DE2720518A1 - Anlage zum frischen von fluessigem roheisen mit einem konverter - Google Patents

Description

Vereinigte österreichische Eisen- und Stahlwerke - Alpine Montan Aktiengesellschaft Wien, Österreich

Anlage zum Frischen von flüssigem Roheisen mit einem Konverter

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Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Frischen von flüssigem Roheisen mit einem Konverter, der von einem Tragring umgeben und mittels einander gegenüberliegender Tragzapfen um eine horizontale Achse kippbar ist, mit einer wassergekühlten, an einer ortsfesten, vertikalen Lanzenführung heb- und senkbar angeordneten Blaslanze für die Zufuhr von sauerstoffhaltigem Frischgas, vorzugsweise technisch reinem Sauerstoff, und gegebenenfalls feinkörnigen Zuschlagstoffen, z.B. Kalk.

Anlagen dieser Art, bei denen Sauerstoff von oben auf das Metallbad geblasen wird, erfordern Blaslanzen von erheblicher Baulänge; diese beträgt bei Großkonverteranlagen über 20 m; dementsprechend muß die im Abstand über dem Konverter bzw. der diesen während des Blasens verschließenden Kaminhaube angeordnete ortsfeste Lanzenführung sehr schwer gebaut sein; die Konverterhalle muß in diesem Bereich sehr hoch sein, wodurch sich beträchtliche Investitionskosten für solche Stahlwerke ergeben. Die große Bauhöhe dieser sogenannten LD-Stahlwerke ist auch ein Hindernis dafür, die bisher noch immer verwendeten Siemens-Martin-Öfen durch LD-Konverter hoher Produktivität zu ersetzen; d.h. es ist mit Schwierigkeiten verbunden, in bestehende Siemens-Martin-Stahlwerke Konverteranlagen mit heb- und senkbaren Sauerstoffblaslanzen einzubauen .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine moderne Stahlwerksanlage unter Verwendung einfacher, in der Praxis bereits bewährter Betriebsmittel zu schaffen, deren Bauhöhe möglichst niedrig ist; bei der die Blaslanzeneinrichtung und ihre Zubehörteile durch den Kippvorgang des Konverters nicht behindert oder beschädigt werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, bestehende Stahlwerke mit niedriger Hallenhöhe auf LD-Stahl-Produktion umstellen zu können; es soll eine Blaslanzeneinrichtung für LD-Stahlwerke geschaffen werden, die oberhalb der Konvertermündung einen nur kleinen Platzbedarf erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Lanzenführung seitlich neben dem Konverter außerhalb dessen Schwenkbereiches, vorzugsweise in der durch die Kippachse des Konverters gelegten Vertikalebene angeordnet ist, und daß die hakenförmig nach Art eines umgekehrten U ausgebildete Blaslanze mittels mindestens eines Lanzenwagens an der Lanzenführung geführt ist.

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Hakenförmige Blaslanzen sind an sich aus der DT-AS 1 079 und der OE-PS 222 676 bekannt, jedoch eignen sich diese Konstruktionen nicht zur Lösung der vorstehend dargelegten Aufgabe. Die in der DT-AS 1 079 086 beschriebene, durch eine öffnung im Konverteroberteil eingeführte gekrümmte Lanze ist direkt am Konverter in der Kippebene angeordnet; sie muß also die Kippbewegung des Konverters mitmachen und kann daher leicht beschädigt werden. Außerdem ist die Düse dieser Blaslanze nicht in vertikaler Richtung verstellbar, wie dies bei Durchführung des LD-Verfahrens unumgänglich notwendig ist. Die in der OE-PS 222 676 beschriebene hakenförmige Lanze ist zwar in einem geringen Umfang höhenverstellbar, doch muß sie mittels eines in der Kippebene am Tragring befestigten Schwenkhebelmechanismus in die Betriebsstellung bewegt werden; auch diese Konstruktion hat wegen ihres relativ komplizierten Aufbaues keinen Eingang in die Praxis gefunden. Auch bei dieser Einrichtung ist der Nachteil gegeben, daß sie die Kippbewegung des Konverters mitmacht und dadurch störanfällig ist.

