DE60132358T2

DE60132358T2 - Sauerstoffblasverfahren und aufwärtsblasende lanze für sauerstoffblaskonverter

Info

Publication number: DE60132358T2
Application number: DE60132358T
Authority: DE
Inventors: Ikuhiro Chiyoda-ku SUMI; Yoshiteru Chiyoda-ku KIKUCHI; Ryo Chiyoda-ku KAWABATA; Atsushi Chiyoda-ku WATANABE; Shinichi Chiyoda-ku AKAI; Satoshi Chiyoda-ku KOHIRA
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: BR0107577B1; EP1340823A4; KR20020071939A; DE60132358D1; US6793710B2; CN1203195C; CN1317399C; CN1395622A; EP1340823B1; EP1340823A1; CA2397551A1; TW550299B; CN1661119A; JP4273688B2; WO2002040721A1; JP2002212624A; BR0107577A; US20030010155A1; KR100464279B1; CA2397551C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einblasen von Sauerstoff in einen Konverter zum Frischen geschmolzenen Eisens.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Beim Einblasen von Sauerstoff in geschmolzenes Eisen in einem Konverter wird eine Sauerstoff-Frischung hauptsächlich für die Entkohlung mit von oben oder unten geblasenem Sauerstoff ausgeführt. In den letzten Jahren bestand eine vergrößerte Nachfrage für das Frischen großer Mengen geschmolzenen Eisens über eine kurze Zeitdauer und zur Erzielung einer hohen Produktivität größer als je zuvor. Darüber hinaus wird eine größere Sauerstoffquelle zur direkten Reduktion größerer Mengen an Eisenerz oder Manganerz und zur Aufschmelzung großer Mengen an Eisenschrott im Konverter erforderlich. Zu diesem Zweck ist eine Technik erforderlich, die eine präzise Steuerung der Zusammensetzung ermöglicht, während eine große Menge an Sauerstoff stabil über eine kurze Zeitdauer eingeblasen wird. Darüber hinaus hat die Entwicklung eines Vorbehandlungsprozesses für das geschmolzene Eisen zum Zweck der Entphosphorisierung und Entschwefelung des geschmolzenen Eisens die Menge an erzeugter Schlacke bei der Konverter-Frischung drastisch reduziert und viele Faktoren, die sich von denjenigen in dem konventionellen Prozess unterscheiden, traten hervor. Um dieser Situation zu begegnen, ist nunmehr eine unverzügliche Optimierung des Sauerstoffblasverfahrens im Konverter eine dringende Angelegenheit.
Beim Sauerstoff-Frischen mit einer von oben aufblasenden Lanze wird der Sauerstoff von einer divergenten Düse, die als Laval-Düse bekannt ist und an der Spitze der in dem Konverter von oben aufblasenden Lanze installiert ist, als Überschall- oder Unterschall-Strom zugeführt. In diesem Fall wird die Form der Laval-Düse generell abhängig von den Frisch-Bedingungen in einer hoch kohlenstoffhaltigen Region vom Beginn bis zur Mitte des Einblasprozesses gestaltet, bei dem vergleichsweise viel Sauerstoff zugeführt wird, um eine Abnahme der Effizienz der Reaktionen wie etwa der Entkohlungsreaktion zu verhindern. Im Anschluss wird die Menge an zugeführtem Sauerstoff als "Sauerstoff-Strömungsrate" bezeichnet. In anderen Worten wird im Falle einer hohen Sauerstoff-Strömungsrate der aufgeblasene Sauerstoff genau durch die Laval-Düse aufgeweitet, um überschallartig zu sein, und im Falle einer niedrigen Sauerstoff-Strömungsrate expandiert in Übereinstimmung mit einer Niedrig-Kohlenstoffregion zum Ende des Blasprozesses der Sauerstoff exzessiv innerhalb der Laval-Düse, was bewirkt, dass der Sauerstoff überschallartig gehalten wird. In dem hoch kohlenstoffhaltigen Bereich zu Beginn bis zur Mitte des Blasprozesses enthält das geschmolzene Bad über etwa 0,6 Gew-% Kohlenstoff, und im niedrigen Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasprozesses enthält das geschmolzene Bad etwa 0,6 Gew-% oder weniger Kohlenstoff.
