EP0456001A2 - Gasspüler - Google Patents

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EP0456001A2
EP0456001A2 EP91105740A EP91105740A EP0456001A2 EP 0456001 A2 EP0456001 A2 EP 0456001A2 EP 91105740 A EP91105740 A EP 91105740A EP 91105740 A EP91105740 A EP 91105740A EP 0456001 A2 EP0456001 A2 EP 0456001A2
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EP
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gas
purging device
cross
gas purging
areas
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EP91105740A
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Hans Rothfuss
Herbert Metzger
Manfred Winkelmann
Hans Günther Winkler
Jochen Kopia
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Didier Werke AG
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Didier Werke AG
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Publication date
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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
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • 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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/48—Bottoms or tuyéres of converters

Definitions

  • the invention relates to a gas purging device for a metallurgical vessel with a gas-permeable area which is connected to a gas connection on the underside of the gas purging device and extends to the top of the gas purging device.
  • Such gas flushers are known as capillary flushers or labyrinth flushers.
  • the gas-permeable area is connected to a single gas connection.
  • the gas-permeable area is dimensioned such that the amount of gas passing through enters the melt contained in the vessel at a sufficient speed. If the gas flow rate is reduced, as is necessary, for example, for "fine flushing", the speed at which the gas enters the melt also decreases. As a result, the mixing of the melt with the purge gas is significantly impaired.
  • EP 0 221 250 A1 describes a gas purging device in which the gas passages narrow in a nozzle shape. This compensates for the loss of velocity in the gas flow in the gas purging device. If the gas flow is reduced, however, the rate of entry of the gas into the melt also decreases here.
  • the object of the invention is to propose a gas purging device of the type mentioned in the introduction, in which the effective gas passage cross section can be adapted to different, desired gas passage quantities.
  • the above-mentioned object is achieved in a gas purging device of the type mentioned at the outset in that the gas-permeable area is divided into at least two gas-permeable sub-areas and in that each of the sub-areas is connected to its own gas connection on the underside of the gas purging device and extends to the top of the gas purging device.
  • the gas purging device can be adapted to two different gas passage amounts. If the gas passage cross sections of the two partial areas are not the same, the gas purging device can be adapted to three different gas flow rates. Adaptability to three different gas passage quantities can also be achieved by providing three partial areas with gas passage cross sections that are identical to one another.
  • gas purging device should be adaptable to more than three different gas passage quantities, then more gas-permeable partial areas are provided accordingly.
  • the cross-sectional area of the partial area narrows from the bottom to the top. This achieves a certain nozzle effect for the gas flowing through in the respective sub-area.
  • At least one partial area further up has a different cross-sectional shape than below. Wear detection is thus achieved. Because the sub-area shows a different appearance as long as it is not worn out than when it is worn out.
  • a gas purging device in the form of a gas purging cone 1 has a base body 2 made of gas-impermeable, ceramic material. Two gas-permeable sections 3, 4 are embedded in the base body 2.
  • the gas permeability consists either in a structure of the partial areas 3, 4 made of porous, ceramic material or in capillaries in the partial areas 3, 4.
  • Both partial areas 3, 4 extend from the underside 5 of the gas purging cone 1 to the top 6 thereof. They are continuously separated from one another by a central web 7 of the base body 2.
  • Each of the two sub-areas 3, 4 has an upper, circular segment-shaped zone 8 and a lower zone 9. This is triangular in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 and in the exemplary embodiment according to FIGS Figures 4 to 6 rectangular. In each partial area 3, 4, its cross-sectional area narrows from the bottom 5 to the top 6.
  • the cross-sectional area of the partial region 3 in the region of the upper side 6 is larger than that of the partial region 4 in the region of the upper side 6.
  • the cross-sectional areas of the partial regions 3, 4 in the region of the upper side 6 are of the same size.
  • a separate gas connection is provided on the underside 5 of each section 3, 4. This is formed by a gas distribution chamber 10 or 11 and a gas connecting piece 12 or 13 connected to it.
  • the gas connecting pieces 12, 13 are located on a gas feed line 15 via a three-way valve 14.
  • the valve 14 it is sufficient to construct the valve 14 in such a way that it supplies gas either to two partial regions 3, 4 or to one of the two partial regions 3 or 4.
  • the mode of operation of the gas purifier described is approximately as follows: If the three-way valve 14 is set so that the gas supply line 15 to both sections 3, 4 is open, then flushing gas enters the melt of the metallurgical vessel into which the gas purging cone 1 is installed at the top 6 at both sections 3, 4. In this case, a comparatively high gas passage quantity enters the melt, the pressure in the gas feed line 15 ensuring a desired gas outlet velocity at the partial areas 3, 4. So there is a "heavy rinse".
  • valve 14 If the valve 14 is set so that only the portion 4 is subjected to gas, then the outlet cross section of the gas into the melt is further reduced, so that even if the pressure in the gas supply line 15 is further reduced, there is still a sufficiently high inflow velocity. In this case there is a "fine rinse".
  • the gas outlet is concentrated on section 4.
  • the gas outlet velocity is higher when only the partial area 4 is flowed through than when only the partial area 3 is flowed through and higher than when both partial areas 3 , 4 are flowed through.
  • the two partial areas 3, 4 are of the same design. Accordingly, the flow conditions are the same if only one of the two partial areas 3, 4 has gas flowing through it.
  • the image according to FIG. 2 or FIG. 5 can be observed, which is composed of the circle segments of the upper zones 8. If, on the other hand, the gas purge cone 1 is badly worn after a long period of operation, then the image corresponding to FIG. 3 or FIG. 6, which is composed of the triangular shapes or rectangular shapes of the lower zones 9, can be observed. As a result, the wear of the gas purging cone 1 is clearly recognizable.

