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Blasform zum Zuführen von Reaktionsmitteln in ein Metallbad Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf die Stahlerzeugung in Konvertern durch Verblasen der
Ausgangsmaterialien von oben her mit oxydierenden Reaktionsmitteln und insbesondere
auf Blasformen zum Zuführen von Reaktionsmitteln in ein Metallbad.
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Als oxydierendes Reaktionsmittel wird hierbei gewöhnlich gasförmiger
Sauerstoff im reinen Zustand oder im Gemisch mit pulverförmigen Materialien verwendet.
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In der vorliegenden Beschreibung werden unter dem Fachausdruck "Schmelzbad"
die Masse geschmolzenen Metalls, z. B. das flüssige Roheisen, und unter dem Fachausdruck
"pulverformige Materialien" schlakkenbildende Materialien, z. B. Kalk und andere
Zuschlagstoffe, verstanden.
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Eine Blasform zum Zuführen von Sauerstoff in ein Metallbad ist weitbekannt,
die ein wassergekühltes, verlängertes, röhrenförmiges Gehäuse besitzt, durch dessen
Hohl raum ein Sauerstoffstrom mit pulverförmigen Materialien zugeführt wird. Das
Gehäuse ist an der Austrittsstelle in Form eines sich nach außen erweiternden Kegels
ausgeführt, der einen gekühlten Schirm bildet. Am Austritt aus dem Gehäuse ist vor
dem kegelförmigen Abschnitt eine auswechselbare Verschlußkappe mit Düsen eingesetzt,
die aus wärmefestem Material ausgeführt ist.
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Der wassergekühlte kegelförmige Abschnitt des Blasformgehäuses schützt
die Verschlußkappe gegen Auftreffen von Spritzern aus Schlacke und geschmolzenem
Metall.
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Die erwähnte Verschlußkappe trägt an der dem Gehäuse zugewandten
Seitenfläche einen ringförmigen Vorsprung, mit dem sie auf einem auswechselbaren
geteilten Ring, der z. B. aus vier Teilen besteht, aufliegt. Dieser Ring ist auf
einem entsprechenden ringförmigen Vorsprung, der an der Gehäuseinnenfläche ausgeführt
ist, aufgesetzt.
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Beim Auswechseln der Verschlußkappe wird sie in den Gehäusehohlraum
geschoben, so daß ihre Berührung mit den Teilen des geteilten Rings aufhört. Die
Teile des erwähnten Rings werden herausgenommen, danach wird die Verschlußkappe
aus dem Gehäuse entnommen,
und hierauf wird eine neue Kappe in umgekehrter
Reihenfolge eingesetzt.
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Die erwähnte Verschlußkappe muß, um sie leicht auswechseln zu können,
freibeweglich im geteilten Ring eingesetzt sein.
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In Verbindung hiermit und auch infolge der unvermeidlichen Spalte
an den Berührungsstellen zwischen der Verschlußkappe, den Teilen des geteilten Rings
und dem Gehäuse ist ein Entweichen von Sauerstoff über die erwähnten Spalte zu erwarten,
was zur Änderung des Blasverfahrens führen kann.
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Außerdem ist das Zuführen von Schüttgütern gleichzeitig mit dem Sauerstoff
über die schmalen Verschlußkappendüsen äußerst schwierig.
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Es ist auch eine Blasformkonstruktion bekannt, bei der die Schüttgüter
über ein getrenntes, koaxial im Blasformgehäuse angeordnetes, unverschiebbares Rohr
zugeführt werden. Die erwähnte Blasform besitzt eine mit Düsen versehene, auswechselbare
Verschlußkappe, die am Austritt mittels Gewindes am Gehäuse befestigt ist.
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Das Auswechseln der Verschlußkappe macht jedoch beim Ausfall der
letzteren Schwierigkeiten, da die Gesamtheit der Gewindeverbindung zwischen der
Verschlußkappe und dem Gehäuse durch die hohen, in der Reaktionszone auftretenden
Temperaturen zerstört werden kann und da die Verschlußkappendüsen durch auf sie
treffende Spritzer aus Schlacke und geschmolzenem Metall verstopft werden können.