Wenn die Laval-Düse, basierend auf einem derartigen Design-Konzept, auf ein Sauerstoff-Blasverfahren mit noch höherer Sauerstoff-Strömungsrate angewendet wird, welche zum Ziel hat, eine hohe Produktivität zu erreichen, wird die Strahlströmungsgeschwindigkeit des Sauerstoffstrahls, der von der von oben aufblasenden Lanze zugeführt wird, weiter erhöht, die Strömungsgeschwindigkeit des die Oberfläche des geschmolzenen Bads innerhalb des Konverters erreichenden Strahls wird erhöht und die Oberfläche des geschmolzenen Metalls bewegt sich stärker auf und ab. Beim konventionellen Einblasen mit einer großen Menge an Schlacke von mehr als 50 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls war bei diesem Design-Konzept äußerst wichtig, dass gewährleistet wurde, dass der Sauerstoffstrahl durch die Schlackeschicht hindurchtritt.
Beim Einblasen mit einer geringen Menge an Schlacke wie etwa bei Verfahren in den letzten Jahren wird ein derartiges Design-Konzept weniger notwendig, ganz im Gegenteil bewirkt beim Einblasen mit einer geringen Menge an Schlacke die Fluktuation der Oberfläche des Bads, die mit der Erhöhung der Strahlströmungsgeschwindigkeit einhergeht, ein starkes Zerstäuben des geschmolzenen Bads inklusive eines Spuckens und Verspritzens und erhöht die metallische Anhaftung an Regionen wie etwa am Hals und dem Dach der von oben aufblasenden Lanze sowie von Vorrichtungen zur Abführungen von Abgas, wodurch der Betrieb schädlich beeinflusst wird und eine abnehmende Produktivität aufgrund des Rückgangs des Ertrags von Eisen bewirkt wird. Darüber hinaus erhöht sich die Menge an Eisenstaub signifikant mit der Menge an Zerstäubung, was zu einem Rückgang des Ertrags auch im Hinblick auf den Staub führt.
Um diese Schwächung der Betriebsbedingungen zu begrenzen, wurden bisher eine Anzahl von Maßnahmen vorgeschlagen, in denen die Betriebsbedingungen inklusive der Distanz zwischen der Spitze der von oben aufblasenden Lanze und der Badoberfläche und die Sauerstoffströmungsrate gesteuert werden, mit einer optimierten Hardware der von oben aufblasenden Lanze inklusive der Lochgröße und der Abschrägung der Laval-Düse. Im Anschluss wird die Distanz zwischen der Spitze der von oben aufblasenden Lanze und der Badoberfläche als "Lanzenhöhe" bezeichnet. Beispielsweise offenbart die JP-A-6-228624 ein Blasverfahren, bei dem die Form der von oben aufblasenden Lanze optimiert wird, und die Sauerstoffströmungsrate und die Lanzenhöhe werden innerhalb eines genauen Bereichs gesteuert, der für die Form der Laval-Düse angepasst ist. Wenn jedoch der Aufbau der Laval-Düse und die Lanzenhöhe verändert werden, um das Verspritzen von Eisen und Staub während eines erhöhten Stroms zu begrenzen, wie dies in dieser Veröffentlichung beschrieben wurde, werden die Spur und Geometrie des Sauerstoffstrahls, der aus der von oben aufblasenden Lanze ausgeblasen wird, extrem verändert, wodurch schädliche Sekundäreinflüsse wie etwa eine unnötige Nachverbrennung und ein Abfall der Reaktionseffizienz aufgrund der Fluktuation des Reaktions-Grenzflächenbereichs auftreten. Darüber hinaus kann dann, wenn die Veränderung der Lanzenhöhe und dergleichen physikalisch oder aus Betriebsgründen schwierig sind, diese Maßnahme nicht vorteilhaft sein.
Auf der anderen Seite wird in der niederkohlenstoffhaltigen Region zum Ende des Blasens hin, da der zugeführte Sauerstoff ebenso bei der Oxidierung des Eisens sowie bei der Entkohlung verbraucht wird, die Sauerstoffströmungsrate reduziert, um die Oxidierung des Eisens zu begrenzen und die Sauerstoff-Effizienz für die Entkohlung zu verbessern. In diesem Fall wird die Sauerstoffströmungsrate deutlich nach unten von einem optimalen Strömungswert der Laval-Düse abweichen, wodurch der maximale Effekt der Laval-Düse nicht erreicht werden kann und der Sauerstoffstrahl unnötiger Weise abgeschwächt wird, was zu einer Verringerung der Effizienz der Entkohlung zum Ende des Blasvorgangs hin resultiert, wie dies durch das die Erhöhung von T.Fe in der Schlacke angedeutet wird. Darüber hinaus reduziert, obwohl die Sauerstoffströmungsrate in extrem kleinen Größenordnungen zum Ende des Blasvorgangs hin kontrolliert werden muss, um die Treffgenauigkeit der Zusammensetzung zum Ende des Blasvorgangs hin zu verbessern, eine exzessiv niedrige Größenordnung der Rate extrem den dynamischen Druck des Sauerstoffstrahls und bewirkt eine schnelle Oxidierung des Eisens, wodurch die Sauerstoffströmungsrate ihre Grenzen bei der Reduktion aufweist. Es wird angemerkt, dass T.Fe der Gesamtwert des Eisengehalts in sämtlichen Eisenoxiden inklusive FeO und Fe₂O₃ in der Schlacke ist.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung mit der Nr. 10-30110 offenbart ein Sauerstoff-Blasverfahren, das eine von oben aufblasende Lanze mit einem Austrittsdurchmesser von 0,85 D bis 0,94 D im hoch kohlenstoffhaltigen Bereich und einen Austrittsdurchmesser von 0,96 D bis 1,15 D im Nieder-Kohlenstoffbereich verwendet, um einen optimalen Expansionsaustrittsdurchmesser D der Laval-Düse aufzuweisen, der aus dem Halsdurchmesser der Laval-Düse und der Sauerstoffströmungsrate bestimmt wird. Diese Veröffentlichung beschreibt ebenso, dass auch dann, wenn die gleiche Laval-Düse verwendet wird, der Austrittsdurchmesser so eingestellt werden kann, dass er den oben beschriebenen Bereich zum optimalen Expansionsaustrittsdurchmesser D durch Veränderung der Sauerstoffströmungsrate und eines Rückdrucks in der Laval-Düse P erfüllt.
In der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung mit der Nr. 10-30110 wird beschrieben, dass ein sanftes Blasen im hochkohlenstoffhaltigen Bereich erreicht werden kann und ein hartes Blasen im niederkohlenstoffhaltigen Bereich durch Veränderung der Form der Laval-Düse erreicht werden kann, wie dies oben beschrieben wurde, und dass die Reduktion von Staub und die Reduktion der Eisenoxidierung zur gleichen Zeit erreicht werden kann. In diesem Blasverfahren müssen jedoch zwei oder mehrere Arten von von oben aufblasenden Lanzen verwendet werden, wobei jede Lanze eine unterschiedliche Form aufweist, um die Frischung sicher zu steuern, und eine gewisse Komplexität in der Vorrichtung und beim Betrieb kann nicht außer Acht gelassen werden. Zusätzlich können dann, wenn die gleiche einzelne von oben aufblasende Lanze verwendet wird, einige Probleme auftreten, d. h., dass das Design der Laval-Düse kompliziert wird und die Sauerstoffströmungsrate nicht frei abhängig von den Bedingungen innerhalb des Konverters verändert werden kann.
Darüber hinaus verbleiben bei der Anwendung bei einer minimalen Menge an Schlacke immer noch verschiedene unklare Punkte.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFININDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Sauerstoffblasverfahren in einem Konverter zur Verfügung zu stellen, bei dem das Verspritzen von Eisen und die Erzeugung von Staub bei einer Hoch-Sauerstoffströmungsraten-Periode in der hochkohlenstoffhaltigen Region als Peak der Entkohlung reduziert werden, wobei die Oxidation des Eisens in der Nieder-Sauerstoffströmungsraten-Periode zum Ende des Sauerstoffblasens begrenzt wird und die Reaktion stabil bei einer niedrigen Sauerstoffströmungsrate ausgeführt wird.
Um dieses Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Sauerstoffblasverfahren in einem Konverter zur Verfügung, welches eine von oben aufblasende Lanze verwendet, die eine Laval-Düse aufweist, die an der Spitze der von oben aufblasenden Lanze installiert ist.
Die Laval-Düse weist einen Rückdruck der Düse Po(kPa) auf, die die nachfolgende Formel in Bezug auf die Sauerstoffströmungsrate Fhs(Nm³/h) pro Loch ? der Laval-Düse, bestimmt aus der Sauerstoffströmungsrate Fs(Nm³/h) in einer hochkohlenstoffhaltigen Region als Peak der Entkohlung und des Halsdurchmessers Dt(mm) bestimmen, erfüllt. Po = Fhs/(0,00465·Dt2)
Ein Austrittsdurchmesser De der Laval-Düse erfüllt die nachfolgend angegebene Formel in Bezug auf den Rückdruck der Düse Po(kPa) eines Umgebungsdrucks Pe(kPa) und des Halsdurchmessers Dt(mm). De2 ≤ 0,23 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}
Es wird im Sauerstoff-Aufblasverfahren bevorzugt, dass der Austrittsdurchmesser De der Laval-Düse die nachfolgend angegebene Formel in Bezug auf den Rückdruck der Düse Po(kPa), den Umgebungsdruck Pe(kPa) und den Halsdurchmesser Dt(mm) erfüllt. De2 ≤ 0,185 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass der Austrittsdurchmesser De der Laval-Düse die nachfolgend angegebene Formel in Bezug auf den Rückdruck der Düse Po(kPa), den Umgebungsdruck Pe(kPa) und den Halsdurchmesser Dt(mm) erfüllt. 0,15 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2} ≤ De2 ≤ 0,18 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}
Im Sauerstoffblasverfahren weist die von oben aufblasende Lanze eine Vielzahl von Laval-Düsen auf und zumindest eine dieser Laval-Düsen muss die Bedingungen der nachfolgend angegebenen zwei Formeln erfüllen. Po = Fhs/(0,00465·Dt2) De2 ≤ 0,23 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}
Insbesondere wird bevorzugt, dass die Bedingungen der nachfolgend angegebenen zwei Formeln erfüllt sind. Po = Fhs/(0,00465·Dt2) De2 ≤ 0,185 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}
In dem Sauerstoffaufblasverfahren wird bevorzugt, dass das Sauerstoffblasen bei einer Menge von Schlacke ausgeführt wird, die kleiner 50 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls ist. Insbesondere wird bevorzugt, dass die Menge kleiner als 30 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls ist.
Darüber hinaus weist die Laval-Düse beim Sauerstoffblasverfahren einen Rückdruck der Düse Poo(kPa) auf, die die nachfolgend angegebene Formel mit Bezug auf die Sauerstoffströmungsrate Fh_M(Nm³/h) pro Loch der Laval-Düse erfüllt, bestimmt aus der Sauerstoffströmungsrate F_M(Nm³/h) im Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasens hin, und vom Halsdurchmesser Dt(mm). Poo = FhM/(0,00465·Dt2)
Es wird erwünscht, dass der Austrittsdurchmesser De ein Verhältnis (De/Deo) von 1,10 oder weniger zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o(mm) aufweist, welcher aus dem Rückdruck Poo(kPa), dem Umgebungsdruck Pe(kPa) und dem Halsdurchmesser Dt(mm) gemäß der nachfolgend angegebenen Formel aufweist. Deo 2 = 0,259 × Dt2/{(Pe/Poo)5/7 × [1 – (Pe/Poo)2/7]1/2}
Darüber hinaus stellt diese Erfindung ein Sauerstoffblasverfahren zur Verfügung, das unter Verwendung der von oben aufblasenden Lanze mit der an deren Spitze installierten Laval-Düse aufbläst.
Die Laval-Düse weist einen Rückdruck der Düse Poo(kPa) auf, die die nachfolgend angegebene Formel in Bezug auf die Sauerstoffströmungsrate Fh_M(Nm³/h) pro Loch der Laval-Düse, bestimmt aus der Sauerstoffströmungsrate F_M(Nm³/h) im dem Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasens und dem Halsdurchmesser Dt(mm) erfüllt. Poo = FhM/(0,00465·Dt2)
Der Austrittsdurchmesser De der Laval-Düse weist ein Verhältnis von (De/Deo) von 0,95 oder weniger zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o(mm) auf, welcher aus dem Rückdruck Poo(kPa), dem Umgebungsdruck Pe(kPa) und dem Halsdurchmesser Dt(mm) gemäß der nachfolgend angegebenen Formel vorgegeben ist. Deo 2 = 0,259 × Dt2/{(Pe/Poo)5/7 × [1 – (Pe/Poo)2/7]1/2}
Beim Sauerstoffblasverfahren weist die von oben aufblasende Lanze eine Vielzahl von Laval-Düsen auf und zumindest eine dieser Laval-Düsen muss die Bedingungen der nachfolgend angegebenen zwei Formeln erfüllen. Poo = FhM/(0,00465·Dt2) De2 ≤ 0,259 × Dt2/{(Pe/Poo)5/7 × [1 – (Pe/Poo)2/7]1/2}
Beim Sauerstoffblasverfahren wird bevorzugt, dass das Sauerstoffaufblasen bei einer Menge von Schlacke von weniger als 50 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls erfolgt. Insbesondere wird bevorzugt, dass die Menge geringer als 30 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls ist.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine von oben aufblasende Lanze zum Aufblasen von Sauerstoff zur Verfügung, welche eine Laval-Düse aufweist, die an deren Spitze installiert ist.
Die Laval-Düse weist einen Rückdruck der Düse Po(kPa) auf, die die nachfolgend angegebene Formel in Bezug auf die Sauerstoffströmungsrate Fhs(Nm³/h) pro Loch der Laval-Düse, bestimmt aus der Sauerstoffströmungsrate Fs(Nm³/h) im hochkohlenstoffhaltigen Bereich als Peak der Entkohlung, und vom Halsdurchmesser Dt(mm) erfüllt. Poo = Fhs/(0,00465·Dt2)
Der Austrittsdurchmesser De der Laval-Düse erfüllt die nachfolgend angegebene Formel in Bezug auf den Rückdruck der Düse Po(kPa), dem Umgebungsdruck Pe(kPa) und den Halsdurchmesser Dt(mm). De2 ≤ 0,23 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}
Darüber hinaus wird eine von oben aufblasenden Lanze zum Aufblasen von Sauerstoff beschrieben, die eine Laval-Düse aufweist, die an deren Spitze installiert ist.
Die Laval-Düse weist einen Rückdruck der Düse Poo(kPa) auf, die die nachfolgend angegebene Formel in Bezug auf die Sauerstoffströmungsrate Fh_M(Nm³/h) pro Loch der Laval-Düse, bestimmt aus der Sauerstoffströmungsrate F_M(Nm³/h) im Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasens hin, und dem Halsdurchmesser Dt(mm), erfüllt. Poo = FhM/(0,00465·Dt2)
Der Austrittsdurchmesser De der Laval-Düse weist ein Verhältnis von (De/Deo) von 0,95 oder weniger zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o(mm) auf, welcher aus dem Rückdruck der Düse Poo(kPa), dem Umgebungsdruck Pe(kPa) und dem Durchmesser Dt(mm) gemäß der nachfolgend angegebenen Formel vorgegeben ist. Deo 2 = 0,259 × Dt2/{(Pe/Poo)5/7 × [1 – (Pe/Poo)2/7]1/2}
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Stauberzeugungsrate und der Menge an metallischer Anhaftung im Peak der Entkohlung und einer Konstante K zeigt.
2 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Verhältnis der tatsächlichen Lochgröße De zur optimalen Lochgröße De_o und von T.Fe zum Endpunkt des Blasens hin zeigt.
3 ist eine schematische Schnittansicht der Laval-Düse, die in dieser Erfindung verwendet wird.
AUSFÜHRUNGSFORM ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung hat Erkenntnisse dahingehend erlangt, dass die Schwierigkeiten im Stand der Technik durch Verwendung der Laval-Düse mit einem extrem kleineren Austrittsdurchmesser De als die Größe De gelöst wird, die basierend auf den Bedingungen bei der Hoch-Sauerstoffströmungsrate im hochkohlenstoffhaltigen Bereich im Peak der Entkohlung gestaltet ist. Im Anschluss werden Ergebnisse dieser Studien beschrieben werden.
Das Verhalten im Konverter während des Sauerstoffblasens wird grob in das Verhalten in dem hochkohlenstoffhaltigen Bereich (C > 0,6 Gew-%) und das Verhalten im Nieder-Kohlenstoffbereich (C ≤ 0,6 Gew-%) aufgrund des Unterschieds von dessen Reaktionsverhalten unterteilt. Im Hochkohlenstoffbereich wird nahezu die gesamte Menge an zugeführtem Sauerstoff bei der Entkohlung verbraucht und ein Begrenzungsfaktor der Reaktion ist die Sauerstoffströmungsrate, und das Aufblasen wird bei einer hohen Sauerstoffströmungsrate durchgeführt. Auf der anderen Seite wird im Nieder-Kohlenstoffbereich der begrenzende Faktor von der Sauerstoffströmungsrate zur Kohlenstoff-Migrationsrate verändert und der Sauerstoff wird auch teilweise bei der Oxidierung des Eisens verbraucht, wodurch die Sauerstoffströmungsrate reduziert wird, um die Eisenoxidation zu begrenzen und die Sauerstoffeffizienz für die Entkohlung zu verbessern.
Bei dieser Gelegenheit muss beim Aufblasen im hochkohlenstoffhaltigen Bereich der dynamische Druck des Sauerstoffstrahls an der Oberfläche des geschmolzenen Stahls verringert werden, während die hohe Sauerstoffströmungsrate beibehalten wird, um das Verspritzen des Eisens und von Staub zu reduzieren. Um jedoch die unnötige Nachverbrennung zu vermeiden und den hohen Grad an Sauerstoffeffizienz für die Entkohlung beizubehalten, muss die Geometrie und die Trajektorie des Sauerstoffstrahls so gut wie möglich bei konstanten Bedingungen beibehalten werden. Auf der anderen Seite muss im Nieder-Kohlenstoffbereich, obwohl die Sauerstoffströmungsrate reduziert wird, um die Sauerstoffeffizienz für die Entkohlung zu verbessern, und dementsprechend der dynamische Druck des Sauerstoffstrahls signifikant reduziert wird, auf die Verringerung der Sauerstoffeffizienz für die Entkohlung oder den Anstieg der Oxidation des Eisens so wie sie sind reagiert werden. Darüber hinaus wird der Verfall auch signifikant, wenn die Sauerstoffströmungsrate stärker reduziert wird. Als Ergebnis hiervon besteht, obwohl gewünscht wird, dass der dynamische Druck des Sauerstoffstrahls an der Oberfläche des Bads so gut wie möglich in hohem Maße beibehalten wird, eine Grenze beim Erhöhen des dynamischen Drucks des Sauerstoffstrahls mittels Absenkung der Lanzenhöhe, dass diese Maßnahme einen Verschleiß der Spitze der von oben aufblasenden Lanze aufgrund der strukturell von der Badoberfläche und der metallischen Anhaftung von der Lanze aufgrund von Verspritzen des Eisens von der Oberfläche, was signifikant erhöht wird, bewirkt ist. Auf diese Weise bestehen miteinander in Konflikt stehende Erfordernisse zwischen dem hochkohlenstoffhaltigen Bereich und dem niederkohlenstoffhaltigen Bereich und nebenbei müssen die Maßnahmen so gut wie möglich ohne Veränderung der Betriebsbedingungen wie etwa der Lanzenhöhe in die Praxis umgesetzt werden.
Die Laval-Düse beim Sauerstoffaufblasen im Konverter wird basierend auf der Sauerstoffströmungsrate und generell basierend auf der Sauerstoffströmungsrate im hochkohlenstoffhaltigen Bereich zu Beginn bis zur Mitte des Blasverfahrens gestaltet. Das bedeutet, dass die Laval-Düse durch Bestimmung des Rückdrucks der Düse Po(kPa) aus der Sauerstoffströmungsrate pro Loch der Laval-Düse Fh_s(Nm³/h), vorgegeben aus der Sauerstoffzufuhrrate F_s(Nm³/h) im hochkohlenstoffhaltigen Bereich, und dem Halsdurchmesser Dt(mm) gemäß der nachfolgend angegebenen Formel (1) gestaltet wird, und dann unter Bestimmung des Austrittsdurchmessers De(mm) unter Verwendung des festgelegten Rückdrucks der Düse Po(kPa), des Umgebungsdrucks Pe(kPa) und des Halsdurchmessers Dt(mm) gemäß der nachfolgend angegebenen Formel (5); Po = Fhs/(0,00465·Dt2) (1) De2 = K × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2} (5)wobei die Sauerstoffströmungsrate Fh pro Loch der Laval-Düse durch Multiplikation des Verhältnisses eines Querschnittsbereichs des individuellen Halsdurchmessers Dt der Laval-Düse mit dem Gesamtquerschnittsbereich des Halsdurchmessers Dt der Laval-Düse und der Sauerstoffströmungsrate F vorgegeben wird und generell in dem Fall, bei dem eine Vielzahl von Laval-Düsen installiert ist, die Sauerstoffströmungsrate Fh aus der Division der Sauerstoffströmungsrate F durch die Anzahl der installierten Laval-Düsen vorgegeben werden kann, da jeder Halsdurchmesser Dt der Laval-Düse als im Wesentlichen gleich angenommen wird. Zusätzlich liegt der Umgebungsdruck Pe außerhalb der Laval-Düse vor, in anderen Worten ist dies der Umgebungsgasdruck innerhalb des Konverters. Es wird angemerkt, dass die Formel (1) und die Formel (5) relative Ausdrücke sind, die in der Laval-Düse ausgebildet werden und als Formel gut bekannt sind, die beim Design von Laval-Düsen verwendet werden. In der Formel (5) ist K eine Konstante.
In diesem Zusammenhang ist es im praktischen Betrieb, während die Konstante K in Formel (5) theoretisch bei 0,259 angegeben ist, selten, dass das Verhältnis der Sauerstoffströmungsrate F zum Rückdruck der Düse Po (F/Po) konstant gehalten wird und in vielen Fällen wird das Verhältnis (F/Po) im Betrieb so gesteuert, dass die Konstante K generell in einem Bereich von 0,24 bis 0,28 liegt. In der Laval-Düse, deren Austrittsdurchmesser De unter der Annahme festgelegt wird, dass die Konstante K 0,24 bis 0,28 ist, weitet sich der Sauerstoffstrahl im Wesentlichen optimal auf und die Energie des Sauerstoffstrahls selbst ist maximal. Daher ist ebenso die Energie des Sauerstoffstrahls, der die Badoberfläche erreicht, maximal, was zu einem Anstieg des Verspritzens von Eisen und von Staub führt.
Auf der anderen Seite bewirkt dann, wenn der Blasprozess zum Nieder-Kohlenstoffbereich fortschreitet und die Sauerstoffströmungsrate schrittweise wie oben bereits beschrieben reduziert wird, wenn jedoch eine derartige konventionelle Laval-Düse verwendet wird, da die Düse basierend auf der hohen Sauerstoffströmungsrate im Hochkohlenstoffbereich basierend gestaltet wird, eine exzessiv niedrige Sauerstoffströmungsrate eine intensive Abschwächung des Sauerstoffstrahls und das Aufblasen wird aufgrund der Verringerung der Reaktionseffizienz bei der Entkohlung oder der Oxidierung des Eisens extrem unstabil und die Treffgenauigkeit der Zusammensetzung des geschmolzenen Bads zum Ende des Aufblasens verringert sich drastisch.
Auf diese Weise neigt dann, wenn eine konventionelle Laval-Düse basierend auf der hohen Sauerstoffströmungsrate verwendet wird, die Reaktion zum Ende des Blasvorgangs dazu, unstabil zu werden und zusätzlich liegt eine geringere Grenze im Prozentsatz der Reduktion der Sauerstoffströmungsrate zum Ende des Blasvorgangs zur Sauerstoffströmungsrate im Hochkohlenstoffbereich vor und ein signifikanter Abfall des Trefferprozentsatzes der Zusammensetzung zum Ende des Blasvorgangs wird bei der Sauerstoffströmungsrate der unteren Grenze oder niedriger erbracht.
Daher haben die Erfinder zur Überwindung dieser Probleme das Verhalten beim Sauerstoffblasen im Peak der Entkohlung und zum Ende des Blasvorgangs unter Verwendung Laval-Düse studiert, deren Austrittsdurchmesser De sich von dem konventionellen Austrittsdurchmesser De unterscheidet, währen der Halsdurchmesser Dt gleich dem konventionellen Halsdurchmesser Dt ist. Insbesondere wird der Austrittsdurchmesser De wie folgt bestimmt. Das bedeutet, dass der Rückdruck der Düse Po aus der Sauerstoffströmungsrate Fh_s im hochkohlenstoffhaltigen Bereich vorