DE2342003C2 - Verfahren und Vorrichtung zum diskontinuierlichen Einblasen von Sauerstoff in LD-Konverter - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum diskontinuierlichen Einblasen von Sauerstoff in LD-KonverterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum diskontinuierlichen Einblasen von Sauerstoff in LD-Konverter
sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Einblasen von Sauerstoff in LD-Konverter mittels
einer Lan/.e, die: einen l.an/cnkopf mit mehreren Düsen aufweist, um die Wechselwirkung /wischen den verschiedenen
Phasen des Konvcrierinhaltcs. insbesondere
zwischen der Metallschmelze und der darüber befindlichen Schlackenschicht zu steigern, wobei das Einblasen
des Sauerstoffs zumindest während eines Bruchteils der Blasdauer durch zeitweiliges Verändern der Eindringtiefe
der aus den Düsen austretenden Sauerstoffstrahlen in das Bad diskontinuierlich durchgeführt wird.
Bei einem in der DE-AS 14 33 486 beschriebenen Verfahren zum Frischen von Schmelzbädern wird zusammen
mit dem Sauerstoff Wasserdampf ein^ebiasen.
to Um eine besonders intensive Vermischung des Sauerstoffs mit dem Wasserdampf zu erzielen, ist vorgesehen,
daß entweder dem Sauerstoff oder dem Wasserdampf vor dem Vermischen Druckimpulse aufgeprägt werden,
wodurch zusätzlich eine- Vergrößerung der Eindringtie-
fe der Gasstrahlen in das Schmelzbad erzielt wird. Da der Impulserzeuger im Lanzenoberteil angeordnet ist,
kommen die Druckimpulse zur gleichen Zeit an den Austrittsöffnungen der verschiedenen Düsen an und bewirken
eine gleichzeitige Druckerhöhung der aus den Düsen austretenden Gasstrahlen. Demzufolge wird die
Eindringtiefe der Gasstrahlen zur Eleichen Zeit vergrößert.
Aus der FR-PS 13 46 214 ist auch bereits eine Vorrichtung zum Einblasen von Sauerstoff in LD-Konverter
mittels einer Lanze mit einem Lanzenkopf bekannt, der mehrere Düsen aufweist, wobei an den Eintritisöffnungen
der Düsen ein um die Lanzenachse drehbares Absperrorgan in Form einer Lochscheibe angeordnet
ist, mit dem sich der Strömungsquerschnitt aller Düsen gleichzeitig und gleichförmig verändern läßt
Die Reaktionsgeschwindigkeiten zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff, wie sie sich unter den gegebenen
physikalischen Bedingungen von LD-Konvertern erzieien lassen, sind wesentlich höher als diejenigen, welche
in der Praxis erzielt werden. Die jeweils erreichte Leistung wird im allgemeinen durch den Ausstoß der gasförmigen
Produkte beim Frischen beeinflußt (Vorrichtungen zur Rauchabsaugung. Rekuperatoren, Spuck-
und Auswurfvorgänge).
Im Gegensatz dazu gibt es andere Reaktionen des Frischvorgangs, welche weniger schnell ablaufen, insbesondere
im Falle der schwachen Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Phasen des Konverterinhaltes;
unter den letzteren sind diejenigen zwischen der Schlakke und der Metallschmelze (Entschwefelung, Entphosphorung,
Oxydation von Mangan, Bildung von Schlakke) von besonderem Interesse. Die dargelegte Situation
wird durch die Tatsache bestätigt, daß am Ende des Blasvorgangs die jeweiligen Reaktionen bis zu einem
Punkt fortgeschritten sind, welcher sehr weit von dem thermodynamischen Gleichgewicht entfernt ist. Diese
Nachteile treten insbesondere bei hoher spezifischer Leistung in Erscheinung, und sie haben auf der einen
Seite /u einer Vergrößerung der Anzahl der Düsen der Lanzenköpfe und auf der anderen Seite zur Verwendung
von speziellen Produkten geführt, welche die Bildung der Schlacke beschleunigen.
Da die Koeffizienten für den eigentlichen Massentransport
für die Reaktionen zwischen Schlacke und
h(i McUiII hinreichend groß sind, ist die Beschränkung der
Wechselwirkung zwischen den vorliegenden Phasen und demzufolge die Reaktionsgeschwindigkeit durch
die verringerten Austnuschflächcn zwischen den genannten Phasen bedingt. Die beschränkten Austausch-
b5 fluchen sind dadurch bedingt, daß bei den bekannten
Bkisvcrfahren die Schlacke von der Metallschmelze getragen
wird, und daß sich im allgemeinen der Kontakt zwischen den Phasen des Konverterinhaiics ausschließ-
lieh durch die partielle Turbulenz der Sauerstoffstrahlen
und durch die davon herrührenden Instabilitätserscheinungen
ergibt, welche an der Grenzfläche zwischen dem Sauerstoff und den verschiedenen Phasen des Konverterinhaltes
vorliegen.
