DE2237253A1 - Verfahren und vorrichtung zum einblasen pulverigen materials in ein bad aus fluessigem metall - Google Patents

Description

• CREUSOT-LOIRE und VENDEL-SIDELOR, P a r i s (Frankreich) Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen pulverigen Materials in ein Bad aus flüssigem Metall Die Erfindung bezieht sich auf das Einführen von Material, wie Kalk, Kalkstein, Eisenoxide, Erze, unterschiedliche Schmelzzusätze usw. in pulverförmigem Zustand in ein Bad aus flüssigem Metall, um auf die Zusammensetzung und die physikalischen sowie chemischen Eigenschaften der sich bildenden oder bereits gebildeten Schlacke einzuwirken.
• Es ist bekannt, pulveriges Material in ein flüssiges Metallbad dadurch einzuführen, daß man das Material in einem Transportgas suspendiert, das Luft oder Sauerstoff oder irgendein anderes Gas sein kann.
• Bei den Konvertern oder den Stahlwerköfen ist es bekannt, diese pulverigen Materialien, in einem Transportgas suspendiert, auf zweierlei unterschiedliche Weisen einzuführen: a) Die erste Art besteht darin, daß man das mit pulverigem Material beladene Transportgas mit Hilfe einer vertikalen oder schräg von oben nach unten geführten Lanze einbläst.
• b) Die zweite Art besteht darin, daß man mit pulvern gem Material beladenesTransportgas durch Blasdüsen oder Windformen einbläst, die vertikal oder geneigt von unten nach oben in dem Boden eines Stahlwerkkonverters eingebaut sind.
• Die erste Art hat den Nachteil, daß man eine Lanze benötigt. Die mit dieser Art des Einblasens verbundenen Nachteile sind großer Einbauraumbedarf, die Notwendigkeit eines Umlaufes von Kühlwasser, der Ersatz der durchgefressenen Lanzen, manchmal die Bildung von "Lanzen-bgren", d. h. von metallischen Ansätzen am Lanzenende usw.
• Beim Einblasen nach der zweiten Art treten die Partikel der pulverigen Materialien aus der Düse mit einem Impuls (oder Bewegungsgröße je Zeiteinheit) aus, welcher recht erheblich ist, da die Partikel ungefähr die Geschwindigkeit mit einer spezifischen Masse verbunden ist, die wesentlich größer als die des Gases ist. Daraus folgt: Während das Gas auf das Metallbad mit einem hohen Wirkungsgrad einwirkt und sein Impuls wegen der geringen spezifischen Masse verhältnismäDig klein ist, durchqueren die meisten festen Partikel wegen ihres hohen Impulses das Metallbad, wobei sie sich mit einem dünnen Metallfilm umgeben (zu dem auch noch eine feine Haut aus Schlacke kommen kann), treten aus dem Bad mit einer noch beachtlichen Geschwindigkeit aus und werden von den Gasen mitgenommen, die aus dem Konvertermund austreten.
• -Ein derartiges Einführen von Teilchen hat infolgedessen nur einen begrenzt günstigen Effekt auf das Metallbad und vergrößert andererseits die Verluste an Metall.
• Ein Einführen von Partikeln durch geneigt in dem Boden des Konverters sitzende Düsen hat praktisch die gleichen Nachteile wie das Einführen durch vertikale Düsen, da die ausführbare Neigung relativ zur Vertikalen für derartige Düsen eindeutig zu gering ist, um zu verhindern, daß Partikel pulverförmigen Materials mit einer erheblichen Geschwindigkeit aus dem Bad austreten können.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung für das Einblasen von pulverigem Material durch Blasdüsen zu finden, die einen kleinen Winkel mit der horizontalen Ebene einschließen oder in der Lage sind, von oben nach unten zu blasen.
• Zu diesem Zweck benutzt man Blasdüsen, welche durch die feuerfeste Auskleidung des Konverters hindurchführen.
• Man kennt aus früherer teilt das Prinzip der "sekundären" Düsen, d. h. bestimmter aus der Masse der im Boden des Konverters- angeordneter Düsen ausgewählter Düsen, Diese Düsen, die man gelegentlich, aber selten, oberhalb des Bades anordnete, wurden dann benutzt, um Kohlenoxyd zu verbrennen, das bei der Entkohlung des Bades während der Reinigung der Schmelze gebildet wurde.
