DE1909779B2 - Vorrichtung zum einleiten von im sauerstoffstrom suspendierten feststoffteilchen fuer einen nach dem mantelgasverfahren betriebenen konverter - Google Patents
Vorrichtung zum einleiten von im sauerstoffstrom suspendierten feststoffteilchen fuer einen nach dem mantelgasverfahren betriebenen konverterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einleiten von im Sauerstoffstrom suspendierten Feststoffteilchen
für einen nach dem Mantelgasverfahren betriebenen bodenblasenden Konverter.
Das Frischen von phosphorreichem Roheisen erfolgt im allgemeinen nach dem bekannten Thomas-Verfahren
oder dem in neuerer Zeit entwickelten LDAC-Verfahren unter kalkreichen Schlacken. Beim LDAC-Verfahren
werden reiner Sauerstoff und Kalkstaub mit einer wassergekühlten Lanze von oben auf das Bad geblasen,
das aus dem Roheiseneinsatz, dem Schrottsatz und einem Teil des für das Verfahren erforderlichen Kalks
besteht Beim Frischen bildet sich sehr schnell eine eisenoxydulreiche und demzufolge im Hinblick auf die
Entphosphorung reaktionsfähige Schlacke, die im Vergleich zum Thomas-Verfahren eine Vorverlegung
der Entphosphorung und damit eine Entphosphorung während der Entkohlung ermöglicht Obgleich das
LDAC-Verfahren immer mehr an die Stelle des herkömmlichen Thomas-Verfahrens tritt, besitzt es eine
Reihe von Nachteilen; so wird dem Bad der Sauerstoff nicht direkt, sondern indirekt über die Schlacke
zugeführt, was zu einem entsprechend hohen Eisenoxydulgehalt der Schlacke und damit zu hohen Eisenverlusten
bzw. einem verringerten Ausbringen führt. Außerdem beeinträchtigen hohe Eisengehalte der
Schlacke deren Verwendbarkeit als Düngemittel und neigen eisenoxydulreiche Schlacken zum Schäumen,
d.h. das sich aus dem hohen Eisenoxydulgehalt der Schlacke und dem verhältnismäßig hohen Kohlenstoffgehalt
des Bades ergebende Ungleichgewicht führt zu erruptivem Auswurf von Eisen und Schlacke.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil des LDAC-Verfahrens
besteht darin, daß ein ausreichend niedriger Phosphorgehalt nur mit zwei Schlacken erreicht werden
kann, was es erforderlich macht, das Frischen bei einem
Kohlenstoffgehalt von 0,7 bis 1% zu unterbrechen und abzuschicken. Die Schlacke des ersten Blasabschnitts
enthält bei einem Phosphorgehalt des Bades von etwa 02% etwa 10% Eisen und 20% Phosphorsäure.
Während des zweiten Blasabschnittes wird durch den weiterhin eingeblasenen Kalkstaub eine neue Schlacke
aufgebaut, mit deren Hilfe der Phosphorgehalt auf unter
ίο 0,025% gesenkt werden kann. Die Schlacke des zweiten
Blasabschnitts verbleibt für den ersten Blasabschnitt der nächsten Charge im Konverter. Die verhältnismäßig
.schlechte Entphosphorung beim LDAC-Verfahren erklärt sich daraus, daß nach der Entkohlung die
Badbewegung ausschließlich durch den Sauerstoffstrahl erfolgt und sich daher auf eine verhältnismäßig geringe
Oberflächenzone des Bades beschränkt Außerdem wird im Brennfleck des Sauerstoffstrahls eine erhebliche
Menge Eisen verschlackt, wodurch nicht nur das
Ausbringen verschlechtert wird, sondern auch große
Mengen des unerwünschten braunen Rauchs entstehen.
Der althergebrachte Thomas-Konverter, bei dem
Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft durch im Konverterboden befindliche Düsen in die Schmelze
eingeblasen wird, besitzt gegenüber dem LDAC-Verfahren sowohl Vor- als auch Nachteile. Die Vorteile des
Thomas-Verfahrens bestehen darin, daß der Sauerstoffanteil des Blaswindes vor den Düsenmündungen das
Eisen zu Eisenoxydul oxydiert, das als Sauerstoffträger mit hohem Wirkungsgrad die Begleitelemente des
Eisens in der Reihenfolge Silizium, Mangan, Kohlenstoff und Phosphor im Wege der Oxydation aus dem Bad
entfernt Dabei wird die gesamte Schmelze erfaßt und durch den Ballaststickstoff des Blaswindes gründlich
durchmischt, so daß die Diffusionswege gering sind. Infolge des mindestens 60% betragenden Stickstoffanteils
im Blaswind kommt es jedoch zwangsläufig zu einer Aufstickung des Stahls und darüber hinaus zu
beträchtlichen Wärmeverlusten, so daß der Schrittsatz verhältnismäßig gering ist. Eine E.-höhung des Sauerstoffanteils
im Blaswind über 40% verbietet sich jedoch wegen des damit verbundenen starken Anfalls an
braunem Rauch und des rasches Bodenverschleißes selbst bei Verwendung von Düsenrohren aus Kupfer.
43, Ein weiterer Nachteil des Thomas-Verfahrens besteht
darin, daß die Oxydation des Phosphors erst am Ende der Entkohlung, beim sogenannten Übergang, einsetzt
weswegen schon zahlreiche Versuche gemacht worden sind, die Entphosphorung vorzuverlegen, das heißt
5» gleichzeitig mit der Entkohlung ablaufen zu lassen.
In diesem Zusammenhang sind zahlreiche Konverter bekannt geworden, deren Düsen mit einem unterhalb
des Konverterbodens angeordneten Raum für eine Frischgas/Kalkstaub-Suspension in Verbindung stehen.
.S5 So ist aus der deutschen Patentschrift 4 94 011 ein
Konverter bekannt, unter dessen Düsenboden sich ein aus zwei übereinanderliegenden Kammern bestehender
Windkasten befindet. Die Bodendüsen gehen von der unteren, mit Frischgas beschickten Kammer ab und
durchragen die obere, mit einer Frischgas/Kalksiaub-Suspension beschickte Kammer, aus der sie über
seitliche Düsenöffnungen die Suspension ansaugen. Eine andere Variante besteht darin, daß die Düsen als
SaugdUsen fungieren, wobei dann der obere Raum mit dem Frischgas und der untere Raum mit der Suspension
beschickt wird.
Bekannt ist aus der deutschen Patentschrift 5 44 393 auch ein windkastenfreier Konverter mit einer unter-
halb des Konverterbodens angeordneten Auffangdüse, aus deren oberem Teil einzelne Reaktionsmittelrohre
für eine Gas/Staub-Suspension abgehen und zu den einzelnen Bodendüsen des Konv triers führen. Die
Auffangdüse ist über einen Ringraum mit einer konzentrischen Staubkammer verbunden, so daß das die
Auffangdüse durchströmende Frischgas beim Entspannen eineD Unterdruck erzeugt, der aus der Staubkammer
ein pulverbeladenes Trägergas ansaugt Die bekannte Saugdüse arbeitet mithin nach dem Prinzip
der Wasserstrahlpuiope.
Des weiteren ist es aus der deutschen Patentschrift 4 57 719 bekannt, zum Verteilen eines Brennstoffstaubs
auf mehrere Brenner ein konisches Verteilergefäß zu verwenden. Dabei wird eine Staub/Gas-Suspension
tangential in das konische Verteilergefäß eingeleitet und in Richtung des abnehmenden Durchmessers nach
unten in Richtung auf einen am Boden des Verteilergefäßes befindlichen geschlossenen Kegel geführt, der
vom Boden nur einen schmalen Ringraum freiläßt Von diesem Ringraum gehen axial einzelne Zuleitungsrohre
zu den Brennern ab.
Ein weiterer Verteiler, jedoch ohne ein besonderes Verteilergefäß, ist aus der deutschen Patentschrift
410681 bekannt; bei ihm gehen die Zuleitungsrohre von einer Hauptleitung ab, die mit besonderen
Leitmitteln zum Verteilen des Feststoffs auf die einzelnen Zuleitungn versehen ist Die Leitmittel
können aus schraubenlinienförmig verlaufenden Leitschaufeln oder einem einen schmalen Ringspalt
freilassenden Kegel bestehen, der die Feststoff /Gas-Suspension auf von dem Ringspalt im wesentlichen axial
abgehende Zuleitungn zu den einzelnen Verbrauchsstellen verteilt.
Die bekannten Vorrichtungen haben sich in der Praxis beim Einleiten von Kalkstaub in Konverterschmelzen
nicht bewährt. Dies liegt vor allem darin, daß es infolge der zahlreichen Umlenkungen leicht zu einer
Sedimentation und damit zu wachsenden Kalkstaubablagerungen kommt die alsbald die Vorrichtung und
die Leitungen zu den Düsen bzw. die Düsen selbst verstopfen. Abgesehen von der Gefahr eines Verstopfens
gewährleisten die bekannten Vorrichtungen keine Gleichverteilung des Kalkstaubs auf die einzelnen
Düsen. Diesem Nachteil kommt beim Frischen mit Luft oder mit sauerstoffangereicherter Luft keine wesentliche
Bedeutung zu, da der Ballaststickstoff zu einer so starken Durchwirbelung des Bades führt, daß ein
ungleichmäßiges Einleiten von Kalkstaub und daraus resultierende Konzentrationsunterschiede sofort ausgeglichen
werden und sich nicht auf die Metallurgie des Verfahrens auswirken können.
Beim Frischen mit reinem, von einem Schutzgas umgebendem Sauerstoff, wie es beispielsweise aus der
französischen Patentschrift 14 50 718 in einem Konverter mit einer aus zwei konzentrischen Rohren
bestehenden Bodendüse bekannt ist, wird dagegen mit einer verhältnismäßig geringen Gasmenge gefrischt und
ist demzufolge die Zahl der Düsen im Vergleich zum herkömmlichen Thomas-Konverter wesentlich geringer.
Entsprechend der geringeren Düsenzahl geht durch jede einzelne Düse je Zeiteinheit eine viel größere
Kalkmenge hindurch. Eine ungleichmäßige Verteilung des Kalks auf die einzelnen Düsen führt daher leicht zu
einem Verstopfen der zu stark beaufschlagten Düsen. Die Folge davon ist, daß die noch offenen Düsen umso
stärker mit Kalk beaufschlagt werden und ebenfalls der Gefahr eines Verstopfens unterliegen. Aus diesem
Grunde und im Hinblick auf ein möglichst frühzeitiges Entstehen einer flüssigen und reaktionsfähigen Schlacke
kommt der Gleichverteilung des Kalks beim Frischen mit von einem Schutzgas umgebenem Sauerstoff eine
S entscheidende Bedeutung zu.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zu schaffen, mit der sich beim Frischen mit
von einem Schutzgas umgebenem und mit Feststoffen wie Kalkstaub beladenem Sauerstoff eine gleichmäßige
ίο Verteilung des Kalkstaubs auf die einzelnen Düsen
erreichen und dabei die Gefahr eines Verstopfens einzelner Düsen vermeiden läßt
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die eingangs erwähnte Vorrichtung erfindungsgemäß in
Kombination ein topfförmiges Verteilergefäß mit im Vergleich zum Konverterboden kleinerem Durchmesser,
peripher vom Verteilergefaß abgehende Reaktionsmittelrohre und die Reaktionsmittelrohre konzentrisch
umgebende Schutzgasrohre mit gesonderter Schutzgaszuleitung aufweist
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleisten das topfförmige Verteilergefäö und die. bezogen
auf die ^rischstellung, peripher abgehenden Reaktionsmittelrohre trotz des Einblasens von Sauerstoff durch
nur wenige Düsen eine Gleichverteilung der Feststoffe auf die einzelnen Düsen und damit Bodenhaltbarkeiten,
die ein Vielfaches der Bodenhaltbarkeit herkömmlicher, allenfalls mit Sauerstoff angereicherter Luft betriebener
Konverter aufmachen.
Das gleichmäßige Einblasen der von einem Schutz
gasschleier umgebenen Sauerstoff/Kalkstaub-Suspen sion führt da/i·, daß die heftige Reaktion des Sauerstoffs
mit der Schmelze abgebremst und gleichzeitig die Düsen und der Konverterboden gegen ein Verschlacken
durch den Sauerstoff geschützt werden. Außerdem wird bei ruhigem Blasverlauf der Anfall an braunem Rauch so
weit verringert, daß sich die Verwendung aufwendiger Gasreinigungsanlagen erübrigt. Metallurgische Vorteile
ergeben sich daraus, daß der in gleichmäßiger Verteilung auf die Düsen eingeblasene Kalk bei der
hohen Temperatur der Eisenoxydulbildung aus dem eingeblasenen Sauerstoff mit dem Eisenoxydul eine
stark reaktionsfähige Schlacke bildet, die in gleichmäßiger und feiner Verteilung zur Badoberfläche aufsteigt.
