DE1290557B - Verfahren zur UEberwachung und Steuerung des Reaktionsablaufes bei Sauerstoffaufblaseverfahren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Über- Der Zweck wird nach der Erfindung dadurch erwachung und Steuerung des Reaktionsablaufes beim reicht, daß die vom Reaktionsablauf abhängige Frischen von Roheisen durch Aufblasen von Sauer- elektrische Leitfähigkeit der Gasatmosphäre zwischen stoff. Es ist bekannt, bei solchen Verfahren die auf- der elektrisch isolierten Blaslanze oder einer elekgeblasene Sauerstoffmenge und die Höhe der Sauer- 5 trisch isolierten Sonde, und der Schmelze bestimmt stoffdüse über der Schmelze zu regeln, um einen be- und zur Steuerung des Reaktionsablaufes benutzt stimmten Ablauf der Frischvorgänge zu sichern. Bis- wird.

her wurde die Überwachung der beim Frischen von Die zur Durchführung des Verfahrens nach der

Roheisen mit Sauerstoff ablaufenden Reaktionen im Erfindung benutzte Sauerstoffblaslanze wird gegen wesentlichen durch Beobachtung der Flamme durch- io Erde bzw. die übrigen Anlageteile elektrisch isoliert geführt. Eine Beobachtung der Flamme ist dann er- aufgehängt. Der elektrische Widerstand soll mögschwert, wenn die Konvertergase ohne Luftzutritt liehst hoch sein und vorzugsweise 10 000 Ω oder aufgefangen werden.Es ist auch schon der Vorschlag mehr betragen. Im allgemeinen beträgt bei Verwenbekanntgeworden, den Kohlenmonoxydgehalt der dung von nichtmetallischen Zuleitungen der WiderAbgase beim Frischen mit Sauerstoff laufend zu be- 15 stand der Kühlwasser- und Sauerstoffzuleitungen ein stimmen und den jeweils ermittelten Gehalt zur Rege- Mehrfaches dieses Wertes. Die Isolation der Sauerlung der Verbrennung des Kohlenmonoxyds in der stoffblaslanze gegen ihren Traggalgen bzw. Trans-Weise zu benutzen, daß die Eintauchtiefe der Sauer- portschlitten oder sonstige Tragvorrichtung kann stoffdüsen in die Schmelze bei einem den gewünsch- durch Einfügen von isolierenden Schichten zwischen ten Kohlenmonoxydgehalt der Abgase übersteigen- so der Lanze und ihrer Halterung erreicht werden, den Wert verkleinert und im umgekehrten Fall ver- Mit Hilfe einer zur Leitfähigkeitsmessung im wei-

größert wird. Für Sauerstoffaufblaseverfahren ist die- ten Bereich geeigneten Apparatur kann bei Anwenser Vorschlag nicht anwendbar. dung von geringen Gleich- oder Wechselspannungen

Zum Stand der Technik gehört es auch, in bis zu einigen Volt fortlaufend die Leitfähigkeit zwi-Schmelzöfen die Höhe des Metallspiegels in der 25 sehen der Blaslanze und dem Metallbad und der Weise zu bestimmen, daß eine oder mehrere Kon- Innenwand des Reaktionsgefäßes, die mit dem Kontaktelektroden eines unterbrochenen Stromkreises in vertermantel und den übrigen Anlageteilen gut leidas Schmelzbad getaucht werden und die jeweilige tend elektrisch verbunden ist, bestimmt und aufge-Einstellhöhe einer weiteren Kontaktelektrode der je- zeichnet werden. Um die Meßgenauigkeit zu erhöhen, weiligen Spiegelhöhe des Schmelzbades entspricht, 30 können zwei oder auch mehr umschaltbare Widersobald sich Stromschluß ergibt. Hierbei wird die Standsmeßbereiche benutzt werden, wobei das UmLeitfähigkeit der Atmosphäre über der Schmelze schalten vom einen in den anderen Bereich beim Ernicht bestimmt. Eine Regelung der Reaktionen beim reichen eines bestimmten Wertes automatisch er-Frischen ist mit diesem Verfahren weder beabsichtigt folgen kann, noch möglich. 35 Vor Beginn des Blasens kann durch Absenken der

Nach einem anderen bekannten Vorschlag soll Lanze bis zur Berührung mit der Badoberfläche deren beim Sauerstoffaufblaseverfahren die Höhe der Blas- Höhe bestimmt und damit der für den Prozeß erfordüse über der Schmelze dadurch bestimmt werden, derliche Abstand zwischen Blasdüse und Badoberdaß an der Blaslanze eine Elektrode angebracht wird, fläche genau eingestellt werden, wobei der Zeitpunkt die die Blasdüse um einen bestimmten Betrag über- 40 der Berührung durch eine starke Änderung der Leitragt. Beim Berühren der Schmelze durch die Elek- fähigkeit angezeigt wird. Kann die Lanze nicht so trode schließt sich ein Stromkreis, von dem die Blas- weit abgesenkt werden, oder soll ein Eintauchen der lanze und die Wand des Frischgefäßes Teile bilden. Lanze vermieden werden, so kann durch ein elek-Das Schließen des Stromkreises zeigt an, daß sich trisch leitendes Verlängerungsstück, das mit der die Blasdüse so hoch über der Schmelze befindet, wie 45 Lanze leitend verbunden ist, die Lanze um eine bedie Elektrode über die Blasdüse hinausragt. Die Leit- kannte Strecke verlängert werden. Günstig ist z. B. fähigkeit der Atmosphäre über der Schmelze wird hier- ein Verlängerungsstück aus einem leichten Stahlrohr bei nicht bestimmt. Eine laufende Kontrolle der Frisch- oder -stab, das mit dem oberen Ende wie ein Stecker reaktionen ist nach diesem Verfahren nicht möglich. in die Blasdüse eingeführt werden kann, dort durch

Ferner ist es bekannt, beim Sauerstoffaufblasever- 50 einen Federungskörper gehalten wird und beim Anfahren den Schäumungsgrad der Schlacke dadurch zu blasen automatisch abfällt.

ermitteln, daß mittels einer Anzahl von in das Zum Beginn des Sauerstoffaufblasens im Augen-

Frischgefäß eingeführten Sonden bestimmte Niveaus blick des Zündens, d. h. des Beginns einer von starmarkiert werden, bei deren Erreichen durch die ker Leuchterscheinung begleiteten Reaktion im Auf-Schlacke Anzeige- oder Regelgeräte zur Änderung 55 treffbereich des Sauerstoffstrahles und im Sauerstoffder Blasenergie bzw. der Stellung der Blasdüse be- strahl selbst, wird die Leitfähigkeit erheblich vertätigt werden. Bei diesem Verfahren wird nur die größert. Jede Zündbehinderung und -verzögerung ist Höhe der Schaumschlacke für die Regelung der Vor- in der Änderung der Leitfähigkeit in Abhängigkeit gänge benutzt. Vorgänge, die nicht mit einer Ände- von der Zeit augenblicklich deutlich zu erkennen rung des Schlackenspiegels, wohl aber mit einer 60 und kann z. B. bei Zündverzug zum automatischen Änderung der Leitfähigkeit der Atmosphäre im Absenken der Blaslanze und nach der Zündung zum Frischgefäß verbunden sind, können bei diesem be- Zurückführen in die Blasstellung oder nach Ablauf kannten Verfahren nicht zur Regelung des Reak- einer gewissen Zeit ohne Zündung zum automatitionsablaufes herangezogen werden. sehen Abschalten der Sauerstoffzufuhr und/oder zum

Die Erfindung bezweckt, eine technisch einfache 65 Auslösen eines Alarms benutzt werden, und wenig aufwendige Lösung für eine die Automa- Die Leitfähigkeit zwischen der Blaslanze und dem

tion ermöglichende Überwachung und Steuerung des Bad wird während des Blasprozesses von einer Reihe Sauerstoffaufblaseverfahrens zu schaffen. von Einflüssen bestimmt. Einen wesentlichen Einfluß

besitzt die Leitfähigkeit der vom Bad aufsteigenden heißen Reaktionsgase und des im allgemeinen in einem gewissen Abstand von der Blasdüse brennenden Sauerstoffstrahles, in dem Temperaturen zwischen 2000 und 3000° C auftreten. Diese Leitfähigkeit ist beispielsweise eine Funktion der pro Zeiteinheit in dem Bad gebildeten Reaktionsgasmenge, die dem Kohlenstoffabbrand proportional ist. Daneben wirken auch die Beladung der Gase mit Eisenrauch und Spritzern sowie die Bildung einer Schaumschlacke auf die Leitfähigkeit ein. Außerdem tritt während des Blasens eine von den jeweiligen Bedingungen abhängige EMK zwischen der Blaslanze und dem Bad auf, die, z.B. im Bereich von +0,1 bis —0,1 Volt, stark schwankt.

Trotz dieser zum Teil gleichzeitig wirkenden Vorgänge überwiegen doch in den jeweiligen Verfahrensabschnitten bestimmte, der Metallurgie eindeutig zuzuordnende Einflüsse auf die Leitfähigkeit und können damit erkannt werden. Die Leitfähigkeit wird außer von den metallurgischen Vorgängen auch von der jeweiligen Anlage dem besonderen Verfahren und der Meßmethodik beeinflußt. Vor allem zu Beginn des Blasprozesses bleibt bei Anwesenheit von Begleitelementen, z. B. Si, die den Sauerstoff bevorzugt abbinden, der Kohlenstoff abbrand so lange niedrig, bis die Begleitelemente überwiegend verschlackt sind. Der mehr oder weniger steile Anstieg der Leitfähigkeit zeigt deutlich diesen metallurgischen Vorgang an. Bei Blasende ist eine deutliche Abnahme der Leitfähigkeit je nach den Verfahrensbedingungen von einigen Zehntel Prozent C, z.B. 0,3% C, an deutlich zu erkennen und kann zum Abfangen der Schmelze benutzt werden. Bei sehr geringen Kohlenstoffgehalten im Bad, insbesondere beim Überfrischen der Schmelze, steigt die Leitfähigkeit für kurze Zeit wieder an. Ähnlich wird auch in einem früheren Stadium die Bildung einer Schaumschlacke, die z. B. bei der Verarbeitung von phosphorreichem Roheisen eintritt, durch eine Verringerung des Kohlenstoffabbrandes angezeigt. Diese hochsteigende Schaumschlacke vergrößert wieder die Leitfähigkeit. Erreicht die Schaumschlacke die Lanze, so steigt die Leitfähigkeit plötzlich stark an. Die Schaumhöhe kann, bevor die Schlacke die Lanze erreicht, auch durch kurzzeitiges Herabfahren der Lanze ausgemessen werden. Aus den Änderungen des Leitvermögens ist die Bildung einer Schaumschlacke frühzeitig zu erkennen und metallurgische Maßnahmen können rechtzeitig eingeleitet werden, um ein Überschäumen und damit einen für den Prozeß verlustbringenden Auswurf zu vermeiden. Die Widerstandsänderungen im Verlauf von metallurgisch gleichen Schmelzen stimmen weitgehend überein und bieten die Möglichkeit zu automatischer Überwachung und Steuerung des Reaktionsablaufes.

Eine bei den Verfahren nach der Erfindung an Stelle der Blaslanze verwendete elektrisch isolierte Sonde muß selbstverständlich wassergekühlt sein.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung und Steuerung des Reaktionsablaufes beim Frischen von Roheisen durch Aufblasen von Sauerstoff auf die Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Reaktionsablauf abhängige elektrische Leitfähigkeit der Gasatmosphäre zwischen der elektrisch isolierten Blaslanze oder einer elektrisch isolierten Sonde und der Schmelze bestimmt und zur Steuerung des Reaktionsablaufes benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr der jeweiligen Leitfähigkeit angepaßte Widerstandsmeßbereiche benutzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Leitfähigkeit zur selbsttätigen Steuerung des Abstandes der Sauerstoffdüse von der Badoberfläche, der aufgeblasenen Sauerstoffmenge, des Beginns und Endes der Zugabe von Zuschlagstoffen und des Blasens mit Sauerstoff benutzt wird.