• Ein schwerer Nachteil dieser Düsen war ihr Verschleiß, der viel schneller erfolgte als der Verschleiß der sie umgebenden Futter-Auskleidung. Um einen schnellen Verschleiß der Düsen zu vermeiden und wirkungsvoll auch die Auskleidung in der Nachbarschaft der Düsen zu schützen, benutzt man erfindungsgemäß Doppeldüsen, deren ein zentrales Düsenrohr umgebende Umfangsleitung von Kreisringquerschnitt mit einem Schutzfluid gespeist wird, vorzugsweise in flüssigem Zustand, das durch Zersetzung bei hoher Temperatur gebildeten Kohlenstoff zuführt, während durch das zentrale Düsenrohr die pulverförmigen Partikel, suspendiert in einem Transportgas, eingeblasen werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist demnach gekennzeichnet durch die Kombination einer Verwendung von Düsen, welche die feuerfeste Auskleidung des Konverters durchsetzen oder durchqueren, mit dem über doppelt gespeiste Düsen erfolgenden Einblasen eines Strahls von in einem Transportgas suspendierten pulverförmigen Partikeln mittels des zentralen Rohre und Einführen eines Schutzfluids durch die Umfangsleitung.
• Zweckmäßigerweise wird das Einblasen durchgeführt, indem man Düsen verwendet, welche entweder schräg von unten nach oben gerichtet sind und einen kleinen Winkel mit der horizontalen Ebene einschließen, oder horizontal angeordnete Düsen oder schließlich Düsen, welche geneigt von oben nach unten gerichtet sind. Im,Fall der nach oben gerichteten Düsen begrenzt man in der Praxis den Winkel, den sie mit der horizontalen Ebene einschließen, auf 300.
• Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung münden die Düsen unterhalb des Metallbadspiegels; das Transportgas ist ein raffinierend wirkendes oxydierendes Gas, es kann reiner Sauerstoff sein, und das Schutzfluid ist eine Flüssigkeit, die durch Kracken bzw. thermisches Zersetzen in das Metallbad Kohlenstoff einbringt, beispielsweise Heizöl. Diese spezielle Ausführungsform der Erfindung ist insbesondere anwendbar für das Umwandeln eines Hämatit-Roheisens in einem Konverter mit basischem Futter, d. h. mit einer geeigneten Entphosphorung, unter gleichzeitigem Vermeiden der Nachteile, welche den eine Lanze verwendenden Verfahrens anhaften.
• Die Erfindung ist ebenfalls auf phosphorhaltige Roheisen anwendbar, in diesem Fall gestattet sie es, Auswürfe zu vermeiden und die Entphosphorung viel schneller durchzuführen, trotz einer Art des Einblasens unter der Oberfläche des Bades.
• Nach einem anderen besonderen Kennzeichen der Erfindung und für den Fall, daß das Einblasen unter der Badoberfläche erfolgt, das Traggas oder Transportgas ein raffinierend wirkendes Gas ist und die einzubringenden pulverigen Materialien teilweise oder insgesamt aus Kalk oder Kalkstein bestehen, können diese Pulver nur einen Teil des einzubringenden Kalkes sein, der für die Konverterbehandlung notwendig ist, der Rest oder der notwendige Zusatz an Kalk wird dann in Stücken zugegeben und durch des Konverters eingeführt. die M('nung Nach einem anderen speziellen Merkmal der Erfindung und in dem Fall, daß das Einblasen unterhalb der Oberfläche des Bades erfolgt und als Transportgas ein Raffiniergas verwendet wird, macht man den Momentandurchsatz an Kalk oder Kalkstein in Pulverform während der Konverterbehandlung veränderlich. Dieser Durchsatz kann auch während gewisser Zeitspannen auf Null zurückgehen; dabei ist es günstig, zu Beginn der Konverterbehandlung einen größeren zeitllchen Durchsatz an Kalk oder pulverisiertem Kalkstein anzuwenden, um ein Schäumen der Schlacke und das Auftreten von Auswürfen zu vermeiden, das durch das Schäumen entstehen könnte; andererseits wird Kalk- oder Kalksteinpulver auch während des letzten Drittels der Konverterbehandlungsperiode zweckmäßigerweise zugegeben, um die Bildung einer flüssigen Schlacke zu erleichtern, ohne deshalb sehr niedrige Kohlenstoffgehalte in dem Bad und eine Uberoxydierung des Metalls zu erhalten.
• Nach noch einem weiteren Kennzeichen der Erfindung und in dem Fall, in dem das Einblasen unter der Badoberfläche erfolgt und das Transportgas ein Reinigungsgas ist, wird pulvorförmiger Flußspat mit Kalk oder Kalkstein in Pulverform gemischt, um durch das oxydierende Gas in bestimmten Augenblicken der Konverterbehandlung eingeführt zu werden.
• Nach noch einem besonderen Merkmal der Erfindung und wieder in dem Fall, in dem das Einblasen unter der Badoberfläche erfolgt und das Transportgas ein Reinigungsgas ist, enthalten die pulverförmigen Materialien, die in dem oxydierenden Gas suspendiert eingeblasen werden, Oxyde, insbesondere Eisenoxyde.
• Wie man leicht versteht, bringt die Erfindung Abhilfe für drei größere Schwierigkeiten eines Konverterbehandlungsvorganges für Roheisen durch Einblasen von oxydierenden Strahlen unter der Badoberflåche.
• a) Das Betriebsverhalten der Düsen bleibt ausgezeich net, dank des Schutzes jeder Blasdüse durch das peripher eingebrachte Heizöl.
