EP0403466A2 - Spüleinrichtung für ein metallurgisches Gefäss - Google Patents

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EP0403466A2
EP0403466A2 EP90890176A EP90890176A EP0403466A2 EP 0403466 A2 EP0403466 A2 EP 0403466A2 EP 90890176 A EP90890176 A EP 90890176A EP 90890176 A EP90890176 A EP 90890176A EP 0403466 A2 EP0403466 A2 EP 0403466A2
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EP
European Patent Office
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tube
insert
flushing device
wear lining
pipe
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EP90890176A
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French (fr)
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EP0403466A3 (de
EP0403466B1 (de
Inventor
Reinhard Kitzberger
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Primetals Technologies Austria GmbH
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Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Publication of EP0403466A3 publication Critical patent/EP0403466A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B22D1/005—Injection assemblies therefor

Definitions

  • the invention relates to a flushing device for a metallurgical vessel, in particular for a steelworks converter, with a refractory lining forming a wear lining and with pipes through which flushing gas flows through at predetermined locations of the refractory lining.
  • a stirring effect can be achieved in the molten metal, which compensates for imbalances in composition and temperature, causes the separation of non-metallic inclusions and promotes a certain degassing of the molten metal.
  • a variety of devices are known for introducing purge gas.
  • the purging stone which has a sheet metal jacket enclosing a porous refractory mass to avoid lateral gas leakage, the porous mass being able to be provided with a directed porosity, thus replaces a conventional stone of the wear lining of the converter.
  • the sheet metal jacket is open towards the converter interior; at the opposite end of the sink, at which the sheet metal jacket is closed, a feed line is connected to the sheet metal jacket in a gas-tight manner.
  • Flushing stones of this type have the disadvantage that they are complicated to manufacture and install, and that an uncontrolled gas passage can occur between the sheet metal casing and the porous, refractory mass contained therein if the refractory mass is not completely in contact with the sheet metal jacket. Furthermore, such a sink has wear that is premature compared to the wear lining of the converter, so that it is material and time-consuming Repair measures between two new linings of the wear lining are required.
  • EP-B-0 064449 discloses a flushing device of the type described in the introduction, in which a plurality of flat-pressed tubes starting from a distributor located outside the vessel are passed through the converter jacket and the permanent lining and in recesses which are cut into adjacent stones of the wear lining, are used.
  • the flat-pressed tubes ensure that no melt enters the openings of the tubes, solidifies in them and clogs them so that blowing out is no longer possible.
  • the flat-pressed pipes have the disadvantage that due to the small wall thickness and the large width, there is a strong deformation (bulging, undulation) of the pipe.
  • the pipe is then braced with the wall, the mobility is restricted and the pipe is then torn off during a relative movement between the permanent and wear lining or bursts within the wall.
  • This fact is further promoted by the fact that the thin-walled tube loses toughness during carburization during operation. This results in a relatively large stone wear at the joint points having the flat-pressed pipes, whereby the service life of the wear lining suffers in the area of a defective pipe, so that a premature re-lining of the vessel is necessary.
  • the invention aims at avoiding these disadvantages and difficulties and has as its object to create a flushing device of the type described in the introduction, in which the gas jet enters the inside of the vessel as sharply as possible, but nevertheless prevents penetration of melt into the tubes even at low gas pressure , and in which the lowest possible different operating conditions, in particular with regard to shape, axial mobility and outlet cross section, occur between the refractory lining and the pipes.
  • At least one rod-shaped insert which extends in the longitudinal direction of the tube and which forms an annular gap with the inner wall of the tube is provided centrally in each tube.
  • the part of the pipe lying in the wear lining and the insert used therein are radially symmetrical, as a result of which thermal expansions are distributed evenly over the cross section, so that the stress on the wear lining caused thereby is evenly distributed over the circumference of the pipe.
  • An embodiment that is easy to manufacture is characterized in that the tube has a circular cross section.
  • a particularly good fit in recesses cut into stones of the wear lining for receiving the tubes is obtained if the tube has a cross section formed by a regular polygon, preferably a square or hexagonal cross section.
  • the insert is formed from a wire or from a wire rope. It is also possible to form the use of an inner tube through which oxygen can optionally be introduced.
  • the insert in the part of the pipe lying in the wear lining is loose, i.e. provided without lateral support and only fixed in position in the axial direction with respect to the tube.
  • the insert is automatically centered in the pipe so that there is always an annular gap between the inner wall of the pipe and the insert during gas flushing.
  • a preferred embodiment is characterized in that the fixation of the insert relative to the tube has little play in the axial direction. As a result, the insert can move slightly in the axial direction with respect to the pipe, which prevents the pipe from clogging even under extreme operating conditions (e.g. very small amount of purge gas).
  • the annular gap preferably has a width of between 1 and 3 mm, the inner diameter of the tube expediently between 4 and 12 mm, preferably between 4 and 8 mm, and the diameter of the insert between 2 and 8 mm, preferably between 2 and 5 mm, lies.
  • the pipe Since pipes made of steel tend to become embrittled due to carburizing, adequate strength of the pipe is expediently ensured in that the pipe has a wall thickness which corresponds to approximately half the inner diameter of the pipe.
  • the ratio of the length of the pipe lying in the wear lining to the inner diameter of the pipe lying in the wear lining is advantageously at least 16, this ratio not only being present in the case of newly bricked converters, but also at the end of a converter journey, i.e. when the converter has to be bricked up again .
  • a preferred embodiment that is easy to manufacture is characterized in that at least two tubes, which are arranged at a distance from one another in the wear lining of the metallurgical vessel, have a common end with their ends lying outside the wear lining Gas supply pipe are connected by lines, the use of each tube being fixed to the gas supply pipe.
  • a further preferred embodiment the production of which is also particularly simple, is characterized in that two tubes, which are arranged at a distance from one another in the wear lining of the metallurgical vessel, are connected in line with their ends lying outside the wear lining to a common gas supply tube, and in that the two Pipes have a common insert, which extends from the mouth of one tube to the mouth of the other tube.
  • the insert is expediently fixed in the axial direction on the part of the tube lying outside the wear lining.
  • the insert can expediently be fixed to the tube by means of a support rib.
  • the pipe advantageously has a plurality of inserts.
  • the tube advantageously has a straight tube part which extends at an angle to the part of the tube lying in the wear lining and through which the insert extends.
  • FIG. 1 a longitudinal section through a steelworks converter
  • FIG. 2 a plan view of the bottom of the steelworks converter
  • FIG. 3 a section along the line III-III of FIG. 2 according to a first embodiment.
  • FIG. 4 shows an enlarged detail of FIG. 2.
  • Fig. 5 shows a flushing device in side view, partly in section.
  • FIG. 6 illustrates the flushing device shown in FIG. 5 in a plan view, likewise in section.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the flushing device in a representation analogous to FIG. 5.
  • 8 and 9 illustrate a further embodiment of the flushing device in axial section and in cross section according to line IX-IX of FIG. 8.
  • FIGS. 10 to 13 different cross-sectional shapes of tubes and inserts are shown.
  • the steelwork converter shown in FIG. 1 has a metal outer jacket 1 which is provided with a permanent lining 4 on the inside both on the bottom 2 and on the side walls 3.
  • a wear lining 7 On the permanent lining, which is formed from refractory bricks 5, a wear lining 7, also made from refractory bricks 6, is bricked up.
  • the refractory bricks 6 of the wear lining 7 are arranged in rows 10 starting from the center 8 of the bottom 2 or the longitudinal axis 9 of the converter, rows 10 parallel to one another with longitudinal joints 11 and the bricks 6 being adjacent Rows 10 are arranged offset from one another.
  • the adjacent stones 6 of each row form transverse joints 12 which open into the longitudinal joints 11 between adjacent rows 10 and each abut a side face of a stone of an adjacent row 10.
  • Flushing devices 14 are used at predetermined points 13 of the base 2, which are preferably provided at approximately the same distance from the center 8 of the base 2 and also at approximately the same distance from one another. According to the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, each purging device 14 is formed by a feed pipe 15 for the purging gas which penetrates the metal outer jacket 1 and projects up to a height just below the wear lining 7.
  • two pipes 18, hereinafter referred to as distributor pipes, welded in the jacket 17 of the supply pipe are arranged with a circular cross section, which extend from the end 16 of the supply pipe 15 in the direction of the converter interior 19 diverge, etc. in the form of a fork-shaped U-shaped arch part 20.
  • These arch parts 20 of the distributor pipes 18 are located in the permanent lining 4 just below the wear lining 7.
  • the arch parts 20 merge into straight-line pipe parts 21 with a circular cross section, the distance 22 of which approximately corresponds to the thickness 23 of a stone 6 corresponds to the wear lining 7.
  • a 6 'of the stones 6 of the wear chuck 7 has at the corners in cross-section corresponding to the cross section of the tubular parts 21 formed recesses 24 which receive the tubular parts 21.
  • the space between the tube parts 21 and the stone 6 ' is filled with refractory mass 25.
  • Inserts 26 formed by a wire are provided, which extend over the entire length of the distributor pipes 18 and protrude into the feed pipe 15.
  • the ends 27 of the inserts 26 protruding into the feed pipe 15 are bent at right angles and fastened to a plate 28 which closes the feed pipe 15 at the end, for example by welding.
  • the inserts 26 are fixed in the axial direction with respect to the distributor pipes 18.
  • the inserts are opposite the distributor pipes 18, etc. whose straight tube parts 21, which pass through the wear lining 7, are freely movable, which mobility results from deformation in the elastic region of the inserts 26.
  • the inserts 26 self-center with respect to the inner wall 29 of the distributor pipes 18, so that an annular gap 30 of uniform width is formed between each insert 26 and the inner wall 29 of the distributor pipe 18.
  • the inner diameter of the distributor pipes is 6 mm, the diameter of the insert is 3 mm.
  • the distributor pipes between the feed pipe 15 and their curved part 20 still have a straight piece 31, as a result of which there is a certain radial mobility of the insert 26 with respect to this straight piece 31.
  • This radial mobility results in the straight tube part 21, which extends approximately at right angles to the straight piece 31, a slight axial mobility of the insert 26 relative to the tube part 21, whereby a relocation of the annular gap 30 at the free end of the tube parts 21 reliably is prevented u. even if only very small amounts of gas are blown into the converter interior through the distributor pipes 18.
  • the radially symmetrical design of the annular gap 30 allows the kinetic energy of the gas jet to be introduced into the melt in a highly concentrated manner, as a result of which the gas jet can be influenced only slightly.
  • the growth of the annular gap 30 is also largely prevented by this.
  • a relative movement between the permanent chuck 4 and the wear chuck 7 can be easily absorbed by the straight piece 31 of the distributor pipe 18 branching off from the feed pipe 15, so that the distributor pipe is prevented from tearing off.
  • This rectilinear piece 31 is advantageously wrapped with a soft or evaporating material, as a result of which a free space for accommodating the resulting relative movements between permanent 4 and wear lining 7 is formed.
  • the insert 26 is also U-shaped and extends in the case of fork-shaped distributor pipes 18 from the mouth of one distributor pipe 18 via the junction of the feed pipe 15 to the mouth of the opposite second pipe 18. This is the use 26 fixed so far in the axial direction that it cannot be pressed out of the distributor pipes. There is also a good slight mobility in the axial direction with respect to the straight tube parts 21, which also, as mentioned above, prevents the penetration of melt into the distributor tubes and an overgrowth of the annular gap 30.
  • the rinsing element is designed as a single element, ie as a single tube 18 ', which is straight from the outside through the metal outer jacket 1 and entire refractory lining of the steel mill converter is guided.
  • the fixation of the insert 26 'relative to the tube 18' takes place via two radially symmetrical ribs 32, 33.
  • One of the ribs is only fixed to the tube 18 'by welding and serves as a guide for the insert 26'.
  • the second opposite rib 33 is fixed to both the tube 18 'and the insert 26 by welding.
  • a square tube cross-sectional shape can prove to be particularly favorable if square recesses are cut into the stones 6 'of the wear lining 7, so that one can get by almost without a refractory mass when fixing the distributor pipe 18 or 18' in the wear lining 7.
  • the insert 26 is formed by a multi-strand wire rope 34.
  • the purging device enables purging gas to be supplied in a precisely predetermined amount per unit of time as a result of the safe prevention of an overgrowth of the mouth, as a result of which very precise control of the purging gas quantity supplied is possible.
  • a particular advantage of the flushing device according to the invention can be seen in the fact that the control can be simplified insofar as several flushing devices can be operated with a control element acting together and not, as before, each flushing device - as a result of the frequent growth of a conventional flushing device - on its own must be controllable. It is thus possible to connect a plurality of flushing devices outside of the converter to a common feed pipe and to provide a control device thereon.

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Abstract

2.1 Die im Verschleißfutter des metallurgischen Gefäßes angeordneten, als Spüleinrichtung dienenden bekannten Rohre sind zur Vermeidung des Eindringens von Schmelze flachgepreßt, wodurch sich das Rohr verspannt und innerhalb des Verschleißfutters abreißen bzw. platzen kann. Weiters ist der zugeführte Gasstrom breit gefächert. 2.2 Um solche Verspannungen zu vermeiden und einen scharf gebündelten Gasstrahl zu erzielen, ist zentral in jedem Rohr (18) mindestens ein sich in Längsrichtung des Rohres (18) erstreckender stangenförmiger Einsatz (26) vorgesehen, der mit der Rohrinnenwand (29) einen Ringspalt (30) bildet. 2.3 Das Spülelement eignet sich für alle metallurgischen Gefäße, insbesondere für Stahlwerkskonverter.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Spüleinrichtung für ein metallurgisches Gefäß, insbesondere für einen Stahlwerkskonverter, mit einer ein Verschleißfutter bildenden feuerfesten Auskleidung und mit an vorbestimmten Stellen der feuerfesten Auskleidung vorgesehenen von Spülgas durchströmten Rohren.
  • Durch das Einblasen von Spülgas in eine Metallschmelze, beispielsweise durch den Boden eines metallurgischen Gefäßes, kann in der Metallschmelze eine Rührwirkung erzielt werden, wodurch Ungleichgewichte von Zusammensetzung und Temperatur ausgeglichen, die Abscheidung nichtmetallischer Einschlüsse bewirkt und eine gewisse Entgasung der Metallschmelze gefördert werden.
  • Zur Einleitung von Spülgassind eine Vielzahl von Einrichtungen bekannt. So zeigen beispielsweise die Radex-Rundschau, Heft 3, 1981, Seiten 499 bis 517; die EP-A-0 053554 sowie die EP-A-0 032350 gasdurchlässige, feuerfeste Konverterspülsteine als bekannt, wobei ein solcher Gasspülstein an Stelle eines Steines der feuerfesten Auskleidung des Konverters eingesetzt wird. Der Spülstein, der zur Vermeidung von seitlichem Gasaustritt einen eine poröse feuerfeste Masse einschließenden Blechmantel aufweist, wobei die poröse Masse mit einer gerichteten Porosität versehen sein kann, ersetzt somit einen herkömmlichen Stein des Verschleißfuttersdes Konverters. Zum Konverterinnenraum hin ist der Blechmantel offen, am entgegengesetzt gerichteten Ende des Spülsteines, an dem der Blechmantel geschlossen ist, ist eine Speiseleitung an den Blechmantel gasdicht angeschlossen.
  • Spülsteine dieser Artweisen den Nachteil auf, daß sie kompliziert herzustellen und einzubauen sind, und daß zwischen der Blechummantelung und der darin enthaltenen porösen, feuerfesten Masse ein unkontrollierter Gasdurchtritt erfolgen kann, wenn die feuerfeste Masse am Blechmantel nicht vollständig anliegt. Weiters weist ein solcher Spülstein einen gegenüber dem Verschleißfutter des Konverters voreilenden Verschleiß auf, so daß material- und zeitaufwendige Reparaturmaßnahmen zwischen zwei Neuzustellungen des Verschleißfutters erforderlich sind.
  • Weiters ist es bekannt (AT-B-265 341), in einem feuerfesten Spülstein ein Düsenrohr einzubetten, was jedoch den Nachteil aufweist, daß der Spülstein, der ebenfalls an Stelle eines herkömmlichen Steines der feuerfesten Auskleidung des Konverters eingesetzt ist, stets mit einer gewissen Mindestmenge von Spülgas beaufschlagtwerden muß, solange der Spülstein von Schmelze bedeckt ist, um ein Zusetzen des Düsenrohres durch Eindringen von Schmelze zu vermeiden.
  • Es ist weiters bekannt (EP-A-0 043338, EP-A-0 021861 und EP-A-0 043787), einen Spülstein aus mehreren feuerfesten Einzelteilen mit geringer oder überhaupt keiner Porosität zu bilden, wobei die Einzelteile durch einen Blechmantel zu einem sogenannten Sandwich-Spülstein, der ebenfalls an Stelle eines herkömmlichen Steines der feuerfesten Auskleidung des Konverters eingebaut wird, zusammengehalten sind. In den aneinanderstoßenden Flächen der feuerfesten Einzelteile sind Längsnuten oder profilierte Metalleinlagen, durch die das Spülgas leitende Hohlräume gebildet werden, vorgesehen. Abgesehen davon, daß ein solcher Sandwich-­Spülstein ebenfalls sehr kompliziert und aufwendig hergestellt werden muß, weist er den Nachteil auf, daß eine Änderung der Gasdurchlässigkeit während der Einsetzdauer stattfinden kann, wenn sich ein Einzelteil vom benachbarten Einzelteil oder vom Blechmantel löst. Weiters kann ein voreilender Verschleiß nicht ausgeschlossen werden, da die feuerfesten Einzelteile eine andere Zusammensetzung aufweisen wie die feuerfesten Steine des Vettchleißfutters.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekannt (EP-A-0 155 255), an vorbestimmten Stellen des Bodens zwischen benachbarten feuerfesten Steinen eine metallische Spülplatte einzubauen, die sich zwischen den Spülsteinen von Querfuge zu Querfuge erstreckt. Hiebei kann ein verhältnismäßig großer Steinverschleiß an den die Spülplatte aufweisenden Fugenstellen auftreten. Durch eine Steinausdehnung bei Erwärmung des metallurgischen Gefäßes kann es zu einem Quetschen und damit zu einer Verringerung der Spülgasmenge kommen.
  • Aus der EP-B-0 064449 ist eine Spüleinrichtung der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei der mehrere von einem außerhalb des Gefäßes liegenden Verteiler ausgehende flachgepreßte Rohre durch den Konvertermantel und das Dauerfutter hindurchgeführtsind und in Ausnehmungen, die in benachbarte Steine des Verschleißfutters eingeschnitten sind, eingesetzt sind. Durch die flachgepreßten Rohre wird bewirkt, daß keine Schmelze in die Öffnungen der Rohre eintritt, darin erstarrt und diese so verstopft, daß ein Freiblasen nicht mehr möglich ist. Jedoch haben die flachgepreßten Rohre den Nachteil, daß es aufgrund der geringen Wandstärke und der großen Breite zu einer starken Verformung (Ausbauchung, Welligkeit) des Rohres kommt. Das Rohr ist in der Folge mit der Mauerung verspannt, die Beweglichkeit ist eingeschränkt und das Rohr wird dann bei einer Relativbewegung zwischen Dauer- und Verschleißfutter abgerissen bzw. platzt innerhalb der Mauerung. Dieser Umstand wird noch dadurch gefördert, daß das dünnwandige Rohr während des Betriebes durch Aufkohlung an Zähigkeit verliert. Es kommt dadurch zu einem relativ großen Steinverschleiß an den die flachgepreßten Rohre aufweisenden Fugenstellen, wodurch die Lebensdauer des Verschleißfutters im Bereich eines defekten Rohres leidet, so daß eine vorzeitige Neuausmauerung des Gefäßes erforderlich ist.
  • Ein weiterer Nachteil der flachgepreßten Rohre ist darin zu sehen, daß das zugeführte Gas relativ breitgefächert in das Gefäßinnere eintritt, wodurch die Spülwirkung nachteilig beeinflußt wird.
  • Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe eine Spüleinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der der Gasstrahl möglichst scharf gebündelt in das Gefäßinnere eintritt, jedoch trotzdem ein Eindringen von Schmelze in die Rohre auch bei geringem Gasdruck verhindert wird, und bei der weiters möglichst geringe unterschiedliche Betriebsbedingungen, insbesondere bezüglich Form, axialer Beweglichkeit und Austrittsquerschnitt, zwischen der feuerfesten Auskleidung und den Rohren auftreten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zentral in jedem Rohr mindestens ein sich in Längsrichtung des Rohres erstreckender stangenförmiger Einsatz vorgesehen ist, der mit der Rohrinnenwand einen Ringspalt bildet.
  • Es ist aus der EP-B-0 064449 bekannt, in flachgepreßten Rohren, die durch das Verschleißfutter ragen, einen oder mehrere Drähte in Längsrichtung der Rohre einzusetzen, welche Drähte einen Durchmesser aufweisen, der der Dicke des lnnenquerschnittesder Rohre entspricht, wobei der Draht bzw. die Drähte die Aufgabe haben, ein weiteres Zusammenquetschen der fachgepreßten Rohre zu verhindern. Der Draht bildet somit eine Unterteilung des Rohrinnenquettchnittes in zwei oder mehrere lnnenräume.
  • Vorzugsweise sind der im Verschleißfutter liegende Teil des Rohres und der darin eingesetzte Einsatz bzw. die darin eingesetzten Einsätze radialsymmetrisch ausgebildet, wodurch sich gleichmäßig über den Querschnitt verteilte Wärmedehnungen ergeben, so daß die hierdurch hervorgerufene Beanspruchung des Verschleißfutters gleichmäßig über den Umfang des Rohres verteilt ist.
  • Eine leicht herzustellende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr einen Kreisquerschnitt aufweist.
  • Eine besonders gute Paßform an in Steine des Verschleißfutters eingeschnittene Ausnehmungen für die Aufnahme der Rohre ergibt sich, wenn das Rohr einen von einem regelmäßigen Vieleck gebildeten Querschnitt, vorzugsweise einen quadratischen oder sechseckigen Querschnitt, aufweist.
  • Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist der Einsatz von einem Draht oder von einem Drahtseil gebildet. Es ist auch möglich, den Einsatz von einem lnnenrohr zu bilden, durch welches gegebenenfalls Sauerstoff eingeleitet werden kann.
  • Vorzugsweise ist der Einsatz in dem im Verschleißfutter liegenden Teil des Rohres lose, d.h. ohne seitliche Abstützung vorgesehen und lediglich in axialer Richtung gegenüber dem Rohr lagefixiert. Bei Gasclurchleitung durch das Rohr zentriert sich der Einsatz selbsttätig im Rohr, so daß während der Gasspülung stets ein Ringspalt zwischen Rohrinnenwand und Einsatz vorhanden ist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung des Einsatzes gegenüber dem Rohr ein geringes Spiel in axialer Richtung aufweist. Hierdurch kann sich der Einsatz gegenüber dem Rohr in axialer Richtung geringfügig bewegen, was einem Zusetzen des Rohres auch bei extremen Betriebsbedingungen (z.B. sehr geringer Spülgasmenge) hinderlich ist.
  • Vorzugsweise weist der Ringspalt eine Breite zwischen 1 und 3 mm auf, wobei zweckmäßig der lnnendurchmesser des Rohres zwischen 4 und 12 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 8 mm, und der Durchmesser des Einsatzes zwischen 2 und 8 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm, liegt.
  • Da aus Stahl gefertigte Rohre durch Aufkohlung zu starker Versprödung neigen, wird eine ausreichende Festigkeit des Rohres zweckmäßig dadurch gesichert, daß das Rohr eine Wandstärke aufweist, die etwa der Hälfte des lnnendurchmessers des Rohres entspricht.
  • Vorteilhaft beträgt das Verhältnis der Länge des im Verschleißfutter liegenden Rohres zum lnnendurchmesser des im Verschleißfutter liegenden Rohres mindestens 16, wobei dieses Verhältnis nicht nur bei neu ausgemauerten Konvertern, sondern auch am Ende einer Konverterreise, also wenn der Konverter neu ausgemauert werden muß, vorhanden sein soll.
  • Eine bevorzugte, einfach herzustellende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Rohre, die im Abstand voneinander im Verschleißfutter des metallurgischen Gefäßes angeordnet sind, mit ihren außerhalb des Verschleißfutters liegenden Enden mit einem gemeinsamen Gaszuführungsrohr leitungsmäßig verbunden sind, wobei der Einsatz jedes Rohres an dem Gaszuführungsrohr fixiert ist.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform, deren Herstellung ebenfalls besonders einfach ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rohre, die im Abstand voneinander im Verschleißfutter des metallurgischen Gefäßes angeordnet sind, mit ihren außerhalb des Verschleißfutters liegenden Enden mit einem gemeinsamen Gaszuführungsrohr leitungsmäßig verbunden sind und daß die beiden Rohre einen gemeinsamen, sich von der Mündung eines Rohres bis zur Mündung des anderen Rohres erstreckenden Einsatz aufweisen.
  • Um eine möglichst gute Zentrierung des Einsatzes gegenüber dem Rohr in radialer Richtung sicherzustellen, ist zweckmäßig der Einsatz an dem außerhalb des Verschleißfutters liegenden Teil des Rohres in axialer Richtung fixiert.
