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Konverter zur Erzeugung von Windfrisch-Stahl mit Sauerstoffanwendung
Die Erfindung bezieht sich auf einen drehbaren Konverter zur Herstellung von Stahl
mit Blasdüsen durch Windfrischen mit Sauerstoffanwendung. Beim Konverterfrischprozeß,
bei dem sauerstoffangereicherter Wind mit mehr als 4a"/0 Sauerstoff in das zu frischende
Eisenbad geblasen wird, spielt die Kühlung der Düsen für die Durchführung eines
wirtschaftlichen und störungsfreien Betriebes eine entscheidende Rolle. Durch das
Blasen von Sauerstoff sind die Düsen infolge der heftigen Gas.- und Wärmeentwicklung
durch Verbrennen des Kohlenstoffes der Schmelze zu Kohlenoxydgas sehr hohen Temperaturen
ausgesetzt, so daß die Düsen durch thermische Überhitzung anbrennen und unbrauchbar
werden. Diesem Übelstand hat man durch Verwendung von wassergekühlten Düsen zu begegnen
versucht. Diese Kühlmaßnahme ist zwar bei kleineren Konvertern anwendbar, sie bedeutet
aber bei großen Konvertern eine ständige Betriebsgefahr durch Auftreten ernster
Explosionen.
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Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Nacht-eile zu beseitigen
und die Verwendung praktisch reinen Sauerstoffes für das Blasen des Konverters mit
dem Ziel zu ermöglichen, Stahl von hoher Qualität zu erzeugen und gleichzeitig die
thermische Leistung des Frischprozesses zu verbessern. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß
dadurch verwirklicht, daß am Umfang des Konverters in entsprechender Höhe über dem
Bad zwei diametral gegenüberliegende Düsengruppen. derart angeordnet isind, daß
bei der Rechts- und Linksdrehung des Konverters durch die jeweils über dem Bad befindliche
Düsengruppe Luft auf die Badoberfläche und durch die unter der Badoberfläche befindliche
Düsengruppe
reiner Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Wind
in das Schmelzbad geblasen wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß durch die gegenüberliegenden
Düsen beim Hinundherbewegen des Konverters abwechselnd Luft geblasen wird, so daß
sie nach dem Durchblasen von Sauerstoff anschließend durch Luft wieder wirksam abgekühlt
und somit gegen eine thermische Überbeanspruchung geschützt werden. Die wechselweise
Zuführung von Luft einerseits und Sauerstoff andererseits während des Frischprozesses.
zu den gegenüberliegenden Düsengruppen geschieht erfindungsgemäß mit Hilfe eines
Verteilers, der in Abhängigkeit von der Drehung des Konverters steuerbar ist.
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Die- Zeichnung zeigt schematisch eine beispielsweise Ausführung des
Konverters gemäß der Erfindung, und zwar veranschaulichen Abb. i bis 6, den drehbaren
Konverter im Längsschnitt in verschiednen Stellungen während des Betriebes und die
Abb. 7 bis i i die den verschiedenen Konverterstellungen entsprechenden ,Stellungen
des Verteilers für die, Luft- und Sauerstoffzufuhr zu den Düsen.
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Es bezeichnet i den um die Achse x drehbaren Konverter, auf dessen
Umfang zwei diametral gegenüberliegende Windkästen 2, 3 angeordnet sind, die mit
einer Reihe Düsen 4, 5 ausgerüstet sind, welche in das Konverterinnere oberhalb
der. Drehachse x münden. Die Anordnung der Düsen 4, 5 ist derart getroffen, daß
sie in der Ausgangsstellung de.s Konverters (s. Abb. 2 und 4) nahe über der Schmelzbadoberfläche
zu liegen kommen. An die Windkästen 2, 3 sind die Zuleitungen. 6, 7 angeschlossen,
die mit einer S'auerstoff-, und Luftquelle in Verbindung stehen. Den beiden Windkästen
2, 3 werden abwechselnd Sauerstoff und atmosphärische Luft je nach der Stellung
.des Konverters i unter Druck über einen Verteiler 8, der auf der Drehachse x angeordnet
ist und in Abhängigkeit von dieser steuerbar ist, zugeführt. Der Verteiler 8, der
,die Funktion eines Mehrwegeventils ausübt, ist an die Sauerstoffzuleitung g und
die Luftzuleitung io angeschlossen.
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Die verschiedenen Stellungen des. Verteilers, 8 während der einzelnen
Arbeitsphasen des; Konverters sind in den Abb. 7 bis i i schematisch angedeutet.
In der Verteilerstellung in Abb.7, die der Konverterstellung in Abb. i entspricht,
sind die beiden Gabelenden g.', g" der Sauerstoffzuleitung 9 und die beiden Gabelenden
rd, io" der Luftzuführungsleitung io gesperrt. Das gleiche ist der Fall, wenn der
Konverter i sich in Normalstellung (s. Abb.2 und 4) befindet. Wird der Konverter
beim Frischprozeß gemäß Abb. 3 nach rechts gedreht, :so wird der Verteiler 8 gleichzeitig
in die in Abb.9 gezeigte Stellung gedreht. In dieser Stellung kommen die Vertei.lerdurchlaßöffnung
i i mit der Luftzuleitung io und die Verteilerdurchlaßöffnung 12 mit der Sauerstoffzuleitung
9 zur Deckung, so daß einerseits durch die Düse 4Luft auf die Badoberfläche und
andererseits Sauerstoff durch die Düse 5 in das Schmelzbad unterhalb seiner Oberflache
geblasen wird. Die Düse 4 wird während dieser Arbeit gekühlt. Wird der Konverter
i nach links in die in Abb. 5 gezeigte Lage gedreht, so nimmt der Verteiler 8 die
in Abb. io dargestellte Stellung ein. In dieser Stellung kommen die Verteileröffnung
13 mit der Sauerstoffzuleitung g und die Verteileröffnung 14 mit der Luftzuleitung
io zur Deckung. Der in dieser geneigten Konverterstellung nunmehr unterhalb der
Badoberfläche befindlichen Düste 4 wird Sauerstoff zugeführt, wogegen die über der
Badoberfläche befindliche Düse 5 mit der Luftzufuhr in Verbindung steht, so daß
durch diese Düse Luft auf das Bad geblasen wird. Während dieser Arbeitsphase wird
die Düse 5 gekühlt.
