhalb des Abstichstrahles 7 eingesaugt, insbesondere zum Ende des Abstichvorganges hin, wenn die unter der Schlackenschicht 4 befindliche Schicht der Metallschmelze 5 dünn ist.

[0032] Der in Fig. 1b dargestellte Abstichstrahl 7 bildet sich infolge des Einsatzes eines erfin-dungsgemäßen Blaskopfes 8. Der am unteren Ende einer vertikalen Lanze 9 befindliche Blaskopf 8 wird zu Beginn des Abstichvorganges in das aus Metall 5 mit einer darauf schwimmenden Schlackenschicht 4 bestehende Schmelzenbad oberhalb der Einlauföffnung 2 des Abstiches eingetaucht. Das Eintauchen erfolgt bis zu einer Position in Abstand oberhalb der Einlauföffnung 2 etwa in der Größenordnung des Außendurchmessers des Blaskopfes 8. Dieser Außendurchmesser ist etwas kleiner als die lichte Weite der Einlauföffnung 2 bzw. des Abstichka- 3/12 österreichisches Patentamt AT 508 672 B1 2011-03-15 nals, um ein Verstopfen im Fall von Störungen auszuschließen, z.B. im Fall des Ablösens des Blaskopfes 8 von der Lanze 9.

[0033] Der Blaskopf 8 weist am unteren Ende Öffnungen 10 für durch die Lanze 9 und den Blaskopf 8 nach unten ausströmendes Inertgas auf. Die Gasausströmkanäle und die Öffnungen 10 enden in einem Bereich enger als die Abstichöffnung 2 des metallurgischen Gefäßes 1. Die Ausströmrichtung, die Ausströmgeschwindigkeit und der Abstand der Ausmündungen der Gasausströmöffnungen zur Abstichöffnung 2 auf der Höhe des Innenniveaus der Wandung 3 sind so gewählt, dass das ausströmende Gas großteils mit dem ausströmenden Metall des Abstichstrahles 7 mitgeführt wird. Ein kleinerer Teil des ausströmenden Gases strömt am Blaskopf 8 außen entlang nach oben. Die im Schmelzenbad 5, 4 nach oben aufsteigenden Gasblasen 11 verhindern die Bildung eines Wirbels und damit einer Wirbelsenke und das damit einhergehende Einziehen von Schlacke in den Abstichstrahl 7. Die nach unten gezogenen Gasblasen 12 bilden mit der Metallschmelze ein schaumähnliches Gemenge, welches weder Turbulenzen noch Wirbel entstehen lässt. Dadurch kommt es am Ende des durch die Abstichöffnung 2 und das Abstichrohr 6 in der Wandung 3 des metallurgischen Gefäßes 1 gebildeten Abstichkanals zu einem sauberen Austritt des Metall-Gas-Gemenges, ohne dass der Abstichstrahl 7 sich teilt oder aufreißt. Der Strahl 7 bleibt gebündelt, seine zur Umgebung offene Oberfläche, die mit der Umgebungsluft reagieren kann, ist auf ein Minimum reduziert. Schlacke kann erst dann in die Abstichöffnung 2 einlaufen, wenn das meiste Metall bereits abgelaufen ist. Der Übergang von Metall zu Schlacke im Abstichstrahl 7 ist gut sichtbar. Das metallurgische Gefäß 1 wird gekippt und der Abstichvorgang beendet.

[0034] Fig. 2 zeigt ein als Elektrolichtbogenofen ausgebildetes metallurgisches Gefäß 1 mit einem in seiner Bodenwandung 3 eingemauerten Abstichrohr 6, dessen oberes Ende die Einlauföffnung 2 bildet. Die Lanze 9 ist in einer Halterung 13 heb- und senkbar gehalten, die an einer Seitenwand 14 des Ofens 1 nahe der Einlauföffnung 2 befestigt ist. Im Obergefäß 15 des Ofens 1 befindet sich eine Öffnung 16 für den Durchgang der Lanze 9 mit dem Blaskopf 8. Die weitere(n) öffnung(en) im Obergefäß 15 und im Deckel 17 für den Durchgang der Elektrode(n) ist (sind) ebenso wie letztere in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Kippmechanismus des Ofens ist nicht dargestellt. Nach dem in Fig. 2 dargestellten Abstechen der Metallschmelze 5, während dessen die Elektroden aus dem Ofen 1 hochgefahren sind, wird der Ofen 1 zuerst so gekippt, dass die Schlacke 4 nicht in die unter dem Abstichrohr 6 befindliche Metallschmelzenpfanne ablaufen kann, dann die Metallschmelzenpfanne gegen eine Schlackenpfanne ausgetauscht und dann der Ofen 1 auf die andere Seite so gekippt, dass die Schlacke 4 durch die Ofentüre 18 in die Schlackenpfanne auslaufen kann. Nach vollendetem Abstechen der Metallschmelze 5 wird der an der Lanze 9 befestigte Blaskopf 8 bis zum Beginn des nächstfolgenden Abstiches nicht mehr benötigt und nach oben aus dem Ofen 1 ausgefahren und weggeschwenkt.

[0035] Fig. 3 zeigt ein als Konverter ausgebildetes metallurgisches Gefäß 1 während des Abstechens der Metallschmelze 5. In der Seitenwandung 3 des Gefäßes 1 ist ein Abstichrohr 6 eingemauert, dessen oberes Ende die Einlauföffnung 2 bildet. Die vertikale Lanze 9 geht über in einen schrägen Verlauf 9', der in einer Halterung 13 verschiebbar gelagert ist. Die Halterung 13 ist an einem Wagen 20 kippbar befestigt, wobei der Wagen 20 auf einer Bühne 21 an den Konvertermund 22 heran- und von dort zurückführbar ist. Durch Verschieben des schrägen Verlaufs 9' der Lanze 9 und Kippen der Halterung 13 kann der am unteren Ende der Lanze 9 befestigte Blaskopf 8 unmittelbar vor Beginn des Abstechens der Metallschmelze 5 in die nötige Position knapp oberhalb der Einlauföffnung 2 gebracht werden, wobei der Abstand der unten am Blaskopf 8 vorgesehenen Gasausströmöffnungen 10 von der Einlauföffnung 2 maximal die Größenordnung des Innendurchmessers der Einlauföffnung 2 hat.

[0036] Im Fall eines ausgehend von der Einlauföffnung 2 konisch sich verengenden Abstichkanals 6 kann der Blaskopf 8 auch maximal bis zur Tiefe in der Größenordnung des halben Innendurchmessers der Einlauföffnung 2 in den Abstichkanal 6 eintauchen.

[0037] Der Konverter wird aus der aufrechten Behandlungsposition in die in Fig. 3 dargestellte 4/12 österreichisches Patentamt AT 508 672 B1 2011-03-15

Abstichposition gekippt, wobei anfangs etwas Schlacke 4 (Vorlaufschlacke) und dann Metall 5 durch das Abstichrohr 6 in die darunter befindliche Pfanne läuft. Das weitere Abstechen der Metallschmelze erfolgt unter leichtem Kippen des Konverters. Dabei wird infolge des eingesetzten Blaskopfes 8 das Mitlaufen von Schlacke verhindert. Nach vollständigem Auslaufen des Metalls 5 wird der Konverter in die aufrechte Position zurückgekippt, wobei wiederum etwas Schlacke 4 (Nachlaufschlacke) in die unter dem Abstichrohr 6 befindliche Pfanne abläuft. Dann wird die Metallschmelzenpfanne gegen eine Schlackenpfanne ausgetauscht und der Konverter wiederum gekippt, so dass die Schlacke 4 in die Schlackenpfanne auslaufen kann. Nach beendetem Abstechen von Metall und Schlacke wird der Konverter in die für die nächste Charge erforderliche aufrechte Behandlungsposition gebracht. Der an der Lanze 9 befestigte Blaskopf 8 wird zwischen den Stahlabstichen nicht benötigt und ist hierbei an der an dem Wagen 20 befestigten Halterung 13 aus dem Konvertermund 22 ausgefahren.

