DE2746027C2 - Vorrichtung zum Einblasen von gasförmigen und pulverförmigen Stoffen in einen Konverter - Google Patents
Vorrichtung zum Einblasen von gasförmigen und pulverförmigen Stoffen in einen KonverterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft tine Vorrichtung zum Einblasen von gasförmigen oder pulver armigen Stoffen, wie
insbesondere Sauerstoff und Kalkstaub in einen Konverter zur Stahlerzeugung, mittels eines Düsenbodens,
mit einem im mittleren Bereich unter dem Düsenboden angeordneten zylindrischen Kollektor für
die einzublasenden Stoffe, von dem die Verbindungsleitungen zu den Düsen radial abgehen.
Bei einer Einblasvorrichtung dieser Art (DE-OS 19 09 779) ist es bekannt, die Düsen in Vertikalstellung
in den Düsenboden einzubauen und zum Ausgleich der von den auftretenden Temperaturunterschieden herrührenden
Wärmedehnungen die Verbindungsleitungen mit Überlänge zu verlegen. Da die bekannten
Verbindungsleitungen, die radial aus einem Kollektor austreten, jedoch geradewegs zu den senkrechten
Düsen hochgeführt werden, reicht dieser Spielraum zur Aufnahme der Wärmedehnungen in der Regel nicht aus.
Der bekannte Kollektor ist in zwei Etagen unterteilt, die durch eine poröse, gasdurchlässige Zwischenwand
miteinander verbunden sind. In die untere Etage wird der Sauerstoff und in die obere Etage der Kalkstaub
eingeführt. Somit tritt der Kalkstaub direkt in die Etage ein, von der die Verbindungsleitungen abgehen. Die
beim Einleiten des Kalkstaubes und durch das hochsteigende Gas erzeugten Wirbelbewegungen können
sich daher in die Verbindungsleitungen und die Düsen fortsetzen, wodurch eine gleichmäßige Verteilung
des Kalkstaubes bei dieser bekannten Vorrichtung daher nicht erzielt werden kann. Ein weiteres
schwieriges Problem ist in der starken Abnützung der Düsen zu sehen. Zwar werden die Standzeiten durch die
senkrechte Düsenstellung schon verlängert, doch greift die Gas-Kalkstaubströmung die Düsenfläche noch zu
stark an. Bei einer bekannten Vorrichtung (DE-OS 23 46 465) wird zur Verlängerung der Düsonlebensdauer
an den Blasformen eine Gas-Schutzschicht vorgesehen, mit der die Erosion, die am Ausgang der Düse beim
Kontakt mit dem Schmelzbad stattfindet, vermieden werden soll. Der durch Erosion stärker gefährdete
Düseneingang wird hierdurch aber nicht beeinflußt Die Verlegung der Verbindungsleitungen bei dieser bekannten
Vorrichtung ist zwar beweglich und nachgiebig
ίο genug um den Wärmeausdehnungen gerechuoiwerden,
jedoch muß der Luftstrom mehrere Winkel- bzw. T-Stücke durchströmen, wodurch wiederum starke
Wirbelbewegungen erzeugt werden. Auch bei einer bekannten Vorrichtung (US-PS 37 96 420) werden die
!5 von einem nicht zentrisch angeordneten Kollektor
wegführenden Verbindungsleitungen etwa S-förmig verlegt und dabei von geraden Strecken und 90°-Krümmern
unterbrochen. Die dadurch bedingten Umlenkungen verhindern ebenfalls eine möglichst wirbelfreie
Laminarströmung. a
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch eine verbesserte Strömungsführung eine möglichst
gleichmäßige Verteilung der in den Konverter einzublasenden Stoffe zu erreichen und dabei gleichzeitig
die Düsenabnützung zu vermindern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen in Iyraförmigen geschlossenen Windungen, die zum
Düsenboden etwa senkrecht verlaufen, verlegt sind.
Durch die lyraförmige Verlegung der Verbindungsleitungen zu den Düsen wird eine Laminarströmung
erzielt, die gewährleistet, daß einerseits aus jeder Düse die gleiche Menge ausströmt und andererseits die
Abnutzung vor allem am Eingang der Düsen wesentlich reduziert wird, weil die Laminarströmung, die ohne
Richtungsänderung die Düsen durchströmt, diese weniger angreift.
