DE763565C

DE763565C - Liquid-cooled base for converter

Info

Publication number: DE763565C
Application number: DEL95798D
Authority: DE
Inventors: Otto Dr-Ing Lellep
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-10-11
Filing date: 1938-10-11
Publication date: 1951-12-20

Description

Flüssigkeitsgekühlter Boden für Konverter Ein nicht zum Stande der Technik gehörender Vorschlag bezweckt eine wirksame Kühlung von Konverterböden, dadurch zu erreichen, daß diese mit einzelnen Kanälen für die Kühlflüssigkeit versehen sind, wobei der Druck des Kühlmittels zur Vermeidung einer Explosionsgefahr unterhalb dem des flüssigen Metalls gehalten wird.Liquid-cooled floor for converter A not to the state Proposal belonging to the technology aims at effective cooling of converter floors, to achieve that this is provided with individual channels for the cooling liquid are, with the pressure of the coolant below to avoid the risk of explosion that of the liquid metal is held.

Die Erfindung hat einen derart gekühlten Boden für Konverter zum Gegenstand, bei dem insbesondere mit konzentriertem Sauerstoff geblasen wird, bei dem die Bodendüsen mit einer Innenkühlung ausgestattet sind und das Kühlmittel derart geführt wird, daß auch in der Nachblaseperiode des Thomasverfahrens eine Zerstörung derselben nicht eintritt. Es ist bekannt, bei doppelwandigen Konve'rterböden, deren Wände mit für Luftgebläse dienenden Düsen verbunden sind, mit Flüssigkeit oder Luft zu kühlen. Die Kühlwirkung erstreckt sich jedoch nur über die Düsen, soweit sie innerhalb des Doppelbodens von dem Kühlmittel bestrichen werden. Die Kühlung der mit dem Metallbade in Berührung gelangenden Düsenspitzen ist aber zu gering, um der außerordentlich großen örtlichen Wärmeentwicklung, insbesondere beim Einblasen von konzentriertem Sauerstoff, gewachsen zu sein und die Düsenspitzen vor dem Durchbrennen zu schützen. Es ist auch bekannt, Blasformen für Hochöfen innen zu kühlen. Die Abführung der Wärme durch die Kühlflüssigkeit je Flächeneinheit und Minute ist aber zu gering und die Gestaltung der Düse selbst unpassend, so. daß eine Übertragung einer solchen Blasformausbildung auf Konverterbodendüsen schon deswegen nicht ohne weiteres gegeben ist, weil diese Düsen mit flüssigem -Metall nicht in Berührung gelangen.The invention relates to such a cooled floor for converters, in which, in particular, blowing is carried out with concentrated oxygen, in which the bottom nozzles are equipped with internal cooling and the coolant is guided in such a way that also in the post-blown period of the Thomas process a destruction of the same does not occur. It is known that the walls of double-walled Konve'rterboden are connected to nozzles serving for air blowers, with liquid or air to cool. The cooling effect only extends over the nozzles as far as they are inside of the raised floor can be coated with the coolant. The cooling of the with the metal bath coming into contact nozzle tips is too small to be extraordinary great local heat generation, especially when blowing in concentrated Oxygen to have grown and to protect the nozzle tips from burning out. It is also known to internally cool blow molds for blast furnaces. The discharge of the Heat through is the coolant per unit area and minute but too small and the design of the nozzle itself unsuitable, like that. that a transfer Such a blow mold on converter bottom nozzles is not without it This is also given because these nozzles do not come into contact with liquid metal reach.

Die Wärmeerzeugung und der Wärmeentzug an den einzelnen Düsen des mit Sauerstoff betriebenen Konverters als auch die zur Erhaltung der Düsen nötige Kühlwirkung sind während des Verlaufes einer Schmelze bekanntlich stark veränderlich. So wurden z_. B. durch eine flüssigkeitsgekühlte Kupferdiise mit 27 mm :#.tißendurchinesser und 3,3 mm Bohrung je ,Minute 28o Normalliter konzentrierter Sauerstoff geblasen. Die Düse mit ihrer Flächengröße an der Spitze von etwa 5,7 cm= war in unmittelbarer Berührung mit dem flüssigen Eisen. Dabei wurden folgende Wärmeverluste durch das Kühlwasser an der Düse festgestellt.The heat generation and extraction at the individual nozzles of the converter operated with oxygen as well as those necessary to maintain the nozzles It is known that cooling effects vary greatly during the course of a melt. So were z_. B. by a liquid-cooled copper nozzle with 27 mm: # and 3.3 mm bore per, minute 28o normal liters of concentrated oxygen blown. The nozzle with its area size at the tip of about 5.7 cm = was in the immediate vicinity Contact with the liquid iron. The following heat losses were caused by the Cooling water detected at the nozzle.

Wärmeverlust während der Entkohlungsperiode ...... 42 lzcallllin. Wärmeverlust .vährend der Entphosphorungsperiode .. i3 8 -Wärmeverlust während der Wartezeit bei umgelegtem Konverter .............. 2a -In diesen Zahlen fällt die mehrfache Vergrößerung der Düsenerwärmung während der Nachblaseperiode im Vergleich mit der Erwärmung während der Entkohlungsperiode auf. Dieser Unterschied erklärt sich dadurch, daß während der Entkohlungsperiode der eingeblasene Sauerstoff bei der Düse in ein doppeltes Volumen von Kohlenmonoxyd verwandelt wird. Diese bedeutende Gasmenge wirbelt das Eisenbad auf und bläst die überhitzten Verbrennungsstoffe von der Düse weg. Anders sind die Verhältnisse, wenn der Kohlenstoff beim Thomasverfahren bereits verbrannt ist. Erstens entwickelt der Sauerstoff bei der Phosphorverbrennung über zweimal mehr Wärme als beim Verbrennen zu C O. Zweitens entstehen beim Blasen mit Beinsauerstoff während der Nachblaseperiode keinerlei Gase. Beinsauerstoff wird in dieser Periode vom flüssigen Eisenbade ebenso restlos verschluckt wie ein Dampfstrahl von kaltem Wasser. Darum werden die außerordentlich überhitzten Teile des Bades kaum von der Düse weggespült, die infolgedessen einer großen Wärmekonzentration und Temperatur ausgesetzt ist. Bei konzentriertem Sauerstoff mit etwas Stickstoffbeimengung wird diese große Wärmeentwicklung an der Düse nur unbedeutend geschwächt.Heat loss during the decarburization period ...... 42 lzcallllin. Heat loss .during the dephosphorization period .. i3 8 -Heat loss during the waiting time when the converter is turned over .............. 2a -In these figures, the multiple increase in nozzle heating during the post-blowing period compared to the heating during the decarburization period. This difference is explained by the fact that during the decarburization period the oxygen blown in at the nozzle is converted into twice the volume of carbon monoxide. This significant amount of gas whirls up the iron bath and blows the overheated combustibles away from the nozzle. The situation is different if the carbon has already been burned in the Thomas process. First, when burning phosphorus, the oxygen develops over twice as much heat than when burning to CO. Second, blowing with leg oxygen does not produce any gases during the post-blowing period. During this period, leg oxygen is completely swallowed by the liquid iron bath, as is a jet of steam from cold water. Therefore, the extremely overheated parts of the bath are hardly washed away by the nozzle, which is consequently exposed to a high concentration of heat and temperature. In the case of concentrated oxygen with a little nitrogen admixture, this large amount of heat generated at the nozzle is only insignificantly weakened.

Um dem mit den vorstehend erläuterten Vorgängen verbundenen leichten Zerstören der einzelnen Düsen zu begegnen, wird erfindungsgemäß die Kühlwirkung in der Düse so hoch gesteigert. daß sich an der Oberfläche ihrer Spitze eine Schicht erstarrten Eisens oder -Metalls bildet, durch die die Düse vor einer Zerstörung geschützt wird.In order to make the operations as explained above easy Countering the destruction of the individual nozzles, according to the invention, the cooling effect so high in the nozzle. that there is a layer on the surface of its tip Solidified iron or metal forms, through which the nozzle from destruction is protected.

An Hand einer im senkrechten Schnitt veranschaulichten, in einem Xonverterboden angeordneten Düse wird nachstehend erläutert, wie sich deren Haltbarkeit erreichen läßt.On the basis of a vertical section illustrated in a converter base arranged nozzle is explained below how to achieve their durability leaves.

Die eigentliche Düse bestellt aus dein doppelwandigen Körper i mit dein rohrförmigen, in gewissem Abstande unterhalb des Düsenkopfes 2 mündenden Einsatz 3. Der Einsatz 3 hat einen Stutzen .1 für den Külilmittelzufluß, während sich für den Kühlmittelabflufi ein Stutzen 5 an dem äußeren Teil des Körpers i befindet. Das Kühlmittel nimmt den in der Düse mit Pfeilen angedeuteten Weg und bewirkt an der C"mleitung G eine besonders starke Kühlung des Düsenkopfes 2. ; ist der metallische Konverterboden mit Kühlkanälen Z. y bezeichnet eine zweckmäßig aus -feuerfesten Oxyden bestehende Wärmeisolierschicht. die durch Haftstifte o. dgl. am Boden 7 gehalten wird. Indem der Gebläsesauerstoftstrom an der Düsenspitze io in das darüber befindliche Eisenbad gedrückt wird, kommt das Eisenbad in eine Bewegung, die in der Hauptströmung i i von der Düsenmündung weggerichtet ist. Neben diesem Hauptstrom entstehen kleinere wirbelartige Seitenströmungen 12, die das mit Sauerstoff übersättigte und hoch überhitzte Eisen auf den Düsenkopf 2 aufprallen lassen. Diese hoch überhitzte, mit Eisenoxyden beladene Strömung des Bades am Düsenrande würde die oxydischen und feuerfesten Stoffe am Düsenkopf auflösen. Falls die Kühlwirkung, z. B. des Wassers, an der Düsenspitze von der üblichen Stärke wäre und beispielsweise 2.jo ooo kcal/ mVh beträgt, würde bei der Sauerstoffeinführung, wie bei den bekannten wassergekühlten Böden, der Düsenkopf schmelzen oder wegbrennen; ganz besonders aber während der lachblaseperiode des Thomasverfahrens. Wird hingegen die Düse erfindungsgemäß innen stark gekühlt, so erstarrt je nach der Badtemperatur und der Stärke der Kühlung das Eisen oder Metall an der oberen Düsenkopffläche zu einem mehr oder weniger dicken Ansatz 13. Dieser gekühlte, aus dem gefrischten Eisen oder- -Metall entstandene Ansatz schützt die Düse vor Zerstörung.The actual nozzle ordered from your double-walled body i with your tubular insert 3 opening at a certain distance below the nozzle head 2. The insert 3 has a nozzle .1 for the coolant inflow, while a nozzle 5 is on the outer part of the body for the coolant outflow i is located. The coolant takes the path indicated by arrows in the nozzle and causes particularly strong cooling of the nozzle head 2 at the line G; if the metallic converter base with cooling channels Z. o. the like. is held at the bottom 7. As the blower oxygen flow is pressed at the nozzle tip io into the iron bath above, the iron bath starts to move which is directed away from the nozzle mouth in the main flow ii 12, which cause the iron, which is oversaturated with oxygen and is highly overheated, to hit the nozzle head 2. This highly overheated, iron oxide-laden flow of the bath at the edge of the nozzle would dissolve the oxidic and refractory substances on the nozzle head. If the cooling effect, e.g. of the water , at the nozzle tip would be of the usual thickness and, for example, 2.jo ooo kca l / mVh, the nozzle head would melt or burn away when oxygen was introduced, as is the case with the known water-cooled floors; but especially during the laughing period of the Thomas procedure. If, on the other hand, the nozzle is strongly cooled internally according to the invention, the iron or metal solidifies on the upper nozzle head surface to form a more or less thick approach 13, depending on the bath temperature and the strength of the cooling protects the nozzle from destruction.

Das zu verblasende -Metall kann auch -,cährend der Entkohlungsperiode an dem Düsenkopf erstarren und hier eine nützliche Schutzschicht bilden.The metal to be blown can also be used during the decarburization period solidify on the nozzle head and form a useful protective layer here.

Die Erkenntnis der Bedeutung einer inneren weitgehenden Düsenkühlung zur Bildang einer metallischen Schutzschicht an der Düsenspitze löst die schwierige Aufgabe der Einführung des konzentrierten Sauerstoffes in ein flüssiges Eisen- oder Metallbad. Während: der Entphosphorungsperiode des Thomasstahles mit konzentriertem 02 ist beispielsweise eine Wärmeübertragung am Düsenende, das in metallischer Berührung mit dem überhitzten flüssigen Stahlbad steht, von 14Xio6 kcal/m2/h beobachtet worden. Diese Stärke der Kühlung, die die bekannte Kühlwirkung an einem flüssigkeitsgekühlten Konverterboden beispielsweise 58mal übersteigt, kann je nach den Arbeitsbedingungen größer oder kleiner sein. Sie übertrifft aber immer noch bei weitem die üblichen Wärmedurchgangszahlen.The recognition of the importance of an extensive internal nozzle cooling to Bildang a metallic protective layer on the nozzle tip solves the difficult task of introducing concentrated oxygen into one liquid iron or metal bath. During: the dephosphorization period of the Thomasstahl with concentrated 02, for example, there is a heat transfer at the nozzle end, the is in metallic contact with the overheated liquid steel bath, of 14Xio6 kcal / m2 / h has been observed. This strength of cooling that the known cooling effect on a liquid-cooled converter base, for example, exceeds 58 times be larger or smaller depending on the working conditions. But it always excels by far the usual heat transfer coefficients.

Die erstarrte Schutzschicht 13 an- der Düsenspitze 2 schweißt sich manchmal selbst an das Düsenmetall fest, so daß eine unmittelbare metallische Verbindung zwischen der Düse und dem Ansatz besteht. Manchmal bleibt jedoch zwischen der Schutzschicht und der Düse eine papierdünne Oxydschicht bestehen.The solidified protective layer 13 on the nozzle tip 2 welds sometimes even stuck to the nozzle metal, making an immediate metallic bond exists between the nozzle and the approach. Sometimes, however, remains between the protective layer and the nozzle consist of a paper-thin oxide layer.

Anstatt des Wassers als Kühlmittel der Düse -und des Bodens können naturgemäß auch andere flüssige Kühlmittel verwendet werden. Der geschilderte Düsenboden nebst Kühlmittelstromführung kann mit gleichem Vorteil auch bei anderen Schmelzbadbehältern Anwendung finden, die mit konzentriertem Sauerstoff betrieben werden.Instead of the water as a coolant the nozzle and the floor can of course, other liquid coolants can also be used. The described nozzle base in addition to routing the coolant flow, it can also be used with other melt bath tanks with the same advantage Find application that are operated with concentrated oxygen.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Liquid-cooled floor for converter, at which are blown in particular with concentrated oxygen, characterized in that that it is provided with individual, internally cooled nozzles.

2. A method for operating a converter base according to claim i, characterized in that the circulation of the coolant in the cooling chambers of the nozzles is increased in such a way that a protective layer of solidified iron or metal is formed at the nozzle tips. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German Patent Nos. 32 589, 3 0 2 768, 443 350, 494 011; British Patent Nos. 241 258, 254 396; USA. patent, chrift no. 1747 7i2.