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Abstract

Bei einem Gasspüler (1) für ein metallurgisches Gefäß soll der wirksame Gasdurchlaßquerschnitt an verschiedene gewünschte Gasdurchtrittsmengen anpaßbar sein. Hierfür ist der gasdurchlässige Bereich des Gasspülers (1) in wenigstens zwei gasdurchlässige Teilbereiche (3, 4) aufgeteilt. Jeder der Teilbereiche (3, 4) ist an der Unterseite (5) des Gasspülers (1) mit einem eigenen Gasanschluß (10, 12; 11, 13) verbunden und reicht bis an die Oberseite (6) des Gasspülers (1). <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gasspüler für ein metallurgisches Gefäß mit einem gasdurchlässigen Bereich, der an der Unterseite des Gasspülers mit einem Gasanschluß verbunden ist und bis an die Oberseite des Gasspülers reicht.
  • Derartige Gasspüler sind als Kapillarspüler oder Labyrinthspüler bekannt. Bei den bekannten Gasspülern ist der gasdurchlässige Bereich an einen einzigen Gasanschluß angeschlossen. Der gasdurchlässige Bereich ist so dimensioniert, daß die durchtretende Gasmenge mit einer hinreichenden Geschwindigkeit in die im Gefäß enthaltene Schmelze eintritt. Wird die Gasdurchflußmenge reduziert, wie dies beispielsweise für ein "Feinspülen" erforderlich ist, dann verringert sich auch die Geschwindigkeit, mit der das Gas in die Schmelze eintritt. Dadurch wird die Durchmischung der Schmelze mit dem Spülgas deutlich verschlechtert.
  • In der EP 0 221 250 A1 ist ein Gasspüler beschrieben, bei dem sich die Gasdurchgänge düsenförmig verengen. Dadurch werden Geschwindigkeitsverluste der Gasströmung im Gasspüler zwar ausgeglichen. Bei einer Verringerung der Gasströmung verringert sich jedoch auch hier die Eintrittsgeschwindigkeit des Gases in die Schmelze.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasspüler der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem der wirksame Gasdurchlaßquerschnitt an verschiedene, gewünschte Gasdurchtrittsmengen anpaßbar ist.
  • Die genannte Aufgabe ist bei einem Gasspüler der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der gasdurchlässige Bereich in wenigstens zwei gasdurchlässige Teilbereiche aufgeteilt ist und daß jeder der Teilbereiche an der Unterseite des Gasspülers mit einem eigenen Gasanschluß verbunden ist und bis an die Oberseite des Gasspülers reicht.
  • Wird eine vergleichsweise große Gasdurchtrittsmenge durch den Gasspüler geführt, dann strömt diese teilweise durch den einen Teilbereich und mit ihrem restlichen Teil parallel durch den anderen Teilbereich. Sie tritt an der Oberseite des Gasspülers mit einer gewünschten Geschwindigkeit in die Schmelze ein. Soll dagegen nur eine vergleichsweise kleine Gasmenge durch den Gasspüler geleitet werden, dann wird diese nur durch den einen Teilbereich hindurchgeleitet, so daß auch sie mit einer für die gewünschte Durchmischung noch hinreichend hohen Geschwindigkeit in die Schmelze eintritt.
  • Sind zwei Teilbereiche vorgesehen und sind deren Gasdurchlaßquerschnitte einander gleich, dann ist der Gasspüler an zwei unterschiedlichen Gasdurchtrittsmengen anpaßbar. Sind die Gasdurchlaßquerschnitte der beiden Teilbereiche untereinander ungleich, dann ist der Gasspüler an drei verschiedene Gasdurchtrittsmengen anpaßbar. Eine Anpaßbarkeit an drei verschiedene Gasdurchtrittsmengen läßt sich auch dadurch erreichen, daß drei Teilbereiche mit untereinander gleichen Gasdurchlaßquerschnitten vorgesehen werden.
  • Soll der Gasspüler an mehr als drei unterschiedliche Gasdurchtrittsmengen anpaßbar sein, dann sind entsprechend mehr gasdurchlässige Teilbereiche vorgesehen.
  • In Ausgestaltung der Erfindung verengt sich die Querschnittsfläche des Teilbereichs von der Unterseite zur Oberseite. Dadurch wird im jeweiligen Teilbereich eine gewisse Düsenwirkung für das durchströmende Gas erreicht.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens ein Teilbereich weiter oben eine andere Querschnittsform als weiter unten auf. Damit ist eine Verschleißerkennung erreicht. Denn der Teilbereich zeigt, solange er unverschlissen ist, ein anderes Erscheinungsbild als dann, wenn er verschlissen ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    schematisch einen Gasspüler perspektivisch;
    Figur 2
    eine Aufsicht längs der Linie II-II nach Figur 1;
    Figur 3
    eine Aufsicht längs der Linie III-III nach Figur 1;
    Figur 4
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gasspülers im Längsschnitt;
    Figur 5
    einen Querschnitt längs der Linie V-V nach Figur 4; und
    Figur 6
    einen Querschnitt längs der Linie VI-VI nach Figur 4.
  • Ein Gasspüler in Form eines Gasspülkegels 1 weist einen Grundkörper 2 aus gasundurchlässigem, keramischem Material auf. In den Grundkörper 2 sind zwei gasdurchlässige Teilbereiche 3, 4 eingelagert. Die Gasdurchlässigkeit besteht entweder in einem Aufbau der Teilbereiche 3, 4 aus porösem, keramischen Material oder in Kapillaren in den Teilbereichen 3, 4.
  • Beide Teilbereiche 3, 4 erstrecken sich von der Unterseite 5 des Gasspülkegels 1 bis zu dessen Oberseite 6. Sie sind durch einen Mittelsteg 7 des Grundkörpers 2 durchgehend voneinander getrennt.
  • Jeder der beiden Teilbereiche 3, 4 weist eine obere, kreissegmentförmige Zone 8 und eine untere Zone 9 auf. Diese ist beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 dreieckförmig und beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 6 rechteckförmig. In jedem Teilbereich 3, 4 verengt sich dessen Querschnittsfläche von der Unterseite 5 zur Oberseite 6.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 ist die Querschnittsfläche des Teilbereichs 3 im Bereich der Oberseite 6 größer als die des Teilbereichs 4 im Bereich der Oberseite 6.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 6 sind die Querschnittsflächen der Teilbereiche 3, 4 im Bereich der Oberseite 6 gleich groß.