Die partielle Turbulenz der Sauerstoffstrahlen, welche aus durch die Schlackenschxht hindurchgehenden
Kanälen austreten, ist nützlich, da die Schlacke an den Seitenflächen dieser Kanäle von den Strahlen mitgerissen
wird. Dieser Umstand rechtfertigt unter anderem eine Vergrößerung der Anzahl der Düsen von Hochleistungslanzen
wegen der dadurch bedingten Vergrößerung der Seitenfläche der sich ergebenden Kanäle.
Unter anderem ruft die Turbulenz der Sauerstoffstrahlen Instabiütätserscheinungen auf der Oberfläche
des Konverterinhaltes hervor, wobei diese Instabilität eine Vermischung des Sauerstoffs mit den anderen Phasen
bewirkt.
Die vorgenannte Erscheinung bewirkt die Dispersion der verschiedenen Bestandteile des Endprodukts, die
wiederum, da das System im wesentlichen durch eine flüssige Matrix gebildet wird, dazu neigen, sich unter
dem Einfluß der Schwerkraft zu trennen, wobei diese Trennung infolge der Wirkung der Sauerstoffsirahlen
durch das Hinzutreten neuer Mengen an Bestandteilen in Form von flüssigen, festen oder gasförmigen Partikeln
ausgeglichen wird.
Da die Vermischung von Instabilitätserscheinungen begleitet ist, weiche im übrigen auch an der Grenzfläche
zwischen dem Sauerstoff und der Schlacke auftreten, findet sie für unterschiedliche Mengen der Bestandteile
des Systems, d. h. auf diskontinuierliche Weise statt. Daraus folgt, daß im Hinblick auf eine Verbesserung des
Mischvorgangs und demzufolge der Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Phasen ein diskontinuierlicher
Verfahrensablauf anzustreben ist.
Um die in der Schlacke und in dem Bad auftretenden Instabiütätserscheinungen zu steigern, oder um sie hervorzurufen,
falls sie noch nicht vorliegen sollten, kann man auf die Zuführung des Sauerstoffs einwirken, um
diese diskontinuierlich zu machen, oder, insbesondere, um dieser eine pulsierende Eigenschaft zu verleihen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren weiterzubilden, um die Massentransporterscheinungen
innerhalb des aus Schmelze-Schlacke-Gas bestehenden komplexen mehrphasigen Systems zu steigern und damit den Frischvorgang zu
beschleunigen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Austrittsöffnungen der Düsen nacheinander
ganz oder teilweise versperrt werden.
Da die Sauerstoffstrahlen mit diskontinuierlicher Energie auftreffen, rufen sie neben der Zirkulation der
Metallschmelze und der Schlacke in zu der Konvcrlerachse
parallelen Ebenen auch noch Bewegungen normal zu dieser Achse, d. h. parallel zur Oberfläche des Konverterinhaltes
hervor.
Durch das diskontinuierliche Zuführen von Sauerstoff ergeben sich folgende Vorteile: Die Schlacke wird diskontinuierlich
(und daher wiederholt) und mit größerer Geschwindigkeit (und daher in größerer Menge) in die
Metallschmelze mitgerissen. Das Phänomen der Grenzflächen-Instabilität wird verstärkt, und es folgt daraus
eine größere Dispersion der Schlacke in kleine Partikel und demzufolge eine verbesserte Emulsion von Schlakke
und Metallschmelze mit einer kürzeren mittleren Lebensdauer.
Mil anderen Worten, es erfolgt eine wesentliche Steigerung des Massentransports infolge einer größeren
Grenzfläche zwischen der Schlacke und der Metallschmelze und infolge größerer Konzentrationsunterschiede
zwischen den an den Reaktionen teilnehmenden Komponenten, was sich in einem schnelleren Reaktionsablauf äußert.
Dadurch, daß in ein und derselben Zone abwechselnd die Schubkraft der Sauerstoffstrahlen vorhanden bzw.
nicht vorhanden ist, entsteht eine Strömung der Schlakke und der Metallschmelze zum Zentrum des Konverters
hin; und schließlich werden tangentiale Bewegungen erzeugt, welche eine stärkere Zirkulation sowohl
der Metallschmelze als auch der Schlacke hervonufen.
Die durch die verschiedenen Arten der erzeugten Bewegungen bewirkte Vermischung des Konverterinhaltes
hat eine Homogenisierung sowohl der Schlacke als auch der Metallschmelze zur Folge, und zwar nicht nur
in bezug auf die in diesen enthaltener, verschiedenen
Bestandteile, sondern auch in bezug auf die Temperaturverteilung.
Dieses diskontinuierliche Einblasen ,on Sauerstoff kann in bereits in Betrieb befindlichen AtiJa^en verwirklicht
werden, ohne daß hohe Umbaukosten anfallen, da es lediglich notwendig ist, die Lanzenköpfe und Teile
der Lanzenkanäle auszubauen.
Die ErPndung wird im folgenden anhand einiger in den Zeichnungen veranschaulichter bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Kopf einer Sauer-
jo stoff lanze gemäß einer ersten AusführungiJorm,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Kopf einer Sauerstofflanze gemäß einer zweiten Ausführungsform,
F i g. 3 einen Querschnitt durch den Kopf einer Sauerstofflanze gemäß einer dritten Ausführungsform, und
Fig.4a,4b und 4c eine schematische Darstellung zur
Erläuterung der Wirkung des diskontinuierlichen Einblasens von Sauerstoff durch die auf der Metallschmelze
schwimmende Schlackenschicht.
F i g. 1 zeigt den Querschnitt des Kopfes 1 einer Sauerstofflanze
in einer Ebene rechtwinklig zur Achse der Lanze, welche mit vier Düsen A zum Einblasen von
Sauerstoff versehen ist. In der Seitenwand 2 einer jeden Düse ist in einer Ausnehmung 3 jeweils ein seitlicher
Absperrzapfen S angeordnet, welcher durch eine Feder C in seiner zurückgezogenen, unwirksamen Stellung
gehalten wird. Ein Steuernocken D. welcher um die Lanzenachse rotiert, drückt während seiner Verdrehung
nacheinander auf die seitlichen Absperrzapfen B, wodurch diese radial nach außen verlagert werden und die
Austriltsöffnung der betreffenden Düse A zunehmend versperren.
Die miteinander in Berührung stehenden Profile dieses Steuernockens und der Enden der seitlichen Absperrzapftn
sind so ausgebildet, daß sie diese teilweise Absperrung in der günstigsten Weise bewirken. Dieser
Steuernocken kann insbesondere mehrere Vonprünge aufweisen, d. h. es ist nicht notwendig, daß er während
jeder Umdrehung die Querschnittsfläche einer jeden Düse nur einmal verkleinert. Die Drehgeschwindigkeit
bo dieses Steuernockens kann selbst im Verlauf ein und
desselben Blasvorganges veränderlich sein. Das Nok= kenprofil kann derart ausgebildet sein, daß in vorbestimmten
Stellungen dieses Nockens keine der Düsen versperrt wird. Der Steuernocken kann im Uhrzeigersinn
oder im Gegenuh.zeigersinn verdreht werden, und diese Drehrichtung kann im Verlauf ein und desselben
Blasvorganges mehrmals geändert werden.
Die Steuerung der seitlichen Absperrzapfen B könnte
Die Steuerung der seitlichen Absperrzapfen B könnte
auch durch in der Zeichnung nicht dargestellte Elektromagneten
oder durch ein pneumatisches oder hydrauli-. sches System erfolgen.
in F i g. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel zur diskontinuierlichen
Absperrung der Düsen veranschaulicht, welches mit axialen Absperrzapfen Farbeitet. Die
Figur zeigt einen Schnitt durch ein Ende der Sauerstofflanze 101 in einer Ebene, welche die Achse dieser Lanze
und der Düsen £zum Einblasen des Sauerstoffs enthält. Die Absperrzapfen F, welche in Richtung der Düsenachse
hin- und herbewegbar sind, können die Querschnittsfläche der Düse ganz oder teilweise versperren.
Die Reihenfolge und die Frequenz der Absperrung wie auch das Verhältnis zwischen der Dauer der Absperrung
und der Dauer des unbehinderten Einblasens \r>
von Sauerstoff kann beliebig sein und während des Blasvorgangs verändert werden. Die Absperr/apfcn müssen
in bezug auf ihre Achse nicht unbedingt symmetrisch ausgebildet sein, und sie können während des Biasvorgangs
für bestimmte Zeiträume in ihrem angehobenen Zustand gehalten werden, so daß sie die Düsen nicht
versperren. Der Hub der Absperrzapfen kann veränderlich sein. Der Mechanismus zum Steuern der axialen
Absperrzapfen kann ähnlich demjenigen der zuvor beschriebenen seitlichen Absperrzapfen ausgebildet sein. 2·->
In F i g. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispicl einer Absperrvorrichtung
für einen mit drei Düsen C versehenen Lanzenkopf 201 veranschaulicht, welche ein drehbares
Absperrorgan H aufweist. Diese Figur zeigt den Querschnitt des Lanzenkopfes im rechten Winkel zur jo
Achse der Lanze in der Nähe der Austrittsöffnungen der Sauerstoffdüsen G. Das Absperrorgan H, welches
um die Lanzenachse rotiert, versperrt während seiner Verdrehung nacheinander die Austrittsöffnungen der
Düsen, um dadurch die Sauerstoffzufuhr zu verringern. «
Die Drehgeschwindigkeit dieses Absperrorgans
I~ braucht nicht unbedingt konstant /u sein, sondern sie
kann sich im Verlauf ein und desselben Blasvorgangs ändern, um dadurch eine Veränderung der Absperrdauer,
und unabhängig davon, eine Veränderung der Dauer des unbehinderten Blasvorgangs zu ermöglichen. Das
Profi! dieses Absperrorgans kann derart sein, daß in
vorgegebenen Stellungen desselben keine der Düsen abgesperrt ist. Dieses Absperrorgan kann im Uhrzeigersinn
oder im Gegenuhrzeigersinn verdreht werden. 4<; und die Drehrichtung kann im Verlauf ein und desselben
Blasvorgangs mehrmals geändert werden.
Eine der Folgen des diskontinuierlichen Einblasens des Sauerstoffs in einen LD-Konverter ist in F i g. 4 veranschaulicht.
Der aus einer der Düsen des Lanzenkopfes 11 austretende Sauerstoffstrahl 10 erfüllt im Falle einer
nicht versperrten Düsen (Fig.4a) die Hauptaufgabe,
daß Sauerstoff mit der Metallschmelze 12 und mit der seitlichen Oberfläche des Kanals zusammenwirkt, den
sich dieser Strahl durch die Schlacke 13 bahnt. Wenn die Düse ganz oder teilweise versperrt ist, so daß die Querschnittsfläche
der Austrittsöffnung der Düse gleich Null oder sehr klein ist, so neigt die Schlacke 13 dazu, den
zuvor gebildeten Kanal auszufüllen, indem sie vom Umfang aus nach innen fließt (Fig.4b). Wenn die Absper- w
rung beseitigt ist. so trifft der aus der Düse wieder mit hoher Geschwindigkeit austretende Sauerstoffstrahl
unmittelbar auf die Schlacke auf. welche den genannten Kanal ganz oder teilweise ausgefüllt, hat. und reißt diese
in das Bad mit. tr>
Hierzu4 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zum Einblasen von Sauerstoff in LD-Konverter
mittels einer Lanze, die einen Lanzenkopf mit mehreren Düsen aufweist, um die Wechselwirkung
zwischen den verschiedenen Phasen des Konverterinhaltes, insbesondere zwischen der Metallschmelze
und der darüber befindlichen Schlakkenschicht zu steigern, wobei das Einblasen des Sauerstoffs
zumindest während eines Bruchteils der Blasdauer durch zeitweiliges Verändern der Eindringtiefe
der aus den Düsen austretenden Sauerstoffstrahlen in das Bad diskontinuierlich durchgeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Austrittsöffnungen der Düsen nacheinander ganz oder teilweise versperrt werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Lanze mit einem
Lanzcokopf. der mehrere Düsen aufweist, die
mit AbspciTorganen versehen sind, mit denen der
Querschnitt der Austrittsöffnung der Düsen veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Absperrorganen
(B; F: H) die Austrittsöffnungen der Düsen (A: E; G) nacheinander ganz oder teilweise
versperrbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der mehrere Düsen kreisförmig um die Lanzenachse herum angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Seitenwand (2) der Düsen (A) mindestens eine der Lanzenachse
zugekehrte Ausnehmung (3) vorgesehen ist, in der ein radial verschiebbarer Absperrzapfen
^geführt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die verschiebba» ..-n Absperrzapfen (B)
durch eine Feder (C) in eine unwirksame Stellung belastet sind und durch einen um die Achse des Lanzenkopfes
(1) drehbaren Steuernocken (D) in eine die Austrittsöffnung der betreffenden Düse (A) versperrende
oder teilweise versperrende Stellung verschiebbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet,
daß die Absperrzapfen (B)awch eine elektrische,
pneumatische, hydraulische od. dgl. Einrichtung betätigbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Düsen (E) ein axialer Absperrzapfen
(F) zugeordnet ist. welcher in Axialrichtung der Düse (E) bis zum vollständigen Versperren
ihrer Austrittsöffnung gesteuert verschiebbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem um die Lanzenachse drehbaren Absperrorgan, dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Absperrorgan (H) die Austrittsöffnungen der Düsen (C) nacheinander versperrbar
sind.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009030190A1 (de) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Lischka, Helmut, Dr. | Injektionsmetallurgisches Einblasverfahren |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2198998A1 (en) | 1974-04-05 |
| JPS4965311A (de) | 1974-06-25 |
| DE2342003A1 (de) | 1974-04-18 |
| BE804420A (fr) | 1974-01-02 |
| JPS5626685B2 (de) | 1981-06-20 |
| FR2198998B1 (de) | 1977-08-05 |
| IT968129B (it) | 1974-03-20 |
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