DE69937786T2

DE69937786T2 - Verfahren zur einfachen pfannenraffination

Info

Publication number: DE69937786T2
Application number: DE69937786T
Authority: DE
Inventors: Shinya Futtsu City KITAMURA; Ken-ichiro Futtsu City NAITO; Hikofumi Kitakyushu City TANIISHI
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: TW410235B; CA2306887C; KR100334945B1; JP2000073118A; CN1090241C; AU733778B2; EP1026266A4; CN1275169A; DE69937786D1; EP1026266A1; EP1026266B1; KR20010031398A; BR9906774A; AU4802399A; WO2000012768A1; CA2306887A1; US6309443B1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein vereinfachtes Verfahren zum Raffinieren einer zuvor in einem Raffinationsofen raffinierten Stahlschmelze und insbesondere ein Verfahren zum effizienten Beheizen einer Stahlschmelze.
Hintergrund der Technik
Weithin ist bekannt, daß in einem Stahlherstellungsverfahren beim Zuführen einer durch einen Konverter oder Elektroofen vor- bzw. primär raffinierten Stahlschmelze zu einem durch Stranggießen dargestellten Gießvorgang die Stahlschmelze durch eine vereinfachte sekundäre Raffinationsvorrichtung zwecks Einstellung der chemischen Zusammensetzung und Temperatur vorbehandelt wird.
Die JP-A-53-149826 offenbart ein Verfahren zum Beheizen einer Stahlschmelze mit den Schritten des Tauchens eines Tauchrohrs bzw. -schnorchels in eine Stahlschmelze, um eine Schutzwand zu bilden, während die Stahlschmelze durch Blasen eines Gases durch eine Gasblasdüse im Boden einer Pfanne gerührt (durchgewirbelt) wird, und des Blasens von Sauerstoffgas auf die Stahlschmelze durch ein Sauerstoffblasrohr, während ein Oxidationsreaktionsmittel einem von der Schutzwand umgebenen Gebiet durch den Zufuhrschnorchel zugegeben wird. Weiterhin offenbart die JP-A-61-235506 ein Verfahren zum Raffinieren einer Stahlschmelze in einer Pfanne mit dem Schritt des Blasens eines Oxidationsgases durch eine Lanze auf die Oberfläche einer Stahlschmelze in einem Tauchschnorchel, der in eine Pfanne eingesetzt ist, während die Stahlschmelze durch Blasen eines Inertgases durch den Boden der Pfanne ge rührt wird, wobei vor dem Blasen des Oxidationsgases durch die Aufblaslanze ein Oxidationsreaktionsmittel im Tauchschnorchel zugegeben wird und dann das Blasen des Oxidationsgases und Zugeben des Oxidationsreaktionsmittels durch die Aufblaslanze kontinuierlich durchgeführt werden.
Obwohl aber der Aufbau der Aufblaslanze und die Bedingungen zum Blasen von Sauerstoff das effiziente Beheizen einer Stahlschmelze erheblich beeinflussen, sind weder die Einflüsse noch die Bedingungen zum effizienten Beheizen der Stahlschmelze in diesen Patentveröffentlichungen offenbart. Die JP-A-61-129264 offenbart ein Verfahren zum Raffinieren einer Stahlschmelze in einer Pfanne mit den Schritten des Einsetzens eines Tauchschnorchels in eine Pfanne, während eine Stahlschmelze durch Blasen eines Inertgases durch den Boden der Pfanne gerührt wird, und des Blasens eines Oxidationsgases auf die Stahlschmelzenoberfläche im Tauchschnorchel durch eine Lanze, wobei eine Ringlanze mit einem Innenrohr und einem Außenrohr als o. g. Lanze verwendet wird, Sauerstoff und ein Inertgas dem Innenrohr bzw. Außenrohr zugeführt werden, während der Blasdruck P1 des Oxidationsgases aus dem Innenrohr niedriger als der Blasdruck P2 des Inertgases aus dem Außenrohr eingestellt wird (P1 < P2), und ein Oxidationsreaktionsmittel im Tauchschnorchel in Übereinstimmung mit den Bedingungen zum Blasen von Sauerstoff zugegeben wird.
Allerdings hat das Verfahren das Problem hoher Gaskosten, da eine große Menge eines teuren Inertgases darin verwendet wird. Andererseits ist in Sumitomo Kinzoku, Vol. 45-3, Seiten 66 ff. (1993) eine Ausführungsform der Verwendung eines gießfähigen Ringrohrs als Sauerstofflanze offenbart. Da aber einer Lanze mit einem gießfähigen Aufbau Dauerbeständigkeit fehlt, hat die Lanze den Nachteil, teuer zu sein.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein vereinfachtes Raffinationsverfahren bereitzustellen, das eine Stahlschmelze in kurzer Zeit effizient beheizen kann, während die Streuung und Haftung von Spritzern sowie die Erosion von Feuerfestmaterialien unterdrückt werden.
Zur Lösung der o.g. Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren gemäß der nachfolgenden Beschreibung bereit.

(1) Vereinfachtes Pfannenraffinationsverfahren zum Raffinieren einer Stahlschmelze in einer Pfanne mit den folgenden Schritten: Einsetzen eines Tauchrohrs bzw. -schnorchels in eine Pfanne und Blasen eines Oxidationsgases auf die Oberfläche einer Stahlschmelze im Tauchschnorchel durch eine Lanze, während die Stahlschmelze durch Blasen eines Inertgases durch den Boden der Pfanne gerührt wird, wobei die Lanze ein Verhältnis (d_o/d_t) eines Düsenauslaßdurchmessers d_o (mm) zu einem Düsenhalsdurchmesser d_t (mm) von 1,2α bis 2,5α hat, wobei α nach der folgenden Formel (1) berechnet wird: α = [(1/M{(1 + 0,2 × M2)/1,2}3]1/2 (1),wobei M = {5 × (P^2/7 – 1)}^1/2 ist, wobei P ein Gegendruck ist (kgf/cm², Absolutdruck).

Erwünscht ist, daß die Sauerstoffblaslanze einen wassergekühlten Aufbau hat. Außerdem wird eine Al- und Si-haltige Legierung der Stahlschmelze beim Sauerstoffblasen so zugegeben, daß die Stahlschmelze einen Al-Gehalt von 1,6 × S – 1,9 × S kg/t oder einen Si-Gehalt von 1,25 × S – 1,5 × S kg/t hat, wobei S (Nm³/t) ein Einheitsbedarf an Sauerstoff ist und erwünscht ist, daß die durch solche Oxidationsreaktionen erzeugte Wärme genutzt wird.

(2) Vereinfachtes Pfannenraffinationsverfahren nach Punkt (1), wobei das Verhältnis (L/a) einer Hohlraumtiefe L (mm) der Stahlschmelzenoberfläche in der Berechnung durch die Formeln (2) bis (8) zu einem Feuerpunktdurchmesser a (mm) in der Berechnung durch die Formeln (3) und (9) so festgelegt ist, daß es 0,5 bis 0,005 beträgt: 0,016 × L1/2 = Hc/(LH + L) (2), wobei LH ein Abstand (Lanzenspalt, mm) zwischen der Lanze und der Stahlschmelzenoberfläche ist und H_c eine Strahlkernlänge (mm) in der Berechnung durch die Formel (3) ist: Hc = f × Mop × (4,2 + 1,1 × Mop 2) × dt (3),wobei M_op von der Lanzenform abhängt und durch Lösen der Formel (4) erhalten wird: d0/dt = [(1/Mop) × {(1 + 0,2 × Mop 2)/1,2}3]1/2 (4)und f durch die Formel (5) oder (6) berechnet wird: f = 0,8X – 0,06; (X < 0,7) (5), f = –2,7X4 + 17,7X3 – 41X2 + 40X – 13; (X > 0,7) (6),wobei X = P_o/P_op, wobei P_op durch die Formel (7) mit Hilfe von M_op und P_o durch die Formel (8) berechnet wird: Pop = {(Mop 2/5) + 1}7/2 (7), Po = F/(0,456 × n × dt 2) (8), wobei F eine Sauerstoffzufuhrrate und n eine Anzahl von Düsen ist, und a = 0,425 × (LH – Hc) + dt (9).
(3) Vereinfachtes Pfannenfrischverfahren nach Punkt (1) oder (2), wobei das Verhältnis (D/a) eines Tauchschnorcheldurchmessers D (mm) zum Feuerpunktdurchmesser a (mm) so festgelegt ist, daß es 1,5 bis 8 beträgt.
(4) Vereinfachtes Pfannenfrischverfahren nach einem der Punkte (1) bis (3), wobei das Verhältnis (LH/a) des Lanzenspalts LH (mm) zum Feuerpunktdurchmesser a (mm) so festgelegt ist, daß es 2 bis 3,5 beträgt.

Im Verfahren der Erfindung wird ein Oxidationsreaktionsmittel der Stahlschmelze im Tauchschnorchel zugegeben, während das Innere des Tauchschnorchels auf dem atmosphärischen Druck gehalten wird, und die Stahlschmelze kann durch Oxidieren des Oxidationsreaktionsmittels beheizt werden.
Alternativ kann die Stahlschmelze durch Oxidieren eines der Stahlschmelze vorab zugegebenen Oxidationsreaktionsmit tels beheizt werden, während das Innere des Tauchschnorchels auf dem atmosphärischen Druck gehalten wird.
Weiterhin kann vor oder nach Beheizen der Stahlschmelze durch Oxidieren des Oxidationsreaktionsmittels unter dem atmosphärischen Druck gemäß der vorstehenden Beschreibung die Stahlschmelze entkohlt werden, indem ein Oxidationsgas auf die Stahlschmelzenoberfläche im Tauchschnorchel durch die Lanze geblasen wird, während das Innere des Tauchschnorchels evakuiert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht des Grundaufbaus einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung.
2 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen d_o/d_t und Heizwirkungsgrad (η).
3 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen L/a und Heizwirkungsgrad (η).
4 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen D/a und Heizwirkungsgrad (η).
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt schematisch den Grundaufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung.
Die Vorrichtung in 1 weist grundsätzlich eine Pfanne 1, ein(en) Tauchrohr bzw. -schnorchel 2 (Innendurchmesser D) und eine Aufblaslanze 3 auf. Die Pfanne 1 ist mit einer Bodenblasform (Spülsteine) im Boden ausgestattet. Eine Stahlschmelze 5 aus einem Konverter usw. wird in die Pfanne 1 gegeben, und das untere Ende des Tauchschnorchels 2 wird von oben in die Stahlschmelze 5 getaucht. Ein Inertgas wie etwa Ar wird in die Stahlschmelze im Tauchschnorchel 2 durch die Bodenblasform 4 eingeblasen, um ein Fahnengebiet 6 in der Stahlschmelze 5 zu bilden und die Stahlschmelze zu rühren. Ein Oxidationsgas, z. B. Sauerstoff, wird auf die Stahl schmelzenoberfläche geblasen, die durch die in den Tauchschnorchel 2 eingesetzte Aufblaslanze 3 gerührt wird. Die Lanze 3 hat einen Düsenauslaßdurchmesser d_o und einen Düsenhalsdurchmesser d_t. Das Oxidationsgas, z. B. Sauerstoff, das durch die Lanze 3 geblasen wird, bildet einen Strahlkern 7 und trifft auf die Oberfläche der Stahlschmelze 5, wodurch es einen Hohlraum mit einer Tiefe L und einem Durchmesser (Feuerpunktdurchmesser) a auf der Oberfläche der Stahlschmelze 5 bildet. Der Lanzenspalt ist als Abstand LH vom unteren Ende der Lanze 3 zur Oberfläche der Stahlschmelze 5 festgelegt.
Um die Stahlschmelze am rationellsten zu beheizen, wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß die im folgenden erläuterten Anforderungen erfüllt sein müssen.

I: Die Streuung von Stahlschmelzenteilchen (Spritzern), die durch die Kollisionsenergie des Aufblasgases auf der Stahlschmelzenoberfläche erzeugt werden, muß verringert werden. Das heißt, da die Streuteilchen aus der Kollisionsfläche (Feuerpunkt) zwischen der Stahlschmelze mit der höchsten Temperatur und Sauerstoff erzeugt werden, haben die Teilchen eine höhere Temperatur als der Großteil der Stahlschmelze. Da aber die Stahlschmelzenteilchen mit hoher Temperatur gestreut werden, setzen die Teilchen beim Streuen fühlbare Wärme im Raum frei, was die Abgastemperatur erhöht. Im Gegensatz dazu wirken die Teilchen selbst aber so, daß sie die Stahlschmelze abkühlen, da die Teilchen auf die Stahlschmelze fallen, während sie eine abgesenkte Temperatur haben. Somit bewirkt die Bildung von Spritzern, daß die Abgastemperatur steigt und der Heizwirkungsgrad der Stahlschmelze fällt.
II: Das durch die Lanze geblasene Aufblasgas wird auf die Stahlschmelzenoberfläche dort geblasen, wo die durch den Boden der Pfanne eingeblasenen Inertgasblasen schwimmen. Eine frische Stahlschmelzenoberfläche liegt immer im Gebiet platzender Blasen (Fahnengebiet) der vom Boden eingeblasenen Gasblasen auf der Stahlschmelzenoberfläche frei. Somit verlaufen die Oxidationsreaktionen von Al und Si sehr effizient, und der Heizwirkungsgrad läßt sich durch Blasen eines Sauerstoffgases auf das Gebiet erhöhen. Insbesondere bei Sauerstoffzufuhr durch "sanftes Blasen", damit keine Spritzer entstehen, läßt sich keine rationelle Beheizung erzielen, solange kein Sauerstoff auf das Fahnengebiet geblasen wird.

Wird Sauerstoff auf einen anderen Oberflächenabschnitt als das Fahnengebiet geblasen, bildet sich stabil ein Film aus Oxid wie etwa Al₂O3 oder SiO₂. Der Oxidfilm ist schlecht wärmeleitfähig und behindert die Wärmeübertragung. Auch wenn Sauerstoff einem lokalen Abschnitt des Fahnengebiets konzentriert zugeführt wird, bildet sich stabil ein Film aus Oxid wie etwa Al₂O₃ oder SiO₂ im Oberflächenabschnitt und behindert die Wärmeübertragung.
Die Erfindung legt (1) die Lanzengestaltung fest, um den Lanzenfaktor I zu realisieren. Das heißt, ein hoher Heizwirkungsgrad gemäß 2 läßt sich erhalten, indem das Verhältnis (do/dt) des Düsenauslaßdurchmessers d_o (mm) zum Düsenhalsdurchmesser d_t (mm) so festgelegt ist, daß es 1,2α bis 2,5α beträgt. Hierbei ist der Heizwirkungsgrad (η, %) ein Verhältnis einer tatsächlich gemessenen Erwärmungsmenge zu einer theoretischen Erwärmungsmenge in der Berechnung unter der Annahme, daß der gesamte auf die Stahlschmelze geblasene Sauerstoff mit Al reagiert (Formel (10)): η = 100 × 0,21 × ΔT × 1000/(7420 × WAl) (10).
Der aus der Formel (1) erhaltene berechnete Wert α entspricht dem Verhältnis (d_o/d_t)_op eines Düsenmündungsdurchmessers zu einem Düsenhalsdurchmesser, das eine richtige Expansionsbedingung ergibt, wenn der Gegendruck P beträgt, und (d_o/d_t)/α ist ein Parameter, der die Größe einer Verschiebung gegenüber den richtigen Expansionsbedingungen angibt. Daß (d_o/d_t)/α mindestens 1 ist, bedeutet, daß der Düsenauslaßdurchmesser verglichen mit einem unter richtigen Expansions bedingungen übermäßig verbreitert ist, d. h. der Düsenauslaßdurchmesser erfährt übermäßige Expansionsbedingungen. Hat der Düsenauslaßdurchmesser eine übermäßige Expansion, wird ein Druckverlust in der Düse erzeugt, und der Strahl wird zu sanftem Blasen. Liegt aber (d_o/d_t) unter 1,2α, kann der Effekt von sanftem Blasen infolge eines unzureichenden Grads an übermäßiger Expansion nicht erhalten werden. Übersteigt (d_o/d_t) 2,5α, wird der Durchfluß des Blasgases an der Düsenspitze übermäßig niedrig. Als Ergebnis treten das Grundmetall und die Schlacke, die gestreut und zur Düse gerichtet werden, in das Innere der Düse ein und verkürzen die Düsenlebensdauer.
Das Oxidationsgas kann 100 % Sauerstoff sein oder bis zu 50 % Stickstoff, Ar o. ä. enthalten.
Die Erfindung zeigt (2) richtigere Heizbedingungen bezüglich der Faktoren I und II. Das heißt, einen noch höheren Heizwirkungsgrad erhält man, indem das Verhältnis (L/a) der Hohlraumtiefe L (mm) der Stahlschmelzenoberfläche zum Feuerpunktdurchmesser a (mm) so festgelegt ist, daß es 0,5 bis 0,005 gemäß 3 beträgt. Hierbei wurden die Formeln (2) bis (9) zur Berechnung von L und a im Rahmen der Erfindung experimentell ermittelt. Ist L/a groß, trifft sanft aufgeblasener Sauerstoff in einem breiten Gebiet auf die Stahlschmelzenoberfläche.
Das Fahnengebiet der vom Boden eingeblasenen Blasen spreizt sich soweit auf, daß das Gebiet im wesentlichen die Stahlschmelzenoberfläche im Tauchschnorchel erfaßt. Ist also L/a groß, wird der Heizwirkungsgrad extrem hoch, da Sauerstoff dem Fahnengebiet in einem breiten Bereich zugeführt werden kann, ohne Spritzer zu erzeugen. Ist L/a größer als 0,5 (log(L/a) > –0,3), sinkt der Heizwirkungsgrad stark infolge der Bildung von Spritzern. Ist L/a kleiner als 0,005 (log(L/a) < –2,3), treten Spritzer in kleinem Maß auf. Allerdings ist der Aufblasstrahl zu schwach, und der sogenannte unwirksame Sauerstoff, der nicht die Stahlschmelzenoberfläche erreicht, nimmt zu, was den Heizwirkungsgrad verringert.
Die Erfindung legt (3) den Faktor II fest. Das heißt, da das Sauerstoffgas zugeführt wird, während der Fahnenbereich durch einen kleinen D/a-Wert breit erfaßt ist, wird der Wärmeeintrag in die Stahlschmelze extrem hoch. Ist gemäß 4 D/a größer als 8, wird Sauerstoff einem lokalen Abschnitt im Fahnenbereich konzentriert zugeführt. Als Ergebnis bildet sich stabil ein Film aus Oxiden wie etwa Al₂O₃ und SiO₂, was den Heizwirkungsgrad senkt. Ein kleinerer D/a-Wert führt zu besseren Ergebnissen, da die Stahlschmelzenoberfläche im Tauchschnorchel zu einem nahezu vollständigen Fahnenbereich wird. Ist aber D/a kleiner als 1,5, nähert sich der Feuerpunkt zu nahe der Tauchschnorchelwand, und es kommt zu übermäßiger Erosion der Feuerfestmaterialien.

Die Erfindung legt (4) den Lanzenspalt fest, um den Heizwirkungsgrad zu erhöhen. Ist gemäß Tabelle 1 LH/a kleiner als 2, nähert sich die Lanze der Stahlschmelzenoberfläche zu nahe an. Dadurch erodiert durch das vom Boden eingeblasene Gas verursachte Wellenbildung der Stahlschmelzenoberfläche die Lanze. Ist LH/a größer als 3,5, wird die freie Strahlzone des Sauerstoffgases zu lang. Dadurch kommt es zu erheblicher Erosion der Tauchschnorchel-Feuerfestmaterialien unter dem Einfluß der Strahlung. Tabelle 1

		LH/a	Erosionszustand der Tauchschnorchel-Feuerfestmaterialien	Erosionszustand der Lanze	Wirkungsgrad der Wärmezufuhr (%)
Erfindung	1	2,2	Nein	Gering	91
Erfindung	2	2,8	Nein	Nein	95
Erfindung	3	3,1	Nein	Nein	93
Erfindung	4	3,4	Gering	Nein	92
Vergl.-bsp.	5	1,9	Nein	Ja	90
Vergl.-bsp.	6	1,8	Nein	Ja	93
Vergl.-bsp.	7	3,7	Ja	Nein	92
Vergl.-bsp.	8	4,0	Ja	Nein	94

Beispiel 1
Erfindungsgemäß wurde die Pfannenraffination unter den nachstehend angegebenen Bedingungen durchgeführt.
Das Gewicht W einer Stahlschmelze und der Innendurchmesser eines Tauchschnorchels betrugen 350 Tonnen bzw. 1,5 m. Als Bodenblasgas kam Ar zum Einsatz. Ar wurde durch im Boden eines Pfannenofens plazierte Spülsteine mit einem Durchfluß von etwa 400 Nl/min eingeblasen.
Al wurde einem Al-Si-beruhigten Stahl in der Pfanne mit einer Rate von 80 kg/min zugegeben, während Sauerstoffgas mit einem Durchfluß von 3000 Nm³/h über eine Aufblaslanze aufgeblasen wurde. Eine einzelne wassergekühlte Ringdüsenlanze mit einem Düsenhalsdurchmesser (d_t) von 20,5 mm und einem Düsenauslaßdurchmesser (d_o) von 56 mm wurde als Aufblaslanze verwendet. Der Gegendruck (P) betrug 15,65 kgf/cm² (Absolutdruck). Da M und α beim Gegendruck mit 2,44 bzw. 1,58 berechnet wurden, betrug (d_o/d_t) 1,73 × α.
Weiterhin wurden M_op, P_op, P_o und f der Lanze unter richtigen Expansionsbedingungen mit 4, 156,8, 15,65 kgf/cm² bzw. 0,02 berechnet. Betrugen H_c und der Lanzenspalt 35,48 mm bzw. 1000 mm, so betrug a 430,52 mm, und L betrug 4,9 mm. Somit betrugen L/a, D/a und LH/a 0,011, 3,46 bzw. 2,32. 7-minütiges Sauerstoffblasen konnte die Stahlschmelze von 1615 auf 1667 °C erwärmen, und der Heizwirkungsgrad betrug 92 %. Spritzer traten wenige auf, und die Erosion der Feuerfestmaterialien war gering.
Vergleichsbeispiel
Im Vergleichsbeispiel wurde dieselbe Vorrichtung wie im Beispiel 1 verwendet.
Eine einzelne wassergekühlte Ringdüsenlanze mit einem Düsenhalsdurchmesser (d_t) von 20,5 mm und einem Düsenauslaßdurchmesser (d_o) von 34,25 mm wurde als Aufblaslanze verwendet. Der Gegendruck (P) betrug 15,65 kgf/cm² (Absolutdruck).
Da M und α beim Gegendruck mit 2,44 bzw. 1,58 berechnet wurden, betrug (d_o/d_t) 1,06 × α. Weiterhin wurden M_op, P_op, P_o und f der Lanze unter richtigen Expansionsbedingungen mit 2,55, 19,1, 15,65 kgf/cm² bzw. 0,77 berechnet. Betrugen H_c und der Lanzenspalt 663,46 mm bzw. 1000 mm, so betrug a 163,5 mm, und L betrug 640 mm. Somit betrugen L/a, D/a und LH/a 3, 91, 9,11 bzw. 6,11. 7-minütiges Sauerstoffblasen konnte die Stahlschmelze von 1605 auf 1645 °C erwärmen, und der Heizwirkungsgrad betrug 71 %. Spritzer traten viele auf, und es wurde Erosion der Feuerfestmaterialien infolge des Anstiegs der Abgastemperatur beobachtet.
Beispiel 2
Zum Einsatz kam dieselbe Vorrichtung wie im Beispiel 1. Ein Sauerstoffgas wurde durch die Aufblaslanze auf eine Stahlschmelze geblasen, deren C-Gehalt durch einen Konverter auf 0,09 % gesenkt war, und Al wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gleichzeitig zugegeben, um die Stahlschmelze auf 1654 °C mit einem Heizwirkungsgrad von 94 % zu beheizen. Das Innere des Tauchschnorchels wurde fortlaufend so evakuiert, daß es einen Vakuumgrad von 250 bis 350 Torr hatte. Sauerstoffgas wurde auf die Stahlschmelze mit einem Durchfluß von 3000 Nm³/h mit Hilfe der gleichen Lanze aufgeblasen, um den C-Gehalt von 0,09 auf 0,05 % zu senken. Der Lanzenspalt betrug dann 1000 bis 1500 mm, und der Durchfluß des vom Boden eingeblasenen Ar betrug 300 bis 500 Nl/min. Nach Entkohlung wurde der Innendruck des Tauchschnorchels wieder auf den atmosphärischen Druck gebracht, und die Stahlschmelze wurde durch Al-Zugabe desoxidiert.
Beispiel 3
Verwendung fand dieselbe Raffinationsvorrichtung wie im Beispiel 1. Eine nicht desoxidierte Stahlschmelze, deren C-Gehalt durch einen Konverter auf 0,09 % gesenkt und der kein Al zugegeben war, wurde in die Vorrichtung gegeben. Das Inne re des Tauchschnorchels wurde so evakuiert, daß es einen Vakuumgrad von 250 bis 350 Torr hatte. Sauerstoffgas wurde mit der gleichen Lanze wie im Beispiel 1 mit einem Durchfluß von 3000 Nm³/h auf die Stahlschmelze aufgeblasen, um den C-Gehalt von 0,09 auf 0,05 zu senken. Der Lanzenspalt betrug dann 1000 bis 1500 mm, und der Durchfluß des vom Boden eingeblasenen Ar betrug 300 bis 500 Nl/min. Nach Entkohlung wurde der Innendruck des Tauchschnorchels wieder auf den atmosphärischen Druck gebracht. Sauerstoffgas wurde durch die Aufblaslanze wie im Beispiel 1 auf die Stahlschmelze geblasen, und gleichzeitig wurde Al zugegeben, um die Stahlschmelze zu beheizen. Anschließend wurde Al so zugegeben, daß der Al-Gehalt 0,025 betrug und die Stahlschmelze desoxidiert wurde.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie zuvor erläutert, kann erfindungsgemäß eine Stahlschmelze in kurzer Zeit rationell beheizt werden, während Streuung und Haftung von Spritzern sowie Erosion von Feuerfestmaterialien unterdrückt werden.

Claims

Vereinfachtes Pfannenraffinationsverfahren zum Raffinieren einer Stahlschmelze in einer Pfanne mit den folgenden Schritten: Einsetzen eines Tauchrohrs bzw. -schnorchels in eine Pfanne und Blasen eines Oxidationsgases auf die Oberfläche einer Stahlschmelze im Tauchschnorchel durch eine Lanze, während die Stahlschmelze durch Blasen eines Inertgases durch den Boden der Pfanne gerührt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze ein Verhältnis (d_o/d_t) eines Düsenauslaßdurchmessers d_o (mm) zu einem Düsenhalsdurchmesser d_t (mm) von 1,2α bis 2,5α hat, wobei α durch die Formel (1) berechnet wird: α = [(1/M{(1 + 0,2 × M2)/1,2}3]1/2 (1),wobei M = {5 × (P^2/7 – 1)}^1/2 ist, wobei P ein Gegendruck ist (Kgf/cm², Absolutdruck).
Vereinfachtes Pfannenraffinationsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis (L/a) einer Hohlraumtiefe L (mm) der Stahlschmelzenoberfläche in der Berechnung durch die Formeln (2) bis (8) zu einem Feuerpunktdurchmesser a (mm) in der Berechnung durch die Formeln (3) und (9) so festgelegt ist, daß es 0,5 bis 0,005 beträgt: 0,016 × L1 /2 = Hc/(LH + L) (2),wobei LH ein Abstand (Lanzenspalt, mm) zwischen der Lanze und der Stahlschmelzenoberfläche ist und H_c eine Strahlkernlänge (mm) in der Berechnung durch die Formel (3) ist: Hc = f × Mop × (4,2 + 1,1 × Mop 2) × dt (3), wobei M_op von der Lanzenform abhängt und durch Lösen der Formel (4) erhalten wird: d0/dt = [(1/Mop) × {(1 + 0,2 × Mop2) /1,2}3]1/2 (4)und f durch die Formel (5) oder (6) berechnet wird: f = 0,8X – 0,06; (X < 0,7) (5), f = –2,7X4 + 17,7X3 – 41X2 + 40X – 13; (X > 0,7) (6),wobei X = P_o/P_op, wobei P_op durch die Formel (7) mit Hilfe von M_op und P_o durch die Formel (8) berechnet wird: Pop = {(Mop 2/5) + 1}7/2 (7), Po = F/(0,456 × n × dt 2) (8),wobei F eine Sauerstoffzufuhrrate (Nm³/hr) und n eine Anzahl von Düsen ist, und a = 0,425 × (LH – Hc) + dt (9).
Vereinfachtes Pfannenraffinationsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verhältnis (D/a) eines Tauchschnorcheldurchmessers D (mm) zum Feuerpunktdurchmesser a (mm) so festgelegt ist, daß es 1,5 bis 8 beträgt.
Vereinfachtes Pfannenraffinationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verhältnis (LH/a) des Lanzenspalts LH (mm) zum Feuerpunktdurchmesser a (mm) so festgelegt ist, daß es 2 bis 3,5 beträgt.
Vereinfachtes Pfannenraffinationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Oxidationsreaktionsmittel der Stahlschmelze im Tauchschnorchel zugegeben wird, während das Innere des Tauchschnorchels auf dem atmosphärischen Druck gehalten wird, um oxidiert zu werden und die Stahlschmelze zu beheizen.
Vereinfachtes Pfannenraffinationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein der Stahlschmelze vorab zugegebenes Oxidationsreaktionsmittel oxidiert wird, während das Innere des Tauchschnorchels auf dem atmosphärischen Druck gehalten wird, um die Stahlschmelze zu beheizen.
Vereinfachtes Pfannenraffinationsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei vor oder nach Beheizen der Stahlschmelze durch Oxidieren des Oxidationsreaktionsmittels unter dem atmosphärischen Druck ein Oxidationsgas auf die Stahlschmelzenoberfläche im Tauchschnorchel durch die Lanze geblasen wird, um die Stahlschmelze zu entkohlen.