• b) Das Schäumen der Schlacke während der ersten Hälfte des Konverterbehandlungsvorganges wird vermieden und völlständig beherrscht durch das Einbringen von feinen Teilchen aus Kalk, die durch das oxydierende Gas in das Bad eingebracht werden.
• c) Die Bildung einer flüssigen Schlacke ist nicht mehr erst in einem späteren Stadium zu erzielen; dies dank der Anwendung der feinen Kalkteilchen, deren für die Schlacke günstige Wirkung gegebenenfalls noch verstärkt werden kann durch Zufügen feiner Partikel aus Flußspat, die benfalls durch das oxydierende Gas transportiert und eingeblasen werden.
• Die oben aufgezählten Vorteile werden aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht, insbesondere wegen der Anordnung der Düsen in der feuerfesten Auskleidung des Konverters, was es möglich macht, die Düsen derart auszurichten, daß sie von unten nach oben mit einem kleinen Winkel gegenüber der Horizontalebene, oder horizontal, oder schließlich von oben nach unten blasen. Dabei ergibt sich eine besonders gründliche Wirkung des Kalks und starke Eisenverluste, die man beim Einblasen von Partikeln innerhalb eines Transportgases durch den Boden des Konverters nicht vermeiden könnte, werden unterbunden. Man kann in gewissen Fällen ein Interesse daran haben, erfindungsgemäß horizontale Düsen genau in der Oberfläche und unterhalb dieser Badoberfläche zu benutzen. Dies kann der Fall sein, wenn man - wie bei den Blasverfahren mittels Lanzen - das Ungleichgewicht zwischen der Schlacke und dem Metall zu verstärken wünscht, um die Entphosphorung relativ zu der Entkohlung zu begünstigen.
• Nach einem anderen besonderen Erfindungsmerkmal benutzt man "auftauchende" Düsen, d. h. Düsen, die oberhalb des Metallbades münden, wenn der Konverter sich in Blasstellung befindet und die dann schräg von oben nach unten gerichtet sind.
• Diese Anordnung bedingt eine Bemerkung zum Schutz der Düsen in der aus dem Bad herausragenden Stellung.
• Die die Mündung der Düsen gegen Hochtemperaturverschleiß schützenden Fluide können in den einzelnen Fällen sein: a) ein neutrales Fluid, wie Stickstoff, Argon usw.
• b) ein oxydierendes Fluid mit endothermischer Dissoziation, wie Wasserdampf, Kohlendioxyd, flüssiges Kohlendioxyd usw.
• c) ein Kohlenstoff enthaltendes reduzierendes Fluid, wie Heizöl, Wasser, das Partikel einer kohlenstoffhaltigen Substanz enthält, usw.
• In dem Fall c), wenn die Düse in das Metallbad eintaucht, das Kohlenstoff enthält, brennt das reduzierende Fluid nicht und gewährleistet den Schutz der Düsenmündung gegen Verschleiß. Wenn jedoch die Düsenmündung auftaucht, ergibt das Fluid diesen Schutz nur dann, wenn der Durchsatz der Suspension pulverförmiger Teilchen in dem Transportgas ungenügend ist, um die vollständige Verbrennung des reduzierenden Fluids durchzuführen, wobei der reduzierenden Atmosphäre Rechnung getragen werden muß, die in dem Konverter oberhalb des Badflüssi'gkeitsspiegals herrscht.
• Das Tragfluid kann in dem Fall, in dem die Düsen in der Blasstellung des Konverters herausragen;, Luft- sein, mit Sauerstoff oder Stickstoff angereicherte Luft oder auch reiner Sauerstoff.
• In allen diesen Fällen benutzt man einen Strahl mit genügendem Impuls, damit die pulverförmigen Stoffteilchen gut in das Bad eindringen. In dem Fall, in dem man als Transportgas Luft benutzt, verwendet man einen genügend schwachen Impuls, damit das Transportgas seinerseits nicht in das Bad eindringt, andernfalls bestünde die Gefahr eines Nitrierens des Bades; der Impuls soll dennoch genügend stark sein, damit die pulverförmigen Stoffteilchen gut in das Bad eindringen.
• In dem Fall, in dem man reinen Sauerstoff als Transportgas benutzt, ist der Impuls genügend groß zu machen, damit der Sauerstoff in das Bad eindringt; die Wirkung des Strahles der pulverförmigen Teilchen auf das Bad Kst dann identisch mit der Wirkung im Fall eines Einblasens von pulverförmigen Stoffteilchen in Reinigungssauerstoff durch eine Lanze von oberhalb des Bades. In diesem Fall vermeidet man alle die Nachteile des Systems des Einblasens durch eine Lanze, behält jedoch unverändert die Vorteile.
• Für den Fall, daß die Düsen in der Blasstellung unterhalb des Badspiegels münden, benutzt man reinen Sauerstoff als Transportgas, um ein Nitrieren des Bades zu verhüten.
• Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Einblasen unter Anwendung des oben geschilderten Verfahrens, die aus zumindest einer Düse mit doppelter, getrennter Speisung besteht, die zwei konzentrische Rohre aufweist, welche die feuerfeste Auskleidung des Konverters durchqueren.
• Diese Düse kann zweckmäßig geneigt von unten nach oben in der Blasstellung des Konverters sein und von der Wand in das Metallbad in der unteren Mitte der Niveauhöhe des Bades münden. In diesem Fall ist der Winkel, den die Achse dieser Düse mit der horizontalen Ebene bildet, gering, praktisch soll er nicht größer sein als 30°.
• Diese Düse kann erfindungsgemäß auch horizontal angeordnet sein und entweder in dem Metallbad oder in der Schlacke münden, aber keinesfalls oberhalb oder über der Schlacke.
• Die Düse kann schließlich nach einem weiteren Erfindungsmerkmal schräg von oben nach unten gerichtet sein und in diesem Fall entweder über, oder in dem Badspiegel, oder unterhalb des Badspiegels münden.
• In allen diesen Fällen liegt diese Düse in demjenigen Bereich der Auskleidung, der auftaucht, wenn der Konverter gekippt ist und das Metallbad sich gänzlich im Bauch des Konverters befindet.
• Es durfte klar sein, daß diese Blasdüsen gemäß der Erfindung, welche die pulverigen Materialteilchen eingeblasen, bei einem Konverter verwendet werden können, in den ein oxydierendes Reinigungsgas über andere Düsen eingeblasen wird, die beispielswelse in dem Boden des Konverters angeordnet sind und von unten nach oben vertikal oder schräg blasen.
• Einer der Hauptvorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung liegt darin> daß der Ausgangs-Geschwindigkeitsvektor jedes pulverförmigen Materialteilchens zu -Beginn seines Durchquerens des Bades entweder geneigt oder nach unten gerichtet sein muß, entweder horizontal oder schräg und nach oben gerichtet, aber im letzteren Fall mit einer sehr kleinen Vertikalkomponente. Daraus folgt, daß die Wirkung des pulverigen Materials auf das Metallbad oder auf die Schlacke tatsächlich diejenige ist, welche man anstrebt, die Teilchen haben nicht genügend Impuls nach oben, um aus dem Bad aufzutauchen und auszutreten.
• Im Falle eines Blasens mit schrägen Blasdüsen, die oberhalb des Badspiegels mUnden, erhält man einen Effekt analog zu dem, der mit Aufblaslanzen erhzielt wird, die Kalkpulver suspendiert in dem oxydierenden Gas aufblasen; die Nachteile der Lanzen werden jedoch bei der Erfindung vermieden.
• Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß man die erfindungsgemäß benutzten Doppeldüsen in Kombination mit einer Gruppe von Düsen verwenden kann, welche von unten nach oben durch den Boden des Konverters ein oxydierendes Gas hindurchblasen, das keine pulverförmigen Material teilchen enthält. Dies ergibt eine sehr große Anpassungsfähigkeit, dank der beiden Sätze von Blasdüsen, denen im Boden und denjenigen, die erfindungsgemä0 durch die Auskleidung einblasen.
• In allen Fällen wird der Schutz der Düsen in der Weise gesichert, daß sie nicht schneller verschleißen als die sie umgebende feuerfeste Auskleidung.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nunmehr als die Erfindung nicht einschränkende Ausführungsbeispiele eine Umwandlungsbehandlung von hämatitischem Roheisen in Stahl beschrieben, durch Einblasen von reinem Sauerstoff unterhalb der Badoberfläche, und eine Durchführung der Erfindung in dem Fall einer Verwendung von Düsen, die oberhalb des Spiegels des Gußeisenbades münden.
• Beispiel 1 Es handelt sich darum, ein hämatitisches Roheisen, das 4 % Kohlenstoff, 0,8 % Silizium, 0,5 % Mangan, 0,15 % Phosphor und 0,035 % Schwefel enthält, bei 13000 in Stahl zu verwandeln.
• Hierzu wird der Konverter zur Gewinnung von 27 Tonnen flüssigen Stahls beschickt mit a) 4 Tonnen Schrott, b) 600 kg reichem, nicht siliziumhaltigem Erz, c) 26 Tonnen Roheisen.
• Drei Doppelblasdüsen sind horizontal im unteren Teil der Seitenwand des Konverters angeordnet.
• Drei weitere Doppeldüsen sind in einer größeren Höhe derart angeordnet, daß diese Düsen mit ihren Mündungen in das Bad eintauchen, wenn der Konverter sich in-vertikaler Stellung befindet; die Düsen sind mit einem Winkel von 45 gegenuber der Vertikalen nach unten geneigt.
• Während der ersten drei Minuten bläst man durch die sechs Düsen mit doppelter getrennter Speisung, die in der feuerfesten Auskleidung des Konverters sitzen; und zwar durch die zentralen Rohre der sechs Düsen: - 130 Nm³ Sauerstoff je min - 30 kg/min Kalk - 10 kg/min Kalkstein durch die Umfangsleitung der sechs Düsen: - 8 1/min Heizöl.
• Während der 5 folgenden Minuten unterbricht man die Zufuhr von Kalk und Kalksteinpulver und man bläst lediglich durch die zentralen Rohre der sechs Düsen 130 Nm3/min Sauerstoff durch die Umfangsleitung der sechs Düsen 8 l/min Heizöl 81.
• Schließlich bläst man während der 4 letzten Minuten wiederum Kalk und Kalksteinpulver ein, diesmal unter Zugabe von Flußspat, und zwar: durch die zentralen Rohre der sechs Düsen: - 130 Nm3/min Sauerstoff - 200 kg/min Kalk - 100 kg/min Kalkstein - 100 kg/min Flußspat durch die Umfangsleitung der sechs Düsen: - 8 1/min Heizöl.
• Insgesamt wurden auf diese Weise verbraucht.
• - 1560 Nm3 Sauerstoff, d. h. 60 Nm3 Je Tonne Roheisen - 1700 kg gepulverter Kalk, d. h. 65 kg/t Roheisen - 700 kg gepulverter Kalkstein, d. h. 27 kg/t Roheisen - 400 kg Schrott, d. h. 154 kg/t Roheisen - 600 kg reichen Erzes, d. h. 23 kg/t Roheisen - 96 1 Heizöl, d. h. 3,7 l/t Roheisen.
• Während des Blasvorganges vermeidet man das Herausschleudern von Teilchen, und am Schluß des Blasvorganges nach Desoxydieren durch Ferromangan erhält man in der Gießgrube einen weichen Stahl mit den folgenden Analysewerten: C = 0,060 %; Mn = 0,600 %; P = 0,025 %, S = 0,019 %; N2 = 0,0023 46.
• Was den gelbroten Rauch angeht, ist er auch bei dem Verfahren gemäß der Erfindung vorhanden, aber in wesentlich geringerer Menge als bei den Verfahren durch Aufblasen von oben mittels Lanze.
• Man kann diesen Rauch auch noch wesentlich stärker verringern, indem man in dem Hauptrohr jeder Düse ein oxydierendes Gas einbläst, das nicht reiner Sauerstoff ist, beispielsweise eine Mischung von Sauerstoff und Wasserdampf oder auch eine Mischung von Sauerstoff und einem neutralen Gas in ausreichender Menge0 Beispiel 2 Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Achse der Drehzapfen eines Stahlwerkkonverters mit exzentrischem Mund in der Blasstellung, in den zwanzig Tonnen Gußeisen eingegeben wurden und der einerseits mit 5 Blasdüsen versehen ist, welche im Konverterboden angeordnet sind, und von denen nur eine in der Fig. 1 dargestellt ist, und andererseits mit drei Düsen gemäß der Erfindung, von denen in der Fig. 1 zwei eingezeichnet sind.
• Die Fig. 2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch den gleichen Konverter in der gekippten Stellung, der Schnitt liegt auf der Höhe der drei erfindungsgemäßen Blasdüsen.
• Fig. 2 ist also ein Querschnitt senkrecht zu dem Schnitt der Fig. 1.
• Der Mantel 1 des Konverters ist über zwei Drehzapfen 2 und 3 gehalten, die ein Schwenken des Konverters gestatten.
• Der Metallmantel 1 ist an der Innenseite mit einer feuerfesten Auskleidung 4 aus mit Teer gebundenem Dolomit versehen. Der Konverter hat an seinem unteren Teil einen Boden 5, der ebenfalls aus mit Teer gebundenem Dolomit besteht und auf einer Bodenplatte 6 ruht; dieser Boden ist mit 5 Blasdüsen 7 versehen, mit doppelter getrennter Speisung, die vertikal von unten nach oben blasen; sie blasen im zentralen Düsenrohr reinen Sauerstoff, in der Umfangsleitung Heizöl. Man erkennt bei 8 die EinfUhrung von Sauerstoff zur Düse 7 und bei 9 die Zuleitung von Heizöl. Die fünf Düsen 7 sind in dem Boden 5 entsprechend verteilt.
• Zwischen dem Boden 5 und der Auskleidung 4 befindet sich eine Zwischenlage aus mit Teer gebundenem, gestampftem oder gegossenem Dolomit.
• Entsprechend der Phase der Konverterbehandlung steht über dem Metallbad 10 eine mehr oder weniger dicke Schicht aus roher, sich bildender oder bereits vollständig ausgebildeter, d. h. flüssiger Schlacke.
• Bei dem vorliegenden Beispiel besteht die erfindungsgemäß Vorrichtung darin, daß in dem Konverter drei Düsen mit doppelter getrennter Speisung münden, die in den Fig.
• 1 und 2 mit 12, 13 und 14 bezeichnet sind und von denen jede über zwei unabhängige Zuleitungen gespeist wird, von denen die eine 15 pulverförmigen Kalk in einem Luftstrom einbringt, die andere 16 Heizöl einführt. Wie man aus den Fig. 1 und 2 ersieht, sind diese drei Düsen schräg in die feuerfeste Auskleidung 4 eingesetzt, um von oben nach unten in Richtung auf das Bad zu blasen; die Mündung jeder Düse befindet sich über dem Bad 10 und der Schlackenschicht 11.
• Diese drei Düsen sind in Umfangs-Abständen von 90° voneinander angeordnet, wie man aus der Fig. 2 ersieht.
• An der Seite des Konverterbauches, der das Metallbad 10 in der gekippten Stellung des Konverters aufnimmt, befindet sich keine Düse. In dieser Stellung schwimmt eine Schlackenschicht 11 über dem Metallbad 10.
• Um 20 Tonnen Roheisen in ungefähr 10 Minuten umzuwandeln, ist der Durchsatz der fünf Düsen 125 Nm3 Sauerstoff je Minute oder 25 Nm3 je Düse und Minute; eingeblasen wird unter einem Druck von ungefähr 12 Bar. Gleichzeitig werden in der Umfangsleitung je Minute und Düse 1,1 l Heizöl eingespeist.
• Die Beschickung mit Kalk, wenn es sich um Thomas-Roheisen handelt, liegt in der Größenordnung von 2600 kg. Die Regelung der drei Düsen 12, 13 und 14 gemäß der Erfindung muß dazu führen, daß 260 kg pulveriger Kalk je Minute eingeblasen wird; wenn die Gesamtheit des für die Umwandlung in Thomasstahl notwendigen Kalkes nun in Form von Pulver eingeführt wird, ergibt sich ein Durchsatz von ungefähr 90 kg/min Je Düse. Der Pulverdurchsatz wird suspendiert in eine Strömung normaler Luft mit einer Menge von 3 Nm3/min Je Düse unter ungefähr 2 Bar Druck eingeblasen; diese Suspension ist umgeben von einer Strömung Heizöl mit einer Durchsatzmenge-von 1,1 1/min und Düse.
• Unter diesen Bedingungen ist der Impuls der Luftströmung unter Berücksichtigung des Abstandes zwischen der Mündung der Düse und dem Bad genügend klein, so daß der Stickstoff der Luft keine Wiedernitrierung des Bades mit sich bringt, während der Impuls der Partikel des Kalkpulvers genügend groß bleibt, um in die Schlackenschicht und das Metallbad zu gelangen, einem Schäumen der primären silikathaltigen Schlacke entgegenzuwirken und sodann an der Bildung dr phosphathaltigen Schlacke mitzuwirken.
• Überdies ist der Luftdurchsatz genügend klein, so daß der Sauerstoff, den die Luft enthält, entweder vollkommen ungenügend ist, um die Gesamtheit des Heizöls zu verbrennen, das den Suspensionsstrahl umgibt, insbesondere unter Berücksichtigung der stark reduzierenden Atmosphäre, die oberhalb des Bades im Inneren des Konverters herrscht, und der Kohlenstoff, der sich beim Kracken des nicht verbrannten Heizöls bildet, kann so seiner Aufgabe des Schutzes der teerhaltigen Dolomitauskleidung oder einer teerhaltigen Mangnesiaauskleidung erfüllen, welche die erfindungsgemäß verwendeten Düsen umgibt.
• Man kann auch darauf hinweisen, daß die Konzentration des Kalkpulvers in der Transportluft verhältnismäßig hoch ist; 90 kg in 3 Nm3 unter 2 Bar bedeutet 60 kg je tatsächlichem m3. Aber diese Konzentration an Kalkpulver in der Transportluft ist leicht zu erzielen mit Hilfe guter Pulversuspendiergeräte.
• Man muß auch nicht die gesamte Menge an Kalk in Pulverform einblasen; wenn man beispielsweise nur vermeiden will, daß sich in der ersten Hälfte der Entkohlung eines Thomas-Roheisens Auswürfe bilden, kann man 80 % an Kalk oder Kalkstein durch die Chargieröffnung des Konverters gleichzeitig mit dem Roheisen eingeben und über die Düsen gemäß der Erfindung nur eine Kalkmenge in Form von Pulver einblasen, die 20 ffi der gesamten für die Umwandlung notwendigen Kalkmenge ist. Dieser letztere Anteil kann überdies zweckmäßigerweçise an den Siliziumgehalt des Roheisens angepaßt werden.
• Man kann auch den Kalk in Pulverform durch gepulverten Kalkstein ersetzen, indem man in der Wärmebilanz der Umwandlung ein Opfer bringt; dies ist nicht unbedingt störend, wenn diese Bilanz einen Überschuß aufweist und man die folgenden Vorteile erzielen kann: - Kalk in Form von Kalkstein ist billiger als gebrannter Kalk.
• - Die Zufuhr von Schwefel ist bei dem Kalkstein geringer als bei Kalk.
• - Es erfolgt eine geringe Zufuhr von Sauerstoff durch den Kalkstein kostenlos.
• Andererseits, wenn das Einblasen von Kalk oder Kalkstein über die erfindungsgemäßen Düsen in dem Eisen der Charge am Ende der Entkohlung einen Phosphorgehalt in dem Bad beläßt, der noch zu hoch für die verfolgten Zwecke ist, oder wenn es sich um ein hämatitisches Roheisen handelt, das zu entkohlen ist, bei dem die endgültige Schlacke sich sehr spät einwandfrei ausbildet, kann man mit Nutzen eine Mischung von Kalk und Kalkstein in Pulverform und einem gepulverten Flußspat einblasen.
• Man erkennt, wie vielfältig die möglichen metallurgischen Anwendungen der erfindungsgemäßen Düsen bzw. der geschilderten Düsenanordnung sind.
• Es dürfte klar sein, daß man, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, Varianten und Verbesserungen in Einzelheiten vorsehen könnte, ebenso die Verwendung äquivalenter Mittel.

Claims (17)

Patentansrüche

1. Verfahren zum Einblasen eines Fluids, das aus pulverigem, in einem Transportgas suspendiertem Material besteht, in ein Bad aus flüssigem Metall innerhalb eines Konverters, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Einführen dieses Fluids mit Hilfe von Düsen, welche die Auskleidung des Konverters durchsetzen, wobei dieses Einführen in Kombination mit der Verwendung von Düsen für doppelte getrennte Speisung erfolgt, die ihrerseits gespeist werden: - in der Mitte mit einem primären Fluid, das aus dem Transportgas der pulverförmigen Partikel besteht, - am Umfang ein sekundäres Fluid, das aus einem Schutzfluid besteht.

2. Verfahren zum Blasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluide schräg nach unten gerichtet eingeblasen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluide horizontal oder derart schräg nach oben eingeblasen werden, daß der Strahl der pulverförmigen Stoffe einen kleinen Winkel, kleiner als 300, mit der horizontalen Ebene bildet.

4. Verfahren nach irgondeinem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführen der Fluide unterhalb der Oberfläche eines Roheisenbades erfolgt, das Transportgas ein Raffinier- oder Reinigungsgas ist und reiner Sauerstoff sein kann, und das sekundäre Fluid eine Flüssigkeit ist, die Kohlenstoff mitbringt und die ein Heizöl sein kann.

5. Verfähren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverigen in Suspension in dem oxydierenden Gas eingeblasenen Stoffe teilweise oder insgesamt aus Kalk oder Kalkstein in Pulverform bestehen, wobei diese Pulverzugabe nur einen Teil des Kalks darstellen kann, der für die Umwandlung des eingesetzten Roheisens notwendig ist, während der Restteil an Kalk dann in Stücken durch die MUndung des Konverters eingegeben wird.

6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Momentandurchsatz an pulverigem Kalk oder Kalkstein während des Umwandlungeprozesses veränderlich ist und während gewisser Perioden des Prozesses bis-auf den Wert Null heruntergehen kann.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man - um ein Schäumen der Schlacke und daraus folgender Auswürfe zu vermeiden - genügende Mengen von pulverigem Kalk oder Kalkstein zu Beginn des Blasvorganges eingibt, und daß eine zusätzliche Menge von pulverigem Kalk oder Kalkstein genügend früh vor dem Ende des Umwandlungsprozesses eingeführt wird.

8. Verfahren nach irgendeineM der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß man in zweckmäßigen Augenblicken des Umwandlungeprozesses dem pulverigen Kalk oder Kalkstein gepulverten Flußspat beigibt und mit diesem Kalk in dem oxydierenden Gas einbläst.

9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmigen, in dem oxydierenden Gas suspendierten Materialien Oxyde, insbesondere Eisenoxyde, enthalten.

10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls oder die Bewegungsgröße Je Zeiteinheit des Strahls aus pulverförmigem Material genügend groß ist, damit diese pulverförmigen Materialien in das Metallbad eindringen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Mündung der Düse oder jeder Düse sich in einem gewissen Abstand über dem Bad befindet, dadurch gekennzeichnet, daß man den Impuls des Traggasstromes gering hält und ein Eindringen des Traggases in das Metallbad verhindert, während die pulverförmigen Materialien einen genügenden Impuls erhalten, um in das Bad einzudringen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Traggas normale oder an Sauerstoff bzw. Stickstoff angereicherte Luft und das Schutzfluid eine Kohlenstoff enthaltende Flüssigkeit ist, dadurch gekennzeichnet, daß man den Durchsatz an Luft genügend klein hält im Verhältnis zu dem Durchsatz an Schutzfluid, um unter Berücksichtigung der reduzierenden Atmosphäre, die im Inneren des Konverters während des Blasvorganges herrscht, nur eine unvollständige Verbrennung des Schutzfluids durch den Sauerstoff des Transportgases zuzulassen.

13. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Mündung der oder jeder Düse sich in einem gewissen Abstand über dem Bad befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem zentralen Rohr der Düse strömende Traggas der pulverförmigen Materialien Sauerstoff ist.

14. Vorrichtung für die Durchführung des Blasverfahrens pulverförmiger Materialien nach irgendeinem der Ansprüche 1 - 9, gekennzeichnet durch zumindest eine Düse (12, 13, 14) mit doppelter getrennter Speisung, die zwei konzentrische Rohre oder Leitungen aufweist, welche durch die feuerfeste Auskleidung (4) des Konverters (1) hindurchgehen, entweder schräg und nach unten gerichtet oder hori zontal oder schräg nach oben gerichtet, wobei ein kleiner Winkel von weniger als 30° mit der horizontalen Ebene besteht und diese Düsen in das Metallbad (10) während der Blasstellung des Konverters münden, aber stets in derjenigen Zone der Auskleidung angeordnet sind, die aus dem Bad heraustaucht, wenn der Konverter gekippt wird, und sich das gesamte Bad in dem Bauch des Konverters befindet.

15. Vorrichtung für die Durchfilhrung eines Blasvertahrens pulverförmigen Materials nach irgendeinem der Ansprche 1, 2, 10, 11, 12 und 13, gekennzeichnet dadurch zunindest eine Düse (12, 13, 14) für doppelt. getrennte Speisung mit zwei konzentrischen Rohren, welche schräg und nach unten gerichtet die feuerfeste Auskleidung (4) des Konverters (1) durchsetzen und entweder oberhalb oder in der F1äche oder unterhalb der Oberfläche des Metallbades (10) in der Blasstellung des Konverters münden, aber stets in der Auskleidungszone angeordnet sind, die aus dem Bad ausge taucht ist, wenn der Konverter gekippt ist und das Metall bad sich vollständig im Konverterbauch befindet.

16. Vorrichtung für die Durchführung eines Blasverfahrens pulverigen Materials nach einem der Ansprüche 1 und 3 - 9, gekennzeichnet durch zumindest eine Düse (12, 13, 14) mit doppelter getrennter Speisung, die zwei konzentrische Rohre aufweist, welche in der Blasstellung des Konverters (1) die feuerfeste Auskleidung (4) des Konverters waagerecht durchsetzt und entweder in der Spiegelhöhe des Metallbades (10) oder unterhalb dieser Höhe mündet, aber nicht oberhalb der Schlackensohicht (11).

17. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 16 zum Blasen von pulverförmigem Material, gekennzeichnet durch die Kombination der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 14 - 15 oder 16, mit einer Blasvorrichtung für ein oxyde rendes Gas durch Düsen (7)j die nach oben vertikal oder schräg gerichtet sind und einen kleinen Winkel mit der Vertikalen einschließen.

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