Für moderne LD-Konverteranlagen ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckmäßig, daß die säulenförmig ausgebildete Lanzenführung um ihre Vertikalachse drehbar und an einem Träger der Stahlwerkskonstruktion aufgehängt ist. Der besondere Vorteil liegt darin, daß bei dieser Konstruktion der bauliche Aufwand sehr klein wird. Man kann auf sich seitlich der Lanzenführung und parallel zu dieser erstreckende Tragkonstruktionen, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 083 957 dargestellt sind, verzichten; dementsprechend nimmt ein um seine eigene Achse drehbarer, aufgehängter Lanzenträger einen nur geringen Platz seit lich oder zwischen zwei Konvertern ein.

Man kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung eine Anordnung wählen, die darin besteht, daß die Blaslanze um die durch den außerhalb des Konverters liegenden geraden Schenkel des umqekehrten U gelegte Vertikalachse drehbar ist. Tn diesem Fall bleibt die Lanzenführung selbst unverdrehbar. Man kann aber auch die DrehbarkeiL der Lanzenführung um ihre VerLikalachse mit der ürehbarkeit der Blaslanze um die Vertikalachse des am Lanzenträger befestigten Schenkels vereinigen.

Moderne Anlagen haben mindestens zwei B Las Lanzen, weshalb es vorteilhaft ist, daß zwei heb- und senkbare BlasLanzen mit je

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einer Hubeinrichtung an der Lanzenführung spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Die spiegelbildliche Anordnung der hakenförmigen Blaslanzen kompensiert die Biegemomente, die jede Lanze für sich auf den Lanzenträger ausübt. Bei einer entsprechend massiven Ausführung des Lanzenträgers kann man die beiden Blaslanzen um 90 versetzt anordnen, so daß man die Schwenkbewegung der Blaslanzen auch auf einen Winkel von 90 beschränken kann. Selbstverständlich kann man auch vier Blaslanzen, von denen zvei für die Sauerstoff- und Kalkstaubzufuhr und die anderen beiden für die Wärmezu fuhr mittels Gas oder. Öl ausgelegt sind, auf einen solchen, an einen Träger der Stahlwerkskonstruktion aufgehängten Lanzenträger befestigen.

Will man die Lanzenführung aus dem Konverterbereich rasch entfernen oder die Blaslanzen wechselweise für zwei nebeneinander angeordnete Konverter in bekannter Weise verwenden, so ist es zweckmäßig, daß die Lanzenführung zusammen mit der Blaslanze und deren Hubeinrichtung horizontal verfahrbar ist, vorzugsweise in Richtung der Kippachse des Konverters.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung ist bei einer Stahlwerksanlaqe gegeben, bei der ein Konverter mit einer
heb- und senkbaren Blaslanze und mit im Konverterboden angeord neten Düsen für die gleichzeitige Zufuhr von Sauerstoff und gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen in das Metallbad vor gesehen ist, während von oben reiner Sauerstoff mit Kalkstaub auf das Metallbad aufgeblasen wird, wie dies im einzelnen in der
US-PS 3 953 199 beschrieben ist. Um diesem in der US-PS 3 953 199 beschriebenen Stahlerzeugungsverfahren eine umfassende, durch
niedrige Investitionskcsten gekennzeichnete Anwendungsmöglichkeit zu geben bzw. die konstruktiven und betriebsmäßigen Nachteile der herkömmlichen Einrichtungen bei LD-Stahlwerken zu vermeiden, wird eine Ausführungsform der Erfindung in der Kombination der Merkmale gesehen, nämlich

a) daß eine säulenförmig ausgebildete Lanzenführung oberhalb der
Lauer der Tragzapfen des Konverters seitlich der Konverterwandung angeordnet ist und eine solche Längserstreckung aufweist, daß die Blaslanze über die Konvertermündung hebbar ist;

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b) daß die Blaslanze um eine vertikale Achse, die in der durch die Kippachse des Konverters gelegten Vertikalebene liegt, schwenkbar ist;

c) daß im Konverterboden mindestens eine aus jeweils zwei konzentrischen Rohren gebildete Düse für die Zufuhr von Sauerstoff und gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen vorgesehen ist, vobei der Sauerstoff durch das innere Rohr und der gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoff als Schutzmantel für den aus der Düse austretenden Sauerstoff durch das äußere Rohr zugeführt werden; und

d) mit einer Steuereinrichtung für die gleichzeitige Zufuhr und Regelung des Druckes und der Menge von Sauerstoff zu der in Betriebsstellung in einem Abstand über dem Metallbad angeordneter Blaslanze und zur Bodendüse, wobei der Sauerstoffdruck für die Bodendüse zu Beginn des Frischprozesses zunächst auf einen Druck einstellbar ist, der das Eindringen flüssigen Roheisens in die Bodendüse verhindert, und dann, bei Erreichen eines Kohlenstoffgehaltes im Metallbad von 0,2 bis 0,05 Gew.-%, derart vergrößerbar ist, daß die Umlaufbewegung und Durchmischung im Metallbad verstärkt wird.

Die Erfindung wird anhand einer schematischen Ubersichtszeichnung, in der technische Einzelheiten, die dem Fachmann geläufig sind, weggelassen wurden, näher beschrieben; diese Zeichnung zeigt eine Vorderansicht einer Stahlwerksanlage teilweise im Schnitt.

Mit 1 ist ein feuerfest ausgekleideter Konverter bezeichnet, der von einem Tragring 2 umgeben und mittels zweier Tragzapfen 3 in Lagern 4 kippbar gelagert ist; ein für die Kippbewegung erforderliches Aufsteckgetriebe ist mit 5 und die Kippachse mit 6 bezeichnet. Der Konverter 1 wird in üblicher Weise mit flüssigem Roheisen und Schrott chargiert und mit reinem Sauerstoff von oben gefrischt/ wobei sich auf dem Metallbad 7 eine Schlackenschicht 8 bildet. In der Vertikalachse 9 des Konverters ist zum zentrischen und senkrechten Aufblasen von Sauerstoff eine wassergekühlte Blaslanze 10, die hakenförmig, die Form eines umgekehrten U aufweisend, ausgebildet ist, so angeordnet, daß die Achse des einen Schenkels 11 des umgekehrten U mit der Vertikalachse 9 des Konverters zusam-

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menfällt, während der andere Schenkel 12 mittels zweier Lanzenwagen 13, 14 an einer starren, von der Kippbewegung des Konverters 1 unabhängigen, ortsfesten Lanzenführung 15 befestigt ist. Für die Heb- und Senkbewegung der Blaslanze 10 zur Einstellung der gewünschten veränderlichen Entfernung zwischen der Blasdüse am untereren Ende des geraden Schenkels 11 und dem Metallbad 7 ist eine übliche Hubeinrichtung vorgesehen: sie besteht aus einer elektromotorisch angetriebenen Winde 16 für ein Seil oder eine Kette 17, wobei die Winde 16 mit ihrem nicht dargestellten Motor direkt an der Lanzenführung 15 befestigt ist; die Lanzenführung selbst kann hohl, beispielsweise als Kastenträger, ausgebildet sein, und im Inneren können entweder Gegengewichte für die Lanzen oder elektrische Leitungen oder Leitungen für die Zufuhr von Wasser, Sauerstoff, Kalkstaub usw. zur Blaslanze verlegt werden. Die Lanzenführung 15 hat an ihrem oberen Ende einen flanschformigen Ansatz 18, der sich auf ein Lager 19 abstützt; ein zweites, in einem Abstand darunter an einem Stahlträger 20 befestigtes Lager hat die gleiche Bezeichnung; beide Lager 19 ermöglichen die Drehbewegung der Lanzenführung 15 um ihre Vertikalachse 24 mittels eines an der Lanzenführung 15 starr befestigten Zahnrades 21, das über ein Ritzel 22 von einem Motor 23, der seinerseits am Stahlträger 20 befestigt ist, angetrieben wird.