[0038] Die Fig. 4a, 4b - 10a, 10b zeigen verschiedene Ausführungsformen des Blaskopfes 8 in Vertikal- bzw. Horizontalschnitt. Am unteren Ende des Blaskopfes 8 ist mindestens eine oder eine Mehrzahl von Öffnungen 10 angeordnet, durch die das Inertgas nach unten ausströmen kann. Der Blaskopf 8 besteht in allen dargestellten Fällen vorwiegend aus keramischem Material, als welches Bauxit oder Korund (AI203), Magnesia-Kohlenstoff (MgO-C), Doloma-Kohlen-stoff (CaO*MgO-C), Alumina-Magnesia-Kohlenstoff (AI203-Mg0-C), Silika (Si02), Chromia (Cr203) oder Zirkonoxid (Zr02) eingesetzt wird. Eine wassergekühlte Ausführung aus Metall ist ebenso möglich, aber nicht dargestellt.

[0039] Der Blaskopf 8 der Fig. 4a, 4b weist in einen keramischen Teil 24 eingebettete Metallröhrchen 25 auf, die oben von einer Lochplatte 26 einer Verteilerkammer 27 ausgehen, die von einer Gaszuleitung 28 mit Inertgas beaufschlagt wird. Die unteren Enden der Metallröhrchen 25 stellen die Gasausströmöffnungen 10 dar.

[0040] Der Blaskopf 8 der Fig. 5a, 5b weist in einem keramischem Körper 30 ausgenommene Schlitze 31 auf, die durch ein entsprechend geschlitztes zentrales Stahlrohr 32 mit Inertgas beaufschlagt sind. Die unteren Enden der Schlitze 31 sind die Gasausströmöffnungen 10.

[0041] Der Blaskopf 8 der Fig. 6a, 6b weist einen keramischen Körper 34 auf, in dem ein zentraler Gaskanal 35 und am unteren Ende eine erweiterte Ausnehmung zum Einbetten eines porösen Keramikteils 36 ausgenommen sind. Am oberen Ende des keramischen Körpers 34 ist eine metallische Hülse 37 mit äußeren Rillen 38 zur formschlüssigen Verbindung mit dem Körper 34 eingebettet, die innen ein Gewinde 39 zum Anschließen an ein nicht dargestelltes Gaszuleitungsrohr aufweist. Die an der unteren Oberfläche des porösen Körpers 36 offenen Poren sind die Gasausströmöffnungen 10.

[0042] Der Blaskopf 8 der Fig. 7a, 7b weist einen keramischen Körper 40 mit einem in seiner Längsachse eingebetteten Mantelrohr 41 auf, dessen Innenrohr mit Keramikmaterial gefüllt ist und das konzentrische Außenrohr über nicht dargestellte Stege trägt. Der zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr gebildete Ringspalt 42 ist über das über den keramischen Körper 40 hinausragende Außenrohr mit dem Inertgas beaufschlagt und bildet am unteren Ende eine ringförmige Gasaustrittsöffnung 10. Der Ringspalt 42 ist zwischen 0,1 und 2 mm breit.

[0043] Der Blaskopf 8 der Fig. 8a, 8b weist einen Keramikkörper 45 mit einem darin ausgenommenen Ringspalt 46 mit einer Breite zwischen 0,1 und 2 mm auf. Im über das obere Ende des Ringspaltes 46 vorstehenden oberen Abschnitt des Keramikkörpers 45 ist ein Metallrohr 47 zur Gasversorgung eingebettet. Das untere Ende des Ringspaltes 46 bildet die Gasaustrittsöffnung 10.

[0044] Der Blaskopf 8 der Fig. 9a, 9b hat ein in einen Keramikkörper 49 eingebettetes Stahlrohr 50 zum Anschluss an eine Gaszuleitung. Das Stahlrohr 50 ist im Keramikkörper 49 mittels von ihm außen abstehender Anker 51 verankert und mündet unten in im Keramikkörper 49 ausgenommene Schlitze 52, deren untere Enden nach unten gerichtete Gasausströmöffnungen 10 bilden. Außerdem sind seitlich nach außen öffnende Gasaustrittsschlitze 53 vorgesehen.

[0045] Der Blaskopf 8 der Fig. 10a, 10b weist in einem Keramikkörper 55 ausgenommene 5/12 österreichisches Patentamt AT 508 672 B1 2011-03-15

Bohrungen 56 auf, die oben an ein im oberen Abschnitt des Keramikkörpers 55 eingebettetes Stahlrohr 57 anschließen und deren untere Enden die Gasausströmöffnungen 10 bilden.

[0046] Der Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Einsatz am Abstich eines Elektro-lichtbogenofens (Fig. 2) zur Herstellung von Rohstahl wurde im Folgenden zum Vergleich die Funktion desselben Abstichs ohne eine erfindungsgemäße Vorrichtung gegenübergestellt.

[0047] Es wurde in beiden Fällen die Höhe der Schlackenschicht in der den vollständig ausgelaufenen Stahl unter dem Abstich aufnehmenden Pfanne gemessen, und zwar jeweils unter Einsatz eines neuen und eines durch längeren Gebrauch gleichermaßen verschlissenen Abstichrohres 6, vgl. einerseits Fig. 1b und Fig. 2 und andererseits Fig. 1a.

[0048] Der in jedem Fall eingesetzte Elektrolichtbogenofen hatte die Kapazität von 90t Abstichgewicht und einen exzentrischen Bodenabstich. Nach dem Abstich wurde in allen Fällen die volle Stahlpfanne zum Pfannenofen transportiert und die Sauerstoffaktivität und die Temperatur des Stahles gemessen sowie die Schlackenoberfläche visuell beurteilt. In allen Fällen war die Schwankungsbreite der Stahltemperatur nicht größer als 26°C und die Temperatur des Stahlbades ausreichend höher als die Schmelztemperatur der Schlacke; es fanden sich somit keine größeren festen Schlackenklumpen an der Oberfläche. Während der Temperaturmessung wurden die Bodenspülung in der Pfanne und damit die Badbewegung minimiert. Die Messung der Höhe der Schlackenschicht in der Pfanne fand in allen vier Fällen vor dem elektrischen Aufheizen im Pfannenofen statt. Die Messung erfolgte durch einige Sekunden währendes Eintauchen einer Betonrippenstahlstange mit 30 mm Durchmesser von oben durch die Schlacke bis in das Stahlbad hinein. Der flüssige Stahl beginnt den Stahlstab zu schmelzen, wohingegen die Schlacke am Stahlstab haften bleibt und diesen vor dem Aufschmelzen schützt. Nach dem Herausziehen des Stahlstabes kann die Höhe der Schlackenschicht einfach visuell beurteilt und gemessen werden. Die Stahlsorte war in allen vier Fällen gleich. Während des Abstiches wurden der Pfanne in allen vier Fällen dieselbe Menge (900 kg) und Qualität von Zuschlagstoffen zugegeben. Daraus lässt sich bei einer Schlackendichte von 2,9 t/m3 eine allein aus den Zuschlagstoffen sich ergebende Schlackenhöhe von 58mm errechnen.

[0049] In den beiden erfindungsgemäßen Fällen wurde ein Blaskopf 8 eingesetzt, wie er in Fig. 4a, 4b gezeigt ist. Der Blaskopf 8 wurde mit seiner die Gasausblasöffnungen 10 aufweisenden Stirnfläche in einem Abstand von 50 mm oberhalb der Einlauföffnung 2 des Abstichrohres 6 positioniert. Der Außendurchmesser des Blaskopfes 8 war kleiner als die lichte Weite der Einlauföffnung 2 und des Abstichrohres 6. Dem Blaskopf 8 wurden 400 NI Argon pro Minute zugeleitet.

[0050] Es wurden die aus der folgenden Tabelle ersichtlichen Schlackenhöhen gemessen:

Neues Abstichrohr Konventioneller Abstich Mit Gaseinblasen Gesamte Schlackenhöhe 105 mm 75 mm Davon Mitlaufschlacke 47 mm 17 mm

Verschlissenes Abstichrohr Konventioneller Abstich Mit Gaseinblasen Gesamte Schlackenhöhe 120 mm 80 mm Davon Mitlaufschlacke 62 mm 22 mm [0051] Die Menge der Mitlaufschlacke konnte in beiden erfindungsgemäßen Fällen („Mit Gaseinblasen") gegenüber dem „konventionellen Abstich" um etwa zwei Drittel auf 36 % reduziert werden. 6/12

Claims (9)

1. österreichisches Patentamt AT 508 672 B1 2011-03-15 Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Zurückhalten von Schlacke (4) am Abstich eines metallurgischen Gefäßes (1), mit einem Blaskopf (8), der an einer vertikalen Lanze (9) in das aus Metallschmelze (5) und darauf schwimmender Schlacke (4) bestehende Schmelzenbad (4, 5) oberhalb der Einlauföffnung (2) des in der Wandung (3) des Gefäßes (1) befindlichen Abstichkanals ein-tauchbar ist und mindestens eine Öffnung (10) für durch die Lanze (9) und aus dem Blaskopf (8) strömendes Inertgas aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine oder die Mehrzahl der Gasausströmöffnungen (10) am Blaskopf (8) unten mit einer Aus-strömrichtung nach unten angeordnet ist und die Ausströmgeschwindigkeit und der Abstand der Gasausströmöffnung(en) (10) zur Einlauföffnung (2) des Abstichkanals so gewählt sind, dass ein großer Teil des ausströmenden Gases mit dem ausströmenden Metall des Abstichstrahles (7) mitgeführt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Blaskopf (8) vertikale Gasausströmkanäle (25; 31; 42; 46; 52; 56) mit einer lichten Weite von 0,1 bis 10 mm angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasausströmkanäle (25; 31; 42; 46; 52; 56) in einem Bereich enger als die Einlauföffnung (2) des Abstichkanals enden.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Blaskopfes (8) kleiner ist als die lichte Weite der Einlauföffnung (2) des Abstichkanals.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Elektrolichtbogenofen ausgebildeten metallurgischen Gefäß (1) die Lanze (9) an einer an der Seitenwand (14) des Ofens nahe der Einlassöffnung (2) des Abstichkanals befestigten Halterung (13) angeordnet ist, an welcher die Lanze (9) durch eine Öffnung (16) im Obergefäß (17) hindurchragend heb- und senkbar befestigt ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Konverter ausgebildeten metallurgischen Gefäß (1) die Lanze (9) an einer auf einem Wagen (20) kippbar befestigten Halterung (13) befestigt ist, wobei der Wagen (20) auf einer Bühne (21) an den Konvertermund (22) heran- und von dort zurückführbar ist.
7. 7. Verfahren zum Zurückhalten von Schlacke am Abstich eines metallurgischen Gefäßes (1), wobei ein Blaskopf (8) an einer vertikalen Lanze (9) in das Schmelzenbad (4, 5) oberhalb der Einlauföffnung (2) des Abstichkanals eintaucht und durch mindestens eine oder eine Mehrzahl von Ausströmöffnungen (10) des Blaskopfes (8) Inertgas in das Schmelzenbad (4, 5) eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Druck und Richtung des aus der (den) Gasausströmöffnung(en) (10) des Blaskopfes (8) ausströmenden Inertgases sowie der Abstand der Gasausströmöffnungen (10) zur Einlauföffnung (2) des Abstichkanals so gewählt sind, dass ein großer Teil des ausströmenden Gases mit dem ausströmenden Metall des Abstichstrahles (7) mitgeführt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas in einem Bereich enger als die Einlauföffnung (2) des Abstichkanals aus dem Blaskopf (8) ausströmt.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass 20 bis 80 %, vorzugsweise 40 bis 60 %, der Gesamtmenge des ausströmenden Gases mit dem ausströmenden Metall des Abstichstrahles mitgeführt wird. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 7/12