DE2343546C2 - Frischgefäß zum Frischen einer Metallschmelze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Frischgefäß zum Frischen einer Metallschmelze, mit mindestens einer sich unterhalb der Oberfläche des Schmeizbades durch die Wandung des Tiegels erstreckenden Blasform zum Einblasen eines Frischgases.

Aus der DE-OS 19 09 779 ist ein mit Sauerstoff als Frischgas arbeitender Konverter der bekannten Art beschrieben.

Der Konverter weist im Boden Blasformen auf, deren maximal zulässiger Durchmesser nicht größer als etwa Vi₅ der Badhöhe betragen darf. Das bedeutet, daß zum Beispiel bei einer Badhöhe von 0,7 m der Düsendurchmesser 2 cm nicht übersteigen darf.

Auch die südafrikanische Patentschrift 6 91 280 lehrt, daß der größte zulässige Düsendurchmesser nicht größer als V35 der Badtiefe ausmachen soll, wobei von einem Druck des Frischgases von etwa 5 bis 10 Atmosphären (0,49 bis 0,981 MPa) ausgegangen wird.

Derart klein ausgelegte Düsendurchmesser der Blasformen haben jedoch den entscheidenden Nachteil, daß zum Einblasen der notwendigen Menge Frischgas eine entsprechend große Anzahl Blasformen vorgesehen werden muß, wobei gleichzeitig entsprechend vieie Zuleitungen für das Frischgas, in diesem Falle Sauerstoff, und das Kühl- oder Umhüllungsgas vorgesehen werden müssen. Dadurch wird das bekannte Verfahren relativ kostspielig, was sich beim Verbraucher in erhöhten Stahlpreisen auswirkt Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Frischgefäß der angegebenen Art zu schaffen, mit dem das Frischen von Metallschmelzen mit einer beträchtlich verringerten Anzahl von Blasformen möglich ist

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der für das Einblasen des Frischgases zur Verfügung stehende hydraulische Durchmesser jeder Blasform (16) zwischen V25 bis '/ο der Tiefe des Schmelzbades beträgt

Durch eine derartige radikale, bisher nicht für praktizierbar gehaltene Vergrößerung der Blasformen-Querschnitte kann die Zahl der erforderlichen Blasformen ohne Qualitätseinbußen beim fertiggefrischten Produkt, beträchtlich reduziert werden, wodurch sich auch die Anzahl der erforderlichen Rohrleitungen und sonstigen Installationseinrichtungen beträchtlich verringert Infolge der verringerten Anzahl von Bestandteilen ist ein erfindungsgemäß ausgerüstetes Frischgefäß kostengünstiger zu erstellen, wirtschaftlicher zu betreiben und erheblich wartungsfreundlicher als ein Frischgefäß nach dem Stand der Technik.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen für ein bodenblasendes Stahlfrischverfahren bestimmten Konverter 10.

Der bodenblasende Sauerstoff-Frischkonverter 10 weist einen entfernbaren Boden 12 auf, der eine Bodenplatte 14 sowie eine oder mehrere im allgemeinen aufrechtstehend angeordnete Blasformen 16 enthält, die von einer feuerfesten Auskleidung 18 umgeben sind. Die Bodenplatte 14 ist mit Hilfe von Bolzen 20 am Konverter 10 befestigt Die Seiten des feuerfesten Teils des entfernbaren Bodens stehen nicht mit der feuerfesten Auskleidung 22 des Gefäßes in Berührung, da rings um den Boden ein genügender Freiraum gelassen worden ist, um in denselben eine feuerfeste Stampfmasse 24 einzubringen und somit eine metall- und schlackendichte Abdichtung zu gewährleisten.

Die Blasform 16 ist zweifach-konzentrisch aufgebaut und besteht aus einem inneren Rohr 30 und einem Mantelrohr 34. Das innere Rohr 30 ist im Mantelrohr 34 mit Hilfe von Abstandhaltern 36 angeordnet, wobei sich ein Ringraum 38 ergibt Als Abstandshalter 36 können Schweißraupen, spiralig gewickelter Draht oder andere geeignete Hilfsmittel, die der Aufrechterhaltung der Koaxialität dienen, verwendet werden.

Durch das innere Rohr 30 werden Sauerstoff und Kalk dem Schmelzbad zugeführt Durch den Ringraum 38 zwischen dem inneren Rohr 30 und dem Mantelrohr 34 wird ein Umhüllungsgas, beispielsweise Naturgas hindurchgeleitet

Es wurde festgestellt, daß durch den erfindungsgemäß vergrößerten Querschnitt der Blasformen auf etwa Vi₅ der 3adtiefe die Neigung zum Verspritzen des Badinhaltes während des Blasvorgangs entscheidend herabgesetzt wird, da die stärkeren Gasstrahlen innerhalb des Bades stärker abgebremst werden und somit weniger in der Lage sind, Schmelze mitzureißen.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß die gesamte Querschnittsfläche aller Sauerstoff zuführenden Blasformen, gemessen in (cm²), ein- bis dreimal so groß sein kann wie die Badgröße, gemessen in (t). Die Blasform braucht nicht unbedingt einen normalen kreisförmigen Querschnitt aufzuweisen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist vielmehr auch auf andere Querschnittsflächengestaltungen, beispielsweise quadratischen, rhombischen, rechteckigen, ellypsenförmigen, ovalen, spitzovalen usw., übertragbar. Um den gemeinsamen Parameter derartiger Querschnittsformen unter einen einzigen Begriff zu subsummieren, muß ein Begriff der Strömungsmechanik zur Hilfe genommen werden, nach welchem unter dem hydraulischen Radius einer nicht-kreisförmigen Leitung die mit dem strömenden Medium erfüllte Fläche, dividiert durch den inneren Umfang der Leitung verstanden wird. Der hydraulische Durchmesser ist viermal so groß wie der hydraulische Radius. Im Rahmen der Erfindung sind Blasformquerschnitte mit hydraulischen Durchmessern von bis zu etwa '/13 der Badtiefe verwendbar.

Die folgenden Beispiele erläutern den Betrieb des erfindungsgemäßen Frischgefäßes.

Beispiel I

Es wurden kreisförmige Sauerstoff-Blasformen mit einem Durchmesser von 2,86 cm in einem bodenblasenden Sauerstoff-Frischgefäß verwendet, wobei die Badtiefe etwa 71,1 cm betrug. Der hydraulische Durchmesser betrug '/25 der Badtiefe. Sechs Blasformen mit einer gesamten Querschnittsfläche der Sauerstoffrohre von 38,5 cm² wurden verwendet, um den Sauerstoff in ein Bad von 18.21 zu blasen. Somit betrug die Querschnittsfläche der Sauerstoff zuführenden

Blasformen das 2,11 fache der Badgröße, letztere ausgedrückt in (t).

Beispiel II

Es wurden kreisförmige Sauerstoff-Blasformen mit einem Durchmesser des inneren Rohres von 5,9 cm in einem bodenblasenden Sauerstoff-Frischgefäß verwendet, dessen Badtiefe 813 cm betrug. Der hydraulische Durchmesser betrug Vu der Badtiefe. Zwei Blasformen mit einer gesamten Querschnittsfläche der Sauerstoff zufahrenden Rohre von 523 cm² wurden verwendet, um Sauerstoff in ein Bad von 23 t zu blasen. Die Querschnittsfläche der Sauerstoffzuführenden Blasformen betrug das 23fache des Bades, letzteres gemessen in (t). Der Sauerstofffluß betrug 2352 NmVhr, bei einem Druck von 0,1035 MPa (15 psi).

Die Erfindung umfaßt den Breitenbereich hydraulischer Durchmesser zwischen 2,5 bis 7,5 cm. Bevorzugt wird jedoch ein hydraulischer Durchmesser in der Größenordnung von etwa 4,0 bis 6,5 cm. Diese größeren hydraulischen Radien werden bevorzugt, weil sie das Arbeiten bei niedrigeren Drücken gestattea Niedrige Sauerstoffdrücke erfordern weitere Blasformenquerschnitte, um dem Schmelzbad zwecks Durchführung des Frischvorganges hinreichenden Sauerstoff zuzuführen. Selbstverständlich muß der Sauerstoffdruck hoch genug sein, um den ferrostatischen Druck des schmelzflüssigen Metalls in dem Frischgefäß zu überwinden. Es hat sich herausgestellt, daß der Sauerstoffdruck mindestens 0,098 MPa (1 at) betragen muß und 1,47 MPa (15 at) betragen kann. Der Sauerstoffdurchsatz muß wenigstens 85 Nm³/h pro cm² des Sauerstoff-Blasformquerschnittes betragen.

Die Blasformen bzw. Blasformrohre können unter einem Winkel gegenüber der Achse des Frischgefäßes oder Konverters angeordnet werden, um die Durchmischung zu erleichtern oder dem Bad eine Drehbewegung zu erteilen, wodurch der Wirkungsgrad erhöht und die Instabilität des Bades herabgesetzt wird. In diesem Fall können Blasformen mit noch größeren Querschnittsflächen verwendet werden. So können beispielsweise die Blasform-Querschnitte um 20% bei solchen Düsen erhöht werden, die um 30° gegen die vertikale Achse des Konverters geneigt sind. Die Blasformen bzw. Blasformrohre können auch in der Seitenwandung des Konverters unterhalb der Badoberfläche angeordnet werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich,

daß mit der Erfindung ein Konverter für das bodenblasende Sauerstoff-Verfahren, bei dem sich die Blasformen durch den GefäBboden erstrecken, dadurch verbessert werden kann, daß die Blasformen einen hydraulischen Durchmesser von nicht mehr als ¹A₃ der Badtiefe erhalten und die gesamte Querschnittsfläche der Sauerstoff zuführenden Abschnitte dieser Blasformen, ausgedrückt in cm², das ein- bis dreifache der Badgröße, ausgedrückt in (t), beträgt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 Patentanspruch:

Frischgefäß zum Frischen einer Metallschmelze, mit mindestens einer sich unterhalb der Oberfläche des Schmelzbades durch die Wandung des Tiegels erstreckenden Blasform zum Einblasen eines Frischgases, dadurch gekennzeichnet, daß der für das Einblasen des Frischgases zur Verfügung stehende hydraulische Durchmesser jeder Blasform (16) zwischen V₂S bis ¹A₃ der Tiefe des Schmelzbades beträgt