Die Lanzenführung 15 ist seitlich im Abstand neben dem Konverter in der durch die Kippachse 6 gelegten Vertikalebene am Stahlträger 20 aufgehängt. Die Längserstreckung der Lanzenführung ist so bemessen, daß der Raum für die Anordnung der Tiegeltraglager 4 freigehalten und der Abstand Blaslanze/Konverter möglichst klein wird: Mit dieser Anordnung braucht die Blaslanze 10 nur um das Maß h gehoben zu werden, worauf - in der strichliert gezeichneten Position - eine Schwenkbewegung um die Vertikalachse 24 vorgenommen werden kann. Das Maß h entspricht dem Abstand der Blasdüse vom Stahlbad 7 in der tiefsten Stellung der Blaslanze von der Konvertermündung unter Berücksichtigung eines kleinen Sicherheitsabstandes, angedeutet durch die Linie 25. Mit 26 ist strichliert die Kontur einer mehrteiligen, verfahrbaren Kaminhaube für die Abfuhr der Frischgase aus dem Konverter 1 bezeichnet; solche Kaminhauben in den verschiedensten Ausführungsformen und mit öffnungen oder Schlitzen für den Durchtritt der Blaslan-

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ze 10 jeweils am Ende des Frischprozesses bzw. am Beginn der nächsten Schmelze sind beispielsweise in der bereits erwähnten US-PS 3 083 957 beschrieben. Mit 27 ist eine zweite, spiegelbildlich angeordnete Blaslanze in der Reservestellung bezeichnet; sie wird ebenfalls durch eine Winde 16 über ein Seil oder eine Kette 17 unabhängig von der Lanze 10 bewegt. Der Konverterboden ist von einer Bodenblaseinrichtung 2 8 durchsetzt. Diese besteht aus koaxial angeordneten Rohren 29 und 30 für die Zufuhr von Sauerstoff oder Stickstoff in das Metallbad 7: der Sauerstoff wird dabei in bekannter Weise durch das Innenrohr 29 unter Druck eingeblasen, während durch das Außenrohr 30 gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe als Schutzmantel für den Sauerstoffstrahl einströmen gelassen werden.

Für eine automatische Prozeßführung kann eine Steuereinrichtung für die gleichzeitige Zufuhr von Sauerstoff durch die Blaslanze 10 und die Bodendüse 28 vorgesehen sein, die schematisch angedeutet und mit 37 bezeichnet ist: sie regelt einerseits Ventile in der Sauerstoffleitung 31 und anderseits in der die Bodendüse umgebenden Erdgasleitung 36; 32 ist eine zu den Blaslanzen 10, 27 führende Sauerstoffleitung mit den Anschlüssen 33 und 34; die Sauerstoffleitung 35 ist mit dem Innenrohr 29 verbunden; entsprechende, strichliert'gezeichnete Steuerleitungen zu den einzelnen Druck- und Mengenregelventilen, zu Absperrorganen, Schnellschlußventilen und anderen Sicherheitseinrichtungen, wie sie in LD-Stahlwerken üblich sind, sind mit 38, 39, 40 und 41 bezeichnet. Analog dargestellt sind Wasserleitungen 42, 45 mit Anschlüssen 43, 44 und 46, 47 für die Zu- und Abfuhr des Kühlwassers zu den beiden Blaslanzen 10 und 27. Die entsprechenden flexiblen Schläuche für alle Medien, die von den ortsfesten Anschlüssen zu den Blaslanzen führen, sind wegen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Das gleiche gilt sinngemäß für die üblicherweise durch die Tragzapfen 3 und den Tragring zur Bodendüse 28 geführten Leitungen 35, 36 für Sauerstoff und Erdgas oder öl. Die Einrichtungen für die Zufuhr von Kalkstaub oder anderen feinkörnigen Stoffen entweder durch die Sauerstoffleitung 32 oder direkt zum Schenkel der Blaslanzen 10, 27 sind die üblichen, wie sie in LD-Stahlwerken seit langem im Einsatz sind. Die erfindungsgemäße Anlage kann somit mit einfachen, in der Praxis bereits bewährten Vorrichtungen und

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Anlagen in der in der US-PS 3 953 199 beschriebenen Arbeitsweise betrieben werden. Der Abstand H zwischen der Konverterbühne 48 und der Stahlkonstruktion 20, die beispielsweise ein Kranbahnträger sein kann, reicht für die Unterbringung der Lanzeneinrichtung 10, 27, 15 ohne weiteres aus.

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Claims (5)

Patentansprüche :

1. Anlage zum Frischen von flüssigem Roheisen mit einem Konverter, der von einem Tragring umgeben und mittels einander gegenüberliegender Tragzapfen um eine horizontale Achse kippbar ist, mit einer wassergekühlten, an einer ortsfesten, vertikalen Lanzenführung heb- und senkbar angeordneten Blaslanze für die Zufuhr von sauerstoffhaltigem Frischgas, vorzugsweise technisch reinem Sauerstoff, und gegebenenfalls feinkörnigen Zuschlagstoffen, z.B. Kalk, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanzenführung (15) seitlich neben dem Konverter außerhalb dessen Schwenkbereiches, vorzugsweise in der durch die Kippachse (6) des Konverters (1) gelegten Vertikalebene, angeordnet ist, und daß die hakenförmig nach Art eines umgekehrten U ausgebildete Blaslanze mittels mindestens eines Lanzenwagens an der Lanzenführung geführt ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die säulenförmig ausgebildete Lanzenführung (15) um ihre Vertikalachse (2 4) drehbar und an einem Träger (20) der Stahlwerkskonstruktion aufgehängt ist.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaslanze (10, 27) um die durch den außerhalb des Konverters (1) liegenden geraden Schenkel (12) des umgekehrten U gelegte Vertikalachse drehbar ist.

4. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei heb- und senkbare Blaslanzen (10, 27) mit je einer Hubeinrichtung (16, 17) an der Lanzenführung spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.

5. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanzenführung (15) zusammen mit der Diaslanze (10, 27) und deren Hubeinrichtung (16, 17) horizontal verfahrbar ist, vo rzugswei.se in Richtung der Kippachse (6) des Konverters (1).

(). Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination <11..■ r" Merkmale

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der Konverterwandung angeordnet ist und eine solche Längserstreckung aufweist, daß die Blaslanze (10) über die Konvertermündung hebbar ist; ♦

b) daß die Blaslanze (10, 27) um eine vertikale Achse (24), die . in der durch die Kippachse (6) des Konverters (1) gelegten

Vertikalebene liegt, schwenkbar ist;

c) daß im Konverterboden mindestens eine aus jeweils zwei konzentrischen Rohren (29, 30) gebildete Düse (28) für die Zufuhr von Sauerstoff und gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen vorgesehen ist, wobei der Sauerstoff durch das innere Rohr (29) und der gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoff als Schutzmantel für den aus der Düse (28) austretenden Sauerstoff durch das äußere Rohr (30) zugeführt werden; und

d) mit einer Steuereinrichtung (37) für die gleichzeitige Zufuhr und Regelung des Druckes und der Menge von Sauerstoff zu der in Betriebsstellung in einem Abstand über dem Metallbad angeordneten Blaslanze (10) und zur Bodendüse (28), wobei der Sauerstoffdrucl·. für die Bodendüse (28) zu Beginn des Frischprozesses zunächst auf einen Druck einstellbar ist, der das Eindringen flüssigen Roheisens in die Bodendüse (28) verhindert, und dann, bei Erreichen eines Kohlenstoffgehaltes im Metallbad (7) von 0,2 bis 0,05 Gew.-%, derart vergrößerbar ist, daß die Umlaufbewegung und Durchmischung im Metallbad (7) verstärkt wird.

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