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Schließlich ist eine Blasform zum Verblasen des Roheisens mit
Sauerstoff
bekannt, die ein verlängertes, wassergekühltes röllrenförmiges Gehäuse besitzt,
in dem ebenfalls ein Rohr koaxial eingesetzt ist.
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Der Sauerstoff wird bei der erwähnten Blasform in zwei Strömen von
unterschiedlichem Druck zugeführt. Über den Gehäusehohlraum wird Sauerstoff mit
geringer Geschwindigkeit unter niedrigem Druck und über das Rohr Sauerstoff mit
in Suspension befindlichen, feinvermahlten Materialien oder ohne letztere mit großer
Geschwindigkeit unter hohem Druck zugeführt.
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Durch das Zuführen von Sauerstoff mit geringer Geschwindigkeit unter
niedrigem Druck über das Gehäuse wird ein Aufschäumen der Schlacke hervorgerufen
und die Entphosphorung verbessert. Außerdem ermöglicht das Verblasen mit Sauerstoff
unter niedrigem Druck, die Schrottmenge in der Charge zu vergrößern.
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Übermäßiges Aufschäumen der Schlacke bei einem solchen Durchblasverfahren
macht es jedoch erforderlich, periodisch den Sauerstoffstrom, der über eine ringförmige
Öffnung aus dem Gehäusehohlraum austritt, abzuschalten, was ein Verstopfen der erwähnten
Öffnung durch im Bad enthaltenes Material zur Folge hat.
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Um dies zu vermeiden, wird die ringförmige Gehäuseöffnung mit einer
Verschlußkappe aus wärmefestem Material versehen, welche Poren oder schmale Öffnungen
mit 0,2 bis 5 mm Durchmesser für das Durchströmen des Sauerstoffs besitzt.
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Durch das Einsetzen der Verschlußkappe wird jedoch nicht ausgeschlossen,
daß
ihre Öffnungen durch im Bad enthaltenes Material verstopft werden können, was zur
Folge hat, daß die erwähnte Verschlußkappe periodisch durch eine neue ersetzt werden
muß.
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In Verbindung damit, daß die Verschlußkappe fest und dicht am Austritt
aus dem Blasformgehäuse eingesetzt sein soll, ist es jedoch äußerst schwierig, sie
auszuwechseln, ohne hierbei die Gehäusewände zu zerstören oder zu beschädigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blasform zum Zuführen
von Reaktionsmitteln in ein Metallbad zu schaffen, deren Konstruktion unter Überwindung
der genannten Nachteile ein leichtes Auswechseln der Verschlußkappe beim Ausfall
derselben ermöglicht, wobei eine feste und dichte Verbindung zwischen dieser Kappe
und den Wänden des Blasformgehäuses im Betrieb beibehalten wird Gegenstand der Erfindung,
womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Blasform zum Zuführen von Reaktionsmitteln
in ein Metallbad, die ein verlängertes, wassergekühltes, röhrenförmiges Gehäuse,
durch dessen Hohlraum der Strom eines gasförmigen Reaktionsmittels zugeführt wird
und an dessen Austrittsstelle eine Verschlußkappe eingesetzt ist, sowie ein koaxial
im Gehäuse angeordnetes Rohr zum Einleiten eines anderen Reaktionsmittelstroms aufweist,
mit dem Kennzeichen, daß als Verschlußkappe eine an sich bekannte Verschlußkappe
mit Düsen dient, deren Mittelteil am Rohr befestigt ist, und daß das Rohr längs
seiner Achse verschieblich eingebaut ist, wobei die Innenfläche des Gehäuses längs
des Abschnitts, in dem die Verschlußkappe eingesetzt ist, mit der äußeren Seitenfläche
der Verschlußkappe in Verbindung steht und das Einsetzen der letzteren in die Arbeitsstellung
mit Übermaß ermöglicht,
während die Verschlußkappe aus der Arbeitsstellung
mit hilfe des verschieblichen Rohrs herausschiebbar ist.