Werden schließlich die Strömungsquerschnitte der Verbindungsleitungen größer als die Strömungsquerschnitte
der Düsen ausgebildet und dieser Querschnittunterschied von einem am Düse::eingang eingebauten
konischen Düsenstück überbrückt, dann tritt am Düseneingang eine Ablösung der Strömung auf,
wodurch die Abnützung noch mehr vermindert wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht weiterhin vor, daß der Kollektor zwei durch einen zentralen,
zylindrischen Hals miteinander verbundene Etagen aufweist, wobei die Verbindungsleitungen von der dem
Düsenboden anliegenden Etage abgehen, während die Zuführleitung für die gasförmigen und pulverförmigen
Stoffe tangential in die darunter angeordnete Etage einmündet.
Bei einer derartigen Kollektorausbildung werden die zu verteilenden Stoffe also in die untere Etage
eingeführt, aus der sie durch eine zentrale Öffnung in die Ausgangsetage überströmen können. Hierbei tritt schon
eine Beruhigung der Strömung ein und die Verteilung der Stoffe erfolgt gleichmäßig nach außen, so daß in den
Verbindungsleitungen schon von Anfang an eine Laminarströmung vorliegt, die infolge der lyraförmigen
Schlauchführung auch durch die Düsen hindurch aufrechterhalten wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen einer Einblasvorrichtung, die auch in
der Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Untersicht auf eine erste Einblasvorrich-
Fig. 1 eine Untersicht auf eine erste Einblasvorrich-
F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch diese Vorrichtung, F i g. 3 einen Schnitt durch eine vergrößerte Düse,
F i g. 4,5,7 Untersichten von weiteren Einblasvorrichtungen
und
Fig.6 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß
Fig. 5.
Auch wenn die gezeigte Vorrichtung zum Einblasen von pulverförmigen und flüssigen bzw. gasförmigen
Medien geeignet ist, so befaßt sich die folgende Beschreibung mit einem reinen Sauerstoffstrom, der
Kalkpartikel mit einer Körnung von etwa 40 bis 100 μΐη
enthält und der in einer Menge von etwa 3 bis 8 kg/m3 dem Sauerstoff beigemischt ist. Der Sauerstoffdurchsatz
beträgt ca. 15 000 mVh.
In den F i g. 1 und 2 ist ein Kollektor 1 mit zwei Etagen 4 und 5, der mittig an einem Boden 2 eines
Konverters angeordnet ist, dargestellt. Über eine Zuführleitung 3 wird tangential ein Sauerstoffstrom, der
Kalkpulver enthält, in den Kollektor eingeführt. Diese Zuführleitung 3 tritt auf der Höhe der unteren Etage 4 in
den Kollektor 1 ein. Die Etage 4 und die darüberliegende Etage 5 sind über einen zylindrischen HcIs 6 zentral
miteinander verbunden, die Zufuhrleitung 3 geht von einem (nicht gezeichneten) drehbaren Anschluß aus, der
auf einem der Lagerzapfen des Konverters montiert ist und in die durch die Mitte des Zapfens Sauerstoff und
Kalkpulver aufgegeben wird. Von der oberen Etage 5 des Kollektors gehen die Verbindungsleitungen 7 weg,
die zu den Düsen 8 eine Verbindung herstellen und die kreisbogenförmig am Konverterboden 2 angeordnet
sind. Die Achsen der Verbindungsleitungen 7 — zehn solche Leitungen sind gezeichnet —, verlaufen vo-\
ihrem Austritt aus dem Kollektor zunächst senkrecht zur Achse des den Kollektor bildenden Zylinders und
weisen dann eine im wesentlichen gestreckte lyraförmig geschlossene Windung auf, um an die LJüseneintritte zu
gelangen. Diese Anordnung der Verbindungsleitungen in Form einer ovalen Windung ermöglicht ein
wirbelfreies Ausströmen des Sauerstoffstromes, der das aus dem Kollektor austretende Kalkpulver enthält.
Der Innendurchmesser der Verbindungsleitungen 7 ist größer als der Innendurchmesser der Düsen 8. Diese
Querschnittsverringerung wird durch einen in Fig.3 gezeigten konischen Anschluß 9 bewirkt. In diesen
konischen Anschluß 9 ist ein Austrittsende 10 der Verbindiingsleitungen mit einem Anschlußteil 11 verschweißt,
das innen konisch ausgebildet und einem konischen Düsenstück 12 der Düse 8 angepaßt ist.
Der Kalkpulver enthaltende Sauerstoffgasstrom, der vom Austrittsende 10 c>r Verbindungsleitungen kommt,
durchströmt auch den konischen Anschluß 9 wirbelfrei. Hierdurch wird bewirkt, daß ein Gasstrom 13 — durch
gestrichelte Linien angezeigt —, am Eintritt der Düsen die Düsenwandung nicht berührt. Dieser Abstand des
Gasstroms von der Wandung verringert den Abrieb an der Düse durch die Kalkpartikel und macht Schutzrohre
überflüssig, die bisher für den Betrieb des Konverters nötig waren.
Um die Spitzen der Düsen während der Verbrennungsphase zu kühlen, wird darüber hinaus ein flüssiger
oder gasförmiger Kohlenwasserstoff in Umlauf gebracht, und zwar von einer Stelle unterhalb des
konischen Anschlusses 9 ausgehend, unmittelbar vor dem Durchtritt in die Bodenplatte des Konverters.
Im Falle eines gasförmigen Kohlenwasserstoffes — z. B. Butan — bewirkt das endotherme Kracken dieses
Mediums unmittelbar am Austritt der Düse in den Stahlguß die gewünschte Kühlung. Der Kohlenwasserstoff
wird proportional zur Sauerstoffleisiung aufgegeben.
Für d:e Kohlenwasserstoffzufuhr ist ein zylindrischer Kollektor 14 in der gleichen Art wie Kollektor 1 vorgesehen. Er ist unter diesem letzteren montiert, wie Fig.2 zeigt Der Kohlenwasserstoff wird tangential über eine Leitung 15 der untersten Kollektoretage zugeführt, die mit einer unteren Etage verbunden ist
Für d:e Kohlenwasserstoffzufuhr ist ein zylindrischer Kollektor 14 in der gleichen Art wie Kollektor 1 vorgesehen. Er ist unter diesem letzteren montiert, wie Fig.2 zeigt Der Kohlenwasserstoff wird tangential über eine Leitung 15 der untersten Kollektoretage zugeführt, die mit einer unteren Etage verbunden ist
ίο Von dieser unteren Etage des Kollektors 14 gehen
radial S-förmige Verbindungsrohre 16 aus, die über ein T-Stück 17 mit der Düse verbunden sind, wobei ein
ringförmiger Raum 18 ausgespart bleibt in dem der Kohlenwasserstoff umläuft
In F i g. 4 wird einem Kollektor 1 mit zwei Etagen, der für die Medien und das Pulver vorgesehen und
unterhalb, jedoch leicht aus dem Mittelpunkt des Bodens verschoben montiert ist, über eine Zuführleitung
3 tangential ein Sauerstoffstrom mit Kalkpulver zugeführt. Unterhalb des Kollektors 1 ist ein weiterer
Kollektor 14 für die Düsenkühlflüssigkeit angeordnet dem über eine Leitung 15 ein Kcaienwasserstoffstrom
zugeführt wird. Leitungen 3 und 15 stehen im wesentlichen senkrecht zueinander.
Die Verbindungsleitungen 7 gehen von der unteren Etage des Kollektors 1 aus und verbinden diesen mit den
am r.onverterboden montierten Düsen 8. Die Düsen 8 sind auf dem Konverterboden in einer abgeflachten und
im wesentlichen um den Mittelpunkt des Konverterbodens zentrierten Kontur angeordnet Bei der in F i g. 4
gezeigten Ausführungsart hat diese kontur Trapezform, bei der zwei Seiten gekrümmt sind. Die Düsen sind auf
drei Tapezseiten angeordnet.
Um diese Düsenanordnung zu erreichen, weisen die geraden Abschnitte 20 und 21 der Verbindungsleitungen
7 — in Fig.6 besser sichtbar —, unterschiedliche
Längen auf. Rohre 16 verbinden den Kollektor 14 für die Kühlflüssigkeit über das T-Stück 17 mit den Düsen 8.
Diese Rohre haben S-Forni und liegen zwischen den Verbindungsleitungen 7.
Die Ausführungsart der in F i g. 5 gezeigten Einblaseinrichtung ist die gleiche wie vorher, d. h. sie besteht
aus den leicht aus dem Mittelpunkt des Konverterbodens versetzten Kollektoren 1 und 14, den im
wesentlichen senkrecht zueinander stehenden Zu.'ührleitungen
3 und 15 und aus den Verbindungsleitungen 7, deren Abschnitte 21 unterschiedliche Längen aufweisen.
Bei dieser Ausführungsart sind die Düsen auf einer trapezförmigen Kontur angeordnet, von der zwei Seiten
gekrümmt sind; allerdings befinden sich die Düsen hier auf allen Seiten des Trapezes, das im wesentlichen
zentriert auf dem Konverterboden montiert ist.
