DE2515494A1

DE2515494A1 - Verfahren zur behandlung einer metallschmelze

Info

Publication number: DE2515494A1
Application number: DE19752515494
Authority: DE
Inventors: Kare Martin Folgeroe; Bengt Frederikson; Lars-Gunnar Norberg; Karl-Erik Oeberg
Original assignee: Uddeholms AB
Current assignee: Uddeholms AB
Priority date: 1974-04-16
Filing date: 1975-04-09
Publication date: 1975-11-06
Also published as: US3967955A; JPS5933642B2; IT1037289B; FR2268082A1; DE2515494C2; SE395911B; ATA284775A; AT350089B; BE827962A; FR2268082B1; JPS5110105A; SE7405030L; GB1502345A; BR7502291A

Description

As/P

Paten linwllt«

Dr. E. Boettner
Dipl.-Ing. H.-J. Müller

Dr. TIi. IVr'-'iidt
D 8 Miinfhen 8 0

rahii-Sli. ■»··, TiI. ti 51 55

UDDEHOIMS AKTIEBOLAG, Hagfors (Schweden)

Verfahren zur Behandlung einer Metallschmelze

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung eines Metallschmelzebades in einem Reaktionsgefäß mit feuerfester Auskleidung und einer Heizeinrichtung in der Form mindestens eines gegen den unteren Teil des Gefäßes hin offenen, xnduktionsbehexzten Raumes. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Behandlung eines Metallschmelzebades in einem Reaktionsgefäß des soeben beschriebenen Typs, bei dem in das Metallschmelzebad unter dessen Oberfläche ein Medium eingeblasen wird. Eine solche Behandlung kann beispielsweise die Entkohlung von Roheisen oder die Veredelung von Stahl zum Ziel haben.

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Bei Vorgängen, bei denen Medien durch. Rohre oder Düsen in metallurgische Reaktionsgefäße,wie Konverter, eingeführt werden, stellt die Erosion der Auskladung in der Gegend der Rohr— oder Düsenmündung bzw. -mündungen ein dauerndes Problem dar. Dies gilt sowohl hinsichtlich der Erosion des Bodenfutters bei Konvertern, bei denen das Einblasen von unten her erfolgt (Bodenblasen), als auch hinsichtlich der Seitenwanderosion in Konvertern, in denen Medien von der Seite her eingeführt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeit auszusehalten oder mindestens wesentlich zu mildern.

Ein weiteres Problem ist die Seitenwanderosion infolge heftigen Spritzens oder anderer Bewegungen der Badoberfläche. Die Erfindung zielt auch auf eine wesentliche Verminderung dieses Spritzens oder derartiger Bewegungen und folglich der Erosion der Auskleidung im Bereich der Badoberfläche ab.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung- ein Verfahren, bei dem ein Gemisch eines Trägergases und eines festen, pulverförmigen Behandlungsmaterials unter einem Winkel innerhalb eines Bereiches von 15 aufwärts bis ca. 45 abwärts gegenüber der Horizontalen durch ein oder mehrere Rohre unterhalb der Oberfläche in das Metallschmelzebad eingeblasen wird. Die bevorzugte Einblaserichtung liegt dabei innerhalb eines Bereiches von 8 bis 22 abwärts in bezug auf die Horizontale,und das Gemisch wird gegen einen Bereich des Reaktionsgefäßes gerichtet, indem der induktionsbeheizte Raum bzw. die induktionsbeheitzten Jäume vorgesehen sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. \ ist ein Vertikalschnitt durch einen Konverter, der für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eingerichtet ist;

Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt entlang der Linie II—II in Fig. 1;

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und

Fig. 3 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 1 zur V_eranschaulichung eines abgewandelten, für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eingerichteten Konverters.

Der Konverter 10 (Fig. 1 und 2) weist ein Reaktionsgefäß 11 auf, das um eine durch zwei Zapfen 12 bestimmte horizontale Achse kippbar montiert ist. Das Konvertergefäß 11 weist einen Stahlmantel 13 auf und ist mit einer feuerfesten Auskleidung 1^1 versehen. Die von der Auskleidung begrenzte Kammer 15 weist einen aufwärts gegen eine Beschickungsöffnung 17 hin verjüngten oberen Abschnitt 16, einen allgemein zylindrischen Mittelabschnitt 18 und einen unteren Abschnitt 19 mit einer geneigten ebenen Bodenfläche 2o und einem ebenfalls geneigten, ebenen Seitenwandteil 21 auf. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Rest der Seitenwand des unteren Abschnittes 19 von einer Verlängerung der zylindrischen Innenfläche des Zwischenabschnittes 18 gebildet.

In der Gegend des oberen Endes des mittleren Abschnittes 18 ist ein Stichloch 22 mit einem Schieber 23 vorgesehen, durch das der Konverter 10 nach Kippen in eine horizontale oder nahezu horizontale Stellung angestochen werden kann.

In der Gegend des untersten Abschnittes des ebenen Seitenwand— teiles 21, d.h. anschließend an die ebene Bodenfläche 20, ist eine Aussparung Zh vorgesehen, die durch die Auskleidung lh und den Stahlmantel 13 hindurchreicht. Direkt gegenüber dieser Aussparung ist an dem Stahlmantel 13 ein Induktionserhitζer 25 bekannter Konstruktion abnehmbar befestigt. Der Induktionserhitζer 25 weist einen (nicht dargestellten) Eisenkern, eine (nicht dargestellte) Induktionsofenspule und einen omega-förmigen Heizkanal oder Heizraum 26 auf, der im Betrieb zu erhitzende Metallschmelze aufnehmen soll. Je nach Art der durchzuführenden Behandlung dient der Induktionserhitzer dazu, die zur Aufrechterhaltung oder Steigerung der Temperatur der Metallschmelze in der Konverterkammer erforderliche Wärme zu liefern.

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¥ie in Fig. 2 gezeigt, ist der omegaförmige Heizraum 26 in bezug auf eine zur Kippachse des Konverters unter rechtem Winkel stehende vertikale Symmetrieebene 27 symmetrisch angeordnet. Die freien Enden 28 der drei Äste oder Kanäle des Heizraumes 26 stehen mit der Aussparung 24 und somit mit dem unteren Abschnitt 19 der Konverterkammer 15 dauernd in offener Verbindung. Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Induktionerhitzer 25 an dem Konvertergefäß 11 derart montiert, daß der Heizraum 26 nicht entleert wird, selbst wenn das Konvertergefäß bei der Entnahme in die nahezu horizontale Stellung gekippt wird.

Der Aussparung 24 und dem Heizraum 26 direkt gegenüberliegend ist durch die Seitenwand des Konverters in der Symmetrieebene 27 eine Düse 29durchgeführt, die in den unteren Abschnitt 19 der Konverterkammer 15» bündig mit dem benachbarten Seitenwandteil, mündet. Obwohl aus Gründen der Übersichtlichkeit keine Einrichtungen zum Kühlen der Düse dargestellt sind, kann natürlich ein Kühlmantel oder eine sonstige geeignete Kühleinrichtung vorgesehen sein. Wie in Fig. 1 dargestellt, mündet die Düse in den unteren Abschnitt 19 dör Konverterkammer 15 auf einer Höhe geringfügig oberhalb der geneigten Bodenwand 20, d.h. in einer wesentlichen Tiefe unterhalb des Spiegels 30 des Bades der in der Konverterkammer zu behandelnden Metallschmelze. Diese Tiefe sollte vorzugsweise mindestens gleich der Hälfte der Tiefe D des B_ades sein, die hier als Vertikalabstand zwischen der Badoberfläche 30 und dem untersten Teil der Konverterkammer 15 ohne die Aussparung 24 und den Heizraum 26 definiert ist.

Beim Betrieb des Konverters 10 wird durch die Düse 29 in das Metallschmelzebad ein festes, pulverförmiges Behandlungsmaterial mit einem Trägergas eingeblasen, das ein inertes oder nichtinertes Gas sein kann. Das Behandlungsmaterial kann eine von mehreren Substanzen, wie Metallpulver, Kalkpulver, Kohlepulver, feinverteiltes Erzkonzentrat oder ein Gemisch der genannten oder anderer Pulver sein.

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Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Düse 29 bei der dargestellten vertikalen Behandlungsstellung des Konvertergefäßes 11 leicht abwärtsgeneigt. Der Neigungswinkel gegen die Horizontale ist mit ⁴^ bezeichnet und beträgt bei dem dargestellten Beispiel annähernd 15 gegenüber der Horizontalen. Je nach Abmessungen und Form des Konvertergefaßes 11 und der Konzentration und dem Moment des eingeblasenen Pulvers kann der Neigungswinkel innerhalb eines Bereiches von 15 aufwärts bis 45 abwärts verändert werden. Geeignete Neigungswinkel liegen im Bereich von der Horizontalen bis zu 30 abwärts, und beste Ergebnisse sind bei Neigungswinkeln von 8 bis 22 abwärts zu erzielen. Es hat sich gezeigt, daß eine sehr innige Mischung der Metallschmelze und des eingeblasenen Behandlungsmaterials ohne übermäßige Beunruhigung der Badoberfläche bei dem dargestellten Neigungswinkel von 15 abwärts erzielbar ist.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Gas—Pulver-Gemisch durch die Seitenwand des Konverters gegen eine der Mündung diametral gegenüberliegende Stelle, nämlich eine Stelle am Mittelpunkt des Bereiches oder in der Nähe des Mittelpunktes des Bereiches eingeblasen wird, indem der In—

duktionserhitzer angeordnet ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist der Mittelpunkt dieses Bereiches durch den mittleren Ast oder Kanal des Heizraumes 26 definiert. Im Falle eines Induktionserhitzers mit eine m U-förmigen Heizraum ist der Mittelpunkt durch einen Punkt an der Fläche gegeben, die die offenen Enden der beiden Äste überbrückt. Obwohl in der Zeichnung nur eine Düse dargestellt ist, kann das Einblasen natürlich durch zwei oder mehr Düsen geschehen, deren Achsen gegen einen Punkt in oder nahe der Mitte des Bereiches konvergieren, in'dem der Heizraum oder die zugeordnete Aussparung in der Auskleidung in die Konverterkammer mündet.

Andere Faktaren, die einen heftigen Einfluß auf das vom Einblasen herrührende Strömungsbild haben, sind die Konzentration und das Moment des eingeblasenen Pulvers* Das ideale Strömungs-

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bild wird erzeugt, wenn das Moment oder die Bewegungsgröße des Pulvers gerade ausreicht, um den Gas- und Pulverstrahl in den Bereich der Mitte des Konvertergefäßes zu bringen und dann eine Ablenkung des Stromes des eingeblasenen Materials nach oben unter Ausbreitung gegen den Umfang der Konverterkammer 15 zuzulassen, ohne daß dabei wesentliche Ausbrüche, Kaskaden oder eine heftige Beunruhigung an der Badoberfläche auftritt. Gemäß der Erfindung werden daher die Pulverkonzentration und das -moment innerhalb gegebener Grenzen gewählt, wobei Faktoren, wie die Abmessungen des Gefäßes und die angestrebten metallurgischen Reaktionen in Betracht gezogen werden und der Neigungswinkel, die Konzentration und das Moment aufeinander derart abgestimmt werden, daß das gewünschte Strömungsbild mit größt—möglicher Annäherung erzielt wird. So soll das Gas-Pulver-Gemisch mindestens 5 kg,vorzugsweise mindestens 15 kg, pulverförmige Feststoffe je m Gas (unter normaler Temperatur und normalem Druck) enthalten. Überdies wird dieses Gemisch durch die Düse 29 mit solcher Einheitsmasse je Flächeneinheit des Strömungsquerschnittes und je Zeiteinheit eingeblasen, daß das Moment des Pulvers einer eingeblasenen Menge von mindestens 0,03 kg/min .mm (0,03 kg Feststoffe je min und je mm des Innenquerschnittes der Düse an'deren Mündung in die Konverterkammer) entspricht. Insbesondere sollte das Moment mindestens 0,1, vorzugsweise aber 0,2 und zweckmäßigerweise mindestens 0,3 kg/min.mm (Feststoffe bezogen auf Zeit und Rohrquerschnitt) betragen. Zugleich ist jedoch das Moment derart zu begrenzen, daß es rieht ausreicht, das Pulver bis in den Heizraum des Induktionserhitzers gelangen zu lassen.

Fig. 3 zeigt einen Konverter 10' mit einem Induktionserhitzer 25'» dessen Heizraum 26' von einem zylindrischen Tiegel begrenzt ist. Eine Düse 29' ist ganz ähnlich wie die gemäß Fig. 1 und angeordnet. Das Einblasen des Gas-Pulver-Gemisches durch die Düse 29' erfolgt ebenfalls genau in der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Weise.

+ Geschwindigkeit und

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Obwohl oben nur zu Zwecken der Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sind Abwandlungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken möglich.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Behandlung eines Metallschmelzebad.es in einem Reaktionsgefäß mit einer feuerfesten Auskleidung und mindestens einem gegen den unteren Abschnitt des Reaktionsgefäßes offenen, induktionsbeheizten Raum, dadurch gekennzeichne t« daß in das Bad durch eine durch die Auskleidung hindurchgeführte Düse, die unterhalb der Oberfläche des Bades in dieses mündet, ein Gemisch aus Gas und einem festen Material in Pulverform mit einem Gehalt von

mindestens 5 kg des festen Material je m des Gases, gemessen bei Normaltemperatur und Normaldruck, in einer Richtung zwischen 15° aufwärts und 45 abwärts gegenüber der Horizontalrichtung mit solcher Geschwindigkeit und solchem Einheitsgewicht eingeblasen wird, daß das Moment des festen Materials einer eingeblasenen Menge von mindestens 0,03 kg

2 des festen Materials je Minute und je mm der lichten Querschnittsfläche der Düse entspricht.
2. Verfahren nach A_nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Gas und festem Material mindestens 15 kg

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des festen Materials je m des Gases temperatur und Normaldruck, enthält.

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des festen Materials je m des Gases, gemessen bei Normal-
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Moment des eingeblasenen festen Materials einer eingeblasenen Menge von mindestens 0,1 kg des festen Materials je min und j ι
der Düse entspricht.

terials je min und je mm der lichten Querschnittsfläche
4. Verfahren nach Anspruch 3_t dadurch gekennzeichnet, daß das Moment des eingeblasenen festen Materials einer eingeblasenen Menge von mindestens 0,3 kg des festen Materials je min und ,

entspricht.

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je min und je mm der lichten Querschnittsfläche der Düse

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Genisch aus Gas und festem Material in einer Richtung zwischen der Horizontalrichtung und einer gegenüb'
eingeblasen wird.

und einer gegenüber dieser um 30 abwärtsgeneigten Richtung
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet« daß das Gemisch aus Gas und festem Material in einer gegen die Horizontalrichtung um ι
Richtung eingeblasen wird.

die Horizontalrichtung um acht bis 22 abwärtsgeneigten
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Gemisch aus Gas und festem Material gegen die Mitte des Bereiches, in dem der Heizraum in den unteren Abschnitt des Reaktionsgefäßes mündet, an einem diametral gegenüberliegenden Bereich dieses unteren Abschnittes durch eine Seitenwand des Reaktionsgefäßes eingeblasen wird.

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