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Eine derartige konstruktive Ausführung gewährleistet ein leichtes
Auswechseln der Verschlußkappe beim Ausfall derselben und auch ein dichtes Einsetzen
dieser Kappe in die Arbeitsstelliing mit Übermaß.
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Die Gehäuseinnenfläche längs des Abschnitts, in dem die Verschlußkappe
eingesetzt ist, und die äußere Seitenfläche der Verschlußkappe können die Form eines
Kegels haben, der sich in Richtung des Gehäuseaustritts erweitert. Hierdurch wird
ein spielfreies dichtes Einsetzen der Verschlußkappe in das Gehäuse gewährleistet.
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Die erfindungsgemäße Verschlußkappe kann in Radialrichtung längs
einer Ebene, welche durch die Kegelmantellìr le geht, lösbar ausgeführt werden und
aus mehreren Teilen bestehen, wobei alle diese Teile Mittel aufweisen, um sie aneinander
zu befestigen und uni die Verschlußkappe in die Arbeitsstellung einzusetzen.
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Dadurch, daß die Verschlußkappe lösbar ausgeführt ist, wird ein leichtes
Abnehmen derselben bei ihrem Ausfall vom verschiebbaren Rohr gewährleistet.
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An der inneren, dem Rohr zugewandten Seitenfläche der Verschlußkappe
ist zweckmäßig eine Ringnut vorgesehen, während sich an der Außenfläche des Rohrs
ein ringft>rmiger Vorsprung befindet, der in die Ringnut eingreift sowie die
Befestigung der Verschlußkappe am Rohr und eine dichte Verbindung der Verschlußkappenteile
miteinander und mit dem Blasformgehäuse sicherstellt.
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Das Rohr wird erfindungsgemäß vorzugsweise so eingebaut, daß es längs
seiner Achse um den Wert verschoben werden kann, der durch die Beziehung a s b tg
bestimmt wird, worin a die Verschiebungsgröße, b das Maß des ringförmigen Vorsprunges
des Rohres und oC die Hälfte des Spitzenwinkels des Kegels bedeuten, der durch anschließende
Flächen des Gehäuses und der Verschlußkappe gebildet wird; somit wird ein ungehindertes
Abnehmen der Verschlußkappenteile von dieser Verschlußkappe und das Aufsetzen von
neuem darauf gewährleistet.
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Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung erläutert; darin zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die
erfindungsgemäße Blasform, und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig.
1.
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Die Blasform besteht aus einem verlängerten röhrenförmigen Gehäuse
1, durch dessen Hohlraum der Strom eines gasförmigen Reaktionsmittels, z. B. Sauerstoffs,
zugeführt wird.
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Das Gehäuse 1 ist von zwei koaxial dazu angeordneten Rohren 2 und
3 umgeben, die in ihrem Unterteil miteinander in Verbindung stehen und zum Zu- und
Ableiten des das Gehäuse 1 kühlenden Wassers bestimmt sind.
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Im Gehäuse 1 ist koaxial ein Rohr 4 eingebaut, das zum Zuführen eines
anderen Stroms des Reaktionsmittels, z. B. Sauerstoffs im Gemisch
mit
pulverförmigen Materialien, dient.
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Im Gehäuse 1 ist an der Austrittsstelle eine Verschlußkappe 5 aus
wärmefestem Material eingesetzt, in der längs der Kreislinie eine Reihe von Düsen
6 ausgeführt ist, durch die Sauerstoff strömt.
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Die Düsen 6 könnten nach Anzahl, Abmessungen und Form unterschiedlich
in Abhängigkeit von den erforderlichen Parametern des Sauerstoffstrahls, der ins
Metallbad geleitet wird, gewählt werden.
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Die Verschlußkappe 5 ist am Rohr 4 befestigt. Zu diesem Zweck ist
an der inneren, dem Rohr 4 zugewandten Seitenfläche der Verschlußkappe 5 eine Ringnut
7 vorgesehen, während sich an der Außenfläche des Rohrs 4 ein ringförmiger Vorsprung
8 befindet, der in die erwähnte Ringnut eingreift, wodurch die Befestigung der Verschlußkappe
5 am Rohr 4 gewährleistet wird.
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Das Ende des Unterteils des Rohrs 4 ist in Form einer Düse 9 ausgebildet,
über die ein Strom aus Sauerstoff im Gemisch mit pulverförmigen Materialien zugeführt
wird.
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Das Rohr 4 kann in seinem Unterteil, wenn dies erforderlich ist,
verschlossen werden. In diesem Fall wird die Blasform zum Zuführen von Reaktionsmitteln
nur in einem Strom über den Hohlraum des Gehäuses 1 verwendet.
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Es haben, um ein spielfreies dichtes Einsetzen der Verschlußkappe
5 im Gehäuse 1 sicherzustellen, die Innenfläche des Gehäuses 1
längs
des Absctiriltts, in dem die Verschlußkappe 5 eingesetzt ist, und die äußere Seitenfläche
der Verschlußkappe 5 die Form eines Kegels, der sich in Austrittsrichtung des Gehäuses
1 erweitert.
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Ein dichtes Einsetzen der Verschlußkappe 5 und auch ein leichtes
Auswechseln derselben werden dadurch gewährleistet, daß das Rohr 4, an dem die Verschlußkappe
5 befestigt ist, längs seiner Achse verschiebbar ausgeführt ist und zusammen mit
der Verschlußkappe 5 verschoben werden kann.
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Es ist, um die Verschlußkappe 5 längs ihrer Achse zu verschieben,
auf dem Oberteil des Rohrs 4 eine abnehmbare röhrenförmige Haube 10 aufgesetzt,
durch die Gewindestifte 11 geführt sind, welche an einem Flansch 12 des Rohrs 4
starr befestigt sind. Mit Hilfe dieser Stifte ist das Rohr 4 an der Haube 10 befestigt.
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An der Stelle, an der das Rohr 4 in das Gehäuse 1 hineingeführt wird,
ist zwischen dem Rohr 4 und dem Gehäuse 1 eine Dichtung 13 eingelegt, die durch
einen Flansch 14 festgezogen wird.
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Das Rohr 4 wird längs seiner Achse um den Abstand a verschoben, der
dem Wert a b ctgGC,worin b das Maß des ringförmigen Vorsprunges 8 in radialer Richtung
und ob die Hälfte des Spitzenwinkels des Kegels bedeuten, der durch anschließende
Flächen des Gehäuses 1 und der Verschlußkappe 5 gebildet wird, mindestens gleich
ist.
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Dieser Abstand gewährleistet gute Arbeitsbedingungen beim Auswechseln
der Verschlußkappe 5 und beim Einsetzen derselben mit übermaß im kegelförmigen Abschnitt
des Gehäuses 1.
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Das Rohr 4 kann, um eine konstante Größe der Verspannung bei Änderung
der relativen Lage des Rohres 4 und des Gehäuses 1 infolge ihrer Temperaturverformungen
zu gewährleisten, mit einer (aus der Zeichnung nicht ersichtlichen) Anziehfeder
oder einem anderen Organ, das für die analoge Funktion geeignet ist, ausgerüstet
werden.
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Die Verschlußkappe 5 wird in die Arbeitsstellung in einem gewissen
Abstand vom Austrittsende des Gehäuses 1 der Blasform eingesetzt, wobei die Düsen
6 derartig in der Verschlußkappe 5 in bezug auf die Achse des Gehäuses 1 geneigt
sind, daß die aus ihnen austretenden Reaktionsmittelstrahlen verhindern, daß Materialien
aus dem Bad auf die Innenfläche des Gehäuses 1 und die Verschlußkappe 5 gelangen.
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Die Verschlußkappe 5 kann, um sie leicht vom Rohr 4 abnehmen und
auf dieses aufsetzen zu können, in radialer Richtung längs einer oder mehrerer Ebenen,
welche durch die Kegelmantellinie gehen, lösbar ausgeführt werden.
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Die derartig ausgeführten und zusammengesetzten Teile der Verschlußkappe
besitzen ebenfalls die Ringnut 7, mit deren Hilfe die Verschlußkappe auf dem entsprechenden,
ringförmigen, am Rohr 4 vorgesehenen Vorsprung 8 aufgesetzt wird.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Vor Betriebsbeginn wird
die Wasserkühlung des Gehäuses 1 der Blasform eingeschaltet.
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Dann wird die senkrecht stehende Blasform in optimaler Höhe über
dem Niveau des Metallbads, z. B. eines Konverters, angebracht.
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Die Zuführung von Sauerstoff in den Hohlraum des Gehäuses 1 wird
eingeschaltet, und das Metall wird mit Sauerstoff, der über die Düsen 6 der Verschlußkappe
5 ausströmt, verblasen.
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In Abhängigkeit von den Bedingungen des Metallbehandlungsprozesses
wird über das Rohr 4 ein anderes Reaktionsmittel, z. B. Sauerstoff im Gemisch mit
pulverförmigen Materialien, in die Reaktionszone geleitet.
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Während des Durchblasens entsteht in der Reaktionszone eine hohe
Temperatur, es treten Blasformschwingungen auf, die Blasform wird auch Einwirkungen
von aggressiven gasförmigen und flüssigen Medien ausgesetzt, und als Folge hiervon
wird das Kopfstück der Blasform allmählich zerstört, was den Ausfall der Verschlußkappe
5 mit den Düsen 6 hervorruft.
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Zum Ersetzen der Verschlußkappe 5 nach dem Ausfall derselben durch
eine neue muß die Blasform aus dem Konverter entfernt und das Rohr 4 um den Abstand
herabgeschoben werden, welcher einen ungehinderten Zugang zur Verschlußkappe 5 ermöglicht.
Dieser Abstand wird in der beschriebenen Konstruktion durch das Verhältnis des Maßes
des ringförmigen Vorsprunges zu dem Spitzenwinkel des Kegels, der durch anschließende
Flächen der Verschlußkappe 5 und des Gehäuses 1 gebildet wird, bestimmt.
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Zu diesem Zweck werden die Muttern der Gewindestifte 11, welche
durch
die Haube 10 geführt sind, losgedreht, das Rohr 4 wird herabgelassen und die Verschlußkappe
5 in eine Stellung gebracht, die deren Abnehmen ermöglicht. Danach werden Teile
der unbrauchbar gewordenen Verschlußkappe vom Vorsprung 8 des Rohrs 4 abgenommen,
und an ihre Stelle werden im voraus zur Inbetriebnahme vorbereitete Teile der neuen
Verschlußkappe aufgesetzt.
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Nach dem Einsetzen einer neuen Verschlußkappe 5 in die Arbeitsstellung
wird das Rohr 4 so weit hochgehoben, bis eine dichte Verbindung der Verschlußkappe
5 mit dem kegeligen Abschnitt der Gehäuses 1 der Blasform mit Übermaß entsteht.
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Bei dieser Stellung des Rohrs 4 und der Verschlußkappe 5 werden die
Muttern der Gewindestifte 11 festgedreht, bis ihre unteren Stirnflächen fest auf
der Oberfläche der Haube 10 aufliegen, wodurch das Rohr 4 in der erwähnten Stellung
festgehalten wird.
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Die Blasform ist von neuem zum weiteren Verblasen des Metalls bereit.
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Auf diese Weise ist offensichtlich, daß der Ersatz der Verschlußkappe
5 mit den Düsen 6 nach deren Ausfall durch eine neue sehr einfach ist und daß hierbei
eine zuverlässige Befestigung der letzteren und eine Abdichtung durch eine dichte
Verbindung mit Übermaß der kegeligen Oberfläche der Verschlußkappe 5 mit dem kegeligen
Abschnitt des Gehäuses 1 der Blasform gewährleistet werden.