DE19842715A1 - Process for cooling a surface of a metallurgical vessel - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen einer Oberfläche eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere eines Konverters, mittels Sprühstrahlen, gebildet aus zerstäubter Kühlflüssigkeit sowie ein metallurgisches Gefäß zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for cooling a surface of a metallurgical Vessel, in particular a converter, by means of spray jets, formed from atomized Coolant and a metallurgical vessel to carry out the process.
Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist bekannt aus der EP-B 0 393 970, u.zw. in Anwendung an einem Konverter. Hierbei wird der Mantel des Konverters von einem in Distanz zu diesem Mantel angeordneten metallischen Körper umgeben, wobei der Innenraum, der zwischen dem Mantel und dem metallischen Körper gebildet ist, zur Atmosphäre hin offen ist. In diesem Innenraum sind Düsen vorgesehen, die zerstäubte Kühlflüssigkeit flach und im wesentlichen in paralleler Richtung zur Oberfläche des Mantels des Konverters sprühen. Gemäß der EP-B 0 393 970 soll die gesamte Kühlflüssigkeit, die mit der zu kühlenden Oberfläche in Kontakt gelangt, verdampfen.A method of the type described in the opening paragraph is known from EP-B 0 393 970, etc. in Application on a converter. Here, the jacket of the converter from one in Distance from this jacket arranged metallic body, the interior, which is formed between the shell and the metallic body, towards the atmosphere is open. Nozzles are provided in this interior, the atomized coolant is flat and substantially parallel to the surface of the jacket of the converter spray. According to EP-B 0 393 970, the entire cooling liquid which is to be added to the come into contact with the cooling surface, evaporate.
Hierbei kommt es infolge des in Distanz vom heißen Mantel des Konverters angeordneten metallischen Körpers zu einer Kondensatbildung an diesem metallischen Körper, wobei das Kondensat über den metallischen Körper nach unten abrinnt und abtropft. Da bei der Mantelkühlung eines Konverters eine große Menge an Kühlflüssigkeit verbraucht wird, kommt es auch zu einer entsprechend großen Menge an Kondensat, welches letztendlich vom metallischen Körper abtropft. Das abtropfende Kühlmittel, in der Regel Kühlwasser, sammelt sich am Hüttenflur unterhalb des Konverters im sogenannten Konverterkeller. Dies stellt jedoch für den Betrieb des Konverters eine Gefahr da, zumal es bei der Stahlübergabe vom Konverter an eine Pfanne bzw. beim Eingießen von Roheisen in den Konverter zum Austritt von Schmelze und flüssiger Schlacke kommen kann, die dann ebenfalls auf den Hüttenflur auftrifft. Im Falle des Vorhandenseins von Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, am Hüttenflur und des Zusammentreffens mit Stahlschmelze bzw. flüssiger Schlacke kommt es zu Explosionen, insbesondere Knallgasexplosionen, die eine große Gefahr für die Bedienungsmannschaft des Konverters als auch für den Konverter selbst darstellen.This occurs due to the distance from the hot jacket of the converter metallic body to form condensation on this metallic body, the Condensate drains down over the metallic body and drains off. Since at the Jacket cooling of a converter a large amount of cooling liquid is consumed there is also a correspondingly large amount of condensate, which ultimately from the drains metallic body. The dripping coolant, usually cooling water, collects in the hallway below the converter in the so-called converter cellar. This poses however, there is a danger to the operation of the converter, especially since it is in the steel handover from Converter to a pan or when pouring pig iron into the converter to the outlet from melt and liquid slag, which then also come to the hut floor hits. In the presence of coolant, especially water, on There is a hallway and the encounter with molten steel or liquid slag to explosions, especially oxyhydrogen explosions, which are a great danger to the Represent the operating team of the converter as well as for the converter itself.
Die Gefahr ist ähnlich groß wie bei einem Konverterdurchbruch, d. h. beim Entstehen eines durch die Metallschmelze hervorgerufenen Lochs in der feuerfesten Auskleidung des Metallmantels des Konverters.The risk is similar to that of a converter breakthrough. H. when one arises hole in the refractory lining of the Metal jacket of the converter.
Die hier aufgezeigte Problematik tritt verstärkt dann auf, wenn Ausmauerungssteine (MgO-C-Steine) mit erhöhter thermischer Leitfähigkeit verwendet werden. Diese Steine ermöglichen zwar eine deutlich erhöhte Haltbarkeit (Standzeit) der Ausmauerung, jedoch erfolgt hierbei ein erhöhter Wärmetransport zum Gefäßmantel, wodurch eine Herabsetzung der Mantelhaltbarkeit auftritt, sofern nicht besonders effizient gekühlt wird.The problem outlined here occurs more often if masonry bricks (MgO-C bricks) with increased thermal conductivity can be used. Allow these stones a significantly increased durability (service life) of the brickwork, but this takes place an increased heat transport to the vessel jacket, which reduces the Sheath durability occurs unless the cooling is particularly efficient.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art sowie ein metallurgisches Gefäß zu schaffen, bei welchem die Gefahr von Explosionen, insbesondere von Knallgasexplosionen, hervorgerufen durch die Kondensate aus der Oberflächenkühlung des metallurgischen Gefäßes, deutlich herabgesetzt ist und die Haltbarkeit eines Gefäßmantels deutlich erhöht wird.The invention aims at avoiding these disadvantages and difficulties and presents itself the task, a method of the type described above and a metallurgical vessel to create, in which the risk of explosions, in particular of Oxygen explosions caused by the condensates from the surface cooling of the metallurgical vessel, is significantly reduced and the durability of a vessel jacket is significantly increased.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß sich am metallurgischen Gefäß oder einer Einrichtung des metallurgischen Gefäßes bildende kondensierte Kühlflüssigkeit mittels eines unter Druck zugeführten Gases, vorzugsweise mittels Druckluft, nach oben geblasen wird, wobei zweckmäßig die kondensierte Kühlflüssigkeit wieder an die heiße Oberfläche geblasen und zumindest teilweise verdampft wird.This object is achieved in a method of the type described in the introduction in that forming on the metallurgical vessel or a device of the metallurgical vessel condensed cooling liquid by means of a gas supplied under pressure, preferably by means of compressed air, is blown upwards, the condensed expediently Coolant is blown back onto the hot surface and at least partially evaporated becomes.
Die nach oben geblasene kondensierte Kühlflüssigkeit wird durch die Sprühstrahlen der frisch zugeführten Kühlflüssigkeit wiederum nach oben gerissen und gelangt abermals auf die zu kühlende Oberfläche des metallurgischen Gefäßes, wo es zum Verdampfen derselben kommt. Der Dampf wird durch die üblicherweise bei einem metallurgischen Gefäß vorgesehene Sekundär-Absaugung, die oberhalb des metallurgischen Gefäßes angeordnet ist, abgesaugt oder gelangt über die Hallenentlüftung ins Freie.The condensed cooling liquid is blown fresh by the spray jets supplied coolant again torn upwards and reaches the cooling surface of the metallurgical vessel, where it evaporates. The steam is generated by the one usually provided in a metallurgical vessel Secondary suction, which is arranged above the metallurgical vessel, suctioned off or gets outside through the hall ventilation.
Ein wesentlicher Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß erfindungsgemäß auf eine sehr niedrige Oberflächentemperatur gekühlt werden kann, z. B. bis auf 150°C. Dies ist gemäß dem Stand der Technik nicht ohne weiteres möglich, denn wenn die Forderung besteht, daß das gesamte Kühlmittel verdampfen muß, ist eine wesentlich höhere Mindest-Oberflächentemperatur einzuhalten - andernfalls würde kein vollständiges Verdampfen möglich sein. Erfindungsgemäß genügt im Unterschied zum aus der EP-B 0 393 970 bekannten Verfahren eine Teilverdampfung der Kühlflüssigkeit an der zu kühlenden Oberfläche, da Kondensat keinerlei Schaden verursachen kann.An essential effect of the method according to the invention can be seen in the fact that according to the invention can be cooled to a very low surface temperature, e.g. B. to to 150 ° C. According to the prior art, this is not readily possible, because if the requirement that all of the coolant must evaporate is essential maintaining a higher minimum surface temperature - otherwise it would not be a complete one Evaporation may be possible. According to the invention, in contrast to that from the EP-B 0 393 970 known methods a partial evaporation of the cooling liquid on the cooling surface as condensate cannot cause any damage.
Gemäß einer bevorzugten Ausfürungsform wird die kondensierte Kühlflüssigkeit abtropfen gelassen und entweder während des Abtropfens nach oben geblasen oder knapp unter der Abtropfstelle gesammelt und anschließend nach oben geblasen. According to a preferred embodiment, the condensed cooling liquid will drip off left and either blown up while draining or just below the Drip point collected and then blown up.
Eine besonders einfache Einsparung an Kühlflüssigkeit wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die kondensierte Kühlflüssigkeit in den Sprühstrahl der Kühlflüssigkeit geblasen wird.A particularly simple saving in coolant is preferably achieved by that the condensed coolant is blown into the spray of the coolant.
Zur Sicherstellung der Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe für größere Oberflächenbereiche wird vorzugsweise kondensierte Flüssigkeit mittels mehrerer umfangsmäßig nebeneinander und/oder mehrerer höhenmäßig übereinander vorgesehener Gasstrahlen nach oben geblasen.To ensure the solution of the problem underlying the invention for larger ones Surface areas are preferably condensed liquid by means of several circumferentially next to each other and / or several heights provided one above the other Blown gas jets upwards.
Eine besonders effiziente Verwendung der Kühlflüssigkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß nicht vollständig verdampfte Kühlflüssigkeit von einer oder mehreren Sammelstellen abgesaugt und gesammelt wird, wobei zweckmäßig die gesammelte Kühlflüssigkeit wieder zur Kühlung der Oberfläche des metallurgischen Gefäßes eingesetzt wird. Hierbei läßt sich eine Steuerung des Kühlflüssigkeitsstromes bzw. der Kühlflüssigkeitsströme als Funktion der abgesaugten Wassermenge bzw. des optischen Eindruckes von dem wieder auf die Gefäßwand zurückgeschleuderten restlichen Kühlmittel erzielen.A particularly efficient use of the cooling liquid is characterized in that incompletely evaporated coolant from one or more collection points is suctioned off and collected, with the collected coolant again appropriately is used to cool the surface of the metallurgical vessel. Here you can a control of the coolant flow or the coolant flows as a function of sucked water amount or the visual impression of the back on the Achieve residual coolant thrown back into the vessel wall.
Für einen Stahlwerkskonverter, der von einem Tragring umgeben ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren dadurch verwirklicht, daß der Stahlwerkskonverter an seiner dem Tragring zugewendeten Oberfläche mittels zerstäubter Kühlflüssigkeit gekühlt wird, und daß sich am Tragring bildende kondensierte Kühlflüssigkeit mittels Druckluft nach oben in den zwischen dem Tragring und der Oberfläche des Konverters gebildeten Spalt geblasen wird.For a steel mill converter that is surrounded by a support ring, that is The method according to the invention realized in that the steel mill converter at its the surface facing the support ring is cooled by means of atomized coolant, and that condensed cooling liquid forming on the support ring by means of compressed air in blown the gap formed between the support ring and the surface of the converter becomes.
Ein metallurgisches Gefäß, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung gelangt, insbesondere ein Konverter, mit einem parallel zu seiner Oberfläche ausgerichteten und einen Durchgangsspalt zu dieser begrenzenden metallischen Körper, wobei der Durchgangsspalt an seinen beiden Enden zur Atmosphäre offen ist, mit Düsen zum Sprühen von Kühlflüssigkeit im zerstäubten Zustand im bzw. in den Durchgangsspalt, ist dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb oder im unteren Bereich des Durchgangsspaltes Gasdüsen angeordnet sind, deren Gasstrahlen in den Durchgangsspalt gerichtet sind.A metallurgical vessel in which the method according to the invention is used arrives, in particular a converter with one aligned parallel to its surface and a passage gap to this delimiting metallic body, the Passage gap is open to the atmosphere at both ends, with nozzles for spraying of coolant in the atomized state in or in the passage gap is thereby characterized in that gas nozzles below or in the lower region of the passage gap are arranged, the gas jets of which are directed into the passage gap.
Vorzugsweise ist das metallurgische Gefäß als Konverter zur Stahlherstellung ausgebildet, der von einem Tragring peripher umgeben ist, wobei der Durchgangsspalt zwischen dem Tragring und der Oberfläche des Konverters vorgesehen ist und wobei sowohl die Düsen für die Kühlflüssigkeit als auch die Gasdüsen in geringem Abstand unterhalb des Durchgangsspalts angeordnet sind. The metallurgical vessel is preferably designed as a converter for steel production, which is surrounded peripherally by a support ring, the passage gap between the support ring and the surface of the converter is provided and wherein both the nozzles for the Coolant as well as the gas nozzles at a short distance below the passage gap are arranged.
Für große Oberflächenbereiche sind vorteilhaft die Gasdüsen umfangsmäßig nebeneinander und/oder höhenmäßig übereinander angeordnet.For large surface areas, the gas nozzles are advantageously circumferentially adjacent to one another and / or arranged one above the other in terms of height.
Eine zweckmäßige Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb oder im oberen Bereich des Durchgangsspaltes eine Absaugeinrichtung vorgesehen ist.An expedient embodiment is characterized in that above or in a suction device is provided in the upper region of the passage gap.
Eine bevorzugte Ausfürungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tragring ein die Düsen für die Kühlflüssigkeit und die Gasdüsen schützender Schlackenschild vorgesehen ist, der vom Tragring gegen die Oberfläche des Konverters gerichtet ist, den Durchgangsspalt teilweise überdeckt und an seinem zur Oberfläche des Konverters gerichteten Endbereich als Kühlflüssigkeit-Sammelrinne ausgebildet ist, wobei die Gasdüsen in dieser Kühlflüssigkeit- Sammelrinne angeordnet sind.A preferred embodiment is characterized in that on the support ring Nozzles are provided for the coolant and the slag shield protecting the gas nozzles. which is directed from the support ring against the surface of the converter, the passage gap partially covered and at its end area facing the surface of the converter as Coolant collection channel is formed, the gas nozzles in this coolant Collecting trough are arranged.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung in schematischer Darstellung veranschaulicht ist, näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Stahlwerkskonverters und Fig. 2 ein Detail II der Fig. 1. Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen den Konverter samt Darstellung des Konverterkellers.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment which is illustrated in the drawing in a schematic illustration. Fig. 1 shows a partially sectioned side view of a steelworks converter, and Fig. 2 shows a detail II of Fig. 1. Figs. 3 and 4 illustrate the converter together with the representation of the converter cellar.
Ein Konverter 1 zur Herstellung einer Stahlschmelze 2 weist einen metallischen Außenmantel 3 und eine feuerfeste Innenauskleidung 4 auf. Der Konverter 1 ist außenseitig peripher von einem Tragring 5 umgeben, in dem der Konverter 1 abgestützt ist, und der zum Kippen des Konverters 1 dient, in dem der Tragring 5 über Tragzapfen 6, 7 um eine horizontale Achse 8 schwenkbar am Fundament gelagert ist. Sowohl die Abstützung des Konverters 1 am Tragring 5 als auch die Schwenkbarkeit des Tragrings 5 können in beliebiger Ausführung verwirklicht sein.A converter 1 for producing a molten steel 2 has a metallic outer jacket 3 and a refractory inner lining 4 . The converter 1 is peripherally surrounded on the outside by a support ring 5 , in which the converter 1 is supported, and which is used for tilting the converter 1 , in which the support ring 5 is supported on the foundation by pivot pins 6 , 7 about a horizontal axis 8 . Both the support of the converter 1 on the support ring 5 and the pivotability of the support ring 5 can be implemented in any configuration.
Unterhalb des Tragrings 5 befinden sich eine Wasser- und eine Luftringleitung 7, 8, von denen in regelmäßigen Umfangsabständen 9 radial nach innen, d. h. gegen den Konvertermantel 3 gerichtete Zweigleitungen 10, 11 abzweigen, die in Düsen 12 zur Zerstäubung der Kühlflüssigkeit, in der Regel von Kühlwasser, münden. Die Kühlflüssigkeitsstrahlen 13 sind in den nach oben und unten hin zur Atmosphäre offenen Durchgangsspalt 14 zwischen Tragring 5 und Konvertermantel 3 gerichtet, wobei durch die kegelige Ausbildung der Kühlflüssigkeitsstrahlen 13 die Oberfläche des Konvertermantels 3 mit Kühlflüssigkeit besprüht wird. Der sich bildende Dampf steigt durch den oben offenen Durchgangsspalt 14 auf und wird über eine Sekundärabsaugung abgesaugt oder gelangt über die Hallenentlüftung ins Freie. Below the support ring 5 there are a water and an air ring line 7 , 8 , of which branch off at regular circumferential intervals 9 radially inward, ie branch lines 10 , 11 directed against the converter jacket 3 , which in nozzles 12 for atomizing the coolant, as a rule of cooling water. The cooling liquid jets 13 are directed into the passage gap 14 between the support ring 5 and the converter jacket 3 which is open towards the atmosphere upwards and downwards, the surface of the converter jacket 3 being sprayed with cooling liquid due to the conical design of the cooling liquid jets 13 . The steam that forms rises through the passage gap 14, which is open at the top, and is suctioned off via a secondary suction or is released into the open via the hall ventilation.
Die Düsen 12 sind nach unten hin - bei aufrecht stehendem Konverter - von einem Schlackenschutzschild 15 geschützt, welches am Tragring 5 befestigt ist und die Düsen 12 sowie die Zweigleitungen 10, 11 als auch die Ringleitungen 7, 8 nach unten hin bedeckt. Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, erstreckt sich der Schutzschild 15 bis in den Bereich vertikal unterhalb des Durchgangsspaltes 14 und weist im gegen den Konvertermantel 3 gerichteten Endbereich eine Kühlflüssigkeit-Sammelrinne 16 auf. In dieser Sammelrinne 16 sammelt sich das sich am Tragring 5 bildende Kondenswasser 17, das über die gegen den Konvertermantel 3 gerichtete Oberfläche 18 des Tragrings 5 abrinnt und in die Kühlflüssigkeit-Sammelrinne 16 tropft. In der Kühlflüssigkeits-Sammelrinne 16 befinden sich Gasdüsen 19, durch die Druckgas, insbesondere Druckluft, nach oben gerichtet austritt. Das Druckgas reißt die sich sammelnde Kühlflüssigkeit nach oben mit, so daß die abgetropfte und auch die gerade abtropfende kondensierte Kühlflüssigkeit zu den Kühlflüssigkeit- Sprühstrahlen 13 der Düsen 12 gelangt und hierdurch abermals gegen die Oberfläche des Konvertermantels 3 gesprüht wird.The nozzles 12 are protected downwards - with the converter standing upright - by a slag protection shield 15 which is fastened to the support ring 5 and covers the nozzles 12 and the branch lines 10 , 11 and also the ring lines 7 , 8 downwards. As can be seen in particular from FIG. 2, the protective shield 15 extends vertically into the region below the passage gap 14 and has a coolant collecting channel 16 in the end region directed against the converter jacket 3 . In this collecting channel 16, the forming the support ring 5 Condensation 17, which runs off via the directed against the converter shell 3 surface 18 of the support ring 5 and collection trough cooling liquid 16 drips into the collecting. In the coolant collecting channel 16 there are gas nozzles 19 through which compressed gas, in particular compressed air, emerges in an upward direction. The compressed gas pulls the collecting coolant upwards, so that the drained and also the currently drained condensed coolant reaches the coolant spray jets 13 of the nozzles 12 and is thereby sprayed again against the surface of the converter jacket 3 .
In Fig. 3 ist veranschaulicht, wie am Tragring 5 eines herkömmlichen Konverters 20 sich bildende Kondensflüssigkeit gemäß dem Stand der Technik in den Konverterkeller 21 gelangt, und dort am Boden 22 Kühlflüssigkeitslachen 23 bildet. Das Abtropfen der Kühlflüssigkeit ist durch die Linien 24 veranschaulicht. Im Falle des Abstechens des Konverters 20 kann es stets zu einem Austritt von flüssigem Stahl 2 bzw. flüssiger Schlacke durch das Stichloch 25 kommen, wobei der flüssige Stahl 2 bzw. die flüssige Schlacke mit der Kühlflüssigkeit, die sich am Boden des Konverterkellers gesammelt hat, in Kontakt gelangt. Dies wird erfindungsgemäß zuverlässig vermieden, indem die kondensierte Kühlflüssigkeit wiederum nach oben geblasen wird und gegebenenfalls am Konvertermantel verdampft oder mittels der Sekundärabsaugung abgesaugt wird oder über die Hallenentlüftung ins Freie gelangt. FIG. 3 illustrates how, according to the prior art, condensate that forms on the support ring 5 of a conventional converter 20 reaches the converter cellar 21 and forms pools of cooling liquid 23 there on the floor 22 . The draining of the cooling liquid is illustrated by lines 24 . If the converter 20 is tapped, there can always be an escape of liquid steel 2 or liquid slag through the tap hole 25 , the liquid steel 2 or the liquid slag with the cooling liquid which has collected at the bottom of the converter cellar, came into contact. According to the invention, this is reliably avoided in that the condensed cooling liquid is again blown upward and, if appropriate, evaporated on the converter jacket or suctioned off by means of the secondary suction or vented outside via the hall ventilation.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. So kann z. B. das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einer Konverterhutkühlung (Konverterkonus) zum Einsatz gelangen, da sich hier ebenfalls Kondenswasser bilden kann. Weiters ist es auf metallurgische Gefäße beliebiger Bauart, wie z. B. bei Elektroöfen, anwendbar. Weiters ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mehrfach über die Höhe des metallurgischen Gefäßes verteilt durchzuführen, d. h. in mehreren Etagen übereinander auszuführen, z. B. um eine besonders große Oberfläche zu kühlen.The invention is not limited to that shown in the drawing Embodiment, but can be modified in various ways. So can e.g. B. the method according to the invention also with a converter hat cooling (converter cone) be used because condensation can also form here. Furthermore, it is open metallurgical vessels of any type, such as. B. in electric furnaces, applicable. Furthermore, it is possible, the inventive method several times over the level of the metallurgical To perform a distributed vessel, d. H. Execute one above the other in several floors, e.g. B. um to cool a particularly large surface.
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