DE3131793A1

DE3131793A1 - Einblasverfahren zum einbringen von feststoffen in ein stahlbad eines herdofens

Info

Publication number: DE3131793A1
Application number: DE19813131793
Authority: DE
Inventors: Horst Dr.-Ing. 4501 Hagen Abratis; Friedhelm 4500 Osnabrück Hillebrand; Klaus Dipl.-Ing. 4504 Georgsmarienhütte Schäfer
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1981-07-25
Filing date: 1981-08-12
Publication date: 1983-02-24

Description

Einblasverfahren zum Einbringen von Feststoffen in ein
Stahlbad eines Herdofens (Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 31 29 398.0) Die Erfindung bezieht sich auf ein Einblasverfahren zum Einbringen von Feststoffen in ein Stahlbad eines Herdofens, insbesondere zum Einbringen von Feststoffen zur Entphosphorung des Stahles, bei dem der Feststoff mit mindestens einem Gasstrahl (Förderstrahl) einer ersten Geschwindigkeit und an oder um diesen Förderstrahl mindestens ein Gasstrahl (Treibstrahl) mit einer zweiten, im Vergleich zur ersten Geschwindigkeit höheren Geschwindigkeit geblasen werden (nach Patentanmeldung P 31 29 298.0).
Elektrolichtbogenöfen oder sonstige Herdöfen haben bekanntlich eine relativ geringe Badtiefe, jedoch eine große Oberfläche. Diese geometrische Form des Stahlbades ist für Einblasprozesse ungünstig. Wird nicht -wie in der älteren Erfindung 31 29 298.0 offenbart ist- mit mindestens einem Treibstrahl gearbeitet, so ergibt sich eine nur geringe Verweildauer der eingebrachten Feststoffe im Stahlbad und damit eine geringe chemische Umsetzung mit der Stahlschmelze. Außerdem ist die Durchmischung des Stahlbades verhältnismäßig langsam.
Diese Probleme treten insbesondere bei dem technisch bedeutsamen Anwendungsgebiet der Zuführung von Feststoffen in Stahlbäder von Herdöfen zur Entphosphorung auf. Hierbei werden die Feststoffe bekanntlich mit einem Gas, allgemein Sauerstoff, in das Bad hineingetrieben Zur Entschwefelung, die ebenfalls ein technisch wichtiges Anwendungsgebiet ist, wird als Fördergas beispielsweise Argon venjendet In die se Fördergase werden bei der Entphosphorung beispielsweise Kalk, Kalkstein, Eisenoxid oder Mischungen hiervon eingegeben und die erzielte Staubgasmischung mittels einer Lanze in das flüssige Stahlbad eingeleitet Beim pneumatischen Transport von feinkörnigen Feststoffen durch Förderleitungen wird die Gasgeschwindigkeit im Vergleich zur reinen Gasströmung'au£grund des Verlustes an kinetischer Energie verringert. Wenn feinkörnige Feststoffe in Stahlbäder eingeblasen werden, so wird folglich auf das Stahlbad ein geringe rer Impuls als beim reinen Gasblasen (ohne zugefügt Feststoffe) übertragen Dies ist eine wesentliche Ursache für die schlechte Durchmischung und die geringe Wirksamkeit von eingeblasenen Reaktionsstoffen in Herdöfen.
Mittels der älteren Erfindung P 31 29 398.0 ist eine Verbesserung des Einblasens von Feststoffen in Herdöfen gelungen. Dabei werden an oder um den mindestens einen, mit Feststoffen beladenen Förderstrahl mindestens ein Treibstrahl in die Stahlschmelze eingeblasen. In bevorzugter Ausbildung liegt dabei das Verhältnis der Geschwindigkeiten von Treibstrahl und Förderstrahl zwischen 10 und 20.
Dabei wird eine gegenüber den bisherigen Verfahren wesentlich bessere Durchmischung erzielt, indem Forderung und Durchmischung voneinander getrennt werden Die Forderung der Feststoffe verbleibt in der bisher bekannten Form und erfolgt durch ein Zentralrohr der Blaslanze Sie kann nach metallurgischen Gesichtspunkten hinsichtlich Fördermenge pro Zeiteinheit örnung, Blaszeit usw optimiert werden Die Durchmischung wird von den Treibstrahlen übernommen.
Die Austrittsgeschwindigkeit dieser Treibstrahlen ist grösser als die Austrittsgeschwindigkeit des Förderstrahls und so ausgelegt, daß die Inertgase des mindestens einen Treibstrahls das Stahlbad durchwirbeln und die gewünschte, gute Durchmischung ermöglichen. Die Einstellung der Geschwindigkeit der Treibgase durch Vordruck und Durchmesserveränderung im Düsenbereich muß so erfolgen, daß der sich bildende Spülfleck hinter der Herz ozone des Ofens, also hinter der Elektroofenzone liegt. Bei eingeschaltetem Elektroofenstrom ergibt sich dann eine ideale Durchmischung.