Ein weiteres Merkmal dieser Ausführung sind die Verbindungsrohre 16 zwischen dem Kollektor 14 für die
Küiiltiüssigkeit und den Düsen nach F i g. 6. Diese Leitungen gehen radial vom Kollektor 14 aus, haben
allerdings allgemein eine gestreckte Lyraform mit offener Windung und sind im wesentlichen in aer
gleichen Längsachsenrichtung angeordnet, wie die Abschnitte 20 der Verbindungsleitungen 7.
Die Ausführungsart nach Fig. 7 besteht aus den im Mittelpunkt des Konverterbodens montierten Kollektoren
1 und 14, aus den Zufuhrleitungen 3a und 15a, die tangential an die Kollektoren geführt werden, allerdings
parallel zueinander und symmetrisch zum Mittelpunkt des Kollektors ve-'.aufen. Bei dieser Ausführungsart sind
die Verbindungsrohre 16 für die Düsenkühlflüssigkeit identisch mit denen der Ausführung in den F i g. 5 und 6,
d. h. allgemein gestreckt lyraförmig mit offener Windung und im wesentlichen in der gleichen
Längsachsenrichtung angeordnet wie die Abschnitte 20 der Verbindungsleitungen 7, und zwar unterhalb der
zuletzt genannten. Bei dieser Ausführung sind die Düsen gleichmäßig auf einer stark abgeflachten Ellipse
angeordnet, die um den Mittelpunkt des Konverterbodens zentriert ist. Um diese Düsenanordnung zu
erhalten, weisen die geraden Abschnitte 20 und 21 der Verbindungsleitungen 7 jeweils unterschiedliche Längen auf.
Bei der Einblasvorrichtiing für Sauerstoff und
Kalkptilver gemäß dieser Erfindung fungiert der zylindrische Kollektor 1 demnach als eine Art
Ausgleichsbehälter, der Sauerstoff und Kalkpulver ti
gleichmäßig in die lyraförmige Verbindungsleitungen mn geschlossener Windung aufgibt; hierin bildet sich ein
wirbelfreier Gasstrom, der auch beim Durchgang durch den konischen Anschluß wirbelfrei bleibt und beim
Düsenwandungen hat. Durch diese Einrichtung wird also gleichzeitig eine gleichmäßige Verteilung des
Kalkpulvers im System sowie eine Verringerung der Abriebwirkung an den Düseneintritten erreicht, was die
teuren Schutzrohre, die verhältnismäßig häufig ausgewechselt werden mußten, überflüssig macht.
In weiteren Ausführungsarten der Einblasvorrichtung
für Sauerstoff und Kalkpulver nach dieser Erfindung sind die Düsen am Konverterboden mehr zur Mitte hin,
auf einer kleineren Fläche und symmetrischer zum Mittelpunkt des Bodens angeordnet, wodurch Kalkpul-
ver und Sauerstoff noch gleichmäßiger verteilt werden, gleichzeitig jedoch das Merkmal eines wirbelfreien
Gasstrom* durch die Düse beibehalten bleibt. Dies ermöglicht den Eintritt des Gasstroms in die Düsen
ohne Berührung der Wandurgen und damit einen geringeren Verschleiß der Düse. Außerdem kann durch
die variable l.iingc der Verbindungsleitiingen und durch
entsprechende Plazierung eine höhere Anzahl Düsen
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Einblasen von gasförmigen und pulverförmigen Stoffen, wie insbesondere
Sauerstoff und Kalkstaub in einen Konverter zur Stahlerzeugung, mittels eines Düsenbodens, mit
einem im mittleren Bereich unter dem Düsenboden angeordneten zylindrischen Kollektor für die einzublasenden
Stoffe, von dem die Verbindungsleitungen zu den Düsen radial abgehen, dadurch gekennzeichnet,
daß diese Verbindungsleitungen (7) in Iyraförmigen geschlossenen Windungen, die
zum Düsenboden etwa senkrecht verlaufen, verlegt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (1) zwei durch einen
zentralen, zylindrischen Hals (6) miteinander verbundene Etagen (4, 5) aufweist, wobei die Verbindungsleitungen
(7) von der dem Düsenboden anliegenden Etage (5) abgehen, während die Zuführleitung (3) für die gasförmigen und pulverförmigen
Stoffe tangential in die darunter angeordnete Etage (4) einmündet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt der
Verbindungsleitungen (7) größer als der Strömungsquerschnitt der Düsen (8) ist und dieser Querschnittsunterschied
von einem am Düseneingang eingebauten konischen Düsenstück (12) überbrückt
ist.
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