DE2746027C2 - Vorrichtung zum Einblasen von gasförmigen und pulverförmigen Stoffen in einen Konverter - Google Patents

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-

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

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

MUMdIIU VUII UCII

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

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.