DE2338241C2

DE2338241C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Frischen einer Metallschmelze

Info

Publication number: DE2338241C2
Application number: DE2338241A
Authority: DE
Inventors: William Austin Kolb; Jack Francis Pittsburgh Pa. Sigh
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1972-07-27
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1984-08-09
Also published as: US3897047A; NL7310470A; DE2338241A1; JPS5729528B2; ES417320A1; FR2194784B1; SE426344B; LU68115A1; IT995081B; FR2194784A1; AT341557B; HU167535B; ATA662073A; JPS49123920A; GB1456977A; YU183173A; CA993195A

Description

a) die Durchflußmenge des Frlschgassiromes durch die Hauptspeiseleitung kontinuierlich gemessen, die Fluß-Meßwerte mit einem Bezugssignal verglichen und die Durchflußmenge in Abhängigkeit von den Meßwerten so geregelt wird, daß ein kontinuierlicher Frischgasstrom erzielt wird, daß

b) der Drucl< des Frischgasstromes kurz vor der Winddüse kontinuierlich gemessen, die Druck-Meßwerte mit einem Bezugssignal verglichen werden und daß der Druck In Abhängigkeit von den Meßwerten so geregelt wird, daß bin vorgegebener Mindestdruck aufrechterhalten wird und

c) daß der Druck-Meßwert, lediglich dann bei der Regelung des Frischgasstromes berücksichtigt wird, wenn der Druck auf einen vorher .istgelegten Mindestdruck abfällt.

Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik gemäß DE-OS 19 09 779. Eine Vorrichtung der aus dieser Offenlegungsschrlft bekannten und Im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung umfaßt ein Frischgefäß, In welches ein Frischgas von einer unter Überdruck stehenden Frischgasquelle mit Hilfe wenigstens einer unterhalb des Metallschmelzensplegeis mündenden Winddüse eingeleitet wird, wobei wenigstens eine Elnblasvorrlchtung zum Einblasen von Feststoffteilchen In die Hauptspelseleltung und zwar vor dem

Eintritt des Frischgases In die Winddüse vorgesehen ist.

Bei der aus der DE-OS 19 09 779 bekannten Vorrichtung wird ein Kalkstaub-Sauerstoffgemlsch zunächst in ein Verteilergefäß unterhalb des Frischgefaßbodens eingebracht und erst danach In die Schmelze eingeblasen. Durch diese Vorkehrung soll eine bessere und gleichmäßigere Verteilung des Kalkes auf die Winddüsen gewährleistet werden. Das Einbringen des Kalkes In die Sauerstoffleltung Ist weder beschrieben noch gezeichnet.

Werden jedoch Feststoffteilchen wie Kalkstaub In das Frischgas eingebracht, so tritt ein Rückstau In der Frischgasleitung auf, der zu einer Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. zu einem Druckabfall in der Frischgasleitung führt. Zur Beseitigung der sich aus einem solchen Druckabfall gebenen Probleme wird Im Stand der Technik vorgeschlagen, die Anzahl der verwendeten Winddüsen zu erhöhen. Ein derartig auf den Durchsatz von kalkbeladenen Sauerstoff ausgelegtes Frlschgefäß 1st jedoch nicht für Frischzwecke verwendbar, wo zum Frischen lediglich reiner Sauerstoff verwendet werden darf. Ein solches Frlschgefäß Ist erst recht nicht in der Lage, die durch schwankende Kalkzusalzmengen verursachten Druckschwankungen innerhalb einer Blasperlode aufzufangen.

Der Erfindung Hegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Frischen einer Metallschmelze auf Elsenbasis so auszugestalten, daß Schwankungen der Stromungsgeschwindigkeit bzw. der

Durchflußmenge des Frischgases aufgefangen werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß der Im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung durch die Im Kennzelchentell des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein unter Verwendung der erflndungsgemaßen Vorrichtung durchführbares Verfahren zum Frischen einer Metallschmelze Ist in Anspruch S (Nebenanspruch) beschrieben.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich In erster Linie daraus, daß als Folge einer kontinuierlichen Überwachung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. des Druckes des Frischgases In der Hauptspelseleltung der Frischgasstrom so gesteuert werden kann, daß jederzeit ein vorher bestimmter Frtschgasdurchsatz durch die Winddüsen gewährleistet Ist, wodurch eventuelle Schwankungen hinsichtlich der Strö-

tnungsgeschwlndlgkelt bzw. des Durchflusses des Frischgases aufgefangen werden können.

Dabei gehört zu den erreichbaren Vorteilen Insbesondere, daß der Druck an den Winddüsen nie unter einen vorgegebenen Minimaldruck abfallen kann, bei dem noch sichergestellt ist, daß die Metallschmelze nicht In die Winddüsen eindringt.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Die Erfindung wird Im folgenden an Hand von Ausführungsbelsplelen und unter Bezug auf die Zeichnung naher beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Frischgefäßes In Gestalt eines bodenblasenden Konverters sowie einer Einrichtung zum Steuern des Durchflusses sowie des Druckes eines als Frischgas verwendeten Sauerstoffgases,

Flg. 2 einen Vertlkalschnltt durch einen bodenblasenden Konverter, der zwei unter der Badoberfläche angeordnete Boden-Blasformen, zwei unter der Badoberfläche angeordnete seitliche Blasformen und ein Paar ssltllche Blasformen, die auf die Kohlenstoffmonoxyd-Zone des Ofens gerichtet sind, besitzt.

Flg. 3 einen Vertikalschnitt durch einen Elektro-Llchtbogenofen, der eine vertikale und eine geneigte unter der Badoberfläche angeordnete Bodenblasform, zwei unter der Badoberfläche angeordnete seitliche Blasformen und eine auf die Kohlenstoffmonoxyd-Zone des Ofens gerichtete seitliche Blasform besitzt,

F i g. 4 einen senkrechten Schnitt durch einen Stahlwerksofen mit offener Brust (SM-Ofen) der eine vertikale und eine geneigte unter der Badoberfläche angeordnete Boden-Blasform, eine unter der Badoberfläche angeordnete seitliche Blasform und eine weitere seitliche Blasform besitzt, wobei letztere auf die Kohienstoffmonoxyd-Zone des Ofens gerichtet ist,

FIg. 5 einen Vertlkalschnltt durch einen kippbaren Stahlwerksoisn mit offener Brust (SM-Ofen) der eine geneigte unter der Badoberfläche angeordnete Boden-Blasform eine seilliche unter der Bado!c-,< fläche angeordnete Blasform sowie eine weitere seitliche Blasform besitzt, wobei letztere auf die KohIenstoffmono:-:yd-Zone des Ofens gerichtet Ist und

Flg. 6 einen Vertlkalschnltt durch einen schwenkbaren oder oszillierbaren Mischer für Warmeinsatz, der eine vertikale und eine geneigte unter der Badoberfläche angeordnete Boden-Blasform, zwei seitliche unter der Badoberfläche angeordnete Blasformen und eine weitere seitliche Bl^form besitzt, wobei letztere auf die Kohlenstoffmonoxyd-Zone des Mischers gerichtet Ist.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind Im weitesten Sinne darauf gerichtet, den Druck und die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge eines Gasstromes In einem zur Stahlherstellung dienenden Schmelzgefäß zu steuern bzw. zu kontrollleren. Insbesondere wird das Ziel verfolgt, die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge sowie den Druck eines Sauerstoffflusses durch die Blasform eines metallurgischen Gefäß zu steuern. Das in den Flg. 1 und 2 dargestellte Ausführ jngsbelspiel zeigt einen bodenblasenden Konverter 10.

Dieser Konverter 10 ist um eine horizontale Achse A-A drehbar, welche durch die Zapfen 12 definiert ist. Ferner besitzt der Konverter 10 einen entfernbaren Boden 14, In welchem eine Vielzahl von Blasformen 16 angeordnet ist, wobei jede Wind- oder Blasform von einem konzentrischen äußeren Rohr 16a umgeben 1st, welches bei jeder Blasform 16 einen Umhüllungsgas-Rlng bzw. eine Umhüllungsgasrlngdüse 17 bildet.

Beim Sauerstofffrischen des geschmolzenen Roheisens 18 In dem bodenblasenden Konverter 10 wird ein Sauerstoffstrom mit einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge R, in jeden Blasform-Elngang 20 aus einer Sauerstoffquelle eingeblasen, was durch den In Flg.! zu entnehmenden Hluwels »von Sausrstoffquelle« angedeutet Ist. Die Sauerstoffquelle besitzt einen Druck von etwa 12 bis 18 bar. Der Sauerstoff wird In das geschmolzene Rohelsen 18 durch die Blasformen 16 geblasen, die in dem Boden 14 unterhalb der Badoberfläche angeordnet sind. Die Durchflußmenge bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des Sauerstoffstromes wird beeinflußt, welcher fein zerteilte Feststoffe 22, wie Kalk oder dergleichen enthält. Diese fein zerteilten Feststoffe werden dem Sauerstoffstrom an einer bestimmten Einblasstelle 40 zugesetzt, die zwischen der Sauerstoff quelle und den Blasformelngängen 20 angeordnet 1st.

Der Sauerstoff fließt von der Stsuerstoffquelle durch eine Sauerstoff-Hauptspeiseleltung 24 und dann der Reihe nach durch eine öffnung oder Blende 26, ein Strömungskonlrollvenlli 28, ein Sperrventil 30a, ein Verbindungsstück 32 mit einer Stlckstcff-Spelseleltung 34, ein Verbindungsstück 36 mit einer anderen Sauerstoff-Spelseleltung 38, ein Verbindungsstück 36' mit einer weiteren Sauerstoff-Speiseleitung 38', durch ein zweites Sperrventil 306 zu der Elnblass'Hle 40, in welcher eine Leitung 42 mündet, welche suspendierten Kalk herbeiführt. Anschließend gelangt der Sauerstoff über ein weiteres nun offenes Sperrventil 30ft' zu den Blasformelngängen 20.

Der Sauerstoff wird den Blasformelngängen 20 von der Sauerstoffquelle mit der vorbestimmten Sauerstoff-Strömungsgeschwindigkeit bzw. -durchflußmenge Λι zum Frischen des geschmolzenen Roheisens 18 zu Stahl zugeführt. Der Druck des Sauerstoffstromes an den Blasformelngängen 20 wird auf einen Wert P₁ gehalten, welcher etwa 3 bis 5 bar niedriger Ist als der Unterschied zwischen dem Druck der Sauersloffquelte (etwa 12 bis 18 bar) und dem Sauerstoffdruckabfall, welcher sich aus der Zufuhr des Sauerstoffs aus der Sauerstoffquelle zu den Blasform-Eingängen 20 ergibt. Dabei lsi dieser Wert P₁ größer als der Minimalwert, mit welchem das geschmolzene Rohelsen 18 In die Blasformen 16 eindringt. Um den fein zer.ellten Kalk In den Sauerstoffstrom an der Einblasstelle 40 aus der Kalkzufuhrleltung 42 In die Sauerstoffspeiseleitung 24 elnzudüsen, werden eine oder mehrere Kalkelndüseelnrlehtungen 44, 44' verwendet.

Während der Kalk-Elndüsperlode Ist das Sperrventil 306 geschlossen und fließt der Sauerstoffstro'si durch die Leitungen 38, 38' durch die nun geöffneten Sperrventile 30c, 30c', durch die Ventile 46, 46' und durch die nun geöffneten Sperrventile 30</, 3Od' In die Kalk-Vorratsbehäller 48, 48', welche den fein zerteilten Kalk enthalten. Außerdem gelangt der Sauerstoffstrom durch die Leitungen 50, 50' und dur.!> die Kalk-Elndüsventlle 52, 52' sowie durch die Düsen 53, 53', die von den Leitungen SOA, SOA' gespeist werden. Von dort gelangt der Sauerstoff In die Kalkaushßleltung 42 und über ein nun geöffnetes Sperrventil 3Oe In die Einblasstelle 40, die die

Kalkzufuhrlellung 42 mil der Saucrsioff-Hauptspelseleltung 24 verbindet.

Als Folge des durch die Kalkelndüsung entstehenden Druckabfalls 1st es erforderlich, den Druck und den

Flut» des Sauerstoffes oberhalb oder vor der Einblasstelle 40 zu erhöhen, um einen Im wesentlichen konstanten Fluß des Sauerstoffes mit der vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge R, und dem Druck P₁ (zu Anfang und Ende der Kalkelndüsung) In die Blasformen 16 aufrecht zu erhalten. Dazu dient eine Regeleinrichtung 54 zum Regeln des Sauersioffflusses und -druckes.

Zum Bestimmen der Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge des Sauerstoffstromes vor der Einblasstelle 40 besitzt die Einrichtung 54 eine Flußüberwachungsclnrlchtung 55. Diese besitzt einen als Flußfühler ausgebildeten Meßfühler 56, der über der öffnung 26 angeordnet Ist, um über eine Leitung L, ein Flußsignal an >n den Eingang P₁, eines Fluliüberwachers 58 zu leiten. Bei dem Flußfühler 56 und dem Flußüberwacher 58 kann es sich um Im Handel erhältliche Gerate handeln, wobei der FlußUbcrwacher 58 vorzugsweise ein Dlfferentlalversiärker Ist. Bei diesem Flußüberwacher oder Verstärker 58 läuft die Überwachungsfunktion nach der folgenden Flußglclchun.g ab:

P₀, = K (p„ -e_2l)

In dieser Gleichung bedeutet e_Or die Ausgangsspannung, e_u die Eingangsspannung aus dem Flußfühler 56 und e_2l die Eingangsspannung von einem Vcrglelchs-Flußpotentlometer 60. Das Verglelchs-Flußpotentlometer 60 liefen ein Vergleichsslgnal, welches die angcsirehie Strömungsgeschwindigkeit bzw. Flußmenge des Sauer-

Ά) Stoffstromes durch die öffnung 26 In der Sauerstoff-Hauptspelselellung 24 wiedergibt, um die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge R_t des Sauersloffsiromes sowie des darin suspendierten Kalkes Im Bereich der Blasformen-Elnlässe 20 zu gewährleisten.

Das Ausgangssignal p_0|, des Flußüberwachcrs 58 wird mittels einer Leitung L₁ an einen Eingang e_2L eines Begrenzers 62 geführt, der dem Dlffcrentlalvcrstürker des Flußüberwachers 58 gleicht. Ein Ausgangssignal aus

J> dem Begrenzer 62 wird von dem Ausgang <'_n/ des Begrenzers 62 über eine Leitung U zu dem Steuerventil 28 geleitet, um den Betrieb des Steuerventils 28 mit der Wirkung zu steuern, daß der Sauerstofffluß Innerhalb der Sauerstoff-Hauptspeiseleltung 24 kontrolliert bzw. überwacht wird.

Im Betrieb arbeitel der erste FlußfUhlcr 56 als Geber, welcher ein elektrisches Signal erzeugt, das dem Druckunterschied über die öffnung 26 proportional Ist. Dieser gemessene Druckunterschied Ist dem Sauerstofffluß durch die Öffnung 26 proportional. Das über die Leitung L₍ zu dem Eingang e_u des Flußüberwachers 58 Über-Uagene Fluß-Spannungsslgnal wird selbstverständlich mit dem Vcrglelchsspannungsslgnal aus dem Verglelchsflußpotentlometer 60 verglichen und dem Eingang e_v des Flußüberwachers 58 zugeführt. Nimmt der Fluß des Sauerstoffstromes durch die öffnung 26 zu, so wächst das über die Leitung U zu dem Eingang e_y des Flußüberwachers 58 übertragene Signal an, wodurch ein Anwachsen der Ausgangsspannung aus dem Ausgang e_0/ des Eingangs e_}l des Begrenzers 62 hervorgerufen wird. Darauf wächst die Ausgangsspannung des Ausganges e_0/ des Begrenzers 62 an und wird über die Leitung U zu dem Steuerventil 28 geleilet, um es In die geschlossene Stellung 7u bringen, bis sich die angestrebte Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge des Sauerstoffstromes durch die öffnung 26 eingestellt hat.
Nimmt die Durchflußmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit des Sauerstoffstromes durch die öffnung In der Sauerstoff-Hauptspelseleliung ab, so läuft natürlich der umgekehrte Vorgang ab, um die vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge des Sauerstoffs durch die öffnung 26 zu gewährleisten.

Zwecks Ausbildung einer Überdruckkontrolle In der Einrichtung 54 zur Regelung des Sauerstoffflusses und -druckes ist eine Drucküberwachungseinrichtung 57 vorgesehen. Diese Einrichtung 57 besitzt einen als Druckfühier ausgebildeten Meßfühler, der In der Sauerstoff-Hauptspeiseleltung 24 kurz vor den Blasformelngängen 20 angeordnet Ist. Dieser Meßfühler 64 mißt den Istdruck In der Leitung 24 und übermittelt ein Spannungssignal über eine Leitung U zu einem Eingang p_J(t eines Drucküberwachers 66.

Der Drucküberwacher 66 Ist ein Differenzverstärker, welcher dem Flußüberwacher 58 und dem Begrenzer 62 gleicht. Ein Druck-Bezugspotentlometer 68 legt ein Druck-Bezugsslgnal an den Eingang <?,, des Drucküberwachers66 an, wobei das Druck-Bezugsslgnal dem angestrebten Druck P, des SauerstofTstromes an den Blasformelngängen 20 entspricht. Das Ausgangssignal aus dem Ausgang P₀, des Druck überwachers 66 wird über eine Leitung /., durü! eine Sperreinrichtung, wie eine Diode 70 geführt. Diese Diode 70 dient dazu, lediglich ein positives Ausgangssignal vom Ausgang e_Op des Drucküberwachers 66 an den Eingang e_u des Begrenzers 62 Ober die Leitung Lt zwischen der Diode 70 und dem Begrenzer 62 durchzulassen.

1st das von dem Meßfühler 64 an den Eingang e_2p des Drucküberwachers 66 übermittelte Spannungssignal

höher als das Bezugssignal von dem Bezugspotenliometer 68 an den Eingang e_lp des Druckfühlers 64, so liefert der Drucküberwacher 66 ein negatives Ausgangssignal von seinem Ausgang e_Op über die Leitung Ly zu der Diode 70. Da die Diode 70 jedoch nur positive Signale von dem Drucküberwacher 66 an den Begrenzer 62 durchläßt, wird das negative Ausgangssignal des Ausgangs p_0/> ^v°n der Diode 70 blockiert und dadurch daran gehindert, über den Begrenzer 62 Einstellungen des Steuerventils 28 vorzunehmen.

μ lsi das über die Leitung L₂ von dem Meßfühler 64 an den Eingang e_2p des Drucküberwachers 66 gelegte Drucksignal kleiner als das Druckvergleichssignal von dem Bezugspotentiometer 68 an den Eingang e_lf des Drucküberwachers 66 gelegte Signal, so gelangt das von dem Ausgang p_0/f des Drucküberwachers 66 abgegebene Signal über die Diode 70 über die Leitung L, zu dem Eingang e_iL des Begrenzers 62. Da das Fluß-Spannungsslgnal, welches von dem Ausgang P₀, des ersten Meßfühlers 56 über die Leitung L₅ an den Eingang e_u gelegt ist. Immer positiv ist und diese Eingangsspannung von dem Ausgang P₀, des Drucküberwachers- 66 zu dem Eingang e_lL des Begrenzers 62 positiv ist, so bewirkt ein vergrößertes Begrenzer-Ausgangsspannungssignal des Ausganges e_aL des Begrenzers 62 über die Leitung L* zu dem Steuerventil 28 das Öffnen des Steuerventils 28 mit der Wirkung, daß ein verstärkter Sauerstofffluß durch die Sauerstoff-Hauptspeiseleltung 24 stattfindet.

Zusammengefaßt dient die Einrichtung 54 zum Regeln des Sauerstoffflusses und -druckes dazu:

1. den FIuD des Sauerstoffstromes zu den Blasformelngängcn 20 jederzeit zu kontrollleren und eine Sauerstoff-Strömungsgeschwindigkeit bzw. -durchflußmenge zu den BlasformelngBngen 20 mit einer vorbestimmten DurchfluPmenge R₁ aufrecht zu erhalten, die durch die Einstellung des FluQ-Bezugspotentlometers 60 festgelegt Ist.

2. Eine Überdruckkontrolle zu gewahrleisten, welche der Regeleinrichtung 54 jederzeit gestattet, den Sauerstoffnuß zu den BlasformelngBngen 20 zu erhohen, wobei jedoch In dem Fall, daß die Sauerstoff-Durchflußmenge bzw. -Strömungsgeschwindigkeit den Druck P, an den Blasformelngfingen 20 auf einen Punkt absinken laßt, bei welchem der Eintritt von Rohelsen 18 In die Blasformen 16 möglich ware, die Regeleinrichtung 54 automatisch den Fluß und damit auch den Druck des Sauerstoffstromes an den Blasformelngangen 20 Ober den Minimaldruck Λ steigert (der Mindestbetriebsdruck P₁ Ist durch den Druck-Sollwert mittels des Druck-Bezugspotentiometers 68 eingestellt) und

3. Druckabnahmen In den Blasformen 16 zu verhindern, was insbesondere zu Beginn und am Ende der Flußmlttelelndusung In das schmelzflüssige Rohelsen 18 wichtig Ist, um das Absinken des Druckes auf einen Punkt zu verhindern, bei welchem Rohelsen 18 In die Blasformen 16 eindringen könnte.

Beispiele von Betrlebszustanden der Regeleinrichtung 54 sind In der folgenden Tafel 1 zusammengestellt.
Tafel 1

Blasform-	Vorzeichen	Ausgangs	FIuQ in bezug	Ausgangs	Ausgangs	Steuer-	Stellung des
form Si in	der Ausgangs	signal der	auf Sollwert	signal des	signal des	griffe	Ventils
bezug auf	spannung an	Diode 70	des Bezugs-	Flußüber-	Begrenzers
Sollwert des	e„, der Ein	zu 3,j	potentio	wachcrs 58	62 bei e„_L
Bezugspoten-	richtung 66		meters 60	in Volt	(Volt)
iiometers 68				(stets positiv)

1*) höher

2 höher

3 höher

4 höher

gleich tiefer höher viel höher

hoch

6 tiefer

hoch

etwa höher etwas höher
nimmt ab nimmt ab
nimmt zu nimmt zu
nimmt zu ist gleich bis
ein Signal
von Diode
70 empfangen

— dann stop

nimmt zu ist gleich bis
ein Signal
von Diode
70 empfangen

— dann stop

nimmt zu nimmt ab

Fluß Fluß Fluß

Fluß, dann Druck

Fluß, dann Druck jedoch zeitlich kurzer als vorstehend

Druck

öffnet

Sollwert-Beispiele:

fl = Druck von ca. 3 bis 4 bar

R] = FIuB von ca. 84 Nm¹ZmJn Sauerstoff

*) In Bedingung Nr. I sind alle Erfordernisse erfüllt

leicht geöffnet öfTnet 30

schließt

schließt bis Druckbegrenzung und 35 stoppt

schließt bis Druckbegrenzung und stoppt jedoch zeitlich kurzer als vorstehend

Die bereits erwähnte Stlckstoff-Spelseleltung 34 erstreckt s'ch von Ihrem Verbindungspunkt 32 mit der Sauerstoff-Hauptspeiseleitung 24 über ein Steuer-Sperrventil 30/ zu einer Verbindungsstelle 72 mit einer Stickstoff-Speiseleitung 74, die sich von einer Stickstoffquelle 76 über ein Steuer-Sperrventil 30g zu dem UmhOllungs-Gasrohr 16a erstreckt, welches mit der Blasform 16 konzentrisch ausgebildet Ist.

Sind die Ventile 30a_r 30c, 30c* und 3Oe geschlossen und die Ventile 30/, 306 und 30*' geöffnet, so strömt Stickstoff durch die Leitungen 34 und 24 zu den BlasformelngBngen 20.

Ist der Stickstoffstrom mit Hilfe des Steuer-Sperrventils 30g unterbunden, so strömt Naturgas oder dergleichen aus einer Naturgasquelle 80 über ein Steuersperrventll 3OA In eine Leitung 82 zu einer Verbindungsstelle 84 mit der Stickstoff-Speiseleitung 74 und dann durch die Stlckstoff-Spelseleltung 74 zu den UmhOllungsgas-Rohren 78 bzw. Ua.

Es ist für den Fachmann einleuchtend, daß eine Einrichtung 54' zum Regeln des Sauerstoffflusses und -drukkes in Verbindung mit einer weiteren öffnung 26, einem Fluß-Steuerventil 28' und einem Sauersioffflußfühler 56' dazu verwendet werden kann, den Fluß und den Druck von Stickstoff durch die Leitungen 34, 24 zu den Blasformen zu steuern.

Wie Flg. 2 zeigt, kann die Erfindung auf einen bodenblasenden Konverter 210 mit unterhalb der Badoberflä-

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ehe angeordneten Boden-Blasformen 212, seitlichen unter der Badoberflache angeordneten Blasformen 214 und mit weiteren seitlichen Blasformen 216 angewendet werden, wobei die letzteren auf die Kohlenstoffmonoxyd-Zone des Konverters 210 gerichtet sind. Dieser bodenblasende Konverter 210 besitzt einen Mantel oder eine Haul 218, die mit einer feuerfesten Auskleidung 220 versehen Ist. Der Konverter besitzt eine öffnung 222 und Ist auf Zapfen 224 drehbar gelagert. Die Blasformen 212, 214 und 216 vermögen In Ihrem inneren Rohr 213 entweder ein einzelnes Gas, wie Sauerstoff, Luft und Argon oder Mischungen dieser Gase zu führen. Durch die Inneren Rohre 213 können auch pulverisierte Zusatzstoffe, wie Flußmittel (gebrannter Kalk oder dergleichen), Verflüssigungsmittel (Flußspat oder dergleichen) oder Sperr- oder Desoxydationsmittel (Ferromangan oder dergleichen) In den Ofen eingeblasen werden. Durch das äußere Rohr 215 wird ein Umhüllungsgas, wie Propan, ίο Naturgas, Leichtöl oder dergleichen dem Ofeninneren zugeführt.

Wie Flg. 3 zu entnehmen, kann die Erfindung auch auf einen elektrischen Lichtbogenofen 21Oo angewendet werden, welcher eine vertikale und eine geneigte unterhalb der Badoberfläche angeordnete Boden-Blasform 212a bzw. 212a' besitzt. Ferner sind In dem Ofen 21Oo seitliche unterhalb der Badoberflache angeordnete Blasformen 214a und eine weitere seitliche Blasform 216a angeordnet, wobei die letztere auf die Kohlenstoffmonoxyd-Zone des Ofens 210a gerichtet 1st. Dieser Elektrolichtbogenofen 210a besitzt einen Mantel 218a, der mit einer feuerfesten Auskleidung 220a, einer seitlichen Tür 226 und einem feuerfesten Deckel 228 versehen Ist. In dem feuerfesten Deckel 228 sind Elektrodendurchtrlttsöffnungen 230 vorgesehen. Ferner ist In dem Ofen eine Abstichöffnung 232 und eine Absilchrlnne 234 vorgesehen, wobei sich letztere von dem Abstichloch 232 nach außen erstreckt. Die Blasformen 212 und 212a', 214a und 216a führen In einem Inneren Rohr 213 entweder ein elnzelnes Gas, wie Sauerstoff, Stickstoff oder Luft oder Mischungen dieser Gase in das Ofeninnere. Die ieUigen&finten Blasformen können auch In den genannten Gasen oder Gasgemischen enthaltene pulverisierte Zusatzstoffe, wie Flußmittel, Verflüssigungsmittel, Sperr- oder Desoxydatlonsmlttel führen. Durch das äußere Rohr 215 wird ein Umhüllungsgas, wie Propan, Naturgas, Leichtöl oder dergleichen In das Ofeninnere eingeblasen.

Außerdem kann die Erfindung auch, wie Flg.4 zu entnehmen Ist, auf einen SM-Ofen 2106 angewandt Ii werden, der vertikale und geneigte unter der Badeoberflache angeordnete Boden-Blasformen 2120 bzw. IYLb' besitzt. Ferner Ist In dem Ofen 2106 eine seitliche unterhalb der Badoberflache angeordnete Blasform 2146 und eine seitliche Blasform 2166 angeordnet, wobei letztere auf die Kohlenstoffmonoxydzone des Ofens 2106 gerichtet 1st. Dieser SM-Ofen 2106 enthalt einen feuerfest ausgekleideten Boden 236, eine feuerfest ausgekleidete nach außen geneigte Rückwand 238, eine feuerfest ausgekleidete Vorderwand 240, eine Charglertür 242 In der Wand 240 und einen feuerfest ausgekleideten Deckel 244. Ein gegenüber der Charglertür 242 vorgesehenes Abstichloch 2326 führt zu einer Abstichrinne 2346. Die Blasformen 2126, 2126', 2146 und 2166 führen in einem inneren Rohr 213 entweder ein einzelnes Gas, wie Sauerstoff, Luft oder Stickstoff oder Mischungen dieser Gase. Durch das Innere Rohr 213 können auch pulverisierte Zusatzstoffe, wie Flußmittel oder Desoxydatlonsmlttel mit den jeweiligen Gasen oder Gasgemischen In den Ofen eingeblasen werden. Durch ein äußeres Rohr 215 wird ein Umhüllungsgas, wie Propan, Naturgas, Leichtöl oder dergleichen In den Ofen eingedost.

Wie des weiteren FI g. 5 zu entnehmen, kann die Erfindung auch auf einen kippbaren SM-Ofen 210c angewandt werden, der auf Rollen 246 gelagert Ist, die In einer bogenförmigen Bahn angeordnet sind um die Rotation des Ofens urn seine Längsachse zwecks Entleerung des OfcninhaUes durch ein Abstichloch 232c und eine Abstichrinne 234c zu gestalten. Wie Flg. S zu entnehmen. Ist der kippbare SM-Ofen 210c mit vertikalen und geneigten unterhalb der Badoberflache angeordneten Boden-Blasformen 212c bzw. 212c' versehen, die über einen Windkanal mit den in Flg. 1 dargestellten Blasformelngängen 20 und Stlckstoff-Spelseleltung 74 verbunden sind. Außerdem sind an dem Ofen 210c eine unterhalb der Badoberflache angeordnete seitliche Blasform 214c und eine seitliche Blasform 216c angeordnet, wobei letztere auf die Kohlenstoffmonoxydzone des Ofens 210c gerichtet Ist. Der kippbare SM-Ofen besitzt einen feuerfest ausgekleideten Boden 236c, eine feuerfest ausgekleldete Rückwandung 238c, eine feuerfest ausgekleidete vordere Wandung 240c, In welcher eine Chargtertür 242c angeordnet ist, und einen feuerfest ausgekleideten Deckel 244c. Die Blasformen 212c, 212c' und 214c und 216c führen In einem Inneren Rohr 213 ein einzelnes Gas, wie Sauerstoff, Luft oder Argon oder Mischungen dieser Gase. Durch das genannte Innere Rohr 213 können auch von den Gasströmen mitgeführte pulverförmlge Zusätze, wie Flußmittel oder Desoxydatlonsmlttel In den Ofen eingeführt werden. Durch ein äußeres Rohr 215 so wird ein Kühlgas, wie Propan, Naturgas, Leichtöl oder dergleichen In den Ofen eingedost.

FI g. 6 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen Mischer 210a* für Warmeinsatz, der eine Haut oder einen Mantel 218a* besitzt, welcher mit einer feuerfesten Auskleidung 22Oa^- versehen 1st. Ferner besitzt der Mischer 210a* eine Beschickungsöffnung 222t/ und eine AusfluDrlnne TMd. Der Mischer 21Od 1st schwingbar oder oszillierbar auf Rollen 246a* zwischen der Beschlckungs- und der Entleerungsstellung gelagert. SS Der Mischer 210d besitzt vertikale und geneigte unterhalb der Badoberflache angeordnete Boden-Blasformen IYLd bzw. 212<f, seitliche unterhalb der Badoberfläche angeordnete Blasformen IUd und eine seitliche Blasform 216t/, die auf die Kohlenstoffmonoxyd-Zone des Mischers IWd gerichtet ist. Die Blasformen U2d, l\ld\ WAd und 216</ führen in einem Inneren Rohr 213 ein einzelnes Gas, wie Sauerstoff, Luft oder Argon oder Mischungen dieser Gase. Durch das Innere Rohr 213 können auch von den Gasströmen mitgeführte pulverförmlge Zusatzstoffe, wie Flußmittel oder Desoxydationsmittel In den Mischer eingeblasen werden. Durch ein äußeres Rohr 215 wird ein Umhüllungsgas, wie Propan, Naturgas, Leichtöl oder dergleichen In den Mischer eingedost.

Wie den Fig. 2. 3, 4, 5 und 6 zu entnehmen. Ist eine Abstlch-Blasform 32" im Bereich der jeweils dargestellten Entleerungsöffnungen angeordnet. Bei diesen öffnungen handelt es sich um die Mündung 222 (Fig. 2), die Abstichrinnen 234 (Flg. 3), 2346 (Flg. 4), 234c (Flg. 5) und TMd (Flg. 6). Die Anordnung der Blasformen 32" Im Bereich der Entleerungsöffnungen der jeweiligen Stahlwerksgefäße dient der Verhinderung der Ausbildung von Mündungsbären im Bereich der Entleerungsüffnungen während des Entleerens des jeweiligen Gefäßes. Dadurch wird Insbesondere die Ausbildung von Chrom-Nlckel-Mündungsbären verhindert, die leicht beim Frischen rostfreier Stahle auftreten.

Ms der vorstehenden Beschreibung der Arbeitsweise der Sauerstoff-Flußüberwachungselnrlchtung 55, de·.' El»lcinung 54 zum Regeln des Sauerstoff usses und -druckes ergibt sich für den Fachmann, daß damit ein verbessertes Verfahren zum Saaerstofffrlschen von geschmolzenem Rohelsen zu Stahl offenbart worden 1st. Dieses Verfahren enthält die folgenden Schritte:

a) die Durchllußmenge des Frlschgasstromcs durch die Hauplspelsclcltung wird kontinuierlich gemessen, die Fluß-Meßwerte mit einem Bezugssignal verglichen und die Durchflußmenge In Abhängigkeit von den Meßwerten so geregelt, daß ein kontinuierlicher Frischgasstrom erzielt wird, daß

b) der Druck des Frischgasstromes kurz vor der Winddüse kontinuierlich gemessen, die Druck-Meßwerte mit einem Bezugssignal verglichen werden und daß der Druck In Abhängigkeit von den Meßwerten so geregelt η wird, daß ein vorgegebener Mindestdruck aufrecht erhalten wird und

c) daß der Druck-Meßwert lediglich dann bei der Regelung des Frischgasstromes berücksichtigt wird, wenn der Druck auf einen vorher festgelegten Mindestdruck abfällt.

Wie sich aus der Flg. 1 entnehmenden Angabe »von Sauerstoffquelle« ergibt, wird Sauerstoff aus der Sauerstoffqueile Über die Sauerstoff-Hauptspelseleltung 24 mit einer vorbestimmten Sauerstoffströmungsgeschwlndlgkelt bzw. -durchflußmenge R₁ den BlasformelngSngen 20 zugeführt, um das schmelzflüsslge Rohelsen 18 r.i

Mit Hilfe des Meßfühlers 64, des Drucküberwachers 66, der Sperrdiode 70, des Begrenzers 62 und des Flußsieuerventlls 28 wird der Druck des Sauerstoffstromes In den Blasformelngängen 20 auf einen Wert Λ gesteuert bzw. gebracht, der um etwa 3 bar geringer ist als der Unterschied zwischen dem etwa 12 bis 18 bar betragenden Druck de' Sauerstoffquelle und dem Sau-.rstoffdruckabfall P₀, welcher sich daraus ergibt, daß Sauerstoff von der Sauerstoffquelle über die Sauerstoff-Hauptspelseleltung 24 zu den Blasformelngängen 20 geführt wird.

Über die Leitungen 38 und 50, die Kalk vorratsbehälter 48 und 48', die Kalk-Elndüsventlle 52 und 52' und die Kalkauslaßleitung 42 wird fein zerteilter Kalk In den Sauerstoffstrom an der Etnblasstelle 40 eingetragen, bevor der Sauerstoffstrom In die Blasformelngänge 20 eintritt.

Oberhalb oder vor der Einblasstelle 40 wird der Druck des Sauerstoffstromes gesteigert, um die vorbestimmte Sauerstoffströmungsgeschwindigkelt bzw. -durchflußmenge R, an den Eingängen 20 der Blasformen 16 im wesentlichen konstant zu halten.

Mit Hilfe des ersten Meßfühlers 56 wird die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchflußmenge des Sauer-Stoffstromes an der öffnung 26 vor oder oberhalb der Elnblasstelle 40 ermittelt, um ein Flußsignal zu erzeugen. Das Flußsignal wird über die Leitung L_x dem Eingang «y des Flußüberv/achers 58 zugeführt. Dieses Flußsignal wird an dem Flußüberwacher 58 mit einem Bezugssignal verglichen, weiches der angestrebten Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge R₁ des Sauerstoffstromes entspricht und an dem Flußüberwacher 58 an dem Eingang e_v anliegt.

Ein Fluß-Ausgangssignal von dem Ausgang e_0/ des FlußOberwachers 58 wird an einen Flußbegrenzer 62 angelegt und ein Fluß-Ausgangssignal wird von dem Ausgang e_0L des Flußbegrenzers 62 über die Leitung Z.» dem Steuerventil 28 zugeführt, um das Steuerventil 28 derart einzustellen, daß die angestrebte Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge des Sauerstoffstromes durch das Steuerventil 28 erfolgt.

Mit Hilfe des Druckfühlers 64 wird der Druck des Sauerstoffstromes im Bereich der Blasformeingänge 20 ermittelt, um ein Dnickslgnal zu erzeugen.

Das Drucksignal wird über die Leitung L₁ an den Eingang e^ des Drucküberwachers 66 gelegt. Das an dem Eingang e^ des Drucküberwachers 66 anliegende Drucksignal wird mit einem Druck-Bezugsslgnal verglichen, welches den angestrebten Druck P₁ des Sauerstoffstromes an den Blasformelnlässen 20 wiedergibt und an dem Eingang e_lp des Drucküberwachers 66 anliegt. «

Ein Ausgangssignal wird von dem Ausgang eo_p des Drucküberwachers 66 an den Flußbegrenzer 62 angelegt und ein Ausgangssignal wird von dem Ausgang e_0L des Flußbegrenzers 62 an das Steuerventil 28 übermittelt, um das Steuerventil derart einzustellen, daß ein Sauerstofffluß durch das Flußsteuerventil 28 stattfindet, welcher den angestrebten Druck P₁ des Sauerstoffslromes In den Blasformelngängen 20 erzeugt.

Mit Hilfe der Sperreinrichtung 70 wird das Ausgangssignal des Ausganges e_Op des Drucküberwachers 66 zu dem Eingang e_lL des Flußbegrenzers 62 gesperrt, wenn der Druck des Sauerstoffstromes an den Blasformelngängen 20 größer 1st als der angestrebte Druck Λ des Sauerstoffstromes In diesen Blasformelngängen 20.

Für den Fachmann ergibt sich aus dem vorstehenden, daß die geschilderten Vorteile der Erfindung durch das beschriebene Verfahren und die geschilderte Vorrichtung zum Frischen von schmelzflusslgem Roheisen zu Stahl erzielt worden sind. Das Verfahren nach der Erfindung arbeitet unterhalb der Schallgeschwindigkeit (Mach 1,0) und Im Unterschallbereich bei 0,7 bis 0,8 bezogen auf eine Geschwindigkeit von Mach = 1,0. Das Verfahren nach der Erfindung hält die Sauerstoff-Strömungsgeschwindigkeit bzw. -durchflußmenge R, während der Blasperiode und Insbesondere während der Flußmittel-Elndüsperlode aufrecht, während welcher fein zerteilte Feststoffteilchen In Form von Kalk durch die Blasformen 16 In den Ofen elngedüst wird. Außerdem wird der Sauerstoffstrom R₁ konstant gehalten, wenn keinerlei Kalkzusatz durch die Blasformen 16 erfolgt. Das Verfahren nach der Erfindung verhindert zeitliche Druckschwankungen bzw. Druckabfälle an den BlasformelngSngen 20 Insbesondere während des Beginns und des Unterbrechens der Flußmlitel-Elndüsung auf einen Druckwert, der unterhalb eines Mindestdruckes P, Hegt, wodurch das schmelzflüsslge Roheisen daran gehindert wird, in die Blasformen 16 einzudringen.

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Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Frischen einer Metallschmelze auf Elsenbasis mit einem Frlschgefäß, In das ein Frischgas von einer unter Überdruck stehenden Frischgasquelle Ober eine Hauptspeiseleitung durch mindestens eine unterhalb der Oberflache der Metallschmelze In das Frischgefäß mündende Winddose einleitbar Ist, und mit mindestens einer Elnblasvorrlchtung zum Einblasen von Feststoffteilchen In die Hauptspeiselei tung vor dem Eintritt des Frischgases In die Winddüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptspeiseleitung (24) eine Ventil (28) enthält, daß ein erster Meßfühler (56) zum Abfühlen des durch das Einblasen der Feststoffteilchen (22) verursachten Druckabfalls vorgesehen ist, daß eine Regeleinrichtung (54) mit dem Meßfühler (56) und dem Ventil (28) verbunden 1st und daß Im Bereich der Winddüse (16) In der Hauptspeiseleitung ein mit der Regeleinrichtung (54) verbundener Meßfühler (64) zum Ermitteln des Ist-Druckes vorgesehen Ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Meßfühler (56) als Flußfühler ausgebildet ist und daß die Regeleinrichtung (54) eine Flußüberwachungselnrtditung (55) aufweist, In welcher ein von diesem Flußfühler (56) kommendes Slgnaf mit einem Bezugssignal vergleichbar 1st.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Druck-Meßfühler (64) als Druckfühler ausgebildet Ist und daß die Regeleinrichtung (54) eine DruckOberwachungselnrichtung (57) aufweist. In welcher ein von diesem Druckfühler kommendes Signal mit einem Bezugssignal vergleichbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucküberwachungseinrichtung (57) eine Sperre, insbesondere Sperrdiode (70) aufweist, und daß die Sperre für solche einkommenden Signale unpassierbar Ist, welche einen über einen festgelegten Minimaldruck liegenden Druck anzeigen.

5. Verfahren zum Frischen einer Metallschmelze auf Elsenbasis la einem Frischgefäß, bei welchem ein Frischgas von einer unter Überdruck stehenden Frlschgasquelle Ober eine Hauptspeiseleitung in mindestens eine unterhalb der Oberflache der Metallschmelze In das Frischgefäß mündende Winddüse eingeleitet wird, und bei welchem ein Strom von Feststoffteilchen in den Frischgasstrom eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß