DE1508278A1 - Ofen-Strahlrohr - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-INQ. QERHARD SCHWAN 8 MÜNCHEN 8 · QOERZER STRASSE 15

S/a

UNION CAHDlDE CORPORATION 270, Park Avanue, Neu) York, N.Y. 1Ü0I7, U.S.A.

üfθΠ-Strahlrohr

Die vorliegende Erfindung betrifft Ofen-Strahlrohre zur Unterdrückung von Rauchgasen in einem Siemens-Martin-Ofen. Derartige öfen sind im allgemeinen langgestreckt und mit Stirn- und SeitenwMnden versehen, so daß die sich im Ofen ausbildende Schmelzbad-Oberflache ebenfalls im wesentlichen langgestreckt ist» tntsprechend einem Merkmal der Erfindung ujii'd »in Ofen-Strahlrohr zur Behandlung eines derartigen Bades geschaffen, das eine Einrichtung zur Ausbildung geneigter, der Rauchg.isunterdrückung dienender Strahlsfcröina aufmeist, die auf die langgestreckte Badoberfläche rjerichfcet sind und waagrechte GeschiuindigkoLtskompönenten im wesentlichen nur in Richtung der Hauptachse der langgeatraukten Badoberfloche hoüitzen, um ein unerwünschtes fjpritxon gegen die Üfenuj&nde kleinstmöglich zu halten·

Dlahor führte tiin Friachiin durch Sauerstoff behandlung in SiBr.iens-Iflarfciri-tJf en bei c er Stahlherstallung zu einem

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unerwünschten Spritzen dor Schmelze gegen die Ofantuände, wodurch deren lebensdauer verkUrzt wurde. Außerdem wurden in unerwünschter UJoias Rauchgase gebildet.

Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuartigen Vorrichtung zur Unterdrückung derartiger Rauchgase bei gleichzeitiger Herabsetzung der SpritzBrbildung, die einfach» leistungsfähig und höchst wirksam ist. Weitere Ziele ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Grundsätzlich arbeitet das Strahlrohr derart, da8 die in Ofen befindliche Schmelze mit Sauerstoff entkohlt und gefrischt wird, ohne daß Reuchgeee QebUdet und freigesetzt «erden· Un dies zu erreichen, ist das Strahlrohr derart aufgebaut, daö nicht gasförmige, fließfähige Brennstoffe (öl, Teer und dergl.) mit gasförmigen Sauerstoffströmen in der Weise kombiniert werden, daß in den Strahlströmen ein inniges Gemisch von Brennstoff und Sauerstoff erhalten wird. Das Strahlrohr ist ferner derart aufgebaut, daß die Brennstoff-Sauerstoff-Ströme so auf dia Oberfläche der Charge gerichtet werden, daß in verschiedenen Stufen des Schmelzzyklus die folgenden weiteren Vorteile erzielt »erden*

1. Wirksames Niederschmelzen von Schrott.

2· Durchdringen der die Schmelze bedeckenden Schlacke, um eine wirksame Reaktion jedes Gasstroms mit dem

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- 3 darunterliegenden Metall zu erreichen.

3· Kleinstmögliches Spritzen der Schmelze gegen die Ofendecke, Böschungen und Wände·

ErfindungegemäO wird ein Ofen—Strahlrohr zur Behandlung eines eine langgestreckte Oberfläche aufuoisenden Schmelz— baden mit einer Düse zur Bildung von nehrurrn einzelnen, nach unten und außen gegen die langgestreckte Badotinrfläche gerichteten Strahlströmen geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daO sämtliche Strahl»trHme derart angeordnet sind, daß Ihre Achsen mehr in Richtung der Hauptachse der langgestreckten Badoberfläche als in Richtung von deren Nebanachea verlaufen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anvendungernftglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines AusfUhrungebeiepials in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.

Ea zeigtt

Figur 1 eine Teilansicht eines Strahlrohrs nach der

Erfindung, «obei die eine Half ta als Seitenansicht, die andere Hälfte im Schnitt entlang der Linie 1—1 der Fig. 2 dargeatul'-.t sind,

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«Μ» Δ «1» ,

Figur 2 sine Draufsicht auf das Strahlrohr von unten und

Figur 3 eine Ansicht eines erfindungegemMS ausgerüsteten Siemene-fflartin-Qfens', im wesentlichen in _: lotrechten Querschnitt.

β/ie veranschaulicht, ist das Strahlrohr 10 mit mehreren Sauaretoffauslässen 12 versehen. Diese Auslässe 12 sind in zwei Gruppen 14 angeordnet. Dede Gruppe iat derart orientiert, daß sie in waagrechter Richtung entgegengesetzt wie die andere Gruppe gerichtet ist. Bei Einsatz des Strahl· rohre in einem Siemens-Martin-Ofen 16 (Fig. 3) wird es so angeordnet, daß die Geeamtbrennrichtung jeder Strahlstrom·» gruppe parallel zur Hauptachse des Ofens (ausgefluchtet mit der Brennrichtung dea Kopfbrennere 1β) liegt. Es wurde gefunden, daß Ströme, die aus öl oder anderen Brennstoffen und Sauerstoff (oder deren Verbrennungsprodukten) zusammengesetzt sind und auf die geschmolzene Schlacke 19 auf der Rletalloberf lache 20 auf treffen, zu stärkerer Spritzerbildung führen als ein aus reinem Sauerstoff bestehender Strom, insbesondere wenn das öl—Saueretoff—Strahlrohr dicht an die Schmelze 22 herangebracht oder in diese eingetaucht wird. Infolgedessen sind die Strahlaueläase 12 derart angeordnet, daß die erzeugten Spritzer 24 eine verhältnismäßig lange Wegstrecke zu durchlaufen haben, bevor sie auf das Ofenfutter 26 treffen. Infolgedessen

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fällt der Hauptteil der entstehenden Spritzer in das Bad zurück, bevor er Schaden anrichten kann.

Verauche ergaben, daß mit vier und sechs Öffnungen versehene Strahlrohre dieser Art ähnliches Verhalten aufweisen.

Bevorzugte Parameter sind unter anderem:

1· Gesamtzahl der Auslässe — vier oder mehr·

2· Neigungswinkel der Auslässe mit Bezug auf die Lotrechte - zwischen 10° und 45° (beispielsweise 20°)·

3· ttfaagrachter Winkel zwischen den Rlittellinien der äußersten Auslässe jeder Gruppe - unter 90° (beispielsweise 72°). Oer kleinste !Kinkel ist bei jedem Strahlrohr durch die zwischen den Auslässen erforderliche Wasserkühlung und die Anzahl der Auslässe bestimmt·

Jeder Auslas 12 ist mit einem ölzerstäuber 28 versehen, dem ein fließfähiger Brennstoff über einen Kanal 30 zugeführt wird. 0er veranschaulichte Zerstäuber hat nach dem bisherigen Stand der Untersuchungen zu besten Ergebnissen bei der Rauchgaeunterdrückung geführt, doch können auch in änderer Weise ausgebildete Zerstäuber vorgesehen werden, um das grundlegende Erfordernis einer feinen

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Zerstäubung und/oder innigen Durohmischung dee Brennetoff· mit den Sauerstoff zu erzielen·

Bei dem veranschaulichten, vorzugsweise verwendeten Zerstäuber wird ein Ringkanai 32 in der Wand jedes Auslaeses um den Sauerstoffetrom herum mit öl gefüllt· Das öl wird den Kanal 32 ständig über den Zulaßkanal 30 zugeführt, der tangential in den Ringraum mündet. Der ölüberlauf wird durch den Sauerstoffstrom von der stromabwärts liegenden Kante des Ringraums abgestreift und in einen sehr feinen Nebel aufgeteilt, teenn dieser den Auslaß 12 verläßt· Die innige Durchmischung des Nebels und des Sausretoffs findet auf diese Weise in jedem Sauerstoffstrom statt.

In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel haben die beiden Strahlrohre 10 etwa gleichen Abstand von den Stirnwänden 34, 34 des Ofens 16. Statt der veranschaulichten zwei Strahlrohre können selbstverständlich auch ein oder drei Strahlrohre vorgesehen sein· Die Strahlrohre reichen durch Öffnungen 36,36 in der Ofendecke 3B nach unten und sind an Kabeln 40,40 aufgehängt, die über Seilscheiben 42,42 geführt und mit nicht veranschaulichten Winden verbunden sind· Luft tritt in den Ofen durch eine öffnung 44 in der linken Stirnwand ein. Die Verbrennungeprodukte verlassen den Ofen durch eine öffnung 46 in der rechten Ofenetirnwand*

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öl wird durch ein Mittelrohr 48 in jeden Strahlrohr 10, Saueratoffgas durch einen Ringkanal SO zwischen Rohren 52 und 53 zugeführt, während KUhloaeeer Über einen Ringkanal 54 ein- und Über einen Kanal 55 austritt.

Bei Anwendung der erf indungsgemaOen Strahlrohre spielt sich ein Schmelzzyklus bei der Stahlherstellung wie folgt ab ι

Nachdem die vorhergehende Charge abgestochen ist, wird der Ofen vorbereitet, beispielsweise werden Böschungen aufgebaut und wird das Stichloch gereinigt und frisch hergerichtet. Oabei sind die Strahlrohre 10 normalerweise bis in ihre oberste Stellung angehoben und wird eine kleine Menge an Dampf oder einem anderen inerten Gas durch die Brennstoffkanfile hindurchgeleitet, um ein Verschmutzen zu verhindern.

Schrott, Crz und Kalkstein werden in den Ofen eingebracht. Sodann werden wechselweise die Brenner 18 betätigt.

Die Herdmulde wird dann mit flüssigem Roheisen beschickt. Bei einem flüssigen Einsatz sind häufig mehrere Pfannen flüssigen Roheisens erforderlich. Im allgemeinen werden die Brennstoff-Sauerstoff—Strahlrohre abgesenkt und beginnt das Blasen,nachdem nur ein Teil das flüssigen Roheisens eingebracht ist. Während dieser Zeitspanne können

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die Strahlrohre die Brenner 18 beim Schmelzen des Schratte unterstützen. Zur Einleitung des Betriebs »erden die Strahlrohre in den Ofen abgesenkt, bis eis durch eine offene TQr hindurch sichtbar «erden· Der Sauerstoffatom kann entweder selbsttätig eingeschaltet werden, wenn die Strahlrohre abgesenkt sind, oder aber von Hand, wenn die Strahlrohre sichtbar werden. Die Brennstoffzufuhr wird eingeschaltet, die Dampf— oder SpUlgaszufuhr abgeschaltet· Die Strömung wird nunmehr stabilisiert· Aus den DüsenauslMssen austretende Flammen werden sichtbar· Die Strahlrohre werden dann so ω θ it: abgesenkt, daß ihr Ende ungefähr 10 cm bis 61 cm oberhalb des Schrotts oder der flüssigen Schlackenoberfläche liegt. Ufenn der Schrott schmilzt und die Metalloberfläche fällt, »erden die Strahlrohre weiter abgesenkt, um die erforderliche Stellung im wesentlichen aufrechtzuerhalten. Da die bisher beim Einleiten von Sauerstoff allgemein auftretende heftige Rauchgasbildung unterdrückt ist, kann das Ende des Strahlrohrs deutlich bepbachtet «erden und kann die StrahlrohrhSh· leicht so eingestellt »erden, daß beste Rauchgasunterdrückung erzielt wird und die Spritzer— bildung kleinstmBglinh gehalten «ird.

Das Frischen der Charge läuft wie bei bekannten Sauerstofffr ischverfahren weiter, bei denen keine Rauchgasunterdrückung erfolgt.

Nachdem die Charge auf den gewünschten Kohlenetoffuiert

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gefrischt ist, werden die Strahlrohre angehoben, wird die Sauerstoff-* und Brennstoffzufuhr abgestellt und wird eine geringe fllenge Dampf (oder Inertgas) zugeleitet· Wenn

die anderen Verunreinigung»-und Legierungeelemente auf die gewünschten liierte gebracht sind und die geeignete Badtemperatur erreicht ist, wird der geschmolzene Stahl aus dem Ofen abgestochen·

Die Strahlrohre nach der Erfindung unterscheiden sich in mehreren merkmalen von geradlinig ausgebildeten Sauerstoffstrahlrohren· Diese sind insbesondere t

1. Besondere Ausrichtung der Auslässe zur Spritzerverminderung·

2. Einbau von ölzerstäubern·

3. Herkömmliche SauerstoffStrahlrohre werden vorzugsweise derart betrieben, daß die Düse in die Schlacke 19 eintaucht oder so dicht uiie möglich an der Schlackenoberfläche liegt. Die mit Rauchgasunterdrückung arbeitenden Strahlrohre nach der Erfindung warden jedoch vorzugsweise oberhalb der Schlackenoberfläche gehalten. Optimale Arbeitsbereiche für beste Spritzer- und RauchgasunterdrQckung liegen, bei ungefähr 10 cm bis 61 cm oberhalb der ^ Schlackenoberfläche· Bei SauerstoffdurchfluBüengen

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von 850 bis 2000 m /h je Strahlrohr werden Öl-Sauerstoff-Verhältnisse von ungefähr 13 bis 40 1 öl je 100 m O₂ vorzugsweise verwendet. Die Erfindung ist jedoch in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt. Vielmehr kann jedes zweckentsprechende öl-SauerstoFf-VerhMltnis benutzt werden, das erforderlich oder wünschenswert erscheint.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. Ofen-Strahlrohr zum Behandeln eines eine langgestreckte Oberfläche aufweisenden Schmelzbades mit einer Düae zur Bildung von mehreren einzelnen, nach untnn und außen gegen die langgestreckte Badoberflärha gnrichteten Strahlatrömen, dadurch gekennzeichnet, daG süinUiche Strahl-Ströme derart angeordnet sind, daß ihre Achsen mehr in Richtung dar Hauptachse der langgestreckten Badoberfläche ale in Richtung von deren Nebenachse verlaufen.

2. Ofen-Strahlrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlströme in zwei Gruppen von mindestens je zwei Strahlen derart angeordnet sind, daß die betreffenden Strahlen im wesentlichen nur in Richtung der Hauptachse der langgestreckten Badoberfläche gerichtet sind.

3. Ofen-Strehlrohr zur Behandlung eines im wesentlichen aus Eisen bestehenden Schmelzbadee nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse Kanüle zur Einführung von Sausrstoffgas in jeden Strahlstrom und Kanlle zur Zufuhr von flüssige« Brennstoff zu jedem Saueretoffkanal aufweist, die derart ausgebildet sind, daß jeder Strahlstrom zwecke Unterdrückung unerwünschter Rauchgase aus zerstäubtem Brennstoff und Sauerstoff besteht.

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