DE1433398B - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der lokalen Erosion der feuerfesten Auskleidung eines mit Sauerstoff betriebenen bodenblasenden Stahlkonverters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der lokalen Erosion der feuerfesten Auskleidung eines mit Sauerstoff betriebenen bodenblasenden Stahlkonverters. Bei solchen Stahlkonvertern tauchen die Düsenrohröffnungen in das geschmolzene Eisen ein und sind daher starken Beanspruchungen durch die sich bei hoher Temperatur abspielenden Reaktionen ausgesetzt. Üblicherweise sind die Düsenrohre in feuerfeste Blöcke eingebettet, die in Löcher der Konverterauskleidung eingefügt sind. Um die Düsenrohre thermisch zu isolieren, hat man schon zwischen Düse und dem umgebenden feuerfesten Material einen schmalen Ringspalt vorgesehen, durch den ein inertes Gas, wie Stickstoff oder Argon, unter schwachem Druck eingeblasen wird. Dabei kann das Düsenrohr von einer Hülse aus nicht oxydierbarem Stahl umgeben und der Spalt zwischen dieser Hülse und dem Düsenrohr zur Kühlung, z. B. mittels einer dünnen Luftschicht, ausgenutzt werden (französische Patentschrift 1153 416). Bei Frischung von phosphorhaltigen Schmelzen mittels Einblasung von konzentriertem Sauerstoff und suspendiertem Kalk ist es ferner bekannt, den das Kalkpulver tragenden Sauerstoff gegen die Sauerstoffdüsen zu richten, um zu deren Kühlung beizutragen (französische Patentschrift 1 243 414).

Die Erfindung beruht demgegenüber auf der Feststellung, daß bei mit Sauerstoff betriebenen bodenblasenden Stahlkonvertern in einer Ringzone um die Mündung der Düsen eine lokale Erosion der feuerfesten Auskleidung auftritt, wie dies F i g. 1 zeigt und in der Zeichnungsbeschreibung noch näher erläutert wird.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, diese lokale Erosion der Auskleidung in der Ringzone um die Düsenmündung zu vermindern oder möglichst ganz auszuschalten und dadurch die Lebensdauer der Düsen und der sie umgebenden feuerfesten Auskleidung oder Einsatzblöcke zu verlängern. Durch eine Kühlung der Düsenrohre selbst ist dies nicht zu erreichen, weil, wie F i g. 1 zeigt, die Erosionszone sich in einem gewissen Abstand von der Düsenmündung befindet.

Es ist zwar bekannt (deutsche Patentschrift 24 095), bei einer bodenblasenden Bessemer-Bime oder einem ähnlichen Konverter erhitzte Luft durch eine .enge Axialdüse am Boden einzublasen und gleichzeitig unter angemessenem Druck Kohlenoxyd oder ein dieses enthaltendes Gas, wie Wasser- oder Generatorgas, von dem Generator durch Düsen auf jeder Seite der Luftdüse derart einzublasen, daß das Gas in dünnen Strahlen um den zentrischen erhitzten Luftstrom eintritt und in der Birne verbrennt. Die beim Bessemer-Verfahren verwendete Heißluft ist viel zu wenig oxydierend, um eine merkliche Erosion hervorzurufen, und außerdem ist das vom Generator kommende kohlenoxydhaltige Gas sehr heiß und kann infolgedessen nicht als Kühlmittel wirken, auch münden die schrägen Gaseinlässe für dieses Gas unmittelbar in die Austrittsöffnung der Luftdüse, deren Kühlung, wie schon gesagt, nicht zur Verhinderung der Ringzonenerosion ausreicht, deren Verminderung sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt hat.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Beeinflussung der Badbewegung in der Erosionszone durch eine Anzahl von in der feuerfesten Auskleidung um die einzelnen Düsen angeordneten, in der Ringzone der Erosion mündenden Kanälen mit geringerem Durchmesser als derjenige der Düsen Gas oder Dampf als Kühlmittel eingeleitet wird. Durch die Einleitung des Kühlmittels wird in der Ringzone die stabilisierte Zirkulationsbewegung des flüssigen Metalls und des Sauerstoffs gestört, so daß die schädliche Strömung von der gefährdeten Zone durch Gasblasen an der Berührungsfläche abgelenkt wird. Experimentell wurde festgestellt, daß jede neue Blase einige Zeit an der Oberseite des porösen Materials haftenbleibt, bevor sie in das flüssige Metall eintritt. Durch das ständig nachströmende Kühlmittel kann an der Berührungsfläche in der gefährdeten Ringzone eine Isolierschicht von Gasblasen erhalten werden.

Für die Durchführung des Verfahrens sieht die Erfindung unterschiedliche Vorrichtungen vor. Eine zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich dadurch, daß die Kanäle aus den offenen Poren eines jede Düse in der Ringzone ringförmig umgebenden, porösen, feuerfesten Materials bestehen, das in an sich bekannter Weise als Block in die Auskleidung eingesetzt ist. Anstatt der oder zusätzlich zu den offenen Poren kann auch das poröse feuerfeste Material mit parallelen Bohrungen durchsetzt sein, durch die das Gas oder der Dampf hindurchgeleitet wird.

Ferner ist es zweckmäßig, eine undurchlässige Schicht zwischen dem porösen feuerfesten Material und der übrigen feuerfesten Auskleidung vorzusehen, denn dadurch wird verhindert, daß das in die offenen Poren des porösen Materials eingeführte Kühlmittel durch die Seitenwand des porösen Stückes hindurchdringt und nicht in der gegen Erosion zu schützenden Ringzone an der Oberseite austritt.

Gemäß einer anderen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung bestehen die Kanäle von geringerem Durchmesser als derjenige der Düsen aus parallelen Bohrungen in der feuerfesten Auskleidung. Es ist also nicht Bedingung, daß die Düsen in ein poröses feuerfestes Material eingesetzt sind, sondern letzteres kann auch gasundurchlässig sein wie die feuerfeste Auskleidung, und zur Einführung des Kühlmittels in die Erosionsringzone sind dann in dem gasundurchlässigen Material Bohrungen vorgesehen.

Unabhängig davon, ob die Kanäle aus den offenen Poren des porösen feuerfesten Materials bestehen oder Bohrungen parallel zur Düse vorgesehen sind, ist zweckmäßig, daß die Kanäle von einem sie verbindenden Ringkanal ausgehen, der mit dem betreffenden Kühlmittel gespeist wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben, in der

F i g. 1 eine Erläuterung der Erosionswirkung bei sonst üblichen Blasdüsen,

F i g. 2 einen axialen Querschnitt einer ummantelten Düse nach der Erfindung,

F i g. 3 einen Querschnitt eines Düsenbodens für einen Konverter nach der Erfindung und

F i g. 4 eine modifizierte Konstruktion der Vorrichtung von F i g. 2 darstellt.

F i g. 1 zeigt, wie die Erosion in einer kreisförmigen Zone 15 um die Auslaßöffnung einer ungeschützten Düse erfolgt. Diese Erosion wird wahrscheinlich durch Wirbel 26 verursacht, die durch den Strom aus der Düse 1 entstehen. Es entspricht daher der Erfindung, das Schutzmittel vor allem durch denjenigen Teil des feuerfesten Materials einzublasen,

der der erosionsgefährdeten ringförmigen Zone 15 entspricht, um so die Erosion herabzusetzen.

Entsprechend Fig. 2 ist eine Düse 1 axial in sinem kegelförmigen, konischen Block 2 aus feuerfestem Material angebracht, der z. B. zum Einblasen von Sauerstoff in den Boden eines Konverters zur Stahlherstellung dient. Durch den Block 2 führen zahlreiche feine Kanäle, durch die ein gas- oder dampfförmiges Kühlmittel geleitet wird. Diese Kanäle können aus einer Folge offener Poren, wie dies im inken Teil von F i g. 2 gezeigt wird, oder aus einer \nzahl getrennter enger Bohrungen 12, wie es im ■echten Teil derselben F i g. 2 gezeigt ist, bestehen. Der Block 2 aus feuerfestem, durchlässigem Maerial ist in das feuerfeste Futter 3 des Konverters ,'ingelassen und vorzugsweise durch feuerfesten Zement gegenüber diesem Futter gasdicht abge- ;chlossen. Die Seitenwand von Block 2 ist mit einer mdurchlässigen Schicht 4 überzogen, um zu verändern, daß das in den Block 2 eingeführte Kühlnittel durch die Seitenwand dringt, so daß es einzig lurch die Oberseite 5 von Block 2 in das gechmolzene Metall 6 eindringt.

Die Unterseite des porösen Blockes 2 ist über eine ingförmige Verteilerauskehlung 7 mit einem Einlaß-Nutzen 8 für das gas- oder dampfförmige Kühlmittel ersehen. Die Auskehlung 7 steht auch in Verindung mit den Poren des Blockes oder den '.analen 12. Das untere Ende des Blockes 2 kann lit einer Metallhülse 9 ausgestattet sein, die auch her dessen untere Seitenwand reichen kann. Der lock kann mit Hilfe dieser Hülse auf der Bodeniatte 10 des Konvertermantels ruhen, in der Löcher :r ein mit einem Gewinde versehenen Ansatzstück 1 vorgesehen sind, das die Einlaßöffnung der Düse 1 ildet, sowie für den Einlaßstutzen 8 vorgesehen nd. Dieser kann mit einer Bodenplatte 27 ver- ;hweißt sein, die am Boden der Hülse 9 eingelassen ■t und so die Bodenwand der Auskehlung 7 bildet. Das Kühlmittel, das durch Einlaßstutzen 8 einablasen wird, kann aus Wasser, Dampf, Kohlen- ^oxyd oder einem Gemisch von Dampf mit Kohlenoxyd bestehen.

F i g. 3 zeigt einen Düsenboden mit einer Anzahl m Düsen nach der Erfindung, der leicht für einen wohnlichen Konverter als Standardersatzvorrichng für einen herkömmlichen Düsenboden ge-)mmen werden kann. Er besteht gewöhnlich aus ligen ummantelten Düsen 16, die alle ähnlich oder antisch mit der F i g. 2 sein können. Diese Düsen id in einen Block 17 aus feuerfestem Material einbettet, der dieselbe Form und dieselben Ausmaße e ein herkömmlicher Düsenboden hat. Die entrechenden Einlaßstutzen 8, die als Kühlmittelilässe dienen, sind mit einem ringförmigen Ver-■er 22 mittels Rohrstutzen 21 verbunden. Ein ilauch 23 verbindet das Kühlmittelverteilerrohr 22 t einem nicht gezeigten Kühlmittelbehälter, wähid durch den Schlauch 20 und Verteilerrohr 19 t den Abzweigungen 18 Sauerstoff den Düsen 1 !eleitet wird.

F i g. 4 zeigt eine Düse nach F i g. 2, die mit dem Mantel 10 eines Konverters verbunden ist. Die Kapsel 9 der Düse hat in diesem Fall einen nach außen gerichteten Flansch 29, der durch Bolzen 32 zwischen einem Verbindungsring 31 und einer Bodenplatte 30 befestigt sein kann. Die Düse kann dann mit dem Mantel 10 durch Bolzen 33 verbunden sein, die am Mantel 10 angeschweißt sind. Diese Bolzen sind mit Splinten 34 versehen, damit die Düse an dem Konvertermantel 10 anliegt.

Das Kühlmittelverteilerrohr 7 kann aus einem ringförmigen Hohlraum bestehen, der zwischen zwei konzentrischen Dichtungsringen 35 und 35 α auf der Bodenplatte 30 gebildet wird. Diese Dichtungsringe können mit Maschendraht 36 bedeckt sein, über dem eine Lage Schotter 37 liegt, um den Kühlmittelfluß in die durchlässige feuerfeste Masse 2 zu verteilen.

Gewöhnlich wird das durchlässige feuerfeste Material für die Durchführung der Erfindung eine Durchlässigkeit von etwa 250 1/Sek. und pro Quadratmeter besitzen, gemessen mit einem Gas, das im wesentlichen die gleiche Viskosität wie Luft besitzt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung der lokalen Erosion der feuerfesten Auskleidung in einer Ringzone um die Mündung der Düsen eines mit Sauerstoff betriebenen, bodenblasenden Stahlkonverters, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Badbewegung in der Erosionszone durch eine Anzahl von in der feuer-

, festen Auskleidung um die einzelnen Düsen angeordneten, in der Ringzone der Erosion mündenden Kanälen mit geringerem Durchmesser als derjenige der Düsen Gas oder Dampf als Kühlmittel eingeleitet wird. ■

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle aus den offenen Poren eines jede Düse (1) in der Ringzone ringförmig umgebenden, porösen, feuerfesten Materials (2) bestehen, das in an sich bekannter Weise als Block in die Auskleidung eingesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse feuerfeste Material (2) zusätzlich mit parallelen Bohrungen (12) durchsetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet ' durch eine undurchlässige Schicht (4) zwischen dem porösen feuerfesten Material (2) und der übrigen feuerfesten Auskleidung (3).

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle aus parallelen Bohrungen (12) in der feuerfesten Auskleidung (3) bestehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle von einem sie verbindenden Ringkanal (7) ausgehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen