DE2511862B2 - Verfahren und vorrichtung zum einblasen von strahlen unterschiedlicher impulse in metallschmelzen - Google Patents

Description

ρ = Volumenmasse des Fluids; _y = Geschwindigkeit des Fluids; ρ = statischer Druck;
5 = Querschnittsfläche des Strahls.

Der Impuls ist eine Kraft und wird in Newton-Iiinheiten ausgedrückt. Er ist die Reaktionskraft des an d _r Düse betrachteten Strahls, die manchmal auch Schub genannt wird. Er ist auch die Eindringkraft des Fluidstrahls in die Metallschmelze, am Ausgang der Düse betrachtet.

Man kann den Impuls unter Anwendung des Ausdruckes (AO als Funktion des Strömungsbereichs und der verschiedenen üblicherweise gemessenen Größen, wie Druck, Durchsatz, Durchlaßquerschnitt berechnen.

Man versteht leicht, daß ein Fluidstrahl mit starkem Impuls, der in eine Metallschmelze eintritt, Eigenschaften einerseits hydrodynamischer Art und andererseits metallurgischer Art aufweist, die von denen eines Strahls geringeren Impulses verschieden sind. Nun ist es bei den Düsen bekannter Art nicht möglich, den Impuls eines Fluidstrahls zu ändern, ohne auch seinen Mengendurchsatz zu ändern, wie es auch nicht möglich ist, seinen Mengendurchsatz zu ändern, ohne seinen Impuls zu ändern.

Diese gegenseitige Abhängigkeit dieser beiden Größen ergibt sich daraus, daß der Durchlaßquerschnitt am Ausgang der Düse ein für allemal festgelegt und nicht nach Wunsch regulierbar ist.

Dieser Zwang kann bei einer erheblichen Anzahl metallurgischer Metallschmelzenprozesse zu ernstlichen Nachteilen führen.

So wird beim Frischen einer Roheisenschmelze zu Stahl der mittlere Durchsatz des Frischsauerstoffs oft durch die optimale Dauer des Vorgangs bestimmt, die andererseits durch die zum völligen Schmelzen des dem Roheisenschmelzbad zugesetzten Schrottes nötige Zeit oder auf Grund irgendeiner anderen örtlich vorliegenden Gegebenheit festliegt.

Nun ist bei einer gegebenen Höhe des Metallschmelzbades oberhalb der Nase einer eingetauchten Düse das Anteilsverhältnis zwischen dem durch die Düse eingeblasenen Sauerstoff und dem Sauerstoff, der aus dem Schmelzbad austritt und das Kohlenmonoxid im Inneren des Konverters oberhalb des Schmelzbades und der Schlacke zu Kohlendioxid verbrennt, im wesentlichen Funktion des Impulses des eingeblasenen Sauerstoffstrahls. Dabei ist es sehr interessant, den Anteil von zu Kohlendioxid verbranntem Kohlenmonoxid unabhängig von der Regulierung des Sauerstoildurchsatzes steuern zu können. Ebenso können die Bedingungen der Schlakkenbildung und damit der Entphosphorung Funktion des Impulses der Strahlen von eingeblasenem Sauerstoff sein.

Es ist schon eine Vorrichtung zum Behandeln von Metallschmelzen durch Einblasen wenigstens eines Fluids mittels von direkt in der Wand oder dem Boden des metallurgischen Behälters fest angebrachten Püsen ausgehender Fluidstrahlen bekannt (DT-OS 23 21 853). bei der die Zuführung des Fluids in zwei gesonderten Leitungsquerschnitten jeder Düse erfolgt, deren jeder mit einem vom Einspeisungsdruck des anderen Leitungsquerschnitts verschiedenen Einspeisungsdruck derart speisbar ist, daß der Gesamtimntils der von den beiden Leitungsquerschniuen der Düse abgegebenen Fluidstrahlen von deren Mengendurchsatz unabhängig ist.

Der Erfiudung liegt die Aufgabe zugrunde, unabhängig voneinander den Impuls und den Mengendurchsatz des Hauptfluids .zur Verarbeitung, insbesondere zum Raffinieren einer Metallschmelze regeln zu können, um die Wirkungen hydrodynamischer Art (Rührwirkung. Badbewegungen) und die Wirkungen rein metallurgischer Art nach Belieben zu beherrsehen, ohne auf die genannten Düsen mit zwei Leitungsquerschnitten für ein und dasselbe Fluid angewiesen zu sein.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe verfahrensmäßig gelöst wird, ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Metallschmelzen durch Einblasen wenigstens eines Fluids (das chemische, und zwar reduzierende, neutrals oder oxydierende Wirkungen und Wirkungen hydrodynamischer Art, wie z. B. Rühren, Homogenisierung, Badbewegungen usw., ao hervorruft) mittels aus die Wand oder den Boden des Schmelzbehälters durchsetzenden und nicht durch einen gemeinsamen Windkasten gespeisten Düsen austretender Strahlen, mit dem Kennzeichen, daß die alle das gleiche Fluid durchsetzenden Fluidstrahlen »5 auf wenigstens zwei gesonderte, mit dem Fluid bei voneinander unabhängig regulierbaren Drücken gespeiste Gruppen so aufgeteilt sind, daß während einer bestimmten Blasdauer die bei einem mäßigen Fluiddruck gespeiste eine Fiuidstrahlengruppe aus Strahlen mit verhältnismäßig geringem Impuls darstellbar ist, während eine oder die bei einem erheblich höheren Fluiddruck gespeiste andere Fiuidstrahlengruppe aus Strahlen mit starkem Impuls besteht.

Die genannte Aufgabe wird außerdem durch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit die Wand oder den Boden des Schmelzbehälters durchsetzenden und nicht durch einen gemeinsamen Windkasten gespeisten Düsen zum Einblasen wenigstens eines Fluids, von dem ein Teil mit starkem Impuls und anderer Teil mit schwächerem Impuls durchsetzbar ist, mit dem Kennzeichen gelöst, daß die Düsen auf wenigstens zwei gesonderte, mit je eigener Fluidzuführungs - Sammelleitung versehene Gruppen so aufgeteilt sind, daß jede Düsengruppe mit einem von dem Einspeisungsdruck der anderen Gruppe(n) unterschiedlichen Fluiddruck speisbar ist.

Nach einer besonderen Ausführungsart der Erfindung werden der Gesamtquerschnitt der Fluidstrah-50 len oder der Düsen der zur Erzeugung eines starken Impulses während bestimmter besonderer Blasperioden bestimmten Gruppe und der Gesamtquerschnitt der Fluidstrahlen oder der Düsen der zur Erzeugung eines schwachen Impulses während dieser Perioden 55 bestimmten Gruppe derart berechnet, daß unter Berücksichtigung des stromauf axial verfügbaren Fluiddrucks der mit starkem Impuls eingeführte Fluiddurchsatz für einen gegebenen Gesamtdurchsatz sämtlicher Fluidstrahlen den während dieser beson-⁶⁰ deren Blasperioden angestrebten metallurgischen oder hydrodynamischen Ergebnissen angepaßt ist und daß außerhalb dieser Blasperioden mit starkem Impuls der gesamte Fluiddurchsatz in allen dann bei gleichem Druck und mit geringem oder mäßigem Impuls ⁶5 gespeisten Düsen im Hinblick auf beispielsweise die angestrebte Blasdauer geeignet bleibt.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung wendet man das neue Verfahren

insbesondere gut zum Frischen von Roheisen zu Stahl in reinen Sauerstoff vom Boden her einblasenden Konvertern an, und der gesamte Durchlaßquerschnitt des Sauerstoffs in der Gruppe von Strahlen mit starkem Impuls liegt dann vorzugsweise zwischen 10 und 4O°/o des Gesamtdurchlaßquerschnitts sämtlicher Sauerstoffstrahlen, wobei der maximale, stromauf der Düsen mit starkem Impuls gemessene Sauerstoffblasdruck zwischen 16 und 25 bar liegen kann.

Die Erfindung ist besonders gut auf Düsen für reinen Sauerstoff anwendbar, die gegen Hitzeverschleiß durch eine Umfangsinjektion von Kohlenwasserstoffen geschützt sind.

Nach einer besonderen Ausführungsart der Erfindung sind in dem Fall, wo die Blasdüsen im Boden eines Konverters angeordnet sind, die zum Blasen mit starkem Impuls eingerichteten Düsen nahe dem Mittelpunkt dieses Bodens angeordnet, damit ihr Verschleißeffekt auf die seitliche feuerfeste Auskleidung nicht merklich ist.

Nach einer anderen besonderen Ausführungsart der Erfindung wird, wenn man Kalkpulver in Suspension in einem reinen Sauerstoffstrom verwendet, das Kalkpulver in dem Sauerstoff mit eingeblasen, der die Strahlen mit schwächerem Impuls speist, und nicht in dem die Strahlen mit starkem Impuls speisenden Sauerstoff, da die kinetische Energie der festen und somit dichten Kalkteilchen häufig zu leicht dazu führt, daß diese Teilchen nach Durchgang durch die Schmelze aus dieser heraus mitgerissen werden.

Wie man auf Grund vorstehender Ausführungen erkennt, besteht einer der Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, zu ermöglichen, daß man bei einem gleichen Gesamtmengendurchsatz des verwendeten Fluids den Impuls der Strahlen und folglich ihren Eindringungsgrad in die zu verarbeitende Metallschmelze variieren kann, indem man die Einspeisungsdrücke des Fluids für jede Strahlengruppe entsprechend einstellt. Die Durchlaßquerschnitte für das Fluid in jeder Gruppe müssen derart berechnet werden, daß:

der Gesamtfluiddurchsatz in einer Periode gleichmäßigen Blasens bei einem die Gesamtheit der Strahlen speisenden mittleren Blasdruck für die beabsichtigte Dauer des metallurgischen Vorganges geeignet ist und
in einer Periode »ungleichmäßigen« Blasens, d. h. mit starkem Impuls in einer Düsengruppe und mit schwächerem Impuls in der oder den anderen Düsengruppen, der Durchsatz mit starkem Impuls einen geeigneten Anteil für die zu erzielenden metallurgischen und hydrodynamischen Wirkungen bildet.

Einfach ausgedrückt, sind die Strahlen mit geringem Impuls »weiche« Strahlen, die vor allem in der Tiefe wirken, während die Strahlen mit starkem Impuls »harte« Strahlen sind, die mehr zur Oberfläche der Metallschmelze hin wirken.

Bank der Erfindung erzielt man eine derjenigen ähnliche Wirkung, die bereits als mittels oberhalb der Metallschmelze blasender Lanzen erreichbar bekannt ist, wenn man die Höhe der Lanze variiert oder auch, wenn man die aerodynamischen Eigenschaften des Hauptsauerstoffstrahls vor oder direkt an seinem Austritt aus der Lanze durch eine variable Einschnürung variiert. Es ist bekannt, daß es mit Hilfe des einen oder des anderen dieser beiden Mittel (variable Höhe der Lanze oder Lanze mit Einschnürung) möglich ist, die Entphosphorungsgeschwindigkeit des Metallbades im Verhältnis zu seiner Entkohlungsgeschwindigkeit oder umgekehrt zu begünstigen.

Ebenso kann man dank der Erfindung trotz der Abwesenheit einer Beweglichkeit der Düsen und trotz ihrer festen Durchlaßquerschnitte durch entsprechendes Einstellen der unterschiedlichen Einspeisungsdrücke der beiden Gruppen oder der verschiedenen Gruppen von Düsen unter Berücksichtigung der Höhe des oberhalb der Ausgangsquerschnitte der Strahlen liegenden Metallbandes mit einem und demselben Gesamtsauerstoffdurchsatz oder mit fast gleichen Durchsätzen unterschiecHliche hydrodynamische, chemische und metallurgische Wirkungen erzielen, je nachdem, ob bestimmte Strahlen im Vergleich mit den anderen einen starken Impuls aufweisen oder nicht.

ao Die Strahlen mit starkem Impuls können es insbesondere ermöglichen, die folgenden Faktoren zu beeinflussen (ohne daß diese Aufzählung vollständig sein soll):

a) die relativen Geschwindigkeiten der Entphos^a5 phoning und der Entkohlung,

b) die Bildung einer flüssigen Schlacke,

c) die Verbrennung des Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid oberhalb des Badniveaus,

d) der Umrührungsgrad des Bades durch die Gasstrahlen und durch die von den Reaktionen stammenden Stoffe, wie z. B. Kohlenmonoxid.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels einer

Vorrichtung zum Frischen von Roheisen zu Stahl und eines entsprechenden Verfahrensbeispiels näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Verteilungsschema von neun Blasdüsen im Boden eines Konverters und

F i g. 2 ein Schema des Systems zur Speisung dieser neun Düsen mit Sauerstoff.

Es soll nun die Blasvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel vor der näheren Erläuterung des Verfahrensbeispiels beschrielSen werden.

Die Blasvorrichtung ist für einen Stahlwerkskonverter zum Gießen von 50 Tonnen Stahlschmelze bestimmt, die_; ausgehend von einem Thomas-Roheisen mit 1,8°/o Phosphor und 3,7'/O Kohlenstoff, durch Blasen von reinem Sauerstoff mittels neun am Umfang durch Heizöl geschützter Doppeldüsen erzeugt wird.

Das zentrale Rohr jeder Düse mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einem Außendurchmesser von 25 mm weist einen Durchlaßquerschniti

für den reinen Sauerstoff von 314 mm² auf. Es kann durchsetzen:

46 NmVmin bei dem stromauf der Düse gemessenen

maximalen Druck von 20 bar,

fi„ 5 NmVmin bei dem minimalen Druck von 2 bar, unterhalb dessen das zentrale Rohr in Gefahr wäre, durch Metallschmelze während des Blasens verstopft zu werden.

⁶S Ein zu dem zentralen Rohr konzentrisches äußeres Rohr hat seine Innenwand in großer Nähe der Außenwand des zentralen Rohres. Zwischen diesen beiden Rohren zirkuliert das Fluid zum Schutz der Nase der

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Düse gegen Hitzeverschleiß, das im vorliegen..k : Bespiel Heizöl ist.

Die Düsen sind in den Figuren mit I bis 9 beziffert. Sie sind in zwei Gruppen aufgeteilt.

Die erste Gruppe besteht aus den Diivrn I. 2 und 3, die am meisten zentral angeordnet --imi.
werden duich die Sammelleitung 10 mit Sai;o!>.u
gespeist.

Die zweite Gruppe besteht aus den Düsen 4 his °. Sie werden durch die Sammelleitung ίΐ mit Saugstoff gespeist.

In diesem Beispiel stellt der Durchlaßquersehniu des Sauerstoffs in den drei Düsen der ersten Gruppe 33% des Gesamtquerschnitts für die "eun Düsen dar. und der maximale Sauerstoifdruck. über den man stromauf der Düsen verfügt, betrag! 20 bar.

Die erste Gruppe ist die Gruppe der Düsen die c'ien Sauerstoff während bestimmter besondere" Phasen des Bissens mit starkem Impuls blasen.

Praktisch wird die erste Gruppe irr: -e'-ar.v:·. · Bereich der genannten Sauerstoffdrücke von 2 bis „Ό bar gespeist, während in der zweiten Gruppe irsüchüi'h nur Drücke von 2 bis 12 bar verwende; -λen.· ■;.

Außerdem wird diese zweite Gruppe

bis 9 mit Sauerstoff gespeist, der Kalkpu-ver in Suspension mitführen kann.

Die erfinduigsgcmäße Vorrichtung, die vorstchcnc beschrieben wurde, wird nun in ihrer Funktion an Hand eines Beispiels zum Frischen von Roheisen zu Stahl gemäß der Erfindung erläutert.

Die Vorrichtung mit neun Düsen gemäß ei !.-.-em Beispiel wird nacheinander in zwei SaucrsiofTäuri-hsatzbereichen eingesetzt.

a) Ein normaler, an allen Düsen gleichmäßiger bereich mit mäßigem Gesamt impuN. Die nei:,;i Düsen werden dann mit einem Druck von 12 bar gespeist. Jede Düse setzt dabei 27 Nm-Vmin Sauerstoff durch, was insgesamt 243 >;:V^;'min ausmacht. Diese erste Periode dauer: S Minuten, während deren 1944 Nm^s Sauerster! eingeh ·'.-sen werden. Der Kohlenstoff gehalt ties Bades, der anfänglich im Ausgarigsroh^isen 3.7'." 'vetrug_T ist 0.85°.o geworden, während sich ci:r Phr-sphorgehalt von 1,8 auf I³Zc verändert hat.

1-; Ein i:ank der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwirklichter Bereich mit starkem Impuls, der die gewünschte Einstellung der Friscnbedingungen gemäß der Erfindung ermöglicht.

Ohne Kalkpulver in Suspension im Sauerstoff ist dieser Bereich, in diesem Beispiel folgender:

Die drei mit 20 bar gespeisten Düsen 1. 2 und 3 setzen mit starkem impuls je 46 Nm^s/min Sauerstoff. d. h. alle drei zusammen 138 Nmtymin durch.

Die anderen sechs Düsen 4 bis 9, die mit 8 bar gespeist werden, setzen je 18 Nm'/min, d. h. alle zusammen 108 Km^s/min Sauerstoff durch.

Der Gesamtdurchsatz ist so 246 Nm³ZnVn. d. h. praktisch der gleiche wie in der vorhergehenden Phase (243 Nm³/min), jedoch isi einerseits der Gesamtimpuls dank der drei Düsen 1, 2 und 3 stärker: etwa 6000 Newton gegenüber 4500 Newton in der voi hergehenden Phase, und andererseits ist vor allem der einzelne Impuls jeder der zentralen Düsen 1, 2 und 3 viel stärker (je 1500 Newton) als der jeder der neun Düsen in der vorhergehenden Phase (je 500 Newton). D:;mi; wird cnvicht. daß die aus den drei Düsen I. 2 und 3 austretenden Sauerstoffstrahler stärker in das Bad eindringen und ;>n sowie aucl: oberhalb der OberlÜiciu des Metallbades reagieren VVeitcr kann bein- \ orliegeniien Beispiel der ir iVn sechs Düsen mit schwachem Impuls angeblasene Sauerstoff Külkpuhcr \r- Suspension enthalten, unc üet liiisächli.'iiL'. hier eiwüs übet S bar liegende Blasdruck wird dan;; so reguliert, daß i jeder diese! sechs Düsen folgender Durchsatz gesichert wird:

a) der schon genannte Sauerstoffdurchsatz vor 18 NnrVmin je Düse.

b) ein Du hsatz des Kalkpitlvers von 72 kg j ι Minute und je Düse.

Unter diesen Bedingungen ermöglicht die zweite Phase des Frischens nach dem vorliegenden Beispie! der Erfindung bei einem Senken des Kohlenstoffgehalies des Bades von 0,850°o auf 0,027" <> eine gleichzeitige Senkung seines Phosphorgehalts vor 1 °.o bis auf 0.1 "u>. Es genügt anschließend eine äußerst kun-e Entphosphorung (einigt Zehner vor Sekunden) ohne Entkohlung, um den gewünschter Endphosphorgehah. d. h. in diesem Beispiel 0,025⁰O zu erreichen.

Die Dauer dieser zweiten Blasphase mit starken" Impuls betragt 4 Minuten, und die Gesamtdauer dei beiden Phasen belauft sich daher auf 12 Minuter (ohne Unterbrechung des Blascns zwischen den beiden Phasen).

Im vorliegenden Beispiel ergeben sich aus dei Blasphii'-c mit starkem Impuls Jie beiden Hauptvorteile:

a) eine Entphosphorung, die fast völlig bei dei Entkohlung erfolgt und daher durch ein ausgezeichnetes Umrühren der Schlacke und des Metall·;, mittels vom Bad abgegebenen Kohlenmcnoxids begünstigt wird;

b) eine teilweise Verbrennung von CO und CO₁ ^Η° oberhalb des Bades dank eines Teils des durch

die drei Düsen mit starkem Impuls geblasener Sau er·: -.-ils, der aus dem Bad auszutreten vermag. Diese sekundäre Verbrennung steigert du Wärmebilanz des Frischvorcanges.

Selbstverständlich isi das vorstehende Beispiel nich einschränkend zu verstehen. Es ist in einzelnen Fällen möglich, dse Entphosphorung zur gleichen Zei wie die Entkohlung zu vollenden oder auch die Ent phcsphcrung bei einem Kohlenstoffgehalt des Bade: über dem der extraweichen Zusammensetzung abzu schließen. Im letzter Fall kann es nützlich sein, da: Blasen -vahrend cinder Zehner von Sekunden unte: Speisung sämtlicher Düsen mit dem maximal mög liehen Druck zu beenden. So wird die Durchführuni zwischen Schlacke und Metall noch verstärkt, un< man kann, wenn der Kohlenstoffgehalt des Bades ii diesem Augenblick noch ausreichend ist, eine Reduk tion des Eisenoxids der Schlacke durch den Kohlen·

So storl des Bades herbeiführen, was eine Trocknung de: Schlacke bewirkt, die deshalb nicht mehr reaktiv ist so daß eine Aufphosphorung durch Rückkehr zun Gleichgewicht zwischen Schlacke und Metall vermie den wird. Diese letztere Arbeitsweise ist besonder im Fall der Verarbeitung von Hämatit-Roheisen an wendbar.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verarbeitung von Metallschmelzen durch Einblasen wenigstens eines FIuids mittels aus die Wand oder den Boden des Schmelzbehälters durchsetzenden und nicht durch einen gemeinsamen Windkasten gespeisten Düsen austretender Strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidstrahlen auf wenigstens zwei gesonderte, mit dem Fluid bei voneinander unabhängig regulierbaren Drücken gespeiste Gruppen so aufgeteilt sind, daß während einer bestimmten Blasdauer die bei einem mäßigen Fluiddruck gespeiste eine Fluidstrahlengruppe aus Strahlen mit verhältnismäßig geringem Impuls darstellbar ist, während eine oder die bei einem erheblich höheren Fluiddruck gespeiste andere Fluidstrahlengruppe aus Strahlen mit starkem Impuls besteht. ac

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Anwendung beim Frischen von Roheisen zu Stahl mit reinem Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Sauerstoffdruck stromauf der Gruppe der zur Erzielung eines starken Impulses be-Stimmten Blasstrahlen zwischen 16 und 25 bar liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Blasens von reinem Sauerstoff mit einem starken Impuls durch die eine Strahlengruppe die andere Strahlengruppe mit geringem Impuls Sauerstoff bläst, der Kalkpulver in Suspension enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von dem starken Impuls be-Hinunter Blasstrahlen nur während eines Teils des Frischvorganges Gebrauch gemacht wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit die Wand oder den Boden des Schmelzbehä'.ters durchsetzenden und nicht durch einen gemeinsamen Windkasten gespeisten Düsen zum Einblasen wenigstens eines Fluids, von dem ein Teil mit starkem Impuls und ein anderer Teil mit Schwächerem Impuls durchsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1 bis 9) auf wenigstens zwei gesonderte, mit je eigener Fluidruführungs-Sammelleitung (10; 11) versehene Gruppen (1 bis 3; 4 bis 9) so aufgeteilt sind, daß jede Düsengruppe (1 bis 3; 4 bis 9) mit einem von dem Einspeisungsdruck der anderen Gruppe(n) unterschiedlichen Fluiddruck speisbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An-Iprüche 1 bis 4 mit im Boden eines Konverters angeordneten Blasdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1, 2, 3) der Gruppe mit starkem Impuls so verteilt sind, daß sie dem Mittelpunkt des Bodens am nächsten sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 zur Verwendung beim Frischen von Roheisen zu Stahl mittels reinen Sauerstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdurchlaßquerschnitt des Sauerstoffs in der Düsengruppe (1, 2, 3) mit starkem Impuls zwischen 10 und 40% des Sauerstoft-Gesamtdurchlaßquerschnitts aller Düsen (1 bis 9) liegt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, die zur Verarbeitung von Metallen im schmelzflüssigen Zustand, z. B. zur oxydierenden Raffination (Frischen) von Roheisenschmelze zu Stahl geeignet sind. Dabei wird nicht von aus Lanzen austretenden, sondern nur von aus Düsen austretenden Blasstrahlen Gebrauch gemacht, die in der Dicke der Wand oder des Bodens des metallurgischen Behälters angeordnet sind.

Es sind bereits zahlreiche verschiedene Arten von Düsen bekannt, die sich zum Einblasen oder zur Injektion eines oder mehrerer Fluide in eine schmelzförmige metallische Masse eignen, um deren Zusammensetzung entweder durch oxydierende Reaktionen oder durch reduzierende Reaktionen oder durch Rührwirkung zu ändern. Diese Düsen sind durch die Wand oder den Boden des Schmelzbehälters hindurch angeordnet, d. h. daß sie sowohl den metallischen Mantel des Schmelzbehälters als auch seine feuerfeste Auskleidung durchsetzen. Solche Düsen können entweder vertikal oder schräg von unten nach oben (z. B. wenn sie im Boden des metallurgischen Behälters oder auch im unteren Bereich seiner Seitenteile angeordnet sind) oder horizontal oder von oben nach unten und dabei meistens schräg blasen.

Allgemein münden solche Düsen unterhalb der Schmelzenoberfläche, doch können sie in einzelnen Fällen auch oberhalb derselben münden.

Diese Düsen können weiter in Einfachdüsen, Doppeldüsen und Mehrfachdüsen unterteilt werden.

Eine Einfachdüse mit einem einzigen Leitungsquerschnitt kann nur mittels einer einzigen Strömung, und zwar aus einem einzigen Fluid oder aus einem Gemisch verschiedener Fluide gespeist werden.

Eine Doppeldüse mit zwei getrennten Leitungsquerschnitten kann mittels zweier verschiedener Strömungen gespeist werden.

Eine Mehrfachdüse mit mehreren getrennten Leitungsquerschnitten kann dementsprechend mittels mehrerer verschiedener Strömungen gespeist werden.

So venvendet man beispielsweise zum Frischen von flüssigem Roheisen zu Stahl manchmal aus zwei konzentrischen Rohren zusammengesetzte Düsen, wobei das zentrale Rohr mit Sauerstoff und das Umfangsrohr mit einem Fluid zum Schutz der Düse gegen Hitzekorrosionsverschleiß in oxydierendem Medium gespeist wird.

Eine allgemeine Eigenschaft aller aus bekannten Düsen austretender Blasstrahlen ist, daß es für eine bestimmte, mit einem Fluid (oder einem Gemisch von Fluiden) gespeiste Leitung in jedem Augenblick eine eindeutige Abhängigkeit zwischen dem Durchsatz und dem Druck gibt und daß man den einen nicht ändern kann, ohne auch den anderen zu verändern. Diese Durchsatz-Druck-Abhängigkeit kennzeichnet die Durchlässigkeit der betrachteten Leitung oder auch ihre »Druckverluste« in einem gegebenen Augenblick.

Eine wichtige Folge dieser Sachlage ist, daß man den Durchsatz eines durch eine Düse in eine Metallschmelze eingeführten Fluidstrahls nicht ohne gleichzeitige Änderung seines Impulses ändern kann.

Es ist bekannt, daß der Ausdruck des Impulses G eines aus einer Leitung austretenden Fluidstrahls im allgemeinsten Fall folgender ist: