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Publication number: DEG0010874MA
Authority: DE

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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 2. Februar 1953 Bekanntgemacht am 9. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung und weitere Ausbildung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung von Stahl aus Roheisen nach der Hauptpatentanmeldung R 7779 VI/i8b.

Das Verfahren nach dem Hauptpaterit besteht im wesentlichen darin, daß das flüssige Roheisen am Ende eines zweckmäßig langgestreckten Behälters eingeführt, am entgegengesetzten Ende das gefrischte Eisen entnommen wird, und daß durch von oben durch die Behälterwandung geführte, in oder dicht oberhalb der vorbeifließenden Schmelze endende, Rohre oxydierende Gase der Schmelze zugeführt werden.

, In der Hauptpatentanmeldung ist weiter angegeben, daß die Rohre, durch welche die oxydierenden Gase, d. h. Luft oder Sauerstoff, der Schmelze zugeführt werden, in einer oder mehreren Reihen in Längsrichtung des Behälters hintereinander derart angeordnet 'werden, daß die Schmelze an ihnen vorbeifließt.

Versuche haben nun ergeben, daß durch eine besondere Anordnung der Rohre eine außerordentliche günstige, Erfassung der Schmelze durch die oxydierenden Gase erreicht wird.

Gemäß der Erfindung sind durch die eine Längsseitenwandung des Behälters hindurchgeführte Rohre oder Bohrungen derart angeordnet, daß

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diese gegenüber der allgemeinen Flußrichtung der Schmelze einen stumpfen Winkel bilden, während durch die entgegengesetzte Längsseitenwandung hindurchgeführten Rohre oder Bohrungen gegenüber der allgemeinen Fluß richtung der Schmelze einen spitzen Winkel bilden.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Anordnung der Rohre oder Bohrungen gemäß der Erfindung einzelne rotierende Tümpel oder Strudel in der

ίο Schmelze entstehen, die nacheinander von dem ausströmenden Gas des jeweils nächstfolgenden Rohres bzw. der nächstfolgenden Bohrung erfaßt werden und auf diese Weise den Behälter in Längsrichtung vom Einflußende bis zum Ausflußende durchlaufen.

Hierdurch wird eine außergewöhnliche günstige Durchmischung der Schmelze und Erfassung der Begleitelemente durch die zugeführten oxydierenden Gase erreicht sowie demzufolge der Wirkungsgrad des Frischprozesses gegenüber allen bekannten Verfahren beträchtlich vergrößert.

Statt der Anordnung von Rohren oder Bohrungen können in an sich bekannter Weise auch poröse Steine in das Futter eingesetzt werden, und die oxydierenden Gase durch diese geblasen werden.

Da bei Anwendung des Verfahrens gemäß der. Erfindung die Verluste an zugeführten oxydierenden Gasen verschwindend gering sind, kann in wirtschaftlich gerechtfertigter Weise zur Oxydation der Begleitelemente reiner Sauerstoff verwendet werden.

Die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens wird noch dadurch verbessert, daß erfindungsgemäß die Zufuhr der oxydierenden Gase sowohl hinsichtlich der Gasmenge als auch hinsichtlich des Druckes für jede einzelne Rohr- bzw. für einzelne Rohrgruppen gesondert geregelt wird. Auf diese Weise gelingt es, in Längsrichtung des Behälters unterschiedliche Reaktionszonen und damit Wärmezonen entstehen zu lassen.

Diese Regelung der Gaszufuhr und/oder des Druckes kann z. B. vorteilhaft derart getroffen werden, daß der Phosphor, zumindest ein bedeutender Anteil davon, in an sich bekannter Weise vor dem Kohlenstoff aus der Schmelze ausgeschieden

45, wird.

Auch hat man es durch diese Regelung in der Hand, den Zeitablauf des Frischprozesses zu steuern.

Es gelingt somit erfindungsgemäß, einen Frischprozeß unter Verwendung einer und derselben Anlage allen vorkommenden Zusammensetzungen des Roheisens anzupassen. Es ist selbstverständlich, daß hinsichtlich der Zusammensetzung des verwendeten Futters des Behälters der Anlage auf die Zusammensetzung des zu frischenden Roheisens Rücksicht zu nehmen ist.

Bisher war die Ansicht vertreten, daß es zur Durchführung von Frischprozessen günstig sei, die oxydierenden Gase unter hohem Druck und hoher Überschallgeschwindigkeit ,einzuführen, um gleichzeitig eine Durchmischung der Schmelze und ein Zusammenführen der Reaktionsteilnehmer zu erreichen.

Eingehende Versuche des Anmelders haben aber ergeben, daß eine derartige Zuführung der oxydierenden Gase sogar schädlich ist, da sie schnittbrennerartig wirkt, den Weitertransport der Schmelze hemmt und — wie es durch die Erfindung ermöglicht wird — die Ausbildung und Ausnutzung unterschiedlicher Reaktionszonen unmöglich macht.

