DE2511862C3

DE2511862C3 - Method and device for injecting jets of different impulses into molten metal

Info

Publication number: DE2511862C3
Application number: DE19752511862
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Creusot-Loire, Paris
Priority date: 1974-04-11
Filing date: 1975-03-18
Publication date: 1977-01-13

Description

Rührwirkung zu ändern. Diese Düsen sind durch die Wand oder den Boden des Schmelzbehälters hindurch angeordnet, d. h. daß sie sowohl den metallischen Mantel des Schmelzbehälters als auch seine feuerfeste Auskleidung durchsetzen. Solche Düsen können entweder vertikal oder schräg von unten nach oben (z. B. wenn sie im Boden des metallurgischen Behälters oder auch im unteren Bereich seiner Seitenteile angeordnet sind) oder horizontal oder von oben nach unten und dabei meistens schräg blasen.To change the stirring action. These nozzles are through the wall or the bottom of the melting vessel arranged, d. H. that they both the metallic shell of the melting vessel and his enforce refractory lining. Such nozzles can either be vertical or at an angle from below upwards (e.g. if they are in the bottom of the metallurgical container or in the lower area of its Side parts are arranged) or horizontally or from top to bottom and mostly at an angle blow.

Allgemein münden solche Düsen unterhalb der Schmelzenoberfläche, doch können sie in einzelnen Fällen auch oberhalb derselben münden.In general, such nozzles open below the melt surface, but they can in individual Cases also open above the same.

Diese Düsen können weiter in Einfachdüsen, Doppeldüsen und Mehrfachdüsen unterteilt werden. These nozzles can be further divided into single nozzles, double nozzles and multiple nozzles.

Eine Einfachdüse mit einem einzigen Leitungsquerschnitt kann nur mittels einer einzigen Strömung, und zwar aus einem einzigen Fluid oder aus einem Gemisch verschiedener Fluide gespeist werden.A single nozzle with a single line cross-section can only be achieved by means of a single flow, be fed from a single fluid or from a mixture of different fluids.

Eine Doppeldüse mit zwei getrennten Leitungsquerschnitten kann mittels zweier verschiedener Strömungen gespeist werden.A double nozzle with two separate line cross-sections can use two different flows be fed.

Eine Mehrfachdüse mit mehreren getrennten Lei-A multiple nozzle with several separate lines

die eine Strahlengruppe die andere Strahlengruppe mit geringem Impuls Sauerstoff bläst, der Kalkpulver in Suspension enthält.One group of rays blows oxygen into the other group of rays with a low impulse, the powdered lime contains in suspension.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von dem starken Impuls bestimmter Blasstrahlen nur während eines Teils des Frischvorganges Gebrauch gemacht wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that certain of the strong pulse Blow blasting is only used during part of the freshening process.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit die5. Device for performing the method according to one of claims 1 to 4 with the

Wand oder den Boden des Schmelzbehälters 40 tungsquerschnitten kann dementsprechend mittels durchsetzenden und nicht durch einen gemein- mehrerer verschiedener Strömungen gespeist werden.Wall or bottom of the melting container 40 processing cross-sections can accordingly by means of penetrating and not fed by a common of several different currents.

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samen Windkasten gespeisten Düsen zum Einblasen wenigstens eines Fluids, von dem ein Teil mit starkem Impuls und ein anderer Teil mit schwächerem Impuls durchsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1 bis 9) auf wenigstens zwei gesonderte, mit je eigener Fluidzuführungs-Sammelleitung (10; 11) versehene Gruppen (1 bis 3; 4 bis 9) so aufgeteilt sind, daß jede Düsengruppe (1 bis 3; 4 bis 9) mit einem von dem Einspeisungsdruck dei anderen Gruppe(n) unterschiedlichen Fluiddruck speisbar ist.seed wind box-fed nozzles for blowing in at least one fluid, a part of which with a strong impulse and another part with a weaker impulse is enforceable, thereby characterized in that the nozzles (1 to 9) on at least two separate, each with its own fluid supply manifold (10; 11) provided groups (1 to 3; 4 to 9) are divided so that each nozzle group (1 to 3; 4 to 9) with a from the feed pressure of the other group (s) different fluid pressure can be fed.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit im Boden eines Konverters angeordneten Blasdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1, 2, 3) der Gruppe mit starkem Impuls so verteilt sind, daß sie dem Mittelpunkt des Bodens am nächsten sind.6. Apparatus according to claim 5 for performing the method according to one of the claims 1 to 4 with blowing nozzles arranged in the base of a converter, characterized in that that the nozzles (1, 2, 3) of the group with strong impulse are distributed so that they are the center are closest to the ground.

7. Vorrichtung nach Anspruchs oder 6 zur Verwendung beim Frischen von Roheisen zu Stahl mittels reinen Sauerstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdurchlaßquerschnitt des Sauerstoffs in der Düsengruppe (1, 2, 3) mit starkem Impuls zwischen 10 und 40^e/o des Sauerstoff-Gesamtdurchlaßquerschnitts aller Düsen (1 bis 9) liegt.7. Apparatus according to claim or 6 for use when refining pig iron to steel by means of pure oxygen, characterized in that the total passage cross section of the oxygen in the nozzle group (1, 2, 3) with a strong pulse between 10 and 40 ^e / o of the oxygen Total passage cross-section of all nozzles (1 to 9).

So verwendet man beispielsweise zum Frischen von flüssigem Roheisen zu Stahl manchmal aus zwei konzentrischen Rohren zusammengesetzte Düsen, wobei das zentrale Rohr mit Sauerstoff und das Umfangsrohr mit einem Fluid zum Schutz der Düse gegen Hitzekorrosionsverschleiß in oxydierendem Medium gespeist wird.For example, when refining liquid pig iron to steel, sometimes two are used concentric tubes composed of nozzles, the central tube with oxygen and the peripheral tube with a fluid to protect the nozzle against heat corrosion wear in an oxidizing medium is fed.

Eine allgemeine Eigenschaft aller aus bekannten Düsen austretender Blasstrahlen ist, daß es für eine bestimmte, mit einem Fluid (oder einem Gemisch von Fluiden) gespeiste Leitung in jedem Augenblick eine eindeutige Abhängigkeit zwischen dem Durchsatz und dem Druck gibt und daß man den einen nicht ändern kann, ohne auch den anderen zu verändern. Diese Durchsatz-Druck-Abhängigkeit kennzeichnet die Durchlässigkeit der betrachteten Leitung oder auch ihre »Druckverluste« in einem gegebenen Augenblick. A general property of all blow jets exiting from known nozzles is that it is suitable for a a certain line fed with a fluid (or a mixture of fluids) at any moment there is a clear dependency between the throughput and the pressure and that one is not can change without changing the other. This throughput-pressure dependency characterizes the permeability of the line under consideration or also its "pressure loss" at a given moment.

Eine wichtige Folge dieser Sachlage ist, daß man den Durchsatz eines durch eine Düse in eine Metallschmelze eingeführten Fluidstrahls nicht ohne gleichzeitige Änderung seines Impulses ändern kann.An important consequence of this state of affairs is that the throughput of a through a nozzle into a molten metal can be achieved introduced fluid jet can not change without a simultaneous change in its momentum.

Es ist bekannt, daß der Ausdruck des Impulses G eines aus einer Leitung austretenden Fluidstrahls im allgemeinsten Fall folgender ist:It is known that the expression of the momentum G of a fluid jet emerging from a conduit im most general case is the following:

5555

6060 p)aS,p) aS,

(X)(X)

wormworm

ρ= Volumenmasse des FIrtfds;
γ = Geschwindigkeit des Fluids;
ρ = statischer Druck;
5 = Querschnittsfläche des Strahls. ρ = volume mass of the firtfd;
γ = velocity of the fluid;
ρ = static pressure;
5 = cross-sectional area of the beam.

Der Impuls ist eine Kraft und wird in !Newtoa-l
heiten ausgedrückt Er ist die Reaktionskraft des an der Düse betrachteten Strahls, die manchmal auch Schub genannt wüd. Ex ist auch die Eindringkraft des Fluidstrahls on die Metallschmelze, am Ausgang der Düse betrachtet.. .The impulse is a force and is in! Newtoa-l
In other words, it is the reaction force of the jet viewed at the nozzle, which is sometimes also called thrust. Ex is also the penetration force of the fluid jet on the molten metal, considered at the outlet of the nozzle ...

Man kann den Impuls unter Anwendung des Ausdruckes {X) als Funktion des Strömungsbereichs und der verschiedenen üblicherweise gemessenen Größen, wie Druck, Durchsatz, Durchlaßquerschnitt berechnen. The momentum can be calculated using the expression {X) as a function of the flow area and the various commonly measured quantities, such as pressure, throughput and passage cross-section.

Man versteht leicht, daß ein Fluidstrahl mit starkem Impuls, der in eine Metallschmelze eintritt, Eigenschaften einerseits hydrodynamischer Art und andererseits metallurgischer Art aufweist, die von denen eines Strahls geringeren Impulses verschieden sind. Nun ist es bei den Düsen bekannter Art nicht möglich, den Impuls eines Fluidstrahls zu ändern, ohne auch seinen Mengendurchsatz zu ändern, wie es auch nicht möglich ist, seinen Mengendurchsatz zu ändern, ohne seinen Impuls zu ändern.It is easy to understand that a fluid jet with a strong Momentum that enters a molten metal, properties on the one hand hydrodynamic type and on the other hand, of the metallurgical nature, different from those of a beam of lower momentum are. Now with the nozzles of the known type it is not possible to change the momentum of a fluid jet, without also changing its throughput, just as it is not possible to change its throughput to change without changing its impulse.

Diese gegenseitige Abhängigkeit dieser beiden Größen ergibt sich daraus, daß der Durchlaßquerschnitt am Ausgang der Düse ein für allemal festgelegt und nicht nach Wunsch regulierbar ist.This mutual dependence of these two sizes results from the fact that the passage cross-section is fixed once and for all at the outlet of the nozzle and cannot be regulated as desired.

Dieser Zwang kann bei einer erheblichen Anzahl metallurgischer Metallschmelzenprozesse zu ernstlichen Nachteilen führen.This constraint can become too severe in a significant number of metallurgical metal smelting processes Lead to disadvantages.

So wird beim Frischen einer Roheisenschmelze zu Stahl der mittlere Durchsatz des Frischsauerstoffs oft durch die optimale Dauer des Vorgangs bestimmt, die andererseits durch die zum völligen Schmelzen des dem Roheisenschmelzbad zugesetzten Schrottes nötige Zeit oder auf Grund irgendeiner anderen örtlich vorliegenden Gegebenheit festliegt.When refining a molten pig iron to steel, the mean throughput of fresh oxygen becomes often determined by the optimal duration of the process, which, on the other hand, by the complete melting of the scrap added to the molten pig iron bath, or due to any other locally the given circumstances.

Nun ist bei einer gegebenen Höhe des Metallschmelzbades oberhalb der Nase einer eingetauchten Düse das Anteilsverhältnis zwischen dem durch die Düse eingeblasenen Sauerstoff und dem Sauerstoff, der aus dem Schmelzbad austritt und das Kohlenmonoxid im Inneren des Konverters oberhalb des Schmelzbades und der Schlacke zu Kohlendioxid verbrennt, im wesentlichen Funktion des Impulses des eingeblasenen Sauerstoffstrahls. Dabei ist es sehr interessant, den Anteil von zu Kohlendioxid verbranntem Kohlenmonoxid unabhängig von der Regulierung des Sauerstoffdurchsatzes steuern zu können. Ebenso können die Bedingungen der Schlakkenbildung und damit der Entphosphorung Funktion des Impulses der Strahlen von eingeblasenem Sauerstoff sein.Now at a given height of the molten metal bath above the nose one is submerged Nozzle is the proportion between the oxygen blown in through the nozzle and the oxygen, which emerges from the weld pool and the carbon monoxide inside the converter above of the molten bath and the slag burns to carbon dioxide, essentially a function of the momentum of the injected oxygen jet. It is very interesting to see the proportion of carbon dioxide to control burned carbon monoxide independently of the regulation of the oxygen flow be able. Likewise, the conditions of the slag formation and thus of the dephosphorization can function of the momentum of the rays of blown oxygen.

Es ist schon eine Vorrichtung zum Behandeln von Metallschmelzen durch Einblasen wenigstens eines Fluids mittels von direkt in der Wand oder dem Boden des metallurgischen Behälters fest angebrachten Düsen ausgehender Fluidstrahlen bekannt (DT-OS 23 21 853), bei der die Zuführung des Fluids in zwei gesonderten Leitungsquerschnitten jeder Düse erfolgt, deren jeder mit einem vom Einspeisungsdruck des anderen Leitungsquerschnitts verschiedener· Einspeisungsdruck derart speisbar ist, daß der Geiämtimnuls der von den beiden Leitungsquerschnitten der Düse abgegebenen Fluidstrahlen von deren Mengendurchsatzunabhängig ist ,
~ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unabhängig voneinander den. Impuls und den Mengendurchsalz des Hauptfluids zur Verarbeitung, insbesondere zum Raffinieren einer Metallschmelze regeln zu können, um die Wirkungen hydrodynamischer Art (Rührwirkung, Badbewegungen) und die Wirkungen rein metallurgischer Art nach Belieben zu beherrsehen, ohne auf die genannten Düsen mit zwei Leitungsquerschnitten für ein und dasselbe Fluid angewiesen zu sein.A device for treating molten metal by blowing in at least one fluid by means of nozzles of outgoing fluid jets fixed directly in the wall or bottom of the metallurgical container is known (DT-OS 23 21 853), in which the fluid is supplied in two separate Line cross-sections of each nozzle are made, each of which can be fed with a feed pressure different from the feed pressure of the other line cross-section in such a way that the total impulse of the fluid jets emitted by the two line cross-sections of the nozzle is independent of their throughput,
~ The invention is based on the object, independently of one another. To be able to regulate the impulse and the amount of salt of the main fluid for processing, in particular for refining a molten metal, in order to control the effects of a hydrodynamic type (stirring effect, bath movements) and the effects of a purely metallurgical type at will, without the aforementioned nozzles with two line cross-sections for one and to be dependent on the same fluid.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe verfahrensmäßig gelöst wird, ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Metallschmelzen durch Einblasen wenigstens eines Fluids (das chemische,; und zwar reduzierende, neutrale oder oxydierende Wirkungen und Wirkungen hydrodynamischer Art, wie z. B. Rühren, Homogenisierung, Badbewegungen usw., hervorruft) mittels aus die Wand oder den Boden des Schmelzbehälters durchsetzenden und nicht durch einen gemeinsamen Windkasten gespeisten Düsen austretender Strahlen, mit dem Kennzeichen, daß die alle das gleiche Fluid durchsetzenden Fluidstrahlen auf wenigstens zwei gesonderte, mit dem Fluid bei voneinander unabhängig regulierbaren Drücken gespeiste Gruppen so aufgeteilt sind, daß während einer bestimmten Blasdauer die bei einem mäßigen Fluiddruck gespeiste eine Fluidstrahlengruppe aus Strahlen mit verhältnismäßig geringem Impuls darstellbar ist, während eine oder die bei einem erheblich höheren Fluiddruck gespeiste andere Fluidstrahlengruppe aus Strahlen mit starkem Impuls besteht. The invention, with which this object is achieved in terms of the method, is a method for Processing of molten metal by injecting at least one fluid (the chemical one; namely reducing, neutral or oxidizing effects and effects of a hydrodynamic nature, such as B. Stirring, homogenization, bath movements, etc.) by means of the wall or the bottom of the Melting container penetrating and not fed by a common wind box nozzles exiting jets, with the characteristic that the fluid jets all penetrate the same fluid to at least two separate, with the fluid fed at independently adjustable pressures Groups are divided in such a way that during a certain blowing time those in a moderate Fluid pressure fed a group of fluid jets made up of jets with relatively low momentum can be displayed while one or the other fluid jet group fed at a considerably higher fluid pressure consists of rays with strong momentum.

Die genannte Aufgabe wird außerdem durch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit die Wand oder den Boden des Schmelzbehälters durchsetzenden und nicht durch einen gemeinsamen Windkasten gespeisten Düsen zum Einblasen wenigstens eines Fluids, von dem ein Teil mit starkem Impuls und anderer Teil mit schwächerem Impuls durchsetzbar ist, mit dem Kennzeichen gelöst, daß die Düsen auf wenigstens zwei gesonderte, mit je eigener Fluidzuführungs-Sammelleitung versehene Gruppen so aufgeteilt sind, daß jede Düsengruppe mit einem von dem Einspeisungsdruck der anderen Gmppe(n) unterschiedlichen Fluiddruck speisbar ist.The stated object is also provided by a device for carrying out this method penetrating the wall or the bottom of the melting vessel and not through a common one Wind box-fed nozzles for injecting at least one fluid, part of which with strong Impulse and other part with weaker impulse can be enforced, solved with the indicator that the nozzles on at least two separate, each provided with its own fluid supply manifold Groups are divided so that each nozzle group with one of the feed pressure of the other group (s) different fluid pressure can be fed.

Nach einer besonderen Ausfuhrungsart der Erfindung werden der Gesamtquerschnitt der Fluidstrah-According to a special embodiment of the invention, the total cross section of the fluid jet

len oder der Düsen der zur Erzeugung eines starken Impulses während bestimmter besonderer Blasperioden bestimmten Gruppe und der Gesamtquerschnitt der Fluidstrahlen oder der Düsen der zur Erzeugung eines schwachen Impulses während dieser Perioden bestimmten Gruppe derart berechnet, daß unter Berücksichtigung des stromauf axial verfügbaren Fluiddrucks der mit starkem Impuls eingeführte Fluiddurchsatz für einen gegebenen Gesamtdurchsatz sämtlicher Fluidstrahlen den während dieser besonderen Blasperioden angestrebten metallurgischen oder hydrodynamischen Ergebnissen angepaßt ist und daß außerhalb dieser Blasperioden mit starkem Impuls der gesamte Fluiddurchsatz in allen dann bei gleichem Druck und mit geringem oder mäßigem Impulslen or the nozzles to generate a strong pulse during certain particular blowing periods certain group and the total cross-section of the fluid jets or the nozzles for generating of a weak pulse during these periods are calculated in such a way that taking into account of the fluid pressure available axially upstream is the fluid flow rate introduced with strong momentum for a given total throughput of all fluid jets during that particular one The desired metallurgical or hydrodynamic results are adapted to the blowing periods and that outside of these blowing periods with strong momentum, the total fluid throughput in all is then the same Pressure and with little or moderate momentum

gespeisten Düsen im Hinblick auf beispielsweise die angestrebte Blasdauer geeignet bleibt.fed nozzles in terms of, for example, the desired blowing time remains suitable.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung wendet man das neue Verfahren According to another advantageous embodiment of the invention, the new method is used

insbesondere gut zum Frischen von Roheisen zu Stahl in reinen Sauerstoff vom Böden her einblasen^· den Konvertern an, und der gesamte Durchlaßquerschnitt des Sauerstoffs in der Gruppe von Strahlen mit starkem Impuls liegt dann vorzugsweise zwischen 10 und 4O°/o des Gesamtdurchläßquerschnitts sämtlicher Sauerstoffstrahlen, wobei der maximale, stromauf der Düsen mit starkem Impuls gemessene Sauerstoffblasdruck zwischen 16 und 25 bar liegen kann.especially good for refining pig iron to steel in pure oxygen blow from the soil ^ · the converters, and the total passage area of the oxygen in the group of jets with strong impulse is then preferably between 10 and 40% of the total passage cross section of all oxygen jets, the maximum oxygen blowing pressure measured upstream of the nozzles with strong impulse can be between 16 and 25 bar.

Die Erfindung ist besonders gut auf Düsen für reinen Sauerstoff anwendbar, die gegen Hitzeverschleiß durch eine Umfangsinjektion von Kohlenwasserstoffen geschützt sind.The invention is particularly applicable to pure oxygen nozzles which are protected against heat wear by circumferential injection of hydrocarbons.

Nach einer besonderen Ausführungsart der Erfindung sind in dem Fall, wo die Blasdüsen im Boden eines Konverters angeordnet sind, die zum Blasen mit starkem Impuls eingerichteten Düsen nahe dem Mittelpunkt dieses Bodens angeordnet, damit ihr Verschleißeffekt auf die seitliche feuerfeste Auskleidung nicht merklich ist.According to a particular embodiment of the invention, in the case where the air nozzles are in the ground of a converter are arranged, the nozzles set up for blowing with strong impulse near the Arranged in the center of this floor so that its wear effect on the lateral refractory lining is not noticeable.

Nach einer anderen besonderen Ausfuhrungsart der Erfindung wird, wenn man Kalkpulver in Suspension in einem reinen Sauerstoffstrom verwendet, das Kalkpulver in dem Sauerstoff mit eingeblasen, der die Strahlen mit schwächerem Impuls speist, und nicht in dem die Strahlen mit starkem Impuls speisenden Sauerstoff, da die kinetische Energie der festen und somit dichten Kalkteilchen häufig zu leicht dazu führt, daß diese Teilchen nach Durchgang durch die Schmelze aus dieser heraus mitgerissen werden.According to another particular embodiment of the invention, if you use lime powder in suspension in a pure oxygen stream, the lime powder is blown in with the oxygen which feeds the jets with weaker momentum, and not in the oxygen which feeds the rays with strong momentum, since the kinetic energy of the solid and thus dense lime particles often too easily leads to the fact that these particles have passed through the melt will be carried away from this.

Wie man auf Grund vorstehender Ausführungen erkennt, besteht einer der Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, zu ermöglichen, daß man bei einem gleichen Gesamtmengendurchsatz des verwendeten Fluids den Impuls der Strahlen und folglich ihren Eindringungsgrad in die zu verarbeitende Metallschmelze variieren kann, indem man die Einspeisungsdrücke des Fluids für jede Strahlengruppe entsprechend einstellt Die Durchlaßquerschnitte für das Fluid in jeder Gruppe müssen derart berechnet werden, daß:As can be seen from the above, one of the main advantages of the method according to the invention is to enable that with the same total throughput of the fluid used, the momentum of the jets and consequently its degree of penetration into the molten metal to be processed can be varied by adjusts the feed pressures of the fluid for each jet group accordingly. The passage areas for the fluid in each group must be such calculated that:

der Gesamtfluiddurchsatz in einer Periode gleichmäßigen Blasens bei einem die Gesamtheit der Strahlen speisenden mittleren Blasdruck für die beabsichtigte Dauer des metallurgischen Vorganges geeignet ist und in einer Periode »ungleichmäßigen« Blasens, d. h. mit starkem Impuls in einer Düsengruppe und mit schwächerem Impuls in der oder den anderen Düsengruppen, der Durchsatz mit staris the total fluid flow rate in a period of uniform blowing at an average blowing pressure feeding all of the jets is suitable for the intended duration of the metallurgical process and in a period of "uneven" blowing; H. with strong momentum in a group of nozzles and with a weaker pulse in the other nozzle group or groups, the throughput is star tel (variable Höhe der Lanze oder Lanze mit Einschnürung) möglich ist, die Entphosphorungsgeschwindigkeit des Metallbades im Verhältnis zu seiner Entkohlungsgeschwindigkeit oder umgekehrt zutel (variable height of the lance or lance with constriction) is possible, the dephosphorization speed of the metal bath in relation to its decarburization speed or vice versa begünstigen.favor.

Ebenso kann man dank der Erfindung trotz der Abwesenheit einer Beweglichkeit der Düsen und trotz ihrer festen Durchlaßquerschnitte durch entsprechendes Einstellen der unterschiedlichen Einspei-Likewise, thanks to the invention, despite the lack of mobility of the nozzles and despite their fixed passage cross-sections by setting the different feed-in sungsdriieke der beiden Gruppen oder der verschiedenen Gruppen von Düsen unter Berücksichtigung der Höhe des oberhalb der Ausgangsquerschnitte der Strahlen liegenden Metallbandes mit einem und demselben Gesamtsauerstoffdurchsatz oder mit fast glei-sungsdriieke of the two groups or the different groups of nozzles under consideration the height of the metal strip lying above the exit cross-section of the jets with one and the same total oxygen throughput or with almost the same chen Durchsätzen unterschiedliche hydrodynamische, chemische und metallurgische Wirkungen erzielen, je nachdem, ob bestimmte Strahlen im Vergleich mit den anderen einen starken Impuls aufweisen oder nicht.chen throughputs achieve different hydrodynamic, chemical and metallurgical effects, depending according to whether certain rays have a strong momentum in comparison with the others or not.

ao Die Strahlen mit starkem Impuls können es insbesondere ermöglichen, die folgenden Faktoren zu beeinflussen (ohne daß diese Aufzählung vollständig sein soll):ao The rays with strong momentum can make it possible in particular to influence the following factors (without this list being exhaustive should be):

a) die relativen Geschwindigkeiten der Entphosphorung und der Entkohlung,a) the relative speeds of dephosphorization and decarburization,

b) die Bildung einer flüssigen Schlacke,b) the formation of a liquid slag,

c) die Verbrennung des Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid oberhalb des Badniveaus,c) the combustion of carbon monoxide to carbon dioxide above the bath level,

d) der Umrührungsgrad des Bades durch die Gasstrahlen und durch die von den Reaktionen stammenden Stoffe, wie z. B. Kohlenmonoxid.d) the degree of agitation of the bath by the gas jets and by that of the reactions originating substances, such as B. carbon monoxide.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Frischen von Roheisen zu Stahl und eines entsprechenden Verfahrensbeispiels näher erläutert; in der Zeichnung zeigtThe invention is based on an embodiment illustrated in the drawing Device for refining pig iron to steel and a corresponding process example in more detail explained; shows in the drawing

F i g. 1 ein Verteilungsschema von neun Blasdüsen im Boden eines Konverters undF i g. 1 shows a distribution diagram of nine blow nozzles in the bottom of a converter and

F i g. 2 ein Schema des Systems zur Speisung dieser neunDüsen mit Sauerstoff.F i g. Figure 2 is a schematic of the system for supplying these nine nozzles with oxygen.

Es soll nun die Blasvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel vor der näheren Erläuterung des Verfahrensbeispiels beschrieben werden. Die Blasvorrichtung ist für einen Stahlwerkskonverter zum Gießen von 50 Tonnen Stahlschmelze bestimmt, die, ausgehend von einem Thomas-Roheisen mit 1,8*/« Phosphor und 3,7^e/o Kohlenstoff, durch Blasen von reinem Sauerstoff mittels neun am Umso fang durch Heizöl geschützter Doppeldüsen erzeugtThe blower device according to the exemplary embodiment will now be described before the method example is explained in more detail. The blowing device is intended for a steel works converter for casting 50 metric tons of steel melt that starting of capturing a Thomas-pig iron with 1.8 * / "phosphorus and 3.7 ^e / o carbon, by blowing pure oxygen through nine in all the more by Generated fuel oil protected double nozzles

sehen Wirkungen bildet.see effects forms.

Einfach ausgedrückt, sind die Strahlen mit geringem Impuls »weiche« Strahlen, die vor allem in der Tiefe wirken, wahrend die Strahlen mit s Impuls »harte« Strahlen sind, die mehr zur Oberfläche der Metallschmelze hin wirken.Simply put, the low-momentum rays are "soft" rays that occur primarily in the Depth work, while the rays with s Impulse are "hard" rays that work more towards the surface of the molten metal.

Dank der Erfindung erzielt man eine derjenigen ähnliche Wirkung, die bereits als mittels oberhalb der Metallschmelze blasender Lanzen erreichbar bekannt ist, wenn man die Höhe der Lanze variiert oder auch, wenn man die aerodynamischen Eigenschaften des Hauptsauerstoffstrahls vor oder direkt an semem Austritt ans der Lanze durch eine variable Einschnürung variiert. Es ist bekannt, daß es mit Hülfe des einen oder des anderen dieser beiden Mh-Thanks to the invention, one achieves an effect similar to that which has already been used as a means above molten metal blowing lances is known to be achievable by varying the height of the lance or even if one considers the aerodynamic properties of the main oxygen jet in front of or directly varies at its outlet on the lance by a variable constriction. It is known to have Help one or the other of these two Das zentrale Rohr jeder Düse mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einem Außendurchmesser von 25 mm weist einen Durchlaßquerschnitt für den reinen Sauerstoff von 314 mm⁸ auf. Es kann durchsetzen:The central tube of each nozzle with an inside diameter of 20 mm and an outside diameter of 25 mm has a passage cross-section for the pure oxygen of 314 mm ⁸ . It can enforce:

46 Nm⁸/min bei dem stromauf der Düse gemessenen46 Nm ⁸ / min at the one measured upstream of the nozzle

maximalen Druck von 20 bar,maximum pressure of 20 bar,

go 5 NmVmin bei dem minimalen Druck von 2 bär, unterhalb dessen das zentrale Rohr in Gefahr wäre, durch Metallschmelze während des Blasens verstopft ze werden.go 5 NmVmin at the minimum pressure of 2 bar, below which the central tube would be at risk from molten metal become clogged while blowing.

Ein zn dem zentralen Rohr konzentrisches äußere; Rohr hat seine Innenwand in großer Nähe der Außen wand des zentralen Rohres. Zwischen diesen beider Rohren das Fluid zum Scholz der Nase deAn outer concentric to the central tube; Tube has its inner wall very close to the outside wall of the central pipe. Between these two tubes the fluid to the Scholz of the nose de

t,t,

Düse gegen Hitzeverschleiß, das im vorliegenden Beispiel Heizöl ist.Nozzle against heat wear, which in the present example is heating oil.

Die Düsen sind in den Figuren mit 1 bis 9 beziffert. Sie sind in zwei Gruppen aufgeteilt.The nozzles are numbered 1 to 9 in the figures. They are divided into two groups.

Die erste Gruppe besteht aus den Düsen 1, 2 und 3, die am meisten zentral angeordnet sind. Sie werden durch die Sammelleitung 10 mit Sauerstoff gespeist.The first group consists of nozzles 1, 2 and 3, which are most centrally located. she are fed through the manifold 10 with oxygen.

Die zweite Gruppe besteht aus den Düsen 4 bis 9. Sie werden durch die Sammelleitung 11 mit Sauerstoff gespeist.The second group consists of the nozzles 4 through 9. They are supplied with oxygen through the manifold 11 fed.

In diesem Beispiel stellt der Durchlaßquerschnitt des Sauerstoffs in den drei Düsen der ersten Gruppe 33% des Gesamtquerschnitts für die neun Düsen dar, und der maximale Sauerstoffdruck, über den man stromauf der Düsen verfügt, beträgt 20 bar.In this example represents the passage cross-section of the oxygen in the three nozzles of the first group 33% of the total area for the nine nozzles, and the maximum oxygen pressure over the is available upstream of the nozzles is 20 bar.

Die erste Gruppe ist die Gruppe der Düsen, die den Sauerstoff während bestimmter besonderer Phasen des Blasens mit starkem Impuls blasen.The first group is the group of nozzles that deliver oxygen during certain particular phases of blowing with a strong impulse.

Praktisch wird die erste Gruppe im gesamten Bereich der genannten Sauerstoffdrücke von 2 bis 20 bar gespeist, während in der zweiten Gruppe tatsächlich nur Drücke von 2 bis 12 bar verwendet werden.The first group is practically in the entire range of the oxygen pressures mentioned from 2 to 20 bar fed, while in the second group actually only pressures of 2 to 12 bar are used.

Außerdem wird diese zweite Gruppe von Düsen 4 bis 9 mit Sauerstoff gespeist, der Kalkpulver in Suspension mUführen kann.In addition, this second group of nozzles 4 to 9 is fed with oxygen, the lime powder in suspension can perform.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die vorstehend beschrieben wurde, wird nun in ihrer Funktion an Hand eines Beispiels zum Frischen von Roheisen zu Stahl gemäß der Erfindung erläutert.The device according to the invention, which has been described above, will now be used in its function Hand of an example for refining pig iron to steel according to the invention explained.

Die Vorrichtung mit neun Düsen gemäß diesem Beispiel wird nacheinander in zwei Sauerstoffdurchsatzbereichen eingesetzt.The device with nine nozzles according to this example operates in succession in two oxygen flow ranges used.

a) Ein normaler, an allen Düsen gleichmäßiger Bereich mit mäßigem Gesamtimpuls. Die neun Düsen werden dann mit einem Druck von 12 bar gespeist Jede Düse setzt dabei 27 NmVmin Sauerstoff durch, was insgesamt 243 NmVmin ausmacht. Diese erste Periode dauert 8 Minuten, während deren 1944Nm³ Sauerstoff eingeblasen werden. Der Kohlenstoffgehalt des Bades, der anfänglich im Ausgangsroheisen 3,7 %> betrug, ist 0,85 °/o geworden, während sich der Phosphorgehalt von 1,8 auf 1% verändert hat.a) A normal, uniform area at all nozzles with a moderate overall impulse. The nine nozzles are then fed with a pressure of 12 bar. Each nozzle passes through 27 NmVmin of oxygen, which makes a total of 243 NmVmin. This first period lasts 8 minutes, during which 1944 Nm ³ oxygen is blown in. The carbon content of the bath, which was initially 3.7%> in the starting iron, has become 0.85%, while the phosphorus content has changed from 1.8 to 1%.

b) Ein dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwirklichter Bereich mit starkem Impuls, der die gewünschte Einstellung der Frischbedingungen gemäß der Erfindung ermöglicht.b) A region with strong momentum realized thanks to the device according to the invention, the enables the desired setting of the fresh conditions according to the invention.

Ohne Kalkpulver in Suspension im Sauerstoff ist dieser Bereich in diesem Beispiel folgendenWithout lime powder in suspension in oxygen, this range is the following in this example

Die drei mit 20 bar gespeisten Düsen 1, 2 und 3 setzen mit starkem Impuls je 46 Nm'/min Sauerstoff, 4 h. alle drei zusammen 138 NmVmin durch.The three nozzles 1, 2 and 3 fed with 20 bar each set 46 Nm '/ min of oxygen with a strong impulse, 4 h. all three together 138 NmVmin.

Die anderen sechs Düsen 4 bis 9, die mit 8 bar gespeist werden, setzen je 18 NmVmin, d. h. alle zusammen 108 NmVmin Sauerstoff durch.The other six nozzles 4 to 9, which are fed with 8 bar set each 18 NmVmin, d. H. all together 108 NmVmin oxygen through.

Der Gesamtdurchsatz ist so 246 NmVmin, d. h. praktisch der gleiche wie in der vorhergehenden Phase (243 NmVmin), jedoch ist einerseits der Gesamtimpuls dank der drei Düsen 1, 2 und 3 stärken etwa 6000 Newton gegenüber 4500 Newton in der vorhergehenden Phase, und andererseits ist vor allem der einzelne Impuls jeder der zentralen Düsen 1, 2 und 3 viel stärker (je 1500 Newton) als der jeder der neun Düsen in der vorhergehenden Phase (je 500 Newton). Damit wird erreicht, daß die aus den drei Düsen 1, 2 und 3 austretenden Sauerstoff strahlen stärker in das Bad eindringen und an sowie auch oberhalb der Oberfläche des Metallbades reagieren. Weiter kann beim vorliegenden Beispiel der in den sechs Düsen mit schwachem Impuls eingeblasene Sauerstoff Kalkpulver in Suspension enthalten, und der tatsächliche, hier etwas über 8 bar liegende Blasdruck wird dann so reguliert, daß in jeder dieser ίο sechs Düsen folgender Durchsatz gesichert wird:The total throughput is thus 246 NmVmin, i.e. H. practically the same as in the previous phase (243 NmVmin), but on the one hand there is the total impulse thanks to the three nozzles 1, 2 and 3 strengthen about 6000 Newtons compared to 4500 Newtons in the previous phase, and the other hand is above all the individual impulse of each of the central nozzles 1, 2 and 3 is much stronger (1500 Newtons each) than that of each of the nine nozzles in the previous phase (500 Newtons each). This ensures that the three Nozzles 1, 2 and 3 exiting oxygen radiate more strongly into the bath and penetrate as well react above the surface of the metal bath. In the present example, the in the six nozzles contain oxygen blown in with weak impulse lime powder in suspension, and the actual blowing pressure, here slightly above 8 bar, is then regulated so that in each of these ίο six nozzles the following throughput is ensured:

a) der schon genannte Sauerstoffdurchsatz von 18 NmVmin je Düse,a) the already mentioned oxygen throughput of 18 NmVmin per nozzle,

b) ein Durchsatz des Kalkpulvers von 72 kg jeb) a throughput of lime powder of 72 kg each

Minute und je Düse.Minute and per nozzle.

Unter diesen Bedingungen ermöglicht die zweite Phase des Frischens nach dem vorliegenden Beispiel der Erfindung bei einem Senken des Kohlenstoffgehaltes des Bades von 0,850 °/o auf 0,027 °/o eine gleichzeitige Senkung seines Phosphorgehalts von 1 °/o bis auf 0,1 °/o. Es genügt anschließend eine äußerst kurze Entphosphorung (einige Zehner von Sekunden) ohne Entkohlung, um den gewünschten Endphosphorgehalt, d. h. in diesem Beispiel 0,025 °/o, zu erreichen.Under these conditions, the second phase enables freshening according to the present example of the invention with a decrease in the carbon content of the bath from 0.850% to 0.027% at the same time its phosphorus content was reduced from 1 ° / o to 0.1 ° / o. Then one is sufficient extremely short dephosphorization (a few tens of seconds) without decarburization to get the desired Final phosphorus content, d. H. in this example 0.025%, to reach.

Die Dauer dieser zweiten Blasphase mit starkem Impuls beträgt 4 Minuten, und die Gesamtdauer der beiden Phasen beläuft sich daher auf 12 Minuten (ohne Unterbrechung des Blasens zwischen den beiden Phasen).The duration of this second blowing phase with a strong impulse is 4 minutes, and the total duration of the both phases is therefore 12 minutes (without interruption of the blowing between the two Phases).

Im vorliegenden Beispiel ergeben sich aus dei Blasphase mit starkem Impuls die beiden Hauptvorteile: In the present example, the blowing phase with a strong impulse has two main advantages:

a) eine Entphosphorung, die fast völlig bei dei Entkohlung erfolgt und daher durch ein ausgezeichnetes Umrühren der Schlacke und des Metalls mittels vom Bad abgegebenen Kohlenmonoxids begünstigt wird;a) a dephosphorization, which takes place almost entirely during the decarburization and therefore an excellent one Stirring the slag and metal using carbon monoxide released from the bath is favored;

b) eine teilweise Verbrennung von CO und CO₂ oberhalb des Bades dank eines Teils des durch die drei Düsen mit starkem Impuls geblasenen Sauerstoffs, der aus dem Bad auszutreten vermag. Diese sekundäre Verbrennung steigert die Wärmebilanz des Frischvorganges.b) partial combustion of CO and CO ₂ above the bath thanks to part of the oxygen blown through the three nozzles with high impulse and able to escape from the bath. This secondary combustion increases the heat balance of the fresh process.

Selbstverständlich ist das vorstehende Beispiel nicht einschränkend zu verstehen. Es ist in einzelnen Fällen möglich, die Entphosphorung zur gleichen Zeit wie die Entkohlung zu vollenden oder auch die Ent phosphorung bei einem Kohlenstoffgehalt des Bade: über dem der extraweichen Zusammensetzung abzuschließen. Im letzteren Fall kann es nützlich sein, das Blasen während einiger Zehner von Sekunden untei Speisung sämtlicher Düsen mit dem maximal mögliehen Druck zu beenden. So wird die Durchführuni zwischen Schlacke und Metall noch verstärkt, unc man kann, wenn der Kohlenstoffgehalt des Bades ir diesem Augenblick noch ausreichend ist, eine Reduktion des Eisenoxids der Schlacke durch den Kohlen stoff des Bades herbeiführen, was eine Trocknung dei Schlacke bewirkt, die deshalb nicht mehr reaktiv ist so daß eine Aufphosphorung durch Rückkehr zurr Gleichgewicht zwischen Schlacke und Metall vermieden wird. Diese letztere Arbeitsweise ist besonder; im Fall der Verarbeitung von Hämatit-Roheisen anwendbar. It goes without saying that the above example is not to be understood as restrictive. It is in individual cases possible to complete the dephosphorization at the same time as the decarburization or the ent Phosphorization with a carbon content of the bath: complete above that of the extra-soft composition. In the latter case it may be useful to stop the blowing for a few tens of seconds End the feeding of all nozzles with the maximum possible pressure. This is how the implementing university between slag and metal is reinforced, and one can, if the carbon content of the bath ir At this point it is still sufficient to reduce the iron oxide of the slag by the coals bring about the substance of the bath, what a drying of the Causes slag, which is therefore no longer reactive so that a phosphorus return by return Balance between slag and metal is avoided. This latter way of working is special; applicable in the case of processing hematite pig iron.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

609 682/42609 682/42

Claims

25 Il patent claims:

1. A method for processing molten metal by blowing in at least one fluid by means of jets exiting from the wall or the bottom of the Scbmejzbehälters idurchsende undiych.t nozzles fed by a common wind box, characterized in that the fluid jets on at least two separate jets with the fluid from each other pgufier3baren Press' _Λ-fed groups co divided that währei "d a besüsEunten blowing time that at a moderate | independently ^Ä

Fluid pressure fed a fluid stream group 15 or by reducing reactions or • us rays can be represented with a relatively low momentum, while one or the at a considerably higher fluid pressure fed another group of jets of jets of jets with strong Impulse exists. *O

2. The method according to claim 1 for use in refining pig iron to steel with pure Oxygen, characterized in that the maximum oxygen pressure upstream of the group the blowing jets between 16 and 25 bar intended to achieve a strong impulse located.

3. The method according to claim 2, characterized in that during the blowing of pure Oxygen with a strong impulse through the invention relates to a method and a device for processing metals in the molten state, ζ. Β. to oxidizing Refining (refining) of molten pig iron to steel are suitable. This is not done by lances exiting, but only made use of blow jets exiting from nozzles, which in the thickness the wall or the bottom of the metallurgical vessel are arranged.

ο There are already numerous different types of nozzles known * which are used for blowing or for injection one or more fluids in a molten metallic mass suitable for its composition either by oxidizing reactions