DE1433486B2 - Verfahren und frischmittellanze zum frischen von schmelzbaedern in metallurgischen gefaessen, insbesondere von roheisen in konvertern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zu dessen Ausübung besonders vorteilhafte Frischmittellanze zum Frischen von Schmelzbädern in metallurgischen Gefäßen, insbesondere von Roheisen in Konvertern, bei dem das Frischmittel durch Frischmittellanzen vertikal eingeführt und bei dem Sauerstoff und Wasserdampf im Brennfleck auf der Schmelzbad oberfläche zugeführt werden.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Verfah rensweise, reinen Sauerstoff beim Frischen von Roh eisen anzuwenden, wird durch die heftige ReaktiOi des Frischmittels begründet. Die örtlich entstehender hohen Temperaturen erreichen Werte, bei denen ein, Verbrennung des Metalls und seiner Begleiter statt findet. Es ist bekannt, diesen Mangel durch Beimi sehen von Wasserdampf zum Sauerstoff zu mindern Bei einer geeigneten Wahl des Mischungsverhältnis ses Sauerstoff/Wasserdampf kann die Temperatur irr Metallbad geregelt werden. Man nimmt an, daß hierfür die Verminderung des wärmespendenden Sauerstoffes verantwortlich ist.

Die Annahme, durch beliebiges Mischen eine Regulierung der Temperatur durchführen zu können, geht fehl, weil sich dem Mischen des Sauerstoffes mit Wasserdampf Schwierigkeiten entgegenstellen. Im allgemeinen wird der Sauerstoff zwecks Bereitstellung einer größeren Menge pro Zeiteinheit mit Drücken von einigen atü zugeführt. Innerhalb der Strömung in der Frischmittellanze muß mit größeren Strömungsgeschwindigkeiten gerechnet werden. Die Einführung eines Gases in ein anderes strömendes Gas wird durch Strähnenbilden beeinflußt. Das Mischen von Sauerstoff mit Wasserdampf kann zweckmäßig nicht schon lange Zeit vor Verwendung der Mischung erfolgen. Es steht daher eine relativ kurze Zeit zur Verfügung, um die Mischung zu bilden. Hieraus entsteht eine weitere Schwierigkeit als Folgeerscheinung des unzureichend verteilten Dampfes im Sauerstoff. Trifft das mangelhaft verteilte Gemisch aus der Frischmittellanze das Schmelzbad, so kann sich wiederum örtlich eine überhitzte Zone bilden, je nach Anteilen von reinem Sauerstoff und zur Erniedrigung der Temperatur vorgesehenem Wasserdampf.

Entgegen mehrerer bekannter Vorschläge, Sauerstoff und Wasserdampf getrennt zuzuführen, etwa derart, daß der Wasserdampfstrahl den Sauerstoffstrahl schützend umgibt, hat sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein besonders intensives Mischen von Sauerstoff und Wasserdampf anzustreben.

Erfindungsgemäß wird eine bessere Durchmischung als bisher dadurch erreicht, daß entweder dem Sauerstoff oder dem Wasserdampf Druckimpulse vor dem Vermischen der beiden Frischmittel aufgeprägt werden und danach das Gemisch in Strahlen, die auf einem zur Lanzenachse koaxialen Kegelmantel liegen, auf den Brennfleck geblasen wird. Dieses Verfahren besitzt zwei wichtige Vorteile: Zum einen wird die Durchmischung von Dampf und Sauerstoff gefördert, und zum anderen tritt eine über große Flächen gleichmäßige Temperaturverminderung auf. Zusätzlich bewirkt die zeitweilige Druckerhöhung durch Einführung der Druckimpulse eine Vergrößerung der Eindringtiefe der Strahlen in das Schmelzbad. Die Reaktionen laufen daher entsprechend intensiver ab, so daß der Frischvorgang schneller vonstatten geht. Die Verstärkung der Wirkung des Gemisches von Sauerstoff und Wasserdampf kann durch Aufgeben von Druckimpulsen entweder dem Sauerstoff oder dem Wasserdampf variiert werden. Bei Beginn des Blasens ist es vorteilhaft, die Reaktion schneller in Gang zu bringen, indem ein Ausgleich der noch tieferen Temperaturen durch erhöhtes Aufgeben der Druckimpulse geschaffen wird. Die Temperatur im

Brennfleck läßt sich auf der Grundlage des vorgeschlagenen Verfahrens daher schneller auf eine im übrigen mittlere Höhe führen.

Nach einer Verbesserung ist vorgesehen, die Regulierung der Intensität des Gemisches durch Ändern der Frequenz herbeizuführen. Hierbei ist es vorteilhaft, die Frequenz der Druckimpulse zwischen 50 und 3000 Hz, vorzugsweise in den Bereich zwischen 500 bis 1500 Hz zu legen.

Das Mischen von Sauerstoff und Wasserdampf wird nach einer zusätzlichen Maßnahme verbessert, indem das jeweils pulsierende Frischmittel während des Mischens der Frischmittel zum Ansaugen des anderen Frischmittels benutzt wird.

Zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens dient vorteilhafterweise eine Frischmittellanze, innerhalb derer ein inneres Rohr an die Dampfleitung, ein konzentrisch um dieses Röhr angeordnetes Rohr an die Sauerstoffleitung und konzentrisch zu beiden liegende Zu- und Abführungsrohre an die Kühlwasserleitungen angeschlossen sind; ferner ist im Oberteil der Frischmittellanze im Dampfrohr oder im Sauerstoffrohr ein Impulserzeuger vorgesehen, das innere Dampfrohr ist mit Düsen versehen, die den Wasserdampf in den Mischraum einblasen, und schließlich sind am Ende des Sauerstoffrohres Gemischdüsen in Kreisform angeordnet, die schräg von innen nach außen zeigen.

Die Dampfdüsen sind hier zweckmäßigerweise gleichachsig mit einem Teil oder sämtlichen der vom Mischraum nach außen führenden Gemischdüsen angeordnet. Der Impulserzeuger kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als elektromagnetischer Impulserzeuger im Lanzenoberteil vorgesehen sein.

Dem Impulserzeuger kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein Abschlußorgan, ein Drosselorgan, eine Membran od. dgl. zugeordnet sein, mittels deren der Durchgangsquerschnitt abwechselnd vergrößer- bzw. verkleinerbar ist. Je nach Bedarf befindet sich eine solche Anordnung sowohl im inneren Rohr der Dampfleitung als auch im konzentrisch um dieses Rohr angeordneten Rohr der Sauerstoff leitung.

In der Zeichnung ist die vorstehend beschriebene Frischmittellanze schematisch dargestellt und wird nachfolgend noch näher erläutert:

Die Figur der Zeichnung zeigt einen axialen Längsschnitt.

Die Frischmittellanze weist ein inneres Rohr 1 auf, dem durch die Dampfleitung 2 Dampf zugeführt wird. In dem Raum 3 befindet sich ein unter Federdruck stehendes Abschlußorgan 4 (Ventil) oder ein ähnlich arbeitendes Drosselorgan. Das Organ wird jeweils von der elektromagnetischen Spule 5 erregt, die somit den Durchgangsquerschnitt durch den Dampf ständig abriegelt, öffnet bzw. vermindert und vergrößert.

Am unteren Ende des inneren Rohres 1 sind die Düsen 6 angeordnet, und zwar derart schräg nach außen gerichtet, daß ihre Strahlen auf einem Kegelmantel liegen.

Um das innere Rohr 1 herum ist das Sauerstoffrohr 10 angeordnet, das vom Stutzen 11 her Sauerstoff zugeführt erhält. Am unteren Ende sind auch an diesem Rohr Gemischdüsen 12 so angeordnet, daß ihre Strahlen auf dem Kegelmantel liegen. Die Düsen 6 bzw. Gemischdüsen 12 sind jeweils gleichachsig angeordnet. Dadurch ergibt sich die bereits beschriebene Ejektorwirkung des Dampfstrahles auf den Sauerstoff.

Die Kühlwasserleitung ist mit 13 bezeichnet und an das Zuführungsrohr 14 angeschlossen. Das Kühlwasser durchströmt das Abführungsrohr 16 und wird über das Rohr 15 abgeleitet. Die Gemischdüsen 12 durchsetzen auch die vom Kühlwasser durchflossenen Zu- und Abführungsrohre 14,16.

Der Mischraum 18 des Rohres 10 wirkt als Kammer zum Mischen von Dampf und Sauerstoff, so daß aus den Gemischdüsen 12 bereits ein Gemisch austritt.

Der Impulserzeuger kann außer elektrisch, d. h. elektromagnetisch, auch mechanisch oder hydraulisch bzw. pneumatisch betrieben werden.

Die Druckimpulse fördern nicht nur die Eindringtiefe des Sauerstoffs bzw. des Gemisches, sie bringen auch eine intensive Badbewegung mit sich, die dem schnellen Ablauf der Reaktionen förderlich ist. Die Erfindung ist daher nicht nur für das Frischen von Schmelzbädern in Konvertern mit Vorteil anwendbar, sie empfiehlt sich auch für Siemens-Martin-Öfen oder für Vorfrischherde zu Schachtofen. Ob das Verfahren ausgeübt oder ob längere Zeit mit Sauerstoff allein gearbeitet wird, hängt von den gegebenen Umständen, d. h. vom zu blasenden Roheisen, der erstrebten Stahlsorte und auch von der Ofenbauart ab. Es steht ferner nichts im Wege, die vorgeschlagene Frischmittellanze auch zum Einbringen von Zuschlagstoffen in pulverisierter Form, z. B. von Kalkpulver, zu verwenden. Die Erfindung bringt daher sowohl in bezug auf das zu frischende Schmelzbad als auch in bezug auf die Leistungsfähigkeit des Frischgefäßes und schließlich für die Lebensdauer der Düsen in der Frischmittellanze und die Haltbarkeit des Mauerwerkes beträchtliche Vorteile mit sich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Frischen von Schmelzbädern

in metallurgischen Gefäßen, insbesondere von Roheisen in Konvertern, bei dem das Frischmittel durch Frischmittellanzen vertikal eingeführt und bei dem Sauerstoff und Wasserdampf im Brennfleck auf der Schmelzbadoberfläche zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß entweder dem Sauerstoff oder dem Wasserdampf Druckimpulse vor dem Vermischen der beiden Frischmittel aufgeprägt werden und danach das Gemisch in Strahlen, die auf einem zur Lanzenachse koaxialen Kegelmantel liegen, auf den Brennfleck geblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Druckimpulse zwischen 50 und 3000Hz, vorzugsweise im Bereich von 500 bis 1500 Hz liegt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils pulsierende Frischmittel während des Mischens der Frischmittel zum Ansaugen des anderen Frischmittels benützt wird.

4. Frischmittellanze zum Ausüben des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein inneres Rohr (1) an die Dampfleitung (2), ein konzentrisch um dieses Rohr angeordnetes Rohr (10) an die Sauerstoffleitung (11) und konzentrisch zu beiden liegende Zu- und Abführungsrohre (14, 16) an die Kühlwasserleitungen (13, 15) angeschlossen sind, daß im Oberteil der Frischmittellanze im Dampfrohr (1) oder im Sauerstoffrohr (10) ein Impulserzeuger vorgesehen ist, daß das innere Dampfrohr (1) mit Düsen (6) versehen ist, die den Wasserdampf in den Mischraum (18) einblasen, daß am Ende des Sauerstoffrohres (10) Gemischdüsen (12) in Kreisform angeordnet sind, die schräg von innen nach außen zeigen.

5. Frischmittellanze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfdüsen (6) gleichachsig mit einem Teil oder sämtlichen der vom Mischraum (18) nach außen führenden Gemischdüsen (12) angeordnet sind.

6. Frischmittellanze nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetischer Impulserzeuger (4, 5) im Lanzenoberteil vorgesehen ist. · :

7. Frischmittellanze nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulserzeuger (4, 5) einem Abschlußorgan (4), einem Drosselorgan, einer Membran od. dgl. zugeordnet ist, mittels deren der Durchgangsquerschnitt abwechselnd vergrößer- bzw. verkleinerbar ist.