DE2343546A1

DE2343546A1 - Bodenblasendes frischgefaess und verfahren zu dessen betrieb

Info

Publication number: DE2343546A1
Application number: DE19732343546
Authority: DE
Inventors: Andre Hubert Brisse; David Kallom Griffiths
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1972-08-29
Filing date: 1973-08-29
Publication date: 1974-03-14
Also published as: YU221573A; US3802685A; ATA748973A; RO65611A; AU5969173A; CA980577A; BR7306617D0; GB1452962A; IN140050B; BE803678A; JPS5729529B2; FR2197987A1; NL7311883A; DE2343546C2; SU576054A3; HU166951B; IT993808B; ES418299A1; FR2197987B1; AT338309B

Description

Bodenblasendes Frischgefäß und Verfahren zu dessen Betrieb

Die Erfindung betrifft einen Tiegel zum Frischen eines darin 'enthaltenen Schmelzbades und ein Verfahren zu dessen Betrieb . mit einer Öffnung in seinem oberen Abschnitt und wenigstens einer sich unterhalb der Badoberfläche durch die Tiegelwandung erstreckenden Blasform, mit deren Hilfe dem Schmelzbad Frischgas zuführbar ist.

Beim bodenblasenden Sauerstoff-Frischverfahren, welches in der englischen Fachsprache als Q-BOP-Verfahren bezeichnet wird, ist das Fri'schgefäß mit einem entfernbaren Boden oder Stopfen versehen, der eine oder.mehrere Blasformen enthält, durch v;elche Sauerstoff und andere Gase oder Stoffe, wie Kalk oder anderes Flußmittel in das Frischgefäß eingeblasen werden. Jede Blasform enthält ein Sauerstoff-Zufuhrrohr, welches von einem größeren konzentrischen Einlaßrohr für die

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gleichzeitige Eindüsung eines Umhüllungsgases umgeben ist, welches garjnicht oder nur langsam mit dem schmelzflüssigen Metall und mit dem Material reagiert, aus welchem die Düse hergestellt ist· Dieses Umhüllungsgas wirkt als Kühlmittel, welches die Reaktion zwischen dem schmelzflüssigen Metall·' und dem Sauerstoff im Bereich der Blasform verringert, wodurch eine rasche Erosion der Düse verhindert wird und gleichfalls auch die Erosionsgeschwindigkeit der feuerfesten Auskleidung des Irischgefäßbodens vermindert wird. Auf diese Weise erfolgt der Verschleiß der Ofenauskleidung und der Blasform mit der gleichen Geschwindigkeit.

Die südafrikanische Patentschrift 691 280 lehrt, daß die gesamte Querschnittsfläche in (cm ) der Sauerstoff zuführenden Blasformrohre annähernd gleich dem Gewicht des in das Frischgefäß eingebrachten Roheisens, gemessen in (t), entsprechen soll. Der gleiche Vorveröffentlichung ist zu entnehmen, daß der größte zulässige Düsendurchmesser bei vertikal angeordneten Blasformen nicht größer als 1/35 der Badtiefe ausmachen soll, wobei von einem Sauerstoffdruck von etwa 5-10 Atmosphären ausgegangen ist.

Diese bekannte Lehre hat jedoch die nachteilige Konsequenz, dafl eine beträchtliche Anzahl von Blasformen entsprechenden Querschnitts erforderlich ist, was das Erfordernis beinhaltet, entsprechend viele Zuleitungen für Sauerstoff und Kühl- oder Umhüllungsgas vorzusehen· Dadurch wird da· bekannte Verfahren relativ kostspielig, was sich beim Verbraucher in erhöhten Stahlpreisen auswirkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe »ugrunde, einen boden-blasenden Konverter oder Tiegel für das Sauerstofffrischen von Stahl zu schaffen, der das Frischen von Roheisenschmelzen mit Hilfe einer beträchtlich verringerten Anzahl von Blasformen gestattet.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Blasform einen hydraulischen Durchmesser von nicht mehr als 1/15 der Badtiefe besitzt und daß die gesamte Querschnittsfläche aller zum Frischen dienenden Blasformen gemessen in Ccm J ein- bis dreimal so groß ist wie die Badgröße gemessen in £ϊ}· Die Erfindung beruht auf dem Leitgedanken, daß sich nicht nur mit größeren Blasformen beim bodenblasenden Verfahren ausgezeichnete Ergebnisse erzielen lassen, sondern daß infolge der Vergrößerung des Blasformendurchmessers auf 1/15 der Badtiefe die Anzahl der in einem gegebenen Irischgefäß erforderlichen Blasformen nur 1/3 derjenigen Blasformanzahl zu-betragen braucht, die erforderlich ist, wenn der Durchmesser auf bekannte V/eise dem 35·Teil der Badtiefe entspricht.

Infolge der Vergrößerung bzw. Verbreiterung der Blasformen wird die Anzahl der erforderlichen Blasformen beträchtlich reduziert, wodurch auch die Anzahl der erforderlichen Rohrleitungen und sonstigen Installations-Einrichtungen verringert wird,, die zum Eindüsen von Gas und Zuschlagstoffen in das Schmelzgefäß erforderlich sind. Infolge seiner verringerten Anzahl von Bestandteilen ist ein erfindungsgemäß ausgerüsteter Sauerstoff-Konverter kostengünstiger zu.erstellen, wirtschaftlicher zu betreiben und erheblich wartungsfreundlicher als ein nach der Lehre der genannten südafrikanischen Patentschrift betriebener Tiegel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen für das bodenblasende Stahlfrischverfahren bestimmten Konverter.

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Wie der Zeichnung zu entnehmen, besitzt der bodenblasende Sauerstoff-Frischkonverter 10 einen entfernbaren Boden 12, der eine Bodenplatte 14- sowie eine oder mehrere im allgemeinen aufrechtstdiend angeordnete Blasformen 16 enthält, die von einer feuerfesten Auskleidung 18 umgeben sind. Die Bodenplatte 14- ist mit Hilfe von Bolzen 20 an dem Ofen befestigt. Die Seiten des feuerfe'sten Teils des entfernbaren Bodens stehen nicht mit der feuerfesten Auskleidung 22 des Gefäßes in Berührung, da rings um den Boden ein genügender Freiraum gelassen worden ist, um in denselbeneine feuerfeste Stampfmasse 24 einzubringen und somit eine ifetall- und schlackendichte Abdichtung zu gewährleisten.

Die Blasform 16 ist zweifach-konzentrisch aufgebaut und besteht aus einem inneren Rohr 30 und einem äußeren Rohr 34-. Das Rohr 30 ist von dem Rohr 34- Eiit Hilfe von Abstandhaltern 36 entfernt angeordnet, wobei als Abstandshalter Scnweißraupen, spiralig gewickelter Draht oder andere geeignete Hilfs~ mittel, die der Aufrechterhaltung der Konzentrizität dienen, verwendet werden können. Durch das Innere des zentralen Rohres 30 werden Sauerstoff und Kalk dem Schmelzbad züge führt. Durch den ringförmigen Raum 38 zwischen dem Zentralrohr 30 und dem äußeren Rohr 34- wird ein Umhüllungsgas, beispielsxtfeise Naturgas hindurchgeleitet.

Es hat sich herausgestellt, daß die Querschnittsvergrößerung einer normalen, kreisförmigen Blasform auf etwa 1/15 der Badtiefe zu einer augenscheinlichen Verringerung der Höhe des in das Bad eingedüsten Gasstrahles führt, wodurch die Neigung zum Verspritzen des Badinhaltes herabgesetzt wird. Es ist auch gefunden worden, daß die gesamte Querschnittsfläche aller Sauerstoff zuführenden Blasformen, gemessen in (cm ) ein- bis dreimal so groß sein kann wie die Badgröße, gemessen in (t).

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Bei der Blasform "braucht es sich nicht um eine normale kreisförmige Blasform zu handeln, da die erfindungsgemäß zu verwendenden Blasfonaen eine große Anzahl von Querschnittsflächengestaltungen besitzen können und die Querschnitte somit quadratisch, rhombisch, rechteckig, ellypsenförmig., oval, spitz-oval usw. ausgebildet sein können. TJm den gemeinsamen' Parameter derartiger Gestaltungen unter einen einzigen Begriff zu subsummieren,muß ein Begriff der Strömungsmechanik zur Hilfe genommen werden, nach welchem unter dem hydraulischen Radius einer nicht-kreisförmigen Leitung die mit'dem strömenden Medium erfüllte Fläche, dividiert durch den inneren Umfang der Leitung verstanden wird. Der hydraulische Durchmesser ist viermal so groß wie der hydraulische Radius. Wie oben erwähnt, ist eine Blasform mit einem Querschnitt, der einen hydraulischen Durchmesser von bis zu etwa 1/13 der Badtiefe besitzt, im Rahmen der Erfindung verwendbar.

Die folgenden Beispiele erläutern den Betrieb des erfindungsgemäßen Erischgefäßes.

Beispiel I

Kreisförmige Sauerstoff-Blasformen mit einen Durchmesser von 2,86 cm wurden in einem bodenblasenden Sauerstoff-Frischgefäß verwendet, in welchem die Badtiefe etwa 71 »1 cm betrug. Der hydraulische Durchmesser betrug 1/25 der Badtiefe. Sechs Blasformen mit einer gesamten Querschnittsfläche der Sauerstoffrohre von 38,5 cm wurden verwendet, um den Sauerstoff in ein Bad von 18,2 t zu blasen. Somit betrug die Querschnittefläche der Sauerstoff zuführenden Blasformen das 2,11-fache der Badgröße, letztere ausgedrückt in (t).

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Beispiel II

Kreisförmige Sauerstoff-Blasformen mit einem Durchmesser des Innenrohres von 5,9 cm wurden in einem bodenblasenden Sauerstoff-Frischgefäß verwendet, dessen Badtiefe 81,3 cm "betrug. Der hydraulische Durchmesser "betrug 1/14 der Badtiefe. Zwei Blasformen mit einer gesamten Querschnittsfläche der Sauer-

P stoff zuführenden Rohre von 52,8 cm wurden verwendet, um Sauerstoff in ein Bad von 23 _vt zu blasen. Die Quer schnitt sflache der Sauerstoff zuführenden Blasformen betrug das 2,3-fache des Bades, letzteres-gemessen in (t). Der Sauerstofffluß betrug 2352 NmVhr, "bei einem Druck von 15 psi (US-Druckeinheit .

Die Erfindung umfaßt den Breitenbereich hydraulischer Durchmesser zwischen 2,5 "bis 7i"5 cm. Bevorzugt wird jedoch ein hydraulischer Durchmesser in der Größenordnung von etwa 4,0 bis 6,5 cm. Diese größeren hydraulischen Radien werden bevorzugt, weil sie das Arbeiten bei niedrigeren Drücken gestatten. Niedrige Sauerstoffdrücke erfordern weitere Blasformenquerschnitte, um dem Schmelzbad zwecks Durchführung dea !Frischvorganges hinreichenden Sauerstoff zuzuführen. Selbstverständlich muß der Sauer stoff druck hoch genug-sein, um den ferrostatischen Druck des schmelzflüssigen Metalls in dem Frischgefäß zu überwinden. Ea hat sich herausgestellt, daß der Sauerstoffdruck mindestens 1 at betragen muß und 15 at betragen kann. Der Sauerstoffdurchsatz muß wenigstens 85 NmVh des Sauerstoff-Blasformquerschnittes betragen.

Die Blasformen bzw. Blasformrohre können unter einem Winkel gegenüber der Achse des FrischgefäßeB oder Konverters angeordnet werden, um die Durchmischung zu erleichtern oder dem Bad eine Drehbewegung zu erteilen, wodurch der Wirkungsgrad erhöht und die Instabilität des Bades herabgesetzt wird.

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In diesem Fall können Blasformen mit noch größeren Querschnitts flächen verwendet x^erden. So können beispielsweise die Blasform-QuerschnJtte um 20% bei s.olchen Düsen erhöht werden, die um 30 gegen die vertikale Achse des Konverters geneigt sind. Die Blasformen bzw. Blasformrohre können auch in der Seitenwandung des Konverters unterhalb der Badoberfläche angeordnet werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß es sich bei der Erfindung um einen verbesserten Konverter für das bodenblasende Sauerstoff-Verfahren handelt, bei welchem sich die Blasformen durch den Gefäßboden erstrecken und einen hydraulischen Durchmesser von nicht mehr als 1/13 der Badtiefe besitzen und bei welchem die gesamte Querschnittsfläche der Sauerstoff zuführenden Abschnitte dieser

Blasformen, ausgedrückt in cm das ein~ bis dreifache der Badgröße, ausgedrückt in (t) beträgt.

Somit ist Gegenstand der Erfindung ein Gefäß oder Tiegel für das bodenblasende Sauerstoff-Prischverfahren, wobei dieser Tiegel Blasformen enthält, die sich durch den Boden des. Gefäßes erstrecken und.zum Zuführen von Sauerstoff in das Bad dienen. Diese Sauerstoff zuführenden Blasformen besitzen einen Durchmesser von nicht mehr als 1/13 cLes in ctem Konverter enthaltenen Bades und die gesamte Querschnittsfläche aller Sauerstoff zuführenden Blasformen in diesen Konverter, ausgedrückt

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in cm ist ein- bis dreimal so groß wie die Badgröße, ausgedrückt in (t).

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Claims

Patentansprüche

1. Tiegel zun Frischen einer· darin enthalt on en Schwelzbades mit einer Öffnung in seine:.'' oberen Abschnitt und wenigstens einer cicli unter-hnlb der Jiadoberf lache ditrch die Tiege!wandung err;\. reckenden Blas for;-:, mit deren Hilfe dem Schmelzbad Frischgas zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blarfonn (16) einen hydraulischen Durchines ser von nicht η ehr als 1/13 der Badtiefe besitzt und daß die genante "Quorr-chnittsf lache niler zum Frischen dienenden Blasformen gemessen i-ⁿ t^CJ!l J ein- bis dreimal so groß ist wie die Badgröße, gemessen in Ptl .

2. Tiegel nach Anspruch 1, dadurch gekenns eichnet, daß jede Frischgas zuführende Blasform einen hydraulischen Durchmesser von 2,5 - 7>5 cm besitzt.

5. Tiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Frischgas zuführende Blasform einen hydraulischen .Durchmesser von 4-jO bis 6,5 cm besitzt.

4. Tiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Blasform durch den Boden des Tiegels erstreckt.

5. Verfahren zum Betreiben eines bodenblasenden Sauerstoff-Frischgefäßes, dadurch gekennz eichnet , daß Sauerstoff in einer Menge von wenigstens 85 ffnr/h pro cm Blasformquerschnitt mit einem Druck von wenigstens 1 at in ein in dem Frischgefäß enthaltenes Schmelzbad durch Blasformen eingeleitet wird, die einen inneren Durchmesser von 2,5 - 7,5 cm besitzen und daß der Sauerstoffdruck zwischen 1 und 15 at gehalten wird, bis das Schmelzbad gefrischt ist.

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