Die Aufsteiggeschwindigkeit ist dabei wegen der verhältnismäßig geringen eingeblasenen Gasmenge so
gering, daß sich bereits zu Beginn des Frischens eine
starke Entphosphorung ergibt. Die Entschwefelungsund die Entphosphorungsbedingungen sind wegen der
großen Reaktionsoberfläche, der gleichmäßigen Zufuhr neuen Kalks und neuer Schlacke vom Konverterboden
her und wegen der geringen Aufstiegsgeschwindigkeit der Kalk- bzw. Schlackenteilchen so gut, daß die
Entphosphorung praktisch gleichzeitig mit der Entkohlung zu Ende kommt, wie Versuchsschmelzen mit einem
Roheisen ergaben, das 3,5% Kohlenstoff und 1.7% Phosphor enthielt. Ci<; dabei anfallende Schlacke besitzt
einen hohen Gehalt löslicher Phosphorsäure, aber nur einen geringen Eisengehalt, so daß das erfindungsgemä-Be
Verfahren mit einem wesentlich höheren Ausbringen arbeitet als das bekannte LDAC-Verfahren.
Vorzugsweise mündet bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Zuleitungsrohr im oberen, den
größeren Durchmesser aufweisenden Teil eines konisehen Verteilergefäßes. In diesem Falle gehen mehrere
im gleichen Abstand voneinander angeordnete Reaktionsmittelrohre vom unteren Gefäßteil ab, die mit den
Innenrohren der Düsen aus je zwei konzentrischen
Rohren verbunden sind.
Andererseits eignet sich aber auch ein zylindrisches Verteilergefäß mit einer waagerechten, gasdurchlässigen
Zwischenwand, einer oberhalb der Zwischenwand mündenden Reaktionsmittelzuleitung und einer unterhalb
der Zwischenwand mündenden Sauerstoffzuleitung. Dabei gehen die Reaktionsmittelrohre von dem
Gefäßteil oberhalb der Zwischenwand ab und sind ebenfalls mit den Innenrohren der aus konzentrischen
Rohren bestehenden Düsen verbunden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des
näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen Konverter mit einer erfindungsgemäßen Einblasvorrichtung,
F i g. 2 eine Draufsicht auf die Bodenseite des Konverters nach F i g. 1.
F i g. 3 ebenfalls einen axialen Längsschnitt durch einen Konverter mit einer anderen Einblasvorrichtung
nach der Erfindung und
Fig.4 eine Draufsicht auf die Bodenseite des Konverters nach F i g. 3.
Der Konverter besteht in üblicher Weise aus einem Stahlmantel 8 mit feuerfester Auskleidung 9 und einem
eingesetzten, auf einer Bodenplatte 11 ruhenden Boden
12. Mit der Bodenplatte 11 ist ein konisches Verteilergefäß 13 verbunden, in dessen oberen, den größeren
Durchmesser aufweisenden Teil tangential ein Zuleitungsrohr 14 für Sauerstoff und Kalkstaub mündet. Vom
unteren Teil des konischen Gefäßes 13 gehen in gleichem Abstand voneinander Reaktionsmittelrohre 15
ab, die durch den Konverterboden 12 hindurchragen und zusammen mit den sie umgebenden Schutzgasrohren
16 jeweils eine Düsen bilden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Einleiten von im Sauerstoff* strom suspendierten Feststoffteilchen für einen nach
dem Mantelgasverfahren betriebenen bodenblasenden Konverter, gekennzeichnet durch die
Kombination folgender Merkmale
a) ein topfförmiges Verteilergefäß (13,17) mit im Vergleich zum Konverterboden kleinerem
Durchmesser;
b) peripher vom Verteilergefäß (13,17) abgehende Reaktionsmittelrohre (15,22) und
c) die Reaktionsmittelrohre konzentrisch umgebende
Schutzgasrohre (16,20) mit gesonderter Schutzgaszuleitung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein konisches Verteilergefäß (13), in dessen
oberen Teil größeren Durchmessers tangential ein Zuleitungsrohr (14) einmündet und von dessen
unterem Teil kleineren Durchmessers in gleichem Abstand voneinander Reaktionsmittelrohre (15)
abgehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Verteilergefäß (17) mit einer
gasdurchlässigen Zwischenwand, eine radial mündende Reaktionsmittelzuleitung (21), eine unterhalb
der Zwischenwand mündende Sauerstoffzuleitung (19) und oberhalb der Zwischenwand abgehende
Reaktionsmittelrohre (22).
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