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In der Stellung des Verteilers.8 gemäß Abb. i i, die der Stellung
des Konverters beim Abstich des gefrischten Stahles- in Abb. 6 entspricht, kommen
die Durchbrittsöffnungen im Verteiler zwar mit der Sauerstoff-. und Luftzuleitung
zur Deckung, jedoch werden in dieser Stellung keine Frischmittel in den Konverter
geblasen, da die Zuführungsleitungen für Luft und Sauerstoff in der Abstichstellung
durch besondere (nicht dargestellte) Absperrorgane verschlossen sind.
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Wie aus dem Steuerungsschema des Verteilers 8 in den Abb. 7 bis i
i hervorgeht, ist die Luft- und Sauerstoffzufuhr zum Konverter in den Arbeitsstellungen
gemäß Abb. i, 2, 4 und 6 verschlossen. Lediglich in den Arbeitsstellungen gemäß
Abb.3 und 5 (Rechts- und Linksdrehung) werden gleichzeitig Luft und Sauerstoff in
den Konverter eingeblasen, wobei der jeweils unter der Badoberfläche befindlichen
Düse Sauerstoff und der oberhalb der Badoberfläche gelegenen Düse Luft zugeführt
wird. Die Düsen werden bei der Drehung des Konverters in die beiden Schräglagen
gemäß Abb. 3, und 5 abwechselnd durch die Luftzufuhr gekühlt.
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Der Frischprozeß im beschriebenen Konverter geht folgendermaßen vor
sich: Das flüssige Metall wird in der Stellung des Konverters gemäß Abb. i mittels
;der Pfanne 15 dem Konverter i zugeführt. Der um die Achse x drehbare Konverter
wird alsdann in die Stellung gemäß Abb.2 aufgerichtet. Während dieses Vorganges
findet ein kurzzeitiges Blasen statt. Wird .der Konverter in @di.e Stellung gemäß
Abb. 3 geneigt, so wird Sauerstoff durch die Düsengruppe 5 in-das Metallbad eingeblasen.
Durch Verbrennung des Kohlenstoffes wird C O frei gemacht. Durch das gleichzeitige
'Einblasen von atmosphärischer Luft durch die oberhalb der Badoberfläche befindliche
Düse 4 verbrennt,das C O zu C02; durch die Luftzuführung oberhalb der Badoberfläche
wird eine verhältnismäßig kühle Gasschutzwand .gebildet, die die Konverterauskleidung
vor thermischer Überbeanspruchung schützt.
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Nach mehr oder weniger kurzer Zeit, jedoch in jedem Falle vor Erreichen
der kritischen Temperaturgrenze der sauerstoffblasenden Düsen 5, wird der Konverter
i in die entgegengesetzte Richtung, d. h. in die Schräglage gemäß Abb. 5 gedreht,
wobei er die Stellung in Abb. 4 passiert. Durch die Steuerung des Verteilers in
Abhängigkeit von der Drehbewegung
des Konverters, wird die Verbindung
der Luft- und .Sauerstoffzufuhr mit den Düsen in dem Sinne zwangsläufig geändert,
daß durch die gekühlte Düse 4, durch die in der Konverterstellung gemäß Abb. 3 Luft
geblasen wurde, nunmehr Sauerstoff in dasi Schmelzbad eingeblasen wird. Umgekehrt
wird durch die erhitzte Düse 5, die zuvor dem Einblasen von Sauerstoff diente, atmosphärische
Luft eingeblasen, so daß diese Düse wieder abgekühlt wird. Dieses tArbei:tsspiel
wird so lange mit entsprechendem Wechsel der Luft- und Sauerstoffzufuhr zu den Düsen
4, 5 wiederholt, biss ein gefrischter Stahl von der gewünschten Güte erreicht ist.
Durch richtige Bemessung der jeweiligen Einwirkungslauer des Sauerstoffes auf die
Düsen durch entsprechendes Hinundherdrehen des Konverters hat man es in der Hand,
die Düsen und die Konverterauskleidung in der gefährdeten Reaktionszone vor einer
thermischen überbeanspruchung zu schützen. Das beschriebene Sauerstoff-Frischverfahren
bietet ferner noch den Vorteil, die durch die Verbrennung des Kohlenstoffes der
Schmelze zu Kohlenoxydgas erzeugten Kalorien im Konverter selbst für den Frischprozeß
ausnutzen zu können. Diese Wärmezufuhr gibt die Möglichkeit, große Mengen Zusatzschrott
zu schmelzen, wodurch die thermische Leistung des Konverters beträchtlich erhöht
wird. Außerdem ist noch zu erwähnen, daß durch die Verwendung von reinem Sauerstoff
für das Blasen die Absorption von Stickstoff durch das Schmelzbad vollständig verhindert
wird, so daß der Stickstoffgehalt des gefrischten Metalls den der auf dem Herd erzeugten
Stähle nicht übersteigt. Die Güte des gefrischten Stahles wird also erheblich gesteig-
ert.