DD250722A5

DD250722A5 - METHOD FOR COOLING OXYGEN INFLUENCES IN THE OXYGEN TREATMENT OF RAW STEEL OR STEEL

Info

Publication number: DD250722A5
Application number: DD86296527A
Authority: DD
Inventors: Eckehard Foerster
Original assignee: Neue Hamburger Stahlwerke Gmbh,De
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1986-11-21
Publication date: 1987-10-21
Also published as: FI864322A; JPS62196315A; CS861586A2; AU6466386A; JPH0137447B2; PL262478A1; DE3541909C1; FI864322A0; BR8605740A; HUT43650A; HU195257B; CS262680B2; EP0223991A1; ZA867898B; CN86107834A; KR870005102A

Abstract

Verfahren zum Kuehlen mindestens einen Kuehlmantel aufweisender Sauerstoff-Einblasduesen bei der Sauerstoff-Behandlung von Roheisen oder Stahl in einem metallurgischen Gefaess, z. B. bodenblasenden Konverter, Siemens-Martin- oder Elektroofen. Aufgabe der Erfindung ist es, ein von arbeitsschutztechnischen Gesichtspunkten sicheres Verfahren zu schaffen, bei dem eine Explosion durch Eindringen der Kuehlfluessigkeit in den fluessigen Stahl bei Bruch einer Einblasduese nicht mehr auftreten kann und eine ausreichende Kuehlwirkung sichergestellt ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass als Kuehlfluessigkeit ein fluessiges Metall verwendet und dieses im Kreislauf ueber einen Waermeaustauscher zur Abfuhr der in der Sauerstoff-Einblasduese aufgenommenen Waerme umgepumpt wird. FigurA method for cooling at least one Kuehlmantel exhibiting oxygen blowing in the oxygen treatment of pig iron or steel in a metallurgical Gefaess, z. B. bottom-blowing converter, Siemens Martin or electric furnace. The object of the invention is to provide a safe from occupational safety point of view, in which an explosion by ingress of the cooling liquid in the liquid steel at breakage of a blowing nozzle can no longer occur and a sufficient cooling effect is ensured. According to the invention, the object is achieved by using a liquid metal as the cooling liquid and circulating it in circulation via a heat exchanger for removing the heat absorbed in the oxygen injection nozzle. figure

Description

Characteristic of the known state of the art

Die Behandlung von flüssigem Eisen, insbesondere Roheisen oder Stahl, mit Sauerstoff wurde in der Vergangenheit hauptsächlich so durchgeführt, daß Sauerstoff auf das Metallband aus wassergekühlten Düsen aufgeblasen wurden, die ihrerseits aus Kupfer bestanden. So begann die Sauerstoffmetallurgie. Schon in der Anfangszeit der Sauerstoff metallurgie war das Aufblasen des Sauerstoffes jedoch nich unumstritten. So wurde versucht, Sauerstoff von unten direkt in dasflüssige Eisen oder in den flüssigen Stahl einzublasen. Dazu ist mit wassergekühlten Düsen gearbeitet worden, die wiederum ihrerseits aus Kupfer aufgebaut wurden. Diese wassergekühlten Einblasdüsen sind insoweit problematisch, als bei einem Bruch der Einbiasdüsen Wasser in die flüssige Schmelze gedrückt wird, was zu schweren Explosionen führen kann. Um diese Gefahr zu reduzieren, wurde das Wasser durch die Einblasdüsen gesaugt, das reduzierte jedoch gleichzeitig die Kühlleistung. Andererseits ist bekannt, daß das Einblasen von Sauerstoff von unten in die Schmelze hinein beachtliche Vorteile bringt. Die Bedingungen für die Bildung der Kohlenoxidblasen bei der Entkohlung sind wegen der Keimbildung günstiger. Die Blasgeschwindigkeit kann erhöht werden und der sogenannte Auswurf wird verringert. Sehr wesentlich ist auch, daß dem Sauerstoff Kalk beigegeben werden kann. Dabei wird die metallurgische Wirksamkeit des Kalkes aus verschiedenen Gründen wesentlich verbessert. Im übrigen ist vorgeschlagen worden, das Einblasen von Sauerstoff von unten in die Schmelze hinein auch bei Siemens-Martin-Öfen durchzuführen. Hier wird mit gasgekühlten Düsen gearbeitet. Bei zwei konzentrisch angeordneten Rohren wird durch dasinnere Rohr Sauerstoff in die Schmelze eingeführt, durch das äußere Rohr ein Kühlgas, nämlich Erdgas. Diese Verfahrensweise ist auch auf Konverter übertragen worden. Es ist bekannt, auch Schrott mit Kohle und Sauerstoff einzuschmelzen. Es sind beachtliche Nachteile zu erkennen. Bei einer Kühlung mit einem Erdgas nimmt die Schmelze Wasserstoff auf, der für die meisten Stahlqualitäten sehr schädlich ist und entweder über eine Vakuumentgasung oder über ein Spülen mit Argon entfernt werden muß. Der Erdgasverbrauch verursacht nicht unerhebliche zusätzliche Kosten. Darüber hinaus brennen die Einblasdüsen gelegentlich unkontrolliert ab, was zu Durchbrüchen des metallurgischen Gefäßes führen kann.The treatment of liquid iron, in particular pig iron or steel, with oxygen has in the past been carried out mainly by blowing oxygen onto the metal strip from water-cooled nozzles, which themselves consist of copper. So began the oxygen metallurgy. However, in the early days of oxygen metallurgy, the inflation of oxygen was not undisputed. Attempts have been made to inject oxygen directly from below into the liquid iron or liquid steel. For this work has been done with water-cooled nozzles, which in turn were constructed of copper. These water-cooled injection nozzles are problematic insofar as water is forced into the liquid melt in the event of breakage of the inlet nozzles, which can lead to severe explosions. To reduce this risk, the water was sucked through the injection nozzles, which at the same time reduced the cooling capacity. On the other hand, it is known that the injection of oxygen from below into the melt brings considerable advantages. The conditions for carbon monoxide formation during decarburization are more favorable because of nucleation. The blowing speed can be increased and the so-called ejection is reduced. It is also very important that lime can be added to the oxygen. The metallurgical effectiveness of the lime is significantly improved for various reasons. Moreover, it has been proposed to carry out the injection of oxygen from below into the melt in Siemens Martin ovens. Here we work with gas-cooled nozzles. In two concentrically arranged tubes oxygen is introduced into the melt through the inner tube, through the outer tube, a cooling gas, namely natural gas. This procedure has also been transferred to converters. It is also known to smelt scrap with coal and oxygen. There are considerable disadvantages to recognize. When cooled with natural gas, the melt absorbs hydrogen, which is very detrimental to most grades of steel and must be removed either by vacuum degassing or by purging with argon. Natural gas consumption causes not inconsiderable additional costs. In addition, the injection nozzles burn occasionally uncontrolled, which can lead to breakthroughs of the metallurgical vessel.

Es ist bekannt, als Kühlflüssigkeit Wasser zu verwenden, wobei die beschriebenen Nachteile auftreten. Es wird nicht im Kreislauf über einen Wärmetauscher geführt, sondern einem Speicher oder Netz entnommen und dem Abwasser zugeführt.It is known to use water as the cooling liquid, wherein the disadvantages described occur. It is not circulated through a heat exchanger, but taken from a storage or network and fed to the wastewater.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Kühlen mindestens einen Kühlmantel aufweisender Sauerstoff-Einblasdüsen zur Anwendung zu bringen, das einen vom Gesichtspunkt des Arbeitsschutzes sicheren Betrieb der Düsen gewährleistet.The aim of the invention is to bring a method for cooling at least one cooling jacket exhibiting oxygen injection nozzles used to ensure a safe from the point of view of occupational safety operation of the nozzle.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kühlen mindestens einen Kühlmantel aufweisender Sauerstoff-Einblasdüsen bei der Sauerstoff-Behandlung von Roheisen oder Stahl in einem bodenblasenden Konverter, Siemens-Martin-Ofen, Elektroofen oder anderem metallurgischen Gefäß, wobei durch den Kühlmantel eine Kühlflüssigkeit hindurchgeführt wird, und die Sauerstoff-Einblasdüse auf einer Temperatur von unter 600°C gehalten wird, zu schaffen, bei dem eine Explosion durch Eindringen der Kühlflüssigkeit in den flüssigen Stahl bei Bruch einer Einblasdüse nicht mehr auftreten kann und eine ausreichende Kühlwirkung sichergestellt ist.The invention is based on the object, a method for cooling at least one cooling jacket exhibiting oxygen injection nozzles in the oxygen treatment of pig iron or steel in a bottom-blowing converter, Siemens Martin oven, electric furnace or other metallurgical vessel, wherein through the cooling jacket, a cooling liquid is passed, and the oxygen injection nozzle is maintained at a temperature of less than 600 ° C, to provide, in which an explosion by penetration of the cooling liquid in the liquid steel at breakage of a blowing nozzle can no longer occur and a sufficient cooling effect is ensured.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Kühlflüssigkeit ein flüssiges Metall verwendet und dieses im Kreislauf über einen Wärmetauscher zur Abfuhr der in der Sauerstoff-Einblasdüse aufgenommenen Wärme umgepumpt wird. Nach bevorzugter Ausführungsform wird ein Flüssigmetall mit Siedepunkt von zumindest 600⁰C verwendet. Als Kühlmittel verwendbare Flüssigmetalle sind Natrium und Kalium sowie deren Legierungen sowie Lithium oder Lithium/Blei-Legierungen, wobei die Temperatur bei Eintritt in den Kühlmantel zwischen -1O⁰C und 600⁰C liegt. Die Kühlung kann aber auch als Heißkühlung mit einem verflüssigten Metall durchgeführt werden, welches bei Eintritt in den Kühlmantel bereits eine Temperatur von 400⁰C oder mehr aufweist.According to the invention the object is achieved in that a liquid metal is used as the cooling liquid and this is recirculated in the circuit via a heat exchanger for removing the heat absorbed in the oxygen injection nozzle. According to a preferred embodiment, a liquid metal having a boiling point of at least 600 ⁰ C is used. Usable as a coolant liquid metals are sodium and potassium as well as their alloys and lithium or lithium / lead alloys, the temperature on entry into the cooling jacket between -1O ⁰ C and 600 ⁰ C. However, the cooling can also be carried out as a hot cooling with a liquefied metal, which already has a temperature of 400 ⁰ C or more when entering the cooling jacket.

Für die Kreislaufführung muß mit einer Pumpe gearbeitet werden. Da bei Verwendung eines flüssigen Metalles als Kühlmittel bei Eintritt eines Einblasdüsenbruches die entstehenden Druckwellen nicht zu einem explosionsartigen Auswerfer der Stahlschmelze führen, ist es nicht erforderlich, in einer eingangs beschriebenen Art und Weise das Flüssigmetall gleichsam durch den Kühlmantel der Sauerstoff-Einblasdüse zu saugen. Es besteht vielmehr ,auch die Möglichkeit, das flüssige Metall mit Hilfe einer Pumpe durch den Kühlmantel zu drücken. Das erlaubt einen größeren Mengenstrom und auch dadurch eine intensive Kühlung.For the circulation must be worked with a pump. Since the use of a liquid metal as coolant at the entrance of a Einblasdüsenbruches the resulting pressure waves do not lead to an explosive ejector of molten steel, it is not necessary to suck in a manner described above, the liquid metal as it were through the cooling jacket of the oxygen injection nozzle. On the contrary, it is also possible to push the liquid metal through the cooling jacket by means of a pump. This allows a larger flow rate and thus also an intensive cooling.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles ausführlich erläutert werden. Die Zeichnung zeigt einen Konverter, der eine Sauerstoffblasdüse aufweist.The invention will be explained in detail with reference to an embodiment. The drawing shows a converter having a Sauerstoffblasdüse.

Ein Konverter 1 besitzt die übliche Gestaltung und eine übliche Auskleidung. Ein Metalllbad 2 und eine Schlackenschicht 3 sind dargestellt. Im Boden 4 des Konverters 1 ist eine Sauerstoff-Einblasdüse 5, mit einem Kühlmantel 6 angeordnet. Das Einblasen des Sauerstoffes, dem ein anderes Gas oder ein Behandlungsmittel für die Schmelze beigegen sein kann, erfolgt so, daß sich über dem Schlackenspiegel gleichsam ein Metallsprudel 7 mit emulgierter Schlacke bildet. Die Kühlflüssigkeit, die in den Kühlmantel 6 der Sauerstoff-Einblasdüse 5 eingeführt wird, ist ein flüssiges Metall, welches im Kreislauf über einen Wärmetauscher 8 umgepumpt wird. Die Pumpe 9 ist im Ausführungsbeispiel als Druckpumpe ausgeführt. Sie kann auch eine Saugpumpe sein. Der Wärmetauscher 8 ist so ausgelegt, daß im Wärmetauscher 8 eine Abfuhr der in der Sauerstoff-Einblasdüse 5 aufgenommenen Wärme erfolgt. Der wärmeabführende Wärmeträger im Wärmeaustauscher 8 ist beispielsweise Wasser, welches bei der Wasserzuführung 10 zugeführt und bei der Wasserabführung 11 abgeführt wird. Der Metallkreislauf wird jn seiner Höhe zweckmäßig so angeordnet, daß der Druck des Flüssigekeitsmetalls in der Einblasdüse 5 nur wenig über oder unter dem hydrostatischen Druck des Eisenbades auf der Einblasdüse 5 liegt.A converter 1 has the usual design and a conventional lining. A metal bath 2 and a slag layer 3 are shown. In the bottom 4 of the converter 1, an oxygen injection nozzle 5, with a cooling jacket 6 is arranged. The blowing of the oxygen, which may be added to another gas or a treatment agent for the melt, is carried out so that above the slag level as it forms a metal bubbler 7 with emulsified slag. The cooling liquid, which is introduced into the cooling jacket 6 of the oxygen injection nozzle 5, is a liquid metal, which is circulated in circulation via a heat exchanger 8. The pump 9 is designed in the embodiment as a pressure pump. It can also be a suction pump. The heat exchanger 8 is designed so that in the heat exchanger 8, a discharge of the heat absorbed in the oxygen injection nozzle 5 takes place. The heat dissipating heat transfer medium in the heat exchanger 8 is, for example, water, which is supplied in the water supply 10 and discharged in the water discharge 11. The metal circuit is appropriately arranged in its height such that the pressure of the liquid metal in the injection nozzle 5 is only slightly above or below the hydrostatic pressure of the iron bath on the injection nozzle 5.

Claims

A method of cooling at least one cooling jacket having oxygen injection nozzles in the oxygen treatment of pig iron or steel in a bottom-blowing converter, Siemens Martin furnace, electric furnace or other metallurgical vessel, wherein a cooling liquid is passed through the cooling jacket, and the oxygen Injection nozzle is kept at a temperature of less than 600 ⁰ C, characterized in that a liquid metal is used as the cooling liquid and this is recirculated in the circuit via a heat exchanger for removing the heat absorbed in the oxygen injection nozzle.

2. The method according to claim 1, characterized in that a liquid metal having a boiling point above 600 ° Cverwendtwird.

3. The method according to claim 2, characterized in that is used as the liquid metal sodium or potassium and / or their alloys.

4. A method according to claim 2, characterized in that is used as the liquid lithium or a lithium / lead alloy.

5. The method according to claim 1, characterized in that the cooling is carried out as a hot cooling with a liquefied metal, which has a temperature of 400 ° C or more when entering the cooling jacket.

6. Process according to claims 1 to 5, characterized in that the liquid metal is guided by means of a pump through the cooling jacket.

For this 1 page drawing

Field of application of the invention

The invention relates to a method for cooling at least one cooling jacket exhibiting oxygen injection nozzles in the oxygen treatment of pig iron or steel in a bottom-blowing converter, Siemens Martin oven, electric furnace or in another metallurgical vessel, wherein a liquid passed through the cooling jacket is maintained and the oxygen injection nozzle at a temperature of less than 600 ⁰ C.