DE2151338A1 - Duese zum einblasen pulverfoermiger oder koerniger stoffe in einen konverter - Google Patents

Duese zum einblasen pulverfoermiger oder koerniger stoffe in einen konverter

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DE2151338A1
DE2151338A1 DE19712151338 DE2151338A DE2151338A1 DE 2151338 A1 DE2151338 A1 DE 2151338A1 DE 19712151338 DE19712151338 DE 19712151338 DE 2151338 A DE2151338 A DE 2151338A DE 2151338 A1 DE2151338 A1 DE 2151338A1
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fresh gas
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Karl Dr-Ing Brotzmann
Hans Georg Dipl Phy Fassbinder
Helmut Prof Dr-Ing Knueppel
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Eisenwerke Gesellschaf Maximilianshuette mbH
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Eisenwerke Gesellschaf Maximilianshuette mbH
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/48Bottoms or tuyéres of converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)

Description

  • "Düse zum Einblasen pulverförmiger oder körniger Stoffe in einen Konverter" Die Erfindung bezieht sich a eine Düse zum Einblasen pulverförmiger oder körniger Feststoffe mit Sauerstoff als Träger-und Frischgas in einen bodenblasenden Konverter.
  • Alle bekannten Frisch-Verfahren erfordern eine reaktionsfähige Schlacke zur Aufnahme der unerwünschten Eisenbegleiter, insbesondere des Siliziums, Phosphors und Schwefels. Solche Schlakken können nur dadurch aufgebaut werden, daß entsprechende Zuschlagsstoffe und Flußmittel in den Konverter gegeben werden.
  • Dies geschieht zum Teil beim Chargieren vor Frischbeginn und zum Teil während des Frischens in Abhängigkeit von der Roheisenanalyse, vom Frischverlauf und von der gewünschten Endanalyse. Werden die Zuschlagsstoffe und Flußmittel während des Frischens durch die Konvertermündung zugeführt, so ergeben sich im allgemeinen keine besonderen Probleme. Dies gilt selbst dann, wenn mehr oder minder feinkörnige Zuschlagsstoffe wie bei dem bekannten LDAC-VerfntLren in Form eines Fluidats zusammen mit dem Frischsauerstoff mittels einer Lanze auf bzw. in die Schmelze geblasen werden. Zwar unten Legt die mit dem Flutdat in Berührung kommende Innenfläche dei Lanze einem erheblichen Verschleiß, doch kommt dem angesichts der verhältnismäßig guten Lanzenkühlung einerseits und der Tatsache, daß andererseits die Grenzen für die Lanzenabmessungen verhältnismäßig weit sind, keine entscheidende Bedeutung zu. Hinzu kommt, daß die betreffenden Konverteranlagen in aller Regel mit zwei kurzfristig gegeneinander auswechselbaren Lanzen ausgestattet sind.
  • Besondere Probleme ergeben sich dagegen beim Einblasen pulverförmiger oder körniger Fest stoffe in Form eines Fluidats mit Sauerstoff beim bodenblasenden Konverter. Diese Schwierigkeiten sind dadurch bedingt, daß die Düse zum einen einen im Vergleich zu einer Blaslanze sehr geringen Durchmesser besitzt und zum anderen keinerlei Kühlung erlaubt.
  • Angesichts der verhältnismäßig hohen Strömungsgeschwindigkeit des Fluidats in den Düsenrohren unterliegen diese einem erheblichen Verschleiß. Die Strömungsgeschwindigkeit liegt üblicherweise bei 150 bis 300 m/sek, zudem läßt sich die Wandstärke des Metallrohres aus konstruktiven Gründen nur in verhältnismäßig engen Grenzen variieren. So haben sich Wandstärken von ca. 2 mm für das Sauerstoffeinleitungsrohr als besonders günstig erwiesen. Als Düsenwerkstoffe kommen hauptsächlich solche Metalle infrage, deren Sauerstoffaffinität geringer ist als die des reinen Eisens, wie beispielsweise Kupfer und rostfreier Stahl. Beim Einblasen eines Fluidats, beispielsweise einer Feinkalk/Sauerstoff-Suspension, erfahren diese Metallrohre jedoch bereits nach einigen Schmelzen einen starken Abrieb.
  • Eine nicht unerhebliche Verbesserung der Haltbarkeit konnte durch Verwendung von Düsenrohren mit einem eingekolebten keramischen Einsatzrohr erzielt werden. Die Einsatzrohre lassen sich jedoch nur mit einer bestimmten Mindestwandstärke von etwa 2 mm herstellen und erfordern besondere Klebemittel, um eine hinreichend feste Verbindung mit dem Rohrwerkstoff zu schaffen. Demzufolge müssen die Metallrohre bei gleichem freiem Düsenquerschnitt einen entsprechend größeren Innendurchmesser besitzen. Dies wirkt sich nachteilig auf die Wirtschaftlichkeit aus. Außerdem sind die keramischen Einsatzrohre stoßempfindlich, so daß es leicht zu einem Absplittern oder zu Rissen in den Keramikrohren kommt.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Haltbarkeit von Düsen zu verbessern, durch die ein Fluidat aus Sauerstoff und Zuschlagstoffen, insbesondere Kalk und Erz oder Flußmittel in Konverterschmelzen eingeblasen wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, für die Düse ein Metallrohr mit einer integrierenden bzw. eingebrannten oxydischen Innenoberfläche zu verwenden. Solche Oberflächen besitzen nicht nur den Vorteil einer hohen Verschleißfestigkeit, sondern auch eines innigen Verbundes mit dem metallischen Werks-off, wie er sich mit Hilfe von Klebemitteln nicht erreichen läßt. Ein besonders guter Verbund und insbesondere stotiger Übergang von metallischen in den oxydischen Zustand ergibt sich beispielsweise durch das Einbrennen oxydischer Oberflächenschichten.
  • Überraschenderweise werden mit den üblichen Emailüberzügen erhebliche Haltbarkeitsverbesserungen der Düsen-Innenrohre, durch die die Frischgas/Feststoff-Suspension strömt, erreicht. Zum Beispiel ist ein ungeschütztes Edelstahlrohr mit einer Wandstärke von ca. 2 mm und den Hauptlegierungsbestandteilen von ca. 18% Chrom und 8% Nickel, durch das ein Sauerstoff/Feinkalk-Gemisch strömt, nach etwa 10 Schmelzen zerstört. Weist die Metalloberfläche dagegen einen säurefesten Emailüberzug von etwa 0,15 mm Dicke, der Zusammensetzung 60% SiO2, 2% Al203, 10% TiO2, 8% Na2O, 3% K20 und 15 B2O5 auf, der bei einer Temperatur von etwa 800 C eingebrannt wurde, so hält ein solches Rohr etwa 150 150 Schmelzen, ohne daß die Gefahr eines Durchbruches besteht.
  • Beim Einsatz dichter, porenfreier Deckemaile, z.B. Weißemailschichten, die mit oder ohne Grundemail bei etwa 800 0C eingebrannt werden und die etwa aus 40% SiO2, 3% Al203, 20% TiO2, Na20, % K20 und 15% B203 bestehen, wird die AbriebSestigkeit gegen eine Frischgas/Feinkalk-Suspension weiter gesteigert und beträgt bei einer Emailschichtdicke von etwa 0,2 mm ungefähr 200 Schmelzen; sie liegt damit in der gleichen Größenordnung wie die Haltbarkeiten des feuerfesten Materials im Bereich der Düse0 Bei den dichten Deckemails sind die Zusammensetzungen mit hohen Al203 und SiO2-Gehalten wegen der höheren Härte zu bevorzugen0 Diese an sich zufriedenstellenden Ergebnisse lassen sich überraschenderweise noch erheblich verbessern, wenn den üblichen Emailfritten Zusätze sehr abriebfester Stoffe beigemischt werden, d.h. Stoffe mit hoher Härte nach der Mohrschen Härteskala. Zum Beispiel können dies Quarz, Mullit, Siliziumkarbid und Korund sein. Diese Füllerstoffe werden den ferti-gen Emailfritten in Körnungen unter 0,1 mm zugemischt. Sie bleiben als Festkörper beim Einbrennen in der zähflüssigen Emailschicht erhalten. Bezogen auf die Emailschicht können die Zusätze der abriebfesten Füllstoffe 10 bis 50% betragen. So verbessert ein Zusatz von 30% Schmelzkorund zu einer Weißemailfritte mit der oben angegebenen Analyse die Abriebbeständigkeit auf etwa den 3-fachen Wert.
  • Vorzugsweise wird für das Metallrohr ein Werkstoff verwendet, der zum einen eine hinreichende Oxydationsbeständigkeit bei höheren Temperaturen und zum anderen eine gute Verschleißfestigkeit gegen den Abrieb durch die Feststoffteilchen aufweist. Dabei muß die Härte des metallischen Werkstoffes nicht unbedingt-über der Härte des zu fördernden Feststoffs liegen. Es sind beispielsweise nichtrostende, durch Kaltverformung gehärtete Stahlrohre mit Festigkeiten von etwa 100 kg/mm2 mit Erfolg eingesetzt worden. Bei dieser Härte ist der Werkstoff normalerweise noch nicht so versprödet, daß er leicht bricht. Die Metallrohre können selbstverständlich auch durch eine übliche Wärmebehandlung gehärtet werden oder oberflächengehärtet, beispielsweise nitriert sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 erfindungsgemäße Düse mit Anschluß an das Zuleitungsrohr für die Feststoff/Frischgas-Suspension im Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt durch das Düsenrohr der Fig. 1.
  • Die Düse besteht aus zwei konzentrischen Rohren 1, 2. Das äußere Rippenrohr 1 ist ein übliches Stahlrohr, dessen Rippen zur Abstützung des Innenrohres 2 dienen. Der Ringraum 3 zwischen dem äußeren und inneren Rohr dient zum Einleiten eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums, das den aus dem Innenrohr austretenden Fluidatstrahl umgibt. Auf die Innenoberfläche des Innenrohres 2 ist eine Emailschicht 4 eingebrannt. Die Emailschicht 4 besteht aus einem Deckemail der oben angegebenen Zusammensetzungen mit 30% eingebettetem Schmelzkorund der Körnung 0 bis 0,06 mm. Eine uberwurfmutter 5 mit einem Doppelkeilring 6 als Dichtungselement dichtet den Ringraum 3 gegen das Rippenrohr 1 ab. In den Verschraubungsstutzen 7 ist das Zuführungsrohr 8 für das Schutzmedium eingeschweißt. Die Verschraubungsmutter 9 mit dem Doppelkeilring 10 dichtet gegen ein äußeres Frischgaszuführungsrohr 11 ab. Das äußere Frischgaszufuhrungsrohr 11 hat den gleichen Außendurchmesser wie das Rippenrohr 1. In das äußere Frischgaszuführungsrohr 11 ist das Innenrohr 2 eingelötet. Bei Maßdifferenzen zwischen dem Außendurchmesser des Innenrohres 2 und dem inneren Durchmesser des äußeren Frischgaszuführungsrohres 11 kann eine Hülse 12 auf das Innenrohr 2 zusätzlich-aufgelötet werden.
  • Wird beispielsweise die Überwurfmutter 9 gelöst, so läßt sich das äußere Frischgaszuführungsrohr 11 zusammen mit dem Innenrohr 2 aus dem Rippenrohr 1 nach unten herausziehen.
  • In das äußere Frischgaszuführungsrohr 11, das ein 900-Winkelstück 19 besitzt, ist ein Keramikrohr 13 mit einer Kittschicht 14 eingeklebt. Der Innendurchmesser dieses Keramikrohres entspricht dem freien Innendurchmesser des Innenrohres 2, so daß dadurch an der Ubergangsstelle zwischen Keramikrohr und Emailschicht des Innenrohres kein Durchmessersprung entsteht. Am Winkelstück 20 ist in Verlängerung des Innenrohres ein Wartungsstutzen 15 angeordnet. Normalerweise ist dieser Wartungsstutzen blind geflanscht und wird nur bei Wartungsarbeiten geöffnet, z.B. beim Ausmessen der Düsenlänge oder gegebenenfalls beim Ausfall der Düse zum Ausstopfen des Innenrohres mit einer Keramikmasse. Der Schenkel 16 des Winkelstückes 15 besitzt einen größeren Innendurchmesser und ist über eine Überwurfmutter 17 und Dichtung 20, die bei der Montage ein Verschieben des Rohres in Längsrichtung von etwa 25 mm zuläßt, mit einem Winkelstück 21 verbunden, dessen Kugelgelenk zenit Fluidatsleitung verbunden ist0 Die Kugelgelenkverbindung 18 sowie die Verschiebemöglichkeit des Rohres an der Verschraubung 17 und dem Verschraubungsstutzen 7 dienen dazu, Maßungenauigkeiten auszugleichen und die Anpassung der Versorgungsleitung an die Düsen zu erleichtern.
  • Die starke Querschnittserweiterung vom äußeren Frischgaszuführungsrohr 11 im Winkelstück 19 auf dem erweiterten Schenkel 16 setzen die Strömungsgeschwindigkeit soweit herab, daß sich kein Abrieb an der metallischen Oberfläche bemerkbar macht. Es ist demzufolge nicht erforderlich, die gesamte Versorgungsleitung mit einer verschleißfesten Schicht auszukleiden.

Claims (10)

  1. Patentansprüche :
    10 Düse zum Einblasen von pulverförmigen oder körnigen Feststoffen mit Sauerstoff als Träger- und Frischgas, die unterhalb der Badoberfläche im feuerfesten Mauerwerk eines Konverters angeordnet ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein Metallrohr (2), auf dessen Innenoberfläche oxydische Überzüge (4) eingebrannt sind.
  2. 2. Düse nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e d u r c h einen oxydischen Überzug (4) auf einem Metallrohr (2) mit einer Wandstärke von ca. 2 mm.
  3. 3. Düse nach den Ansprüchen 1 und 2, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h einen Emailüberzug (4).
  4. 4. Düse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Emai; überzug harte, abriebfeste Materialien eingebettet sind.
  5. 5. Düse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Emailüberzug Quarz, Mullit, Siliziumkarbid und Korund eingebettet sind.
  6. 6. Düse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z-e i c h n e t , daß das Rohr (2) aus kaltverfestigtem, gehärtetem oder oberflächengehärtetem Stahl besteht.
  7. 7. Düse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h-n e t , daß das Metallrohr (2) in einem konzentrischen Rippenrohr (1) angeordnet ist und das Rippenrohr (1) im Bereich eines Verschraubun,sstutzens (7) mit einem radialen Zuführungsrohr (8) überragt.
  8. 8. Düse nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Verschraubungsstutzen (7) mittels Überwurfmuttern (5, 9) und Dichtungen (6, 10) zwischen den Enden des Rippenrohres (1) und eines Frischgaszuführungsrohres (11) axial verschiebbar befestigt ist.
  9. 9. Düse nach Anspruch 7 und 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Frischgas zuführungsrohr (11) ein mit dem Metallrohr (2) fluchtendes, eingekleb-tes Keramikrohr (13) enthält und in einem Winkelstück (19) mit einem Wartungsstutzen (15) endet.
  10. 10. Düse nach den Ansprüchen 1 bis 9, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der eine Schenkel (16) des Winkels-tücks (15) einen größeren Innendurchmesser besitzt als der andere Schenkel und mittels einer Überwurfmutter (17) und einer Dichtung (20) verschiebbar mit einem Winkelstück (21) mit einem Kugelgelenk (18) verbunden ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4238020A1 (de) * 1992-11-11 1994-05-19 Kct Tech Gmbh Verfahren für den Betrieb einer Multimediendüse und das Düsensystem

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