Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Frischen von Roheisen
zu Stahl, bei dem in einem Konverter unterhalb der Badoberfläche mindestens ein
von einem Schleier eines gegenüber der Schmelze und/oder dem Werkstoff der Gaszuführung
reaktionsträgen Mantelgases umgebener Sauerstoffstrahl in die Schmelze eingeleitet
wird.The invention relates to a method for refining pig iron
to steel, in which in a converter below the bath surface at least one
from a veil against the melt and / or the material of the gas supply
Oxygen jet surrounded by inert jacket gas is introduced into the melt
will.
Aus der USA.-Patentschrift 3 330 645 ist es bekannt, über im Konverterboden
angeordnete Düsenrohre Sauerstoff einzublasen und kreisförmig um jedes Düsenrohr
von einem gemeinsamen Ringkanal ausgehende Kühl- bzw. Mantelgaskanäle, beispielsweise
für Wasserdampf oder Kohlendioxyd, anzuordnen. Bei diesem Verfahren ergeben sich
jedoch dieselben Schwierigkeiten wie beim Einblasen reinen Sauerstoffs über Porössteine,
da die mehr oder minder starke Verschlackung des feuerfesten Materials sehr bald
zu einem verminderten Gasdurchlaß führt.From US Pat. No. 3,330,645 it is known about in the converter base
Arranged nozzle tubes to blow oxygen and circularly around each nozzle tube
Cooling or jacket gas channels emanating from a common ring channel, for example
for water vapor or carbon dioxide. This procedure results in
but the same difficulties as when blowing in pure oxygen through porous stones,
because the more or less strong slagging of the refractory material very soon
leads to a reduced gas permeability.
Aus der französischen Patentschrift 1450 718 ist des weiteren
ein Konverter bekanntgeworden, in dessen Bodenmitte eine Düse aus einem Innenrohr
für Sauerstoff und einem konzentrischen Außenrohr für ein Kühl- bzw. Mantelgas angeordnet
wird. Beim Frischen in diesem Konverter ist der in die Schmelze eintretende Sauerstoffstrahl
von einem Schleier eines Mantelgases, beispielsweise Erdgas, Propan oder andere
Kohlenwasserstoffe, umgeben, das gegenüber der Schmelze und/oder dem Werkstoff der
Düsenrohre reaktionsträger ist.From the French Patent 1,450,718 further includes a converter, a nozzle of an inner tube for oxygen and a concentric outer tube for a coolant or shroud gas is arranged in the bottom center has been known. When freshening in this converter, the oxygen jet entering the melt is surrounded by a veil of jacket gas, for example natural gas, propane or other hydrocarbons, which is less reactive to the melt and / or the material of the nozzle pipes.
Schließlich wird in der deutschen Patentschrift 800 576 ein Konverterboden
beschrieben, dessen Düsen aus Metallen oder Metallegierungen bestehen, die eine
geringere Sauerstoffaffinität als Eisen sowie eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit
besitzen und vorzugsweise aus Kupfer bestehen. Ein derartiger Boden eignet sich
jedoch nur zum Frischen mit sauerstoffangereichertem Wind, nicht aber zum Blasen
mit reinem Sauerstoff, das angesichts der hohen Temperaturen an den Düsenmündungen
zu einem sehr schnellen Verschleiß des Düsenbodens führen würde.Finally, in German patent specification 800 576, a converter base is used
described whose nozzles are made of metals or metal alloys that have a
lower oxygen affinity than iron and very high thermal conductivity
have and are preferably made of copper. Such a floor is suitable
but only for freshening with oxygen-enriched wind, but not for blowing
with pure oxygen, given the high temperatures at the nozzle mouths
would lead to very rapid wear of the nozzle base.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, das
eingangs erwähnte Verfahren weiter zu verfeinern und durch die Wahl des jeweiligen
Mantelgases eine Möglichkeit zur physikalischen und chemischen Beeinflussung des
Frischverlaufs zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
während des Frischens verschiedene Mantelgase nacheinander einzublasen. Als Mantelgas
kommt dabei wegen seiner unter Umständen positiven Wirkung auf das Erstarrungsverhalten
des Stahls Wasserstoff und wesen seines verhältnismäßig niedrigen Preises Stickstoff
in Frage. Darüber hinaus eignen sich als Mantelgas bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch die Edelaase, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd oder Wasserstoff enthaltenden Gase.
Weiterhin kann als Mantelgas der Dampf einer bei der Badtemperatur dampfförmigen
Flüssigkeit Verwendung finden. Der Druck des Mantelgases sollte insbesondere bei
der Verwendung von mit Sauerstoff reagierenden Mantelgasen unter dem Druck des Sauerstoffs
liegen.The object underlying the invention is now that
Refine the above-mentioned method further and through the choice of the respective
Jacket gas is a way to physically and chemically influence the
To create freshness. To solve this problem it is proposed according to the invention that
to blow in various jacket gases one after the other during the freshening process. As jacket gas
comes because of its possibly positive effect on the solidification behavior
of steel is hydrogen, and its relatively low price is nitrogen
in question. In addition, they are suitable as jacket gas in the method according to the invention
also the noble phase, carbon monoxide, carbon dioxide or hydrogen containing gases.
Furthermore, as jacket gas, the steam can be a vapor at the bath temperature
Find liquid use. The pressure of the jacket gas should be particularly at
the use of jacket gases that react with oxygen under the pressure of the oxygen
lie.
Erfindungsgemäß kann zunächst mit Wasserstoff als Mantelgas gearbeitet
werden und der sich dadurch ergebende höhere Wasserstoffgehalt der Schmelze durch
ein anschließendes kurzfristiges Blasen mit Stickstoff verringert werden. Der Stickstoff
dient in diesem Falle neben seiner Bremswirkung auf die Sauerstoffreaktion als Spülgas
zum Entfernen des Wasserstoffs in der Schmelze. Eine Verringerung des Wasserstoffgehaltes
ist jedoch dann nichterforderlich, wenn ein Stahl erzeugt werden soll, der trotz
niedrigen freien Sauerstoffgehaltes das Erstarrungsverhalten eines halbberuhigten
Stahls besitzen soll.According to the invention, hydrogen can initially be used as the jacket gas
and the resulting higher hydrogen content in the melt
a subsequent short-term blowing with nitrogen can be reduced. The nitrogen
in this case serves as a purging gas in addition to its braking effect on the oxygen reaction
to remove the hydrogen in the melt. A reduction in the hydrogen content
is not required, however, if a steel is to be produced that despite
low free oxygen content the freezing behavior of a semi-calmed
Stahls should own.
Auch ein etwa zu hoher Stickstoffgehalt könnte durch ein nachfolgendes
Einblasen von Kohlendioxyd oder Argon wieder verringert werden. Das wird aber in
der Regel nich erforderlich sein, da Versuche ergeben haben, daß die bei der Verwendung
von Stickstoff als Mantelgas sich einstellenden Stickstoffgehalte weit unter den
Stickstoffgehalten solcher Stahlschmelzen liegen, die unter Verwendung von sauerstoffangereicherter
Luft gefrischt worden sind. Beim Blasen mit technisch reinem Sauerstoff und stickstofffreiem
Mantelgas lassen sich dagegen Stickstoffgehalte von 0,001 bis 0,002 % erzielen.
Diese Werte liegen noch weit unter den beim Sauerstoffaufblas-Verfahren erzielbaren
Stickstoffgehalten.A nitrogen content that is too high could also be caused by a subsequent
Injection of carbon dioxide or argon can be reduced again. But that will be in
usually not be necessary, as tests have shown that the use
of nitrogen as the jacket gas, the nitrogen contents that are established are far below the
The nitrogen contents of such steel melts are made using oxygen-enriched
Air have been freshened. When blowing with technically pure oxygen and nitrogen-free
By contrast, jacket gas can achieve nitrogen contents of 0.001 to 0.002%.
These values are still far below those achievable with the top-blowing oxygen method
Nitrogen content.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß die an sich
heftige Reaktion des Sauerstoffs mit der Schmelze und der dadurch bedingte Verschleiß
des Konverterbodens einschließlich der im Konverterboden liegenden Düsen durch die
Wahl der nacheinander einzublasenden Mantelgase optimal abgebremst wird und sich
demzufolge bei hoher Bodenhaltbarkeit nur wenig brauner Rauch bildet. Außerdem kann
der Düsenabbrand optimal auf den Bodenverschleiß abgestimmt werden, so daß sich
trotz des Blasens mit Sauerstoff weder trichterförmige Erweiterungen im Bereich
der Düsen noch Düsenansätze bilden, bei denen die Gefahr eines völligen Verschließens
der betreffenden Düsen besteht. Der Erhaltung der Funktionsmäßigkeit aller Düsen
kommt insofern erhebliche Bedeutung zu, als die eingeblasenen Gasmengen im Vergleich
zum herkömmlichen bodenblasenden Konverter gering sind und es demzufolge um so mehr
auf eine feinfühlige Verfahrenssteuerung ankommt.The inventive method has the advantage that the per se
violent reaction of the oxygen with the melt and the wear and tear caused by it
the converter base including the nozzles located in the converter base through the
Choice of the jacket gases to be blown in one after the other is braked optimally and itself
consequently, with high soil durability, only little brown smoke forms. Also can
the nozzle burnout can be optimally matched to the floor wear, so that
Despite the blowing with oxygen neither funnel-shaped extensions in the area
of the nozzles still form nozzle attachments where there is a risk of complete closure
of the nozzles in question. Maintaining the functionality of all nozzles
is of considerable importance in that the amounts of gas blown in are compared
compared to the conventional bottom-blowing converter are low and therefore even more so
a sensitive process control is important.
So haben Versuche ergeben, daß bei der Verwendung von Düsenrohren
aus reinem Kupfer mit einem Innendurchmesser von 12 mm und 5 Volumenprozent Progan,
bezogen auf den Sauerstoff, als Mantelgas die Düsen infolge der starken Kühlung
bereits nach wenigen Schmelzen aus dem Boden herausragen. Außerdem bildeten sich
an den hervorstehenden Düsenenden Ansätze, wie sie in F i g. 1 schematisch dargestellt
sind. Im Konverterboden 6 (F i g. 3) sind mehrere Mantelgasrohre 7 und konzentrische
Sauerstoffrohre 8 angeordnet. Bei zu starker Kühlung und damit zu geringem Düsenabbrand
ragen die Düsen 7,8
schließlich über den Konverterboden 6 hinaus, so daß sich
Ansätze 9 bilden können. Diese Ansätze führen zu einer Veränderung des Düsenquerschnitts
und beeinträchtigen zudem die Bildung eines gleichmäßigen Schleiers aus Mantelgas
um den zentrischen Sauerstoffstrahl. Als Folge davon ergibt sich eine verstärkte
Bildung von braunem Rauch. Dem kann jedoch durch die vorübergehende Verwendung eines
anderen, den Abbrand der Düsenrohre 7, 8 und damit auch der Ansätze 9 forcierenden
Mantelgases begegnet werden.Tests have shown that when using nozzle pipes made of pure copper with an inner diameter of 12 mm and 5 percent by volume Progan, based on the oxygen, as the jacket gas, the nozzles protrude from the ground after just a few melts due to the strong cooling. In addition, lugs formed at the protruding nozzle ends, as shown in FIG. 1 are shown schematically. A plurality of jacket gas pipes 7 and concentric oxygen pipes 8 are arranged in the converter base 6 (FIG. 3). If the cooling is too strong and therefore too little nozzle burn-off, the nozzles 7, 8 finally protrude beyond the converter base 6, so that lugs 9 can form. These approaches lead to a change in the nozzle cross-section and also impair the formation of a uniform veil of jacket gas around the central oxygen jet. As a result, there is an increased formation of brown smoke. However, this can be countered by temporarily using another jacket gas that forces the burn-off of the nozzle pipes 7, 8 and thus also of the attachments 9.
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit und um ein Eindringen von Sauerstoff
in das Mantelgassystem bei aus irgendeinem Grunde verschlossenem Sauerstoffrohr
8 zu verhindern, ist insbesondere bei Verwendung
von Wasserstoff
oder Wasserstoff enthaltenden Gasen, wie beispielsweise Propan, in der Zuleitung
14 des Mantelgasrohres 7 ein Rückschlagventil 15, 18 angeordnet, wie das in F i
g. 2 und 3 der Zeichnung dargestellt ist. Dieses Rückschlagventil 15, 18
ist auf einen bestimmten Druck eingestellt, oberhalb dessen es sich sofort schließt.
Die Sauerstoffrohre sind an eine gemeinsame Sauerstoffleitung angeschlossen, während
jedes Mantelgasrohr eine eigene Zuleitung besitzt (F i g. 3). Auf diese Weise läßt
sich die Mantel gaszufuhr individuell regeln, und können die Düsen mit unterschiedlichen
Mantelgasen beschickt werden. Zwischen den Rückschlagventilen 18 und Regelventilen
20 sind zu diesem Zweck Durchflußmengenmesser 19 angeordnet.To increase operational safety and to prevent oxygen from penetrating the jacket gas system if the oxygen pipe 8 is closed for any reason, a check valve 15, 18 is in the feed line 14 of the jacket gas pipe 7, especially when using hydrogen or hydrogen-containing gases, such as propane arranged, as in FIG. 2 and 3 of the drawing. This check valve 15, 18 is set to a certain pressure above which it closes immediately. The oxygen tubes are connected to a common oxygen line, while each jacket gas tube has its own supply line (FIG. 3). In this way, the jacket gas supply can be regulated individually, and the nozzles can be charged with different jacket gases. For this purpose, flow meters 19 are arranged between the check valves 18 and control valves 20.