  • An der Unterseite 5 jedes Teilbereichs 3, 4 ist ein eigener Gasanschluß vorgesehen. Dieser ist von einer Gasverteilkammer 10 bzw. 11 und einem an diese angeschlossenen Gasanschlußstutzen 12 bzw. 13 gebildet. Die Gasanschlußstutzen 12, 13 liegen über ein Dreiwegeventil 14 an einer Gaszuleitung 15. Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 ist das Dreiwegeventil 14 so aufgebaut, daß es Spülgas wahlweise dem einen Teilbereich 3 oder dem anderen Teilbereich 4 oder beiden Teilbereichen 3, 4 zuführt. Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 6 genügt es, das Ventil 14 so aufzubauen, daß es Gas entweder beiden Teilbereichen 3, 4 oder dem einen der beiden Teilbereiche 3 oder 4 zuleitet.
  • Die Wirkungsweise des beschriebenen Gasspülers ist etwa folgende:
    Ist das Dreiwegeventil 14 so gestellt, daß die Gaszuleitung 15 zu beiden Teilbereichen 3, 4 offen ist, dann tritt an der Oberseite 6 an beiden Teilbereichen 3, 4 Spülgas in die Schmelze des metallurgischen Gefäßes, in das der Gasspülkegel 1 eingebaut ist. Dabei tritt eine vergleichsweise hohe Gasdurchtrittsmenge in die Schmelze, wobei der Druck in der Gaszuleitung 15 eine gewünschte Gasaustrittsgeschwindigkeit an den Teilbereichen 3, 4 gewährleistet. Es erfolgt also ein "Starkspülen".
  • Wird das Dreiwegeventil 14 so umgeschaltet, daß nur der Teilbereich 3 gasdurchströmt ist, dann tritt das Gas konzentriert am Teilbereich 3 in die Schmelze. Auch wenn der Gasdruck in der Gaszuleitung 15 reduziert wird, bleibt die Ausströmgeschwindigkeit des Spülgases am Teilbereich 3 hinreichend groß. Es erfolgt jetzt ein "Normalspülen".
  • Wird das Ventil 14 so gestellt, daß nur der Teilbereich 4 gasbeaufschlagt wird, dann ist der Austrittsquerschnitt des Gases in die Schmelze weiter reduziert, so daß auch dann, wenn der Druck in der Gaszuleitung 15 weiter reduziert wird, noch eine hinreichend hohe Einströmgeschwindigkeit besteht. Es erfolgt in diesem Fall ein "Feinspülen". Der Gasaustritt ist dabei auf den Teilbereich 4 konzentriert.
  • Durch die Verringerung der Querschnitte der Teilbereiche 3, 4 von der Unterseite 5 zur Oberseite 6 ergibt sich eine zusätzliche Vergrößerung der Gasaustrittsgeschwindigkeit an den Teilbereichen 3, 4 gegenüber der Gaseintrittsgeschwindigkeit an den Teilbereichen 3, 4.
  • Wird bei den verschiedenen Stellungen des Ventils 14 der Druck in der Gaszuleitung 15 gleichgehalten, dann ist die Gasaustrittsgeschwindigkeit dann, wenn nur der Teilbereich 4 durchströmt ist, höher als dann, wenn nur der Teilbereich 3 durchströmt ist und höher als dann, wenn beide Teilbereiche 3, 4 durchströmt sind.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 bis 6 sind beide Teilbereiche 3, 4 gleichgestaltet. Dementsprechend sind die Strömungsverhältnisse, wenn nur einer der beiden Teilbereiche 3, 4 gasdurchströmt ist, gleich.
  • Solange der Gasspülkegel 1 nicht oder wenig verschlissen ist, wird das Bild entsprechend Figur 2 bzw. Figur 5 zu beobachten sein, das sich aus den Kreissegmenten der oberen Zonen 8 zusammensetzt. Ist dagegen nach längerem Betrieb der Gasspülkegel 1 stark verschlissen, dann wird das Bild entsprechend Figur 3 bzw. Figur 6 zu beobachten sein, das sich aus den Dreieckformen bzw. Rechteckformen der unteren Zonen 9 zusammensetzt. Dadurch ist der Verschleiß des Gasspülkegels 1 deutlich erkennbar.

Claims (9)

  1. Gasspüler für ein metallurgisches Gefäß mit einem gasdurchlässigen Bereich, der an der Unterseite des Gasspülers mit einem Gasanschluß verbunden ist und bis an die Oberseite des Gasspülers reicht,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der gasdurchlässige Bereich in wenigstens zwei gasdurchlässige Teilbereiche (3, 4) aufgeteilt ist und daß jeder der Teilbereiche (3, 4) an der Unterseite (5) des Gasspülers (1) mit einem eigenen Gasanschluß (10, 12; 11, 13) verbunden ist und bis an die Oberseite (6) des Gasspülers (1) reicht.
  2. Gasspüler nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Teilbereiche (3, 4) durchgehend von einem gasundurchlässigen Mittelsteg (7) des Gasspülers (1) voneinander getrennt sind.
  3. Gasspüler nach Anspruch 1 oder 2`
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die wirksamen Gasdurchlaßquerschnitte der Teilbereiche (3, 4) untereinander gleich sind (Figuren 4 bis 6).
  4. Gasspüler nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die wirksamen Gasdurchlaßquerschnitte der Teilbereiche (3, 4) ungleich sind (Figuren 1, 2).
  5. Gasspüler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich die Querschnittsfläche des Teilbereichs (3, 4) von der Unterseite (5) zur Oberseite (6) verengt.
  6. Gasspüler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens ein Teilbereich (3, 4) weiter oben (8) eine andere Querschnittsform als weiter unten (9) aufweist.
  7. Gasspüler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Teilbereiche (3, 4) einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die kreissegmentförmigen Querschnitte etwa einen Kreis innerhalb des Querschnitts des von einem Gasspülkegel (1) gebildeten Gasspülers bilden.
  8. Gasspüler nach Anspruch 6 und 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der kreissegmentförmige Querschnitt in einer oberen Zone (8) der Teilbereiche (3, 4) vorgesehen ist und die Teilbereiche (3, 4) in einer unteren Zone (9) einen dreieckförmigen oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.
  9. Gasspüler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gasanschlüsse (10, 12; 11, 13) über ein Mehr-Wegeventil (14) an eine Gaszuleitung (15) angeschlossen sind.
EP19910105740 1990-05-07 1991-04-11 Device for gas flushing Withdrawn EP0456001A3 (en)

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DE4014509A DE4014509A1 (de) 1990-05-07 1990-05-07 Gasspueler
DE4014509 1990-05-07

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Publication Number Publication Date
EP0456001A2 true EP0456001A2 (de) 1991-11-13
EP0456001A3 EP0456001A3 (en) 1992-12-09

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ID=6405812

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19910105740 Withdrawn EP0456001A3 (en) 1990-05-07 1991-04-11 Device for gas flushing

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US (1) US5160478A (de)
EP (1) EP0456001A3 (de)
JP (1) JPH04228514A (de)
KR (1) KR910019711A (de)
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DE (1) DE4014509A1 (de)
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