  • Hierbei kann der Einsatz zweckmäßig mittels einer Stützrippe an dem Rohr fixiert sein.
  • Bei großen Rohrdurchmessern weist vorteilhaft das Rohr eine Mehrzahl von Einsätzen auf.
  • Um eine gewisse Beweglichkeit des Einsatzes gegenüber dem Rohr sicherzustellen, weist vorteilhaft das Rohr einen geradlinigen sich im Winkel zu dem im Verschleißfutter liegenden Teil des Rohres erstreckenden Rohrteil auf, durch den sich der Einsatz erstreckt.
  • Zweckmäßig sind zwischen dem Rohr und einem aus feuerfesten Steinen gebildeten Verschleißfutterverbleibende Freiräume mit feuerfester Masse ausgefüllt.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Stahlwerkskonverter, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Boden des Stahlwerkskonverters und Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 2 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigen. In Fig. 4 ist ein Detail der Fig. 2 vergrößert dargestellt. Fig. 5 zeigt eine Spüleinrichtung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt. Fig. 6 veranschaulicht die in Fig. 5 dargestellte Spüleinrichtung in Grundrißdarstellung, ebenfalls geschnitten. Fig. 7 zeigt in zu Fig. 5 analoger Darstellung eine weitere Ausführungsform der Spüleinrichtung. Die Fig. 8 und 9 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der Spüleinrichtung im Axialschnitt und im Querschnitt gemäß Linie IX-IX der Fig. 8. In den Fig. 10 bis 13 sind unterschiedliche Querschnittsformen von Rohren und Einsätzen gezeigt.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Stahlwerkskonverter weist einen Metallaußenmantel 1 auf, der innenseitig sowohl am Boden 2 als auch an den Seitenwänden 3 mit einem Dauerfutter 4 versehen ist. Auf dem Dauerfutter, welches von feuerfesten Steinen 5 gebildet ist, ist ein ebenfalls aus feuerfesten Steinen 6 hergestelltes Verschleißfutter 7 aufgemauert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die feuerfesten Steine 6 des Verschleißfutters 7 in sternförmig vom Zentrum 8 des Bodens 2 bzw. der Längsachse 9 des Konverters ausgehenden Reihen 10 angeordnet, wobei zueinander parallele Reihen 10 mit Längsfugen 11 aneinanderliegen und die Steine 6 benachbarter Reihen 10 zueinander versetzt angeordnet sind. Die benachbarten Steine 6jeder Reihe bilden in die Längsfugen 11 zwischen benachbarten Reihen 10 mündende und jeweils an eine Seitenfläche eines Steines einer benachbarten Reihe 10 stoßende Querfugen 12.
  • An vorbestimmten Stellen 13 des Bodens 2, die vorzugsweise in etwa gleichem Abstand zum Zentrum 8 des Bodens 2 und auch in untereinander etwa gleichem Abstand vorgesehen sind, sind Spüleinrichtungen 14 eingesetzt. Jede Spüleinrichtung 14 ist gemäß der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform von einem den Metallaußenmantel 1 durchsetzenden und bis in die Höhe knapp unterhalb des Verschleißfutters 7 ragenden Zuführungsrohr 15 für das Spülgas gebildet.
  • Am Ende 16 des stirnseitig verschlossenen Zuführungsrohres 15 sind zwei im Mantel 17 des Zuführungsrohres eingeschweißte Rohre 18, nachfolgend als Verteilerrohre bezeichnet, mit Kreisquerschnitt angeordnet, die vom Ende 16 des Zuführungsrohres 15 in Richtung Konverterinnenraum 19 divergieren, u.zw. in Form eines gabelartig gestalteten U-förmigen Bogenteiles 20. Diese Bogenteile 20 der Verteilerrohre 18 befinden sich im Dauerfutter 4 knapp unterhalb des Verschleißfutters 7. Die Bogenteile 20 gehen in geradlinige Rohrteile 21 mit Kreisquerschnitt über, deren Distanz 22 etwa der Dicke 23 eines Steines 6 des Verschleißfutters 7 entspricht. Einer 6′ der Steine 6 des Verschleißfutters 7 weist an den Ecken im Querschnitt zum Querschnitt der Rohrteile 21 korrespondierend ausgebildete Ausnehmungen 24 auf, die die Rohrteile 21 aufnehmen. Der Zwischenraum zwischen den Rohrteilen 21 und dem Stein 6′ ist mit feuerfester Masse 25 ausgefüllt.
  • In den Verteilerrohren 18 sind stangenförmige, u.zw. von einem Draht gebildete Einsätze 26 vorgesehen, die sich über die gesamte Länge der Verteilerrohre 18 erstrecken und bis in das Zuführungsrohr 15 ragen. Die in das Zuführungsrohr 15 ragenden Enden 27 der Einsätze 26 sind rechtwinkelig abgebogen und an einer das Zuführungsrohr 15 stirnseitig verschließenden Platte 28 befestigt, beispielsweise durch Schweißen. Hierdurch sind die Einsätze 26 in axialer Richtung gegenüber den Verteilerrohren 18 fixiert. In radialer Richtung sind die Einsätze gegenüber den Verteilerrohren 18, u.zw. deren geradlinigen Rohrteilen 21, die das Verschleißfutter 7 durchsetzen, frei beweglich, welche Beweglichkeit sich durch Verformen im elastischen Bereich der Einsätze 26 ergibt. Bei Gasdurchfluß kommt es zu einer Selbstzentrierung der Einsätze 26 gegenüber der lnnenwand 29 der Verteilerrohre 18, so daß sich zwischen jedem Einsatz 26 und der Innenwand 29 des Verteilerrohres 18 ein Ringspalt 30 gleichmäßiger Breite bildet. Der lnnendurchmesser der Verteilerrohre beträgt 6 mm, der Durchmesser des Einsatzes 3 mm.
  • Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, weisen die Verteilerrohre zwischen dem Zuführungsrohr 15 und ihrem Bogenteil 20 noch ein geradliniges Stück 31 auf, wodurch eine gewisse radiale Beweglichkeit des Einsatzes 26 gegenüber diesem geradlinigen Stück 31 gegeben ist. Diese radiale Beweglichkeit ergibt im geradlinigen Rohrteil 21, der sich etwa rechtwinkelig zu dem geradlinigen Stück 31 erstreckt, eine geringfügige axiale Beweglichkeit des Einsatzes 26 gegenüber dem Rohrteil 21, wodurch ein Verlegen des Ringspaltes 30 am freien Ende der Rohrteile 21 zuverlässig verhindert wird, u. zw. auch dann, wenn nur sehr geringe Gasmengen durch die Verteilerrohre 18 in den Konverterinnenraum eingeblasen werden.
  • Durch die radialsymmetrische Ausbildung des Ringspaltes 30 kann die kinetische Energie des Gasstrahles in die Schmelze stark gebündelt eingebracht werden, wodurch nur eine geringe Beeinflussung des Gasstrahles durch die Schmelze möglich ist. Auch wird hiedurch das Zuwachsen des Ringspaltes 30 weitestgehend verhindert.
  • Durch das geradlinige, vom Zuführungsrohr 15 abzweigende Stück 31 der Verteilerrohre 18 kann eine Relativbewegung zwischen Dauerfutter 4 und Verschleißfutter 7 gut aufgenommen werden, so daß ein Abreißen der Verteilerrohre lßverhindertwird. Vorteilhaft ist dieses geradlinige Stück 31 mit einem weichen oder ausdampfenden Material umwickelt, wodurch ein Freiraum zur Aufnahme der sich ergebenden Relativbewegungen zwischen Dauer- 4 und Verschleißfutter 7 gebildet wird.
  • Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, wird nur ein geringer Volumsteil des Dauerfutters 4 von der Spüleinrichtung 14 durchsetzt, so daß nur eine geringe Menge an Stampfmasse 25, die einen Stein 5 des Dauerfutters 4 an der Stelle der Einführung des Zuführungsrohres 15 ersetzt, erforderlich ist.
  • Gemäß der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist der Einsatz 26 ebenfalls U-förmig gebogen und reicht bei gabelförmig ausgebildeten Verteilerrohren 18 von der Mündung des einen Verteilerrohres 18 über die Einmündungsstelle des Zuführungsrohres 15 bis zur Mündung des gegenüberliegenden zweiten Rohres 18. Hiedurch ist der Einsatz 26 in axialer Richtung soweit fixiert, daß er nicht aus den Verteilerrohren hinausgedrückt werden kann. Es ergibt sich zudem eine gute geringfügige Beweglichkeit in axialer Richtung gegenüber den geradlinigen Rohrteilen 21, wodurch ebenfalls, wie oben erwähnt, das Eindringen von Schmelze in die Verteilerrohre und ein Zuwachsen des Ringspaltes 30 verhindert wird.
  • Gemäß der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform ist das Spülelement als Einzelelement, d.h. als einzelnes Rohr 18′, ausgebildet, welches geradlinig von außen durch den Metallaußenmantel 1 und die gesamte feuerfeste Auskleidung des Stahlwerkskonverters geführt ist. Die Fixierung des Einsatzes 26′ gegenüber dem Rohr 18′ erfolgt über zwei radialsymmetrisch angeordnete Rippen 32, 33. Eine der Rippen ist lediglich am Rohr 18′ durch Verschweißen fixiert und dient als Führung für den Einsatz 26′. Die zweite gegenüberliegenden Rippe 33 ist sowohl am Rohr 18′ als auch am Einsatz 26 durch Verschweißen fixiert.
  • In den Fig. 10 bis 13 sind verschiedene Querschnittsvarianten für die Spüleinrichtung veranschaulicht. Eine quadratische Rohrquerschnittsform kann sich als besonders günstig erweisen, wenn quadratische Ausnehmungen in den Steinen 6′ des Verschleißfutters 7 eingeschnitten sind, so daß man nahezu ohne feuerfeste Masse bei der Fixierung des Verteilerrohres 18 bzw. 18′ im Verschleißfutter 7 auskommen kann. Gemäß der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform ist der Einsatz 26 von einem mehrlitzigen Drahtseil 34 gebildet.
  • Die erfindungsgemäße Spüleinrichtung ermöglicht infolge des sicheren Verhinderns eines Zuwachsens der Mündung das Zuführen von Spülgas in genau vorbestimmter Menge pro Zeiteinheit, wodurch eine sehr genaue Regelung der zugeführten Spülgasmenge möglich ist. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Spüleinrichtung ist darin zu sehen, daß die Regelung insoferne vereinfacht werden kann, als mehrere Spüleinrichtungen mit einem gemeinsam wirkenden Regelorgan betätigt werden können und nicht, so wie bisher, jede Spüleinrichtung - infolge des häufigen Zuwachsens einer herkömmlichen Spüleinrichtung - für sich regelbarsein muß. So ist es möglich, mehrere Spüleinrichtungen außerhalb des Konverters an ein gemeinsames Zuführungsrohr anzuschließen und an diesem eine Regelvorrichtung vorzusehen.

Claims (20)

1. Spüleinrichtung für ein metallurgisches Gefäß, insbesondere für einen Stahlwerkskonverter, mit einer ein Verschleißfutter (7) bildenden feuerfesten Auskleidung und mit an vorbestimmten Stellen der feuerfesten Auskleidung vorgesehenen von Spülgas durchströmten Rohren (18, 18′), dadurch gekennzeichnet, daß zentral in jedem Rohr (18, 18′) mindestens ein sich in Längsrichtung des Rohres (18, 18′) erstreckender stangenförmiger Einsatz (26, 26′, 34) vorgesehen ist, der mit der Rohrinnenwand (29) einen Ringspalt (30) bildet.
2. Spüleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Verschleißfutter (7) liegende Teil des Rohres (18, 18′) und der darin eingesetzte Einsatz (26, 26′, 34) bzw. die darin eingesetzten Einsätze radialsymmetrisch ausgebildetsind.
3. Spüleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18, 18′) einen Kreisquerschnitt aufweist.
4. Spüleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18,18′) einen von einem regelmäßigen Vieleck gebildeten Querschnitt, vorzugsweise einen quadratischen oder sechseckigen Querschnitt, aufweist (Fig. 10,12).
5. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (26, 26′, 34) von einem Draht gebildet ist.
6. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (26) von einem Drahtseil (34) gebildet ist (Fig. 13).
7. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (26, 26′) als Innenrohr ausgebildet ist.
8. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (26, 26′) in dem im Verschleißfutter liegenden Teil des Rohres (18, 18′) lose, d.h. ohne seitliche Abstützung vorgesehen ist und lediglich in axialer Richtung gegenüber dem Rohr (18, 18′) lagefixiert ist.
9. Spüleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung des Einsatzes (26, 26′, 34) gegenüber dem Rohr (18,18′) ein geringes Spiel in axialer Richtung aufweist.
10. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (30) eine Breite zwischen 1 und 3 mm aufweist.
11. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der lnnendurchmesser des Rohres (18,18′) zwischen 4 und 12 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 8 mm, und der Durchmesser des Einsatzes (26, 26′, 34) zwischen 2 und 8 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 mm, liegt.
12. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18, 18′) eine Wandstärke aufweist, die etwa der Hälfte des lnnendurchmessers des Rohres entspricht.
13. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge des im Verschleißfutter liegenden Rohres (18, 18′) zum lnnendurchmesser des im Verschleißfutter liegenden Rohres mindestens 16 beträgt.
14. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Rohre (18), die im Abstand voneinander im Verschleißfutter (7) des metallurgischen Gefäßes angeordnet sind, mit ihren außerhalb des Verschleißfutters (7) liegenden Enden mit einem gemeinsamen Gaszuführungsrohr (15) leitungsmäßig verbunden sind, wobei der Einsatz (26, é34) jedes Rohres (18) an dem Gaszuführungsrohr (15) fixiert ist (Fig. 5,6).
15. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rohre (18), die im Abstand voneinander im Verschleißfutter (7) des metallurgischen Gefäßes angeordnet sind, mit ihren außerhalb des Verschleißfutters (7) liegenden Enden mit einem gemeinsamen Gaszuführungsrohr (15) leitungsmäßig verbunden sind und daß die beiden Rohre (18) einen gemeinsamen, sich von der Mündung eines Rohres bis zur Mündung des anderen Rohres erstreckenden Einsatz (26,34) aufweisen (Fig. 7).
16. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (26′) an dem außerhalb des Verschleißfutters (7) liegenden Teil des Rohres (18′) in axialer Richtung fixiert ist (Fig. 8, 9).
17. Spüleinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (26′) mittels mindestens einer Stützrippe (32, 33) an dem Rohr (18′) fixiert ist.
18. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18, 18′) eine Mehrzahl von Einsätzen aufweist.
19. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) einen geradlinigen sich im Winkel zu dem im Verschleißfutter (7) liegenden Teil des Rohres (18) erstreckenden Rohrteil (31) aufweist, durch den sich der Einsatz (26, 34) erstreckt (Fig. 5 bis 7).
20. Spüleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (18, 18′) und einem aus feuerfesten Steinen gebildeten Verschleißfutter verbleibende Freiräume mit feuerfester Masse (25) ausgefüllt sind.
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