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Konverterboden für den Windfris-Chprozeß. Beim Windfrischprozeß handelt
es sich darum, große und regelbare Luftmengen dem Eisenbad bzw. dem Ofenschacht
tunlichst gleichmäßig über den ganzen Querschnitt mit möglichst geringem Energieaufwand
zuzuführen und dabei eine Luftströmungsgeschwindigheit beim Austritt aus den Winddüsen
zu erzielen, die von Fall zu Fall j e nach der Badhöhe und der Frischdauer für den
Oxydationsprozeß und die erforderlichen Eigenschaften des Fabrikats am zweckmäßigsten
erscheint.
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Am meisten gebräuchlich sind die sogenannten Nadelböden (Dolomitböden
für basisches Verfahren) von etwa 6oo bis 8oo mm Höhe, in denen zvlindrische Winddüsen
von etwa i -bis 2 cm Durchmesser, in großer Anzahl gleichmäßig verteilt, untergebracht
sind.
Diese Konverternadelböden mit ihren langen, engen, rauben,
zylindrischen Winddüsen und mit ihrem allmählich und unregelmäßig vor sich gehenden
Verschleiß (in Muldenforni) entsprechen den an den Frischpro7eß zti stellenden Anforderungen
nur zum Teil und unvollkommen.
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Sowohl die absolute Luftmenge, die dem Schacht bzw. Eisenbad durch
die langen, zylindrischen Düsen zugeführt werden kann, als auch die absolute Geschwindigkeit,
mit der die I.tift die Düsen verläßt, sind bei dieseln SS@stem engbegrenzt. Infolge
der in den Düsen auftretenden komplizierten Strömungsvorgänge, die sich aus dein
wechselnden Windüberdruck, aus der Luftreibung in (len Düsen, aus der Wärineaufnahine
der Luft aus dem heißen Boden und aus den Schwingungen der Luftsäule in den Düsen
ergeben, -wird die Luftbelieferung des Eisenbades während eines Frischprozesses
unregelmäßig, was durch eingehende Untersuchungen des f?rfinders @in Konvertern
bestätigt wurde.
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Es kommt noch hinzu, daß bei Konverterböden infolge des inuldenförinigen
Verschlei-13es (las Verhältnis von Länge zum Durchinesser bei den einzelnen Düsen
mit der Zeit während . sehr der verschieden Lebensdauer wird, eines und Konverter-
daß daher bei gleichem @@'inrlühertlruck im Windkasten die @lie einzelnen Düsen
(lurchströmenden Windmengen sehr ungleichmäßig werden, desgleichen auch die @usflußgeschwindigkeiten
der Luft aus (lest einzelnen Düsen desselben Konverterbodens. Die Fol-en hiervon
sind Gleichgewichtsstörungen im Verlauf des Frischprozesses, die Wirkungen hallen,
für die man gemeinhin noch keine Erklärungen gefunden hatte.
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Bei alledeln ist der Energieaufwand für die Flächenreibungsarheit
in den langen. engen und rauben Düsen im Verhältnis zum gesamten für die Luftbeschleunigung
erforderlichen Energieaufwand beträchtlich. Zwar wird die für die Reibungsarbeit
aufgewendete Energie in Wärme umgesetzt und könnte zuln Teil für die I_uftheschleunigungsarbeit
nutz-Z, gemacht werden, aller die einfache zylindrische Diisenforiu 1ä ßt nur eine
teilweise und geringe Ausnutzung dieser Energie zu.
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Der Erfinder machte es sich zur Aufgabe, auf Grund der auf dieseln
Gebiet erarbeiteten Erkenntnisse die erwähnten Unvollkommenheiten in zier Windbelieferung
hei metallurgischen Prozessen zu beseitigen.
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Zur F?rzieliitig einfacher und regelha reg Str@fnunigsvorgänge in
den Düsen ist es ztinächst erforderlich, daß die Düsen, durch die die Luft dein
Schacht bzw. Eisenbad zugeführt wird, tunlichst einfach, kurz und glatt sind. Hiermit
ist nicht nur der Vorteil mäßigen Energieaufwandes für die Luftbeschleunigungsarbeit
verbunden, da der Energieaufwand zur Überwindung größerer Reibungsarbeit entfällt,
sondern es werden durch AnwendUng solcher Düsen insbesondere jene vorher erwähnten
Einflüsse vermieden, tlie auf Störung der Strö lnttngsvcrliältnisse hinwirken und
dieselben unübersehbar gestalten können.
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Weiterhin ist es zur Erfüllung cler gestellten Aufgabe nötig, daß
je nach der gewollten Dauer des metallurgischen Prozesses, je nach den von Fall
zu Fall für den inetalltirgischen Prozela benötigten Luftmengen und Windgeschwindigkeiten
die Möglichkeit geboten ist. den Düsen eine solche Forin und solche Abmessungen
zu gellen. wie sie dein gewollten Verlauf des metallurgischen Prozesses entsprechen.
Soll z. B., wie dies hei Frischprozessen mit geringen Ba@lliiitien und längerer
Frischdauer erforderlich ist, die Aus-4 ';inungsgeschwindigkeit der Luft aus den
r( 21 f)ü@en nicht zu hoch sein, gegebenenfalls unter der Schallgeschwindigkeit
bleiben. so sind einfache konvergente Düsen erfnrderlich: ist. hingegen eine höhere,
über Schallgescliwindiglceit liegende Ausflußgeschwimligrkeit für den Frischprozeß
erforderlich, z. ß. bei größeren Konvertern, hei größerer Badhöhe und kurzem Frischprozeß,
so sind die Düsen so zti gestalten, (laß sie vn ersten kurzen Teil eitle konvergente
und im zweiten längeren Teil eine divergente Forin haben.
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Diese Möglichkeiten sind bei den bisher verwendeten Anordnungen nicht
gegeben. Gemäß vorliegender Erfindung ist zuin Zweck einer energetischen und universellen
Anpassung der Luftbelieferung an den Frisch-bzw. Arbeitsvörgang mittels kurzer,
glatter und mi) glichst auswechselbarer Düsen der diese tragende Konverterhoden
nur aus einer Metallplatte gebildet, die auf der Windeintrittsseite derart gekühlt
ist, daß auf der hohe Temperaturen (über iooo' C) aufweisenden Windaustritts- bzw.
Eisenhadseite die Temperatur und damit die Oxydation der betreffenden äußersten
Plattenschicht in mäßigen Grenzen gehalten wird. Als Stoff für den Kon-\-erterboden
kommt vorzugsweise ein schwer olvdierllarer Stahl in Frage. Uni den Konverterboden
möglichst dünn ausbilden und die Kühlung dementsprechend möglichst wirksam gestalten
zu können, ist der Boden durch Tragbolzen o. dgl., z. B. durch als Tragbolzen ausgebildete
Düsen, abzustützen 1-;z\%-. zu entlasten.
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Auf der Zeichnung zeigen: Abb. i den unteren Teil eines Konverters
mit @@"asserkülilung, Abh. z den unteren Teil eines Konverters mit Windkühlung.
Ahb. j his ; verschiedenartige Düsen und deren Verbindung finit
dem
Konverterboden und mit der Außenhaut des Kühlmantels.
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Gemäß Abb. i liegt in geringem Abstand unter dem aus einer Metallplatte
bestehenden Konverterboden a eine Platte b, die dieAußenhaut des Wasserkühlmantels
bildet. Die Düsen treten durch 'die Platten a und b hindurch. Auf
der linken Seite sind die durch Striche angedeuteten Düsen parallel zur Konverterachse
geführt. Auf der rechten Seite stehen die Düsen senkrecht zu den in Form von Kugelkalotten
ausgeführten Böden, wodurch Vorteile in der Fabrikation und in der Verteilung der
Luft im Konverterschacht erzielt werden. An den zwischen den Platten a und b gebildeten
Kühlmantel ist eine Wasserzuführungsleitung b1 und eine Wasserabführungsleitung
b' angeschlossen. Unterhalb der Platte b befindet sich der Windkasten v finit dem
Zuführungskanal w.
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Gemäß Abb. 2 schließt der Konv erterboden a den Windkasten v oben
ab, so daß der Konverterboden mit dem durch die Düsen streichenden Wind gekühlt
wird.
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Gemäß Abb. 3 hat der Windboden einfache konvergente, nicht auswechselbare
Düsen c, die für geringere Badhöhen und längere Frischdauer geeignet sind: Die Austrittsgeschwindigkeit
der Luft aus der Düse c liegt unter Schallges:hwindigkeit. Gemäß Abb. 3a sind auswechselbar
angeordnete, konvergente Düsen cl vorgesehen.
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Der Windboden gemäß Abb. 4. weist auswechselbar angeordnete divergente
Düsen d auf, bei denen die Strömungsgeschwindigkeit im divergierenden Teil oberhalb
der Schallgeschwindigkeit verläuft.
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Die auswechselbaren konvergenten Düsen e gemäß Abb.5 sind ringförmig
und weisen Leitstege e1 zur Erzielung einer schraubenförmigen bzw. wirbelnden Verteilung
der Luft auf.
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Die Düsen f gemäß Abb. 6 sind für Konverter mit Wasserkühlung bestimmt
und am Windboden 2 mit Gewinde befestigt. Die Düsen sind mittels Flanschen f1 gegen
die Außenhaut b des Wasserkühlmantels abgestützt und werden durch an der Außenseite
der Haut unter Einschaltung von nachgiebigen Ringen f' anliegende Schraubenmuttern
f' festgehalten. Der Windboden a ist durch die Düsen f gegen die Wand b abgestützt.
Gleichzeitig ist aber den verschiedenen Dehnungsverhältnissen der Wände a und b
Rechnung getragen.
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Die Düsen g gemäß Abb. 7 sind gleichzeitig durch Gewinde am Windboden
a und an der Wand b befestigt. Die Lochkanten der Platte a sind an der Austrittsseite
der Düsen abgerundet, und die Kühlung der betreffenden Kantenflächen wird durch
entsprechende Ringkonkav e ic auf der anderen Seite der Platte verstärkt.
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Die Düsenverschraubungen bei allen auswechselbaren Düsen können den
größten in Frage kommenden Düsendurchmessern angepaßt werden, so daß eine Auswechslung
von Düsen durch solche mit geringerem Durchmesser ohne weiteres stattfinden kann.
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