DE3541909C1 - Verfahren zur Kuehlung von Sauerstoff-Einblasduesen bei der Sauerstoffbehandlung von Roheisen oder Stahl - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Küh­ lung von zumindest einen Kühlmantel aufweisenden Sauerstoff-Einblas­ düsen bei der Sauerstoff-Behandlung von Roheisen oder Stahl in einem bodenblasenden Konverter, Siemens-Martin-Ofen, Elektroofen oder in einem anderen metallurgischen Gefäß, wobei durch den Kühlmantel eine Flüssigkeit hindurchgeführt wird und die Sauerstoff-Einblasdüse auf einer Temperatur von unter 600°C gehalten wird. - Im Zusammenhang mit der Sauerstoff-Behandlung von Roheisen oder Stahl ist mit Bezug auf die Erfindung historisch folgendes bemerkenswert:

Die Behandlung von flüssigem Eisen, insbesondere Roheisen oder Stahl, mit Sauerstoff wurde in der Vergangenheit hauptsächlich so durchge­ führt, daß Sauerstoff auf das Metallbad aus wassergekühlten Düsen aufgeblasen wurde, die ihrerseits aus Kupfer bestanden. So begann die sogenannte Sauerstoffmetallurgie. Schon in der Anfangszeit der Sauerstoffmetallurgie war das Aufblasen des Sauerstoffes jedoch nicht unumstritten. So versuchte man schon in den 30er Jahren, Sauerstoff von unten direkt in das flüssige Eisen oder in den flüssigen Stahl einzublasen. Dazu arbeitete man mit wassergekühlten Düsen, die wiede­ rum ihrerseits aus Kupfer aufgebaut wurden. Diese wassergekühlten Einblasdüsen sind insoweit problematisch, als bei einem Bruch der Einblasdüsen Wasser in die flüssige Schmelze gedrückt wird, was zu schweren Explosionen führen kann. Um diese Gefahr zu reduzieren, saugte man das Wasser durch die Einblasdüsen, das reduzierte jedoch gleichzeitig die Kühlleistung. Andererseits weiß man, daß das Einbla­ sen von Sauerstoff von unten in die Schmelze hinein beachtliche Vor­ teile bringt. Die Bedingungen für die Bildung der Kohlenoxidblasen bei der Entkohlung sind wegen Keimbildung günstiger. Die Blasge­ schwindigkeit kann erhöht werden. Der sogenannte Auswurf kann ver­ ringert werden. Sehr wesentlich ist auch, daß dem Sauerstoff Kalk bei­ gegeben werden kann. Dabei wird die metallurgische Wirksamkeit des Kalks aus verschiedenen Gründen wesentlich verbessert. Im übrigen ist vorgeschlagen worden, das Einblasen von Sauerstoff von unten in die Schmelze hinein auch bei Siemens-Martin-Öfen durchzuführen. Hier arbeitete man mit gasgekühlten Düsen. Bei zwei konzentrisch angeord­ neten Rohren wurde durch das innere Rohr Sauerstoff in die Schmelze eingeführt, durch das äußere Rohr ein Kühlgas, nämlich Erdgas. Diese Verfahrensweise wurde auch auf Konverter übertragen. Man kann so auch Schrott mit Kohle und Sauerstoff einschmelzen. Nichtsdestoweniger bestehen beachtliche Nachteile: Bei Kühlung mit einem Erdgas nimmt die Schmelze Wasserstoff auf, der für die meisten Stahlqualitäten sehr schädlich ist und entweder über eine Vakuumentgasung oder über ein Spülen mit Argon entfernt werden muß. Der Erdgasverbrauch verursacht nicht unerhebliche zusätzliche Kosten. Darüber hinaus brennen die Ein­ blasdüsen gelegentlich unkontrolliert ab, was zu Durchbrüchen des metallurgischen Gefäßes führen kann.

Im Rahmen des (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Verfah­ rens ist die Kühlflüssigkeit Wasser, wobei die bechriebenen Nachteile auftreten. Es wird nicht im Kreislauf über einen Wärmetauscher ge­ führt, sondern einem Speicher oder Netz entnommen und dem Abwasser zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfah­ ren so zu führen, daß eine Explosion durch Eindringen der Kühlflüs­ sigkeit in den flüssigen Stahl bei Bruch einer Einblasdüse nicht mehr auftreten kann und daß außerdem eine ausreichende Kühlwirkung sichergestellt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß als Kühlflüssig­ keit ein flüssiges Metall verwendet und diese im Kreislauf über einen Wärmetauscher zur Abfuhr der in der Sauerstoff-Einblasdüse aufgenom­ menen Wärme umgepumpt wird.

Nach bevorzugter Ausführungsform wird ein Flüssigmetall mit Siedepunkt von zumindest 600°C verwendet. Als Kühlmittel verwendbare Flüssig­ metalle sind Natrium und Kalium sowie deren Legierungen sowie Lithium oder Lithium/Blei-Legierungen. Die Kühlung kann aber auch als Heißkühlung mit einem verflüssigten Metall durchgeführt wer­ den, welches bei Eintritt in den Kühlmantel bereits eine Temperatur von 400°C oder mehr aufweist.

Für die Kreislaufführung muß mit einer Pumpe gearbeitet werden. Da bei Verwendung eines flüssigen Metalles als Kühlmittel bei Eintritt eines Einblasdüsenbruches die entstehenden Druckwellen nicht zu einem explosionsartigen Auswerfen der Stahlschmelze führen, ist es nicht er­ forderlich, in der eingangs beschriebenen Art und Weie das Flüssig­ metall gleichsam durch den Kühlmantel der Sauerstoff-Einblasdüse zu saugen. Es besteht vielmehr auch die Möglichkeit, das flüssige Metall mit Hilfe einer Pumpe durch den Kühlmantel zu drücken. Das erlaubt einen größeren Mengenstrom und auch dadurch eine intensive Kühlung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Konverter, der eine Sauerstoffblasdüse auf­ weist, welche für das erfindungsgemäße Verfahren eingerichtet ist.

Der in der Figur erkennbare Konverter 1 besitzt die übliche Gestal­ tung und eine übliche Auskleidung. Man erkennt das Metallbad 2 und eine Schlackenschicht 3 sowie im Boden 4 des Konverters 1 eine Sauer­ stoff-Einblasdüse 5, die einen Kühlmantel 6 aufweist. Das Einblasen des Sauerstoffes, dem ein anderes Gas oder ein Behandlungsmittel für die Schmelze beigegeben sein kann, erfolgt so, daß sich über dem Schlackenspiegel gleichsam ein Metallsprudel 7 mit emulgierter Schlacke bildet. Die Kühlflüssigkeit, die in den Kühlmantel 6 der Sauerstoff- Einblasdüse 5 eingeführt wird, ist ein flüssiges Metall, welches im Kreislauf über einen Wärmetauscher 8 umgepumpt wird. Die Pumpe 9 ist im Ausführungsbeispiel eine Druckpumpe. Sie kann auch eine Saug­ pumpe sein. Der Wärmetauscher 8 ist so ausgelegt, daß im Wärme­ tauscher 8 eine Abfuhr der in der Sauerstoff-Einblasdüse aufgenommenen Wärme erfolgt. Der wärmeabführende Wärmeträger im Wärmeaustauscher 8 ist beispielsweise Wasser, welches bei 10 zugeführt und bei 11 abge­ führt wird. Der Metallkreislauf wird in seiner Höhe zweckmäßig so angeordnet, daß der Druck des Flüssigmetalls in der Düse nur wenig über oder unter dem hydrostatischen Druck des Eisenbades auf der Düse liegt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Kühlung von zumindest einen Kühlmantel aufweisenden Sauerstoff-Einblasdüsen bei der Sauerstoff-Behandlung von Roheisen oder Stahl in einem bodenblasenden Konverter, Siemens-Martin-Ofen, Elekro­ ofen oder anderem metallurgischen Gefäß,

• wobei durch den Kühlmantel eine Kühlflüssigkeit hindurchgeführt wird,

und die Sauerstoff-Einblasdüse auf einer Temperatur von unter 600°C gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlflüssigkeit ein flüssiges Metall verwendet und dieses im Kreis­ lauf über einen Wärmetauscher zur Abfuhr der in der Sauerstoff-Ein­ blasdüse aufgenommenen Wärme umgepumpt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigmetall mit Siedepunkt über 600°C verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigmetall Natrium oder Kalium und/oder deren Legierungen verwen­ det wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigmetall Lithium oder eine Lithium/Blei-Legierung verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Küh­ lung als Heißkühlung mit einem verflüssigten Metall durchgeführt wird, welches bei Eintritt in den Kühlmantel eine Temperatur von 400°C oder mehr aufweist.