Wenn aber die Anordnung der die oxydierenden Gase zuzuführenden Rohre oder Bohrungen erfindungsgemäß derart getroffen wird, daß in jedem Fall eine Durchmischung der Schmelze und eine innige Zusammenführung der Reaktionsteilnehmer eintritt, kann auf die Anwendung hoher Drucke von 10 bis 20 at und mit Gasgeschwindigkeiten über 300 m/Sek. verzichtet werden.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die oxydierenden Gase unter geringem Druck, Vorzugsweise unter Drucken von 0,5 bis S at und mit Gasgeschwindigkeiten von 15 bis 100 m/Sek., zuzuführen.

Es hat sich ergeben, daß in Abhängigkeit von der zugeführten Sauerstoffmenge eine mehr oder weniger Unvollständige Verbrennung des Kohlenstoffs erfolgt, so daß gewöhnlich gewisse Mengen von Kohlenoxyd in den Raum oberhalb des Schmelzspiegels gelangen.

Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung werden nun zusätzlich in, den oberen Teil des Behälters durch Düsen oder Bohrungen oxydierende Gase eingeführt, zweckmäßig entgegen dem aus den Behälter abziehenden, heißen Gasstrom, welche bewirken, daß das vorhandene Kohlenoxyd vollständig, zu Kohlendioxyd verbrannt wird. Dadurch wird erreicht, daß die beträchtliche, im¹ Kohlenstoff enthaltene Wärmeenergie zur Verfügung steht und für bekannte Zwecke, z. B. Vorerhitzung von Zuschlägen, verwertet werden kann.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. ι eine Vorrichtung nach der Erfindung in Draufsicht im Schnitt,

Fig. 2 die gleiche Vorrichtung von der Schmalseite aus gesehen, im Schnitt A-A der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausführung eines einzelnen Rohres zur Zufuhr der oxydierenden Gase im Schnitt in einem größeren Maßstab als gemäß Fig. 1 und 2.

Der langgestreckte Behälter 1 hat eine Öffnung i_a für/" die Zufuhr der Roheisenschmelze und eine Öffnung I₆ zum Abfluß des gefrischten Eisens. Zur Abfuhr der Schlacke dient die Öffnung i_c. In Fig. 2 ist die. Schmelze A sowie die Schlacke B angedeutet.

Durch die Seitenwände des Behälters sind die Rohre oder Bohrungen zur Zufuhr der oxydierenden Gase hindurchgeführt, und zwar bilden gemäß !20 Erfindung die Rohre 2 gegenüber der (strichliert gezeichneten) allgemeinen Flußrichtung der Schmelze einen stumpfen Winkel von vorzugsweise 120'^0! und die durch die entgegengesetzte Längsseitenwandung hindurchgeführten Bohrungen 3 einen spitzen Winkel von vorzugsweise 30⁰. Zum

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Anschluß der Gasleitungen an die Bohrungen 3 dienen die größeren Bohrungen 3_e.

Durch diese Anordnung werden bei Gaszufuhr durch die Rohre bzw. Bohrungen die in Fig. 1 punktiert angedeutete, zykloidenartige Bewegung der Schmelze und damit die bereits oben geschilderten Vorteile erreicht.

Eine besonders lange Lebensdauer der Rohre wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die in den Behälter hineinragenden Teile der Rohre so . tief liegen, daß sie im Betrieb unterhalb des Schmelzspiegels liegen, also stets vollständig von der Schmelze umgeben sind.

In Fig. 3 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines der Rohre dargestellt. Das zur Zufuhr der oxydierenden Gase bestimmte Innenrohr 2_a ist von zwei Mänteln 2_b und 2_C umgeben. Das in den Mantel 2_C hineinragende Ende des Mantels 2_b ist offen, der Mantel 2_C ist allseitig geschlossen. Wird

■20 durch den Stutzen 2_d ein Kühlmittel eingeführt, so durchströmt dieses den Zwischenraum zwischen dem Innenrohr 2_a und dem Mantel 2_Ö, gelangt dann in den Zwischenraum zwischen dem Mantel 2_b und dem Mantel 2_C, strömt dort zurück und wird durch den Stutzen 2_C abgeführt.

Mit 4 (Fig. 2) ist die Bohrung oder Düse bezeichnet, durch welche ox}'dierende Gase in den Raum oberhalb des Schmelzspiegels zum Zwecke der vollständigen Verbrennung des Kohlenoxydes geführt werden..

Versuche haben ergeben, daß eine derartige Kühlung, durch welche der Kühlmittelstrom das Rohr bis zu seinem Ende umspielt, völlig ausreicht, um die Rohre lange Zeit betriebsfähig zu erhalten.

Auch hat sich überraschenderweise gezeigt, daß als Material für die Rohre vorteilhaft Metalle, insbesondere Kupfer, geeignet sind. Um die nur ganz wenig aus dem Futter in die Schmelze hineinragenden Enden der Rohre bildet sich, wie Versuche ergeben haben, eine Schutzschicht, durch welche diese Enden vor dem Angriff der Schmelze, der Schlacke und des Eisenoxyduls bewahrt werden. Trotzdem können gegebenenfalls die Rohre leicht ausgewechselt werden, da die Schutzschicht nicht fest an den Rohrenden, sondern an dem Futter des Behälters haftet. In Fig. 3 ist diese Schutzschicht C angedeutet.

Die Bildung dieser Schutzschicht wird durch die besonders intensive Kühlung gemäß der Erfindung bewirkt bzw. gefördert.

Bei dieser Ausführung der Rohre ist der zylindrische. Teil vollständig im Futter des Behälters gelagert und damit gegen alle chemischen und thermischen Angriffe durch die Schmelze oder durch

,55 die heißen Gase, die sich oberhalb der Schmelze befinden, geschützt. Lediglich die in den Behälter hineinragenden Köpfe der Rohre kommen mit der Schmelze in Berührung. Wie Versuche ergeben haben, verhält sich ein abgeflachter Kopf gegenüber z. B. halbkugelförmigen Rohrköpfen wesentlich günstiger, da die Angriffsfläche erheblich kleiner und auch die Einwirkung des Kühlmittels besser 'ist.

Um ein Eintreten des Kühlmittels in die Schmelze bei Leckwerden des Kühlmantels zu vermeiden, wird dieses in bekannter Weise nicht durch Druck, sondern durch Ansaugen gefördert. . Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, Kühlmittel zu verwenden, die beim unerwünschten Zusammentreffen mit der Roheisen- oder Stahlschmelze· trotzdem ungefährlich sind, z. B. flüssige oder gasförmige Kohlensäure.

Selbstverständlich ist ies erforderlich, den Umlauf des Kühlmittels zu überwachen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Frischen von Roheisen nach Patentanmeldung R 7779 VI/i8b, bei welchem das, flüssige Roheisen am Ende eines langgestreckten, stillstehenden Behälters eingeführt und das gefrischte Eisen am entgegengesetzten Ende entnommen wird, und durch schräg von oben durch die Behälterwandung geführte, in oder dicht oberhalb der vorbeifließenden Schmelze endende, in Längsrichtung des Behälters in zwei oder mehreren Reihen hintereinander angeordnete Rohre oxydierende Gase der Schmelze zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die eine Längsseitenwandung des Behälters hindurchgeführten Rohre gegenüber der allgemeinen Flußrichtung der Schmelze einen stumpfen Winkel bilden, und die durch die entgegengesetzte Längsseitenwandung hindurchgeführten Rohre gegenüber der allgemeinen Flußrichtung der Schmelze einen spitzen Winkel bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der oxydierenden Gase in die Schmelze für jedes einzelne Rohr bzw. einzelne Rohrgruppen hinsichtlich der Gasmenge und/oder.des Druckes gesondert geregelt wird. '

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Gasmenge und/oder des Druckes derart erfolgt, daß in Längsrichtung des Behälters unterschiedliche Reaktionszonen entstehen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung derart erfolgt, daß der im Roheisen enthaltene Phosphor in an sich bekannter Weise vor dem Kohlenstoff aus der Schmelze ausgeschieden wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydierenden Gase unter geringem Druck, vorzugsweise unter Drucken von 0,5 bis 5 ata, zugeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Behälterwandung oder Behälterkuppel zusätzlich oxydierende Gase in den Raum oberhalb des Schmelzspiegels geführt werden, zweckmäßig entgegen dem aus dem Behälter abziehenden heißen Gasstrom.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die eine Längsseiten-

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wandung des Behälters hindurchgeführten Rohre mit der Längsrichtung des Behälters einen stampfen Winkel, vorzugsweise einen solchen von I2O'°, und die durch die entgegengesetzte Längsseitenwandung hindurchgeführten Rohre mit der Längsrichtung des Behälters einen spitzen Winkel, vorzugsweise einen solchen von 3o'^0:, einschließen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behälter hineinragende Teile der Rohre so tief liegen, daß sie im Betrieb vollständig von der Schmelze umgeben sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung der oxydierenden Gase anstatt Rohre Bohrungen oder in an sich bekannter Weise in das Futter eingesetzte poröse Steine dienen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Behälter hineinragenden Köpfe der Rohre abgeflacht sind. , '

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 und 10, - dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer, bestehen und mit einer Kühleinrichtung, die eine ständige Zu- und Abfuhr des Kühlmittels erlaubt, ausgestattet sind.

Angezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 684048.
Stahl und Eisen, 1952, S. 1022.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen