DD248607A1 - Verfahren zum automatisierten massbeizen von brennstoffelementen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Gasentnahme aus einem mit einer wassergekuehlten Aufblaslanze ausgeruesteten Sauerstoffkonverter zur Stahlerzeugung. Ziel der Erfindung ist es, den metallurgischen Prozess im Sauerstoffkonverter optimal zu gestalten. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der zuverlaessigen, kontinuierlichen Entnahme und Aufbereitung des ueber 1 700C heissen und stark verstaubten Konvertergases aus dem Konverterraum ohne komplizierten apparativen Aufwand. Erfindungsgemaess wird dazu das Konvertergas von einem in der Aussenwand des Unterteils einer Aufblaslanze angeordneten Mundstueck aufgenommen, mittels eines Rohres in einem Kuehlwasserkanal der Aufblaslanze zu deren Oberteil gefuehrt und in einem hier angeordneten Filter gereinigt. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gasentnahme aus einem mit einer wassergekühlten Aufblaslanze ausgerüsteten Sauerstoffkonverter zur Stahlerzeugung. Die Erfindung kann sowohl bei nach dem LD-Verfahren als auch bei nach kombinierten Verfahren arbeitenden Sauerstoffkonvertern Anwendung finden. Weiterhin kann die Erfindung für die Entnahme heißer, stark verstaubter Gase aus anderen technischen Aggregaten genutzt werden, wenn ein wassergekühltes Element analog der Aufblaslanze im Gasraum des technischen Aggregates angeordnet ist oder angeordnet werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es existieren verschiedene Verfahren, die dazu dienen, den metallurgischen Prozeß im Sauerstoffkonverter zur Stahlerzeugung quantitativ zu beurteilen, um ihn optimal steuern zu können.

So beansprucht die DE-AS 1 965 073 ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes der Stahlschmelze in einem Sauerstoffaufblaskonverter mit Auffanghaube. Nach DE-AS 1 965 073 wird der Durchsatz in der Abgasleitung während der gesamten Blasperiode so eingestellt, daß er zusammen mit der angesaugten Falschluft einer aus Erfahrungswerten festgestellten, den Sollwert bildenden Trockengasströmung entspricht. Letztlich wird dadurch eine Auswertung vorangegangener gleichartiger Chargen vereinfacht, womit die Genauigkeit der Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes, insbesondere am Ende des Frischvorganges, verbessert wird. Neben der gesteuerten Abgasmenge wird hier die Abgaszusammensetzung gemessen und ausgewertet. In der DE-AS 1 583 318 „Verfahren zur Ermittlung des Kohlenstoffgehaltes einer Stahlschmelze in einem Sauerstoffaufblaskonverter" wird auf eine Bestimmung der Gaszusammensetzung völlig verzichtet. Hier wird am Ende des Frischvorganges eine Haube dicht auf den Konvertermund aufgesetzt, um die tatsächliche Konvertergasmenge zu erfassen. Daraus sollen dann Rückschlüsse auf den Kohlenstoffgehalt des Bades auf der Basis von Erfahrungen gezogen werden. Es erscheint jedoch

äußerst schwierig, eine dichte Verbindung zwischen Konvertermund und Abgastrakt herzustellen, worauf diese Verfahrensweise beruht. >·

Diese bekannten Verfahren haben gemein, daß sie lediglich dazu dienen, den Kohlenstoffgehalt des Bades und die Entkohlungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Es ist jedoch äußerst vorteilhaft, wenn die Zusammensetzung des im Konverter befindlichen Gases bestimmt werden kann, da sich daraus eine Vielzahl von Schlüssen über den Zustand des Bades und die Wirkungsweise eingebrachter Energieträger, insbesondere bei Verfahren mit gezielter Nachverbrennung im Konverter und bei Verfahren mit erhöhtem Anteil des festen metallischen Einsatzes, ziehen läßt. Die entscheidende Voraussetzung besteht darin, daß das Gas aus dem Konverterraum kontinuierlich entnommen, gekühlt und gereinigt werden muß.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gasentnahme aus einem mit einer wassergekühlten Aufblaslanze ausgerüsteten Sauerstoffkonverter, die es ermöglichen, den metallurgischen Prozeß im Sauerstoffkonverter optimal zu gestalten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die bekannten technischen Lösungen dienen lediglich dazu, den Kohlenstoffgehalt und die Entkohlungsgeschwindigkeit des Stahlbades zu bestimmen. Da es für die Führung des metallurgischen Prozesses vorteilhaft ist, die Zusammensetzung des Gases im Konverterraum zu kontrollieren und die entscheidende Voraussetzung dafür die Entnahme dieses Gases aus dem Konverter ist, ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu verwirklichen, die die zuverlässige kontinuierliche Entnahme und Aufbereitung des über 1 700°C heißen und stark verstaubten Gases gewährleisten, ohne dabei einen komplizierten apparativen Aufwand voraussetzen zu müssen.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe wie folgt gelöst:

Ein Sauerstoffkonverter ist mit einer an sich bekannten, wassergekühlten Aufblaslanze ausgerüstet. Erfindungsgemäß wird das Gas von einem in der Außenwand des Unterteiles der Aufblaslanze angeordneten Mundstück aufgenommen, wobei das Unterteil sich in Blasstellung der Aufblaslanze im Gasraum des Sauerstoffkonverters befindet. Das Gas wird von einem mit dem Mundstück dicht verbundenen Rohr durch einen der Kühlwasserkanäle der Aufblaslanze zu deren thermisch nicht beanspruchten Oberteil geführt, wo es mit dem Rohr dicht durch die Außenwand der Aufblaslanze herausgeführt wird. Durch diese Verfahrensweise wird eine ausreichende Kühlung des Gases erreicht. Vorteilhaft ist es, wenn die Lage des Rohres so gestaltet wird, daß der Abstand zur Außenwand der Aufblaslanze möglichst groß ist, wodurch erreicht wird, daß die Kühlwirkung praktisch nicht beeinträchtigt wird. Es ist jedoch auch möglich, das Rohr bei einer Aufblaslanze mit Ringkanälen für Kühlwasserzu- und -ableitung im inneren Kühlwasserringkanal zu führen.

Unmittelbar am Oberfeil der Aufblaslanze wird das Gas einem Filter zugeführt, der einer Grobreinigung des Gases dient. Mittels eines Gasschlauches wird das Gas über eine Schaltstation einer Feinreinigungs- und Analysenanlage zugeführt. Während einer Unterbrechung der Gasentnahme wird mit Hilfe der Schaltstation ein verdichtetes gasförmiges Medium in den Gasschlauch eingespeist. Dafür kann z. B. vorteilhaft Preßluft Anwendung finden, insbesondere wenn sie getrocknet und/oder ölfrei ist. Bevor die Einspeisung des gasförmigen Mediums in den Gasschlauch aufgenommen wird, wird ein Absperrorgan zur Unterbindung einer Beaufschlagung der Feinreinigungs- und Analysenanlage mit dem gasförmigen Medium geschlossen. Durch diese Verfahrensweise wird erreicht, daß der Filter, das Rohr und das Mundstück periodisch von dem während der Gasentnahme angefallenen Staub gereinigt werden. Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Gasentnahme automatisch unterbrochen und damit die Reinigung des Filters, des Rohres und des Mundstückes durchgeführt wird, wenn sich die Aufblaslanze außerhalb des Sauerstoffkonverters befindet. Das in der Außenwand des Unterteils der Aufblaslanze angeordnete Mundstück ist trichterförmig ausgeführt, wobei die Verjüngung des Trichters nach oben zum Lanzeninneren hin erfolgt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Achse des Mundstückes mit der Vertikalen einen möglichst kleinen Winkel bildet. Dadurch wird erreicht, daß unter Umständen auf das Mundstück treffende Schlacketropfen während der Reinigung sich leicht lösen und aus dem Mundstück ausgeblasen werden können. Der größte Innendurchmesser des Mundstückes beträgt das 1,5- bis 5fache des Innendurchmessers des dicht mit dem Mundstück verbundenen Rohres. Die Ausbildung des Mundstückes in den angegebenen" Größenverhältnissen führt dazu, daß einerseits die Verschlechterung der Kühlwirkung des das Mundstück umspülenden Kühlwassers im Stromschatten des Mundstückes nicht so ausgeprägt ist, daß sie zu einer Zerstörung der Außenwand der Aufblaslanze führt, und andererseits die Konizität des Mundstückes ausreichend ist, damit in das Mundstück eingedrungene Schlacketropfen während der Reinigung ausgeblasen werden können und außerdem der freie Eintrittsquerschnitt des Mundstückes groß genug ist, um eine hinreichende Gasmenge aufnehmen zu können, wenn sich in diesem Bereich der Blaslanzenoberfläche ein poröser Schlackenansatz gebildet haben sollte.

Durch das Rohr ist das Mundstück letztlich mit dem Filter verbunden, wobei das Rohr in einem Kühlwasserkanal der Aufblaslanze verlegt ist. Dadurch, daß das Rohr im Oberteil der Aufblaslanze dicht durch die Außenwand derselben geführt ist, wird eine ausreichende Kühlung des Gases erreicht. Das Rohr wird vorteilhaft mit dem Mundstück und der Außenwand der Aufblaslanze verschweißt. Der Filter jedoch ist mit dem Rohr und dem Gasschlauch durch Rohrverschraubungen o. ä. verbunden, um die Wartung der Vorrichtung zu vereinfachen. Besonders vorteilhaft ist der Filter ausgeführt, wenn er aus einem mit einem Mantel versehenen, senkrecht, oben verschlossenen und unten mit dem Rohr verbundenen Filterrohr aufgebaut ist, da er in dieser Form weitgehend wartungsfrei ist. Als Filtermaterial sollte ein Sintermetall Anwendung finden.

Der Filter ist mit der Schaltstation durch einen Gasschlauch verbunden, welcher vorteilhaft gemeinsam mit Versorgungsschläuchen der Aufblaslanze geführt ist. Es ist jedoch auch eine Führung des Gasschlauches auf andere Weise, z. B. mittels einer Trommel, zweckmäßig.

In der Schaltstation sind eine Einspeisung und zwei Absperrarmaturen angeordnet. Die Einspeisung ist mit beiden Absperrarmaturen und dem Gasschlauch verbunden. Eine der beiden Absperrarmaturen ist mit einer Zuführung eines verdichteten gasförmigen Mediums verbunden und die andere Absperrarmatur ist in einer Rohrleitung zwischen der Einspeisung und einer Feinreinigungs- und Analysenanlage angeordnet. Die Schaltstation arbeitet so, daß immer dann, wenn die Absperrarmatur zwischen der Einspeisung und der Feinreinigungs- und Analysenanlage geschlossen ist, die Absperrarmatur für das verdichtete, gasförmige Medium geöffnet ist. .. . _ __ .. . ..._._

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen werden nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1: Schema einer Anlage zur Gasentnahme aus einem Sauerstoffkonverter Fig. 2: Schema des Mundstückes Fig. 3: Schema des Filters

In der Außenwand des Unterteils 1 einer Aufblaslanze 2 ist ein Mundstück 3 angeordnet (Fig. 1). Das Mundstück 3 ist trichterförmig ausgebildet, wobei es sich zur Achse der Aufblaslanze 2 hin nach oben verjüngt und dessen Achse zur Vertikalen einen Winkel von 30° bildet. Der Innendurchmesser des Mundstückes 3 an der Stelle des größten Querschnittes beträgt das 4fache des Innendurchmessers des Rohres 4, das aus Präzisionsrohr R 6 x 1 gefertigt ist. Das Mundstück 3 ist mit der Außenwand der Aufblaslanze 2 und dem Rohr 4 mittels einer Kupferelektrode elektrisch verschweißt. Das Rohr 4 ist im äußeren Kühlwasserkanal 5 unmittelbar an dessen Innenwand verlegt und an der Stirnseite im Oberteil 6 der Aufblaslanze 2 mittels Schweißung durch die Außenwand herausgeführt (Fig. 1). Unmittelbar an dieser Stelle ist das Rohr 4 mit einem senkrecht angeordneten Filter 7 mittels einer Rohrverschraubung verbunden. Der Filter 7 besteht aus einem aus Stahl hergestellten Mantel 15, der ein Sinterbronzefilterrohr 16 enthält, das mit dem Rohr 4 bzw. der Rohrverschraubung dicht verbunden ist (Fig. 3). Als Filterrohr 16 wurde eine Ausführung gewählt, die an der oberen Stirnseite mit Filtermaterial verschlossen ist. Der Filter 7 ist mit Hilfe einer weiteren Rohrverschraubung durch den Gasschlauch 8 mit einer Schaltstation 9 verbunden, wobei der Gasschlauch 8 gemeinsam mit einem Versorgungsschlauch 14 geführt ist. In der Schaltstation 9 sind eine Einspeisung 13 und zwei als Absperrarmaturen dienende Magnetventile 10, 12 angeordnet. Die Einspeisung 13 ist als T-Rohrverschraubung ausgeführt, die mit dem Gasschlauch 8 und den Magnetventilen 10, 12 verbunden ist. Das Magnetventil 12 ist andererseits in einer Zuführung von Preßluft aus dem Netz des Konverterstahlwerkes angeordnet. Das Magnetventil 10 befindet sich in der Zuleitung zu einer Feinreinigungs- und Analysenanlage 11. Letztere ist mit Filtern zur Entfernung von Feinststaubanteilen im Gas, verschiedenen Gasanalysatoren sowie einer Saugpumpe ausgerüstet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gasentnahme wird mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung in folgender Weise verwirklicht. Dank der Wirkung der in Feinreinigungs- und Analysenanlage 11 angeordneten Saugpumpe wird von dem Mundstück 3 Gas aus dem Konverterraum aufgenommen und in dem Rohr 4 infolge der intensiven Kühlung durch das Kühlwasser abgekühlt. In dem nachgeschalteten Filter 7 erfolgt eine weitgehende Reinigung des stark verstaubten Gases. Das den Filter 7 gereinigt verlassende Gas wird bei geschlossenem Magnetventil 12 und geöffnetem Magnetventil 10 der Feinreinigungs- und Analysenanlage 11 zugeführt, wo es von Feinststaubanteilen befreit und analysiert wird. Sobald die Aufblaslanze 2 aus dem Sauerstoffkonverter entfernt wird, wird das Magnetventil 10 geschlossen und danach das Magnetventil 12 geöffnet. Dadurch wird Preßluft mit dem im Netz des Konverterstahlwerkes vorhandenen Druck von 0,6 MPa (Ü) dem Gasschlauch 8, dem Filter 7, dem Rohr 4 und schließlich dem Mundstück 3 zugeführt und damit der Staub, der sich in diesen Anlagenteilen, insbesondere im Filter 7, abgesetzt hat, ausgeblasen. So wird die Anlage für den nächsten Analysenvorgang vorbereitet. Dieser beginnt mit dem Einfahren der Aufblaslanze in den Sauerstoffkonverter durch das Schließen des Magnetventils 12 und das nachfolgende Öffnen des Magnetventils 10.

Claims (5)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Gasentnahme aus einem mit einer wassergekühlten Aufblaslanze ausgerüsteten Sauerstoffkonverter, gekennzeichnet dadurch, daß das Gas von einem in der Außenwand des in Blasstellung im Konverter befindlichen Unterteils der Aufblaslanze angeordneten Mundstück aufgenommen, in einem mit letzterem dicht verbundenen Rohr durch einen der Kühlwasserkanäle der Aufblaslanze geführt wird, das im thermisch nicht beanspruchten Oberteil der Aufblaslanze durch deren Außenwand dicht herausgeführt wird, daß in einem an der Aufblaslanze angeordneten Filter eine Entstaubung des Gases durchgeführt und daß das Gas, bevor es einer Feinreinigungs- und Analysenanlage zur Verfugung gestellt, mittels eines Gasschlauches einer Schaltstation zugeführt wird, wobei in der Schaltstation während einer Unterbrechung der Gasentnahme ein verdichtetes gasförmiges Medium in den Gasschlauch eingespeist wird, nachdem ein Absperrorgan zur Unterbindung einer Beaufschlagung der Feinreinigungs- und Analysenanlage mit dem gasförmigen Medium geschlossen wurde.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß während der Zeit, in der sich die Aufblaslanze außerhalb des Konverters befindet, die Gasentnahme automatisch unterbrochen wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß in der Außenwand des Unterteils (1) einer Aufblaslanze (2) ein Mundstück (3) angeordnet ist, das sich trichterförmig nach oben zur Achse der Aufblaslanze (2) hin verjüngt und dessen Achse zur Vertikalen einen möglichst kleinen Winkel bildet, daß der größte Innendurchmesser des Mundstückes (3) das 1,5-bis 5fache des Innendurchmessers eines dicht mit dem Mundstück (3) verbundenen Rohres (4) beträgt, wobei letzteres in einem Kühlwasserkanal (5) der Aufblaslanze (2) verlegt und im thermisch nicht beanspruchten Oberteil (6) der Aufblaslanze (2) durch die Außenwand derselben dicht herausgeführt ist, daß unmittelbar an der Aufblaslanze (2) ein Filter (7) angeordnet ist, der mit dem Rohr (4) verbunden ist, daß der Filter (7) durch einen Gasschlauch (8) mit einer Schaltstation (9) verbunden ist, daß in der Schaltstation (9) eine Absperrarmatur (10) angeordnet ist, die einerseits mit dem Gasschlauch (8) und andererseits mit einer nachgeschalteten Feinreinigungs- und Analysenanlage (11) verbunden ist und daß in der Schaltstation (9) zwischen dem Gasschlauch (8) und der Absperrarmatur (10) eine mittels einer Absperrarmatur (12) verschließbare Einspeisung (13) für ein verdichtetes gasförmiges Medium eingebaut ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Gasschlauch (8) gemeinsam mit Versorgungsschläuchen (14) der Aufblaslanze (2) geführt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Filter (7) aus einem mit.einem Mantel (15) versehenen, senkrechten, oben verschlossenen und unten mit dem Rohr (4) verbundenen Filterrohr (16) aufgebaut ist.