Durch das erfindungsgemäße Trennen von Fördern und Durchmischen können die beiden Strahlen (Förderstrahl und Treibstrahl) der Blaslanze hinsichtlich ihrer anderen Forderungen, z. B. ff-Beständigkeit, optimaler Feststofftransport, optimaler Austrittswinkel usw., optimiert werden.
Praktische Versuche haben nun jedoch gezeigt, daß der Einfluß des mindestens einen Treibstrahls auf die Teilchenbeschleunigung und Durchmischung des Stahlbades sich bereits bei einer Geschwindigkeit des Treibstrahles bemerkbar macht, die oberhalb der doppelten Geschwindigkeit des Förderstrahles liegt. Bereits bei diesen Verhältnissen wird eine entscheidende Verbesserung gegenüber den bislang bekannten Blaslanzen erzielt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird im Falle einer Entphosphorung des Stahles wie bekannt Sauerstoff als Gas für den mindestens einen Förderstrahl benutzt, während für den mindestens einen Treibstrahl ein inertes Gas, wie beispielsweise Argon, Verwendung findet.
Weiterhin kann die mittels des mindestens einen Treibstrahls erreichte Verbesserung der Durchmischung dadurch weiter optimiert werden, daß der mindestens eine Treibstrahl im Winkel zur Achse des Förderstrahls gerichtet ist. Dabei ist entweder eine tangentiale und/oder eine Anstellung auf einem Kegelmantel mit der Achse des Förderstrahis als Kegelmittellinie möglich. Im ersteren Fall wird eine Drehbewegung um den Förderstrahl erzielt, im zweiten Fall kann eine Fokussierung oder Defokussierung erreicht werden.
Das Verhältnis der Geschwindigkeiten von Treibstrahl zu Förderstrhl kann entsprechend der Lehre der älteren Erfindung 31 29 39800 20 oder gar größer sein, bevorzugt wird jedoch ein unterhalb von 10 liegendes Verhältnis.
Gegenüber den bisher üblichen Einblasverfahren ermöglicht die Erfindung beispielsweise bei UHP-Öfen mit etwa 100 t Inhalt Zeitverkürzungen von 10 bis 20 min Hierbei sind bei der Einblasmetallurgie die gewünschten Parameter einstellbar, d. h. es steht ein Phosphorgehalt unter 0,005 e im Vordergrund oder es wird eine Abkürzung der Schmelz zeit gewünscht Der Vorteil des Elektroofens in der Metallurgie, seine Vielseitigkeit als Schmelzaggregat, kann demzufolge mit Hilfe der Erfindung optimal genutzt werden.
Das Einblasen eines Entschwefelungsmittels erfolgt erst kurz vor dem Abstich. Dabei kann man auf eine optimale Entschwefelung im Ofen verzichten zugunsten einer Entschwefelung beim Durchwirbeln während des Abstichs und beim Evakuieren oder beim Spülen mit Argon. Der Hauptteil der Entschwefelung erfolgt somit in der Pfanne.
Die Erfindung bezieht sich auch auf Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung wird um ein zentrales Förderrohr herum ein einen ringförmigen Austrittsspalt bildendes Doppelrohr angeordnet, welches zur Zuführung des als Mischgas dienenden Treibgasanteils dient.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein zentrales Fördergasrohr vorgesehen, um das herum jeweils um 1200 versetzt und im gleichen Abstand vom Fördergasrohr verlaufend drei Treibstrahlrohre vorgesehen sind. Die Angestrebte Strahlgeschwindigkeit am Austritt der Treibstrahlrohre kann bei vorgegebenem Druck durch entsprechende Verengung des Rohrquerschnittes eingestellt werden.
Die Erfindung ist anhand der Figuren beispielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 ist ein Schnittbild längs der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 ist ein Fig. 2 entsprechendes Schnittbild durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.
Um das zentrale Förderrohr 1 von relativ großem Durchmesser sind drei Treibstrahlrohre 2, 2', 2" in Abstand vom zentralen Förderrohr 1 in der feuerfesten Masse gelagert. Ein feuerfester Mantel 4 umgibt die Gesamtheit der Lanze, die für den Einblasvorgang vorzugsweise in das Stahlbad eingetaucht wird.
In der Fig. 3 ist um ein zentrales Förderrohr 1 herum ein Ringspaltrohr 5 gelagert, durch das der Treibstrahl ringförmig um den Förderstrahl austritt Das Ringspaltrohr 5 und das Förderrohr 1 sowie der Mantel 4 werden in richtiger Abstand durch Zwischenschaltung der Feuerfestmasse 3 gehalten.

Claims

Einblasverfahren zum Einbringen von Feststoffen in ein Stahlbad eines Herdofens (Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 31 29 398.0) A n s p r ü c h e . Einblasverfahren zum Einbringen von Feststoffen in ein Stahlbad eines Herdofens, insbesondere zum Einbringen von Feststoffen zur Entphosphorung des Stahles, bei dem der Feststoff mit mindestens einem Gasstrahl (Förderstrahl) einer ersten geschwindigkeit und an oder um die sen Förderstrahl mindestens ein Gas strahl (Treibstrahl) mit einer im Vergleich zur ersten Geschwindigkeit höhe ren Geschwindigkeit geblasen werden (nach Patentanmeldung P 31 29 398.0), d a d u r c h g e k e n n z ei c h n e t, daß die Geschwindigkeit des Treibstrahls mindestens do pelt so hoch ist wie die Geschwindigkeit des Förderstrahls.
2. Einblasverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Geschwindigkeit des Treibstrahls kleiner ist als das Zehnfache der Geschwindigkeit des Förderstrahls.
3. Einblasverfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der mindestens eine Treibstrahl im winkel zur Achse des Förderstahlsangestellt ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß konzentrisch zu einem zentralen Förderstrahl drei Treibstrahlen gleichzeitig in das Bad geblasen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d- u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Geschwindigkeit des mindestens einen Treibstrahls in der Nähe, jedoch unterhalb der Schallgeschwindigkeit liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Einblasen eines Entschwefelungsmittels kurz vor dem Ofenabstich vorgenommen wird und daß die Entschwefelung hauptsächlich beim Durchwirbeln während des Abstichs usw. erfolgt.
7. Lanze zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß um ein zentrales Förderrohr (1) herum ein Ringspaltrohr (5) angeordnet ist, welches zur Zuführung des einzigen Treibstrahls dient.
8. Lanze zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein zentrales Fördergasrohr (1) vorgesehen ist, um welches herum um je 1200 versetzt und in gleichem Abstand vom Fördergasrohr (1) und parallel zu diesem drei Treibstrahlrohre (2,2',2") verlaufen.
9. Lanze nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r e h g e k e n n z e i c h n e t, daß Förderstrahlrohre (1) und Treibstrahlrohre (2,2', 2",5) in einem gemeinsamen Feuerfestmaterial (4) mit Hilfe eines Feuerfestmaterials (3) in definiertem Abstand eingelagert sind.
10 Lanze nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Treibstrahlrohre (2,2',2",5) an ihrem Ende eine düsenförmige Verengung aufweisen.
11. Lanze zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bzw nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abstand der Treibstrahlrohre (2,2',2",5) von den Förderrohren (1) kleiner als der Durchmesser des bzw. der Förderrohre (1) ist.