EP2324133A1 - Einlaufrüssel für ein nach dem rh-verfahren arbeitendes entgasungsgefäss für metallurgische schmelzen - Google Patents

Einlaufrüssel für ein nach dem rh-verfahren arbeitendes entgasungsgefäss für metallurgische schmelzen

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EP2324133A1
EP2324133A1 EP09776057A EP09776057A EP2324133A1 EP 2324133 A1 EP2324133 A1 EP 2324133A1 EP 09776057 A EP09776057 A EP 09776057A EP 09776057 A EP09776057 A EP 09776057A EP 2324133 A1 EP2324133 A1 EP 2324133A1
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EP
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inlet
trunk
inlet nozzle
tube
degassing vessel
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Dieter Tembergen
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    • 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
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum

Definitions

  • the invention relates to an inlet trunk for a working according to the RH process degassing vessel for metallurgical melts.
  • the liquid steel from a ladle in a riser by means of a conveying gas, in particular argon, which is introduced above the Stahlbadspiegel in the riser, by its increase in volume in the riser and further by the pressure difference between the outer Air pressure and the negative pressure in the evacuation vessel in this transported.
  • a conveying gas in particular argon
  • the argon bubbles are germs for CO formation, promote deoxidation and the deposition of non-metallic particles.
  • the steel sucked into the evacuation vessel is sprayed, whereby an increase in surface area and thus a good degassing occurs.
  • the object of the invention is to improve the flow conditions within the inlet spout.
  • Method working degassing vessel for metallurgical melts which is characterized in that distributed over the axial length of the inlet spout tube scavenger are introduced through the inert gas into the inlet trunk and that upstream of this tube scavenger groove-like trained guide shapes are provided which in the clear cross-section of Protruding inlet spout.
  • the essence of the invention thus consists in the realization of a passive flow guidance in the inlet trunk of the RH plant.
  • the passive flow control differs from the active flow control (eg blowing in gas) in that the primary fluid is influenced exclusively by shaping measures.
  • This goal is achieved by a special shape of the refractory lining in the axial direction of the inlet trunk.
  • the lining takes place from the inlet side - ie from bottom to top - through a plurality of groove-like guide shapes twisted by a certain angle and projecting into the melt.
  • These conductive forms extend into the inlet trunk and induce a swirl in the ascending multiphase mixture of melt and gas bubbles.
  • the gas bubbles are transported away from the refractory wall in the direction of the axis of the intake spout.
  • There is a homogenization of the characteristic flow profile instead. This process is associated with a more intensive mixing in the inlet trunk.
  • twisted refractory lead forms are installed between the inert gas addition sites (tube scavenger).
  • the number of guide shapes depends on the number of tube scavengers.
  • the guide shapes with the thickness D, the depth T and the radius R are rotated from bottom to top, ie in the direction of the trunk longitudinal axis, by an angle ⁇ .
  • orders of magnitude for this angle are between 20 ° and 45 °.
  • the advantage of the invention is therefore that the treatment or circulation time in the RH plant can be reduced due to the better homogenization of the multi-phase mixture of melt and gas bubbles. Higher amounts of gas could be used, which can improve the kinetics of metallurgy. As a result, the productivity of the RH plant is increased.
  • Fig. 1 in perspective a provided with conductive shapes section of an intake trunk and
  • the guide shapes are twisted with a thickness D, a depth T and a radius R in the longitudinal direction of the trunk, namely by an angle ⁇ .

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einlaufrüssel für ein nach dem RH-Verfahren arbeitendes Entgasungsgefäß für metallurgische Schmelzen. Erfindungsgemäß sind über die axiale Länge des Einlaufrüssels verteilt Röhrchenspüler vorgesehen, durch die Inertgas in den Einlaufrüssel einleitbar ist und stromaufwärts dieser Röhrchenspüler sind jeweils rillenartig ausgebildete Leitformen vorgesehen, die in den lichten Querschnitt des Einlaufrüssels hineinragen.

Description

Einlaufrüssel für ein nach dem RH-Verfahren arbeitendes Entgasungsgefäß für metallurgische Schmelzen
Die Erfindung betrifft einen Einlaufrüssel für ein nach dem RH-Verfahren arbeitendes Entgasungsgefäß für metallurgische Schmelzen.
Beim RH (Ruhrstahl-Heraeus) -Verfahren wird der flüssige Stahl aus einer Gießpfanne in einem Steigrohr mit Hilfe eines Fördergases, insbesondere Argon, das über dem Stahlbadspiegel in das Steigrohr eingeführt wird, durch dessen Volumenvergrößerung im Steigrohr und ferner durch den Druckunterschied zwischen dem äußeren Luftdruck und dem Unterdruck im Evakuierungsgefäß in dieses befördert. Die Argonblasen stellen Keime für die CO-Bildung dar, fördern die Desoxydation und die Abscheidung nichtmetallischer Partikel. Der in das Evakuierungsgefäß eingesaugte Stahl wird zersprüht, wodurch eine Oberflächenvergrößerung und somit eine gute Entgasung eintritt.
Aus EP 297 850 A1 ist bekannt, im Einlaufrüssel mehrere Kanäle umfangsseitig anzuordnen, die in zwei Gruppen unterteilt werden, wobei eine Gruppe mit Gas unter hohem Druck und eine Gruppe mit Gas unter niedrigem Druck beaufschlagt wird. Auf diese Weise sollen die zugeführten Gasströme unterschiedlich tief in die durch den Rüssel geführte Metallschmelze eindringen und eine gleichmäßige Begasung der Metallschmelze über den Rüsselquerschnitt ermöglichen.
Aus der Literatur: Modeling of Two-Phase in RH Vacuum Degassing Vessel with the Effect of the Rotation Magnetic Field, AISTech 2004 Proceedings, Volume 1, pp. 1125-1133; Baokuan Li et al. (PRC) ist die Beeinflussung der Strömung durch ein Magnetfeld bekannt. Diese Lösung zur magneto-hydrodynamischen Beeinflussung der Schmelzenströmung sieht ein wassergekühltes Bauteil unter dem RH-Gefäßboden vor. Diese Bauform ist zu groß für eine technische Anwendung. Darüber hinaus stellt die Wasserkühlung ein Sicherheitsrisiko dar.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Strömungsverhältnisse innerhalb des Einlaufrüssels zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Einlaufrüssel für ein nach dem RH-
Verfahren arbeitendes Entgasungsgefäß für metallurgische Schmelzen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass über die axiale Länge des Einlaufrüssels verteilt Röhrchenspüler vorgesehen sind, durch die Inertgas in den Einlaufrüssel einleitbar ist und dass stromaufwärts dieser Röhrchenspüler jeweils rillenartig ausgebildete Leitformen vorgesehen sind, die in den lichten Querschnitt des Einlaufrüssels hineinragen.
Der Kern der Erfindung besteht somit in der Realisierung einer passiven Strömungsführung im Einlaufrüssel der RH-Anlage.
Mit der Erfindung wird erreicht, dass die im Einlaufrüssel einer RH-Anlage aufsteigende Schmelze und die emulgierten Inertgasblasen durch eine passive Strömungsführung homogenisiert werden.
Die passive Strömungsbeeinflussung unterscheidet sich von der aktiven Strömungsbeeinflussung (z. B. Einblasen von Gas) dadurch, dass das Primärfluid ausschließlich durch formgebende Maßnahmen beeinflusst wird.
Dieses Ziel wird erreicht durch eine spezielle Formgebung der Feuerfestausmauerung in axialer Richtung des Einlaufrüssels. Die Ausmauerung erfolgt von der Einlaufseite her - also von unten nach oben - durch mehrere, um einen bestimmten Winkel verdrehte und in die Schmelze hineinragende, rillenartige Leitformen. Diese Leitformen reichen in den Einlaufrüssel hinein und induzieren im aufsteigenden Mehrphasengemisch aus Schmelze und Gasblasen einen Drall. Infolge dessen werden die Gasblasen von der Feuerfestwand weg in Richtung der Achse des Einlaufrüssels transportiert. Es findet eine Vergleichmäßigung des charakteristischen Strömungsprofils statt. Dieser Vorgang ist mit einer intensiveren Vermischung im Einlaufrüssel verbunden.
Zwischen den Zugabestellen des Inertgases (Röhrchenspüler), werden verdrillte Leitformen aus Feuerfestmaterial installiert. Die Anzahl der Leitformen richtet sich nach der Anzahl der Röhrchenspüler.
Die Leitformen mit der Dicke D, der Tiefe T und dem Radius R werden von unten nach oben, also in Richtung der Rüssellängsachse, um einen Winkel α verdreht. Vorzugsweise Größenordnungen für diesen Winkel liegen zwischen 20° und 45°.
Dadurch wird den zwischen den Leitformen aufsteigenden Gasblasen eine spiralförmige Bewegung aufgezwungen, die großräumig betrachtet zu einer Vergleichmäßigung des radialen Strömungsprofiles führt.
Infolge der induzierten Wirbelbildung steigen die Gasblasen nicht mehr nur in Wandnähe, sondern nun verstärkt auch in der Mitte des Einlaufrüssels auf.
Als Folge dessen wird die bisher bekannte Überhöhung der Schmelze über dem Einlaufrüssel im RH-Gefäß reduziert. Die hierdurch eingesparte potentielle Energie wird in kinetische Energie umgesetzt. Als Folge dessen kann die Behandlungs- bzw. Umlaufzeit der Schmelze reduziert werden. Darüber kann eine Reduzierung der Bauhöhe der RH Gefäße angenommen werden.
Der Vorteil der Erfindung besteht somit darin, dass sich die Behandlungs- bzw. Umlaufzeit in der RH-Anlage infolge der besseren Homogenisierung des Mehrphasengemisches aus Schmelze und Gasblasen reduzieren lässt. Höhere Gasmengen könnten angewendet werden, wodurch die Kinetik der Metallurgie verbessert werden kann. Folglich wird die Produktivität der RH-Anlage gesteigert.
Die Erfindung soll nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen. erläutert werden. Dabei zeigt: Fig. 1 perspektivisch einen mit Leitformen versehenen Teilabschnitt eines Einlaufrüssels und
Fig.2 einen entsprechenden Querschnitt.
Wie ersichtlich, sind die Leitformen mit einer Dicke D, einer Tiefe T und einem Radius R in Längsrichtung des Rüssels verdrillt, und zwar um einen Winkel α.

Claims

Patentansprüche
1. Einlaufrüssel für ein nach dem RH-Verfahren arbeitendes Entgasungsgefäß für metallurgische Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass über die axiale Länge des Einlaufrüssels verteilt Röhrchenspüler vorgesehen sind, durch die Inertgas in den Einlaufrüssel einleitbar ist und dass stromaufwärts dieser Röhrchenspüler jeweils rillenartig ausgebildete Leitformen vorgesehen sind, die in den lichten Querschnitt des Einlaufrüssels hineinragen.
2. Einlaufrüssel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leitformen aus Feuerfestmaterial bestehen.
3. Einlaufrüssel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitformen eine Dicke D, eine Tiefe T und einen Radius R aufweisen und in Richtung der Rüssellängsachse, um einen Winkel α verdreht sind.
4. Einlaufrüssel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α zwischen 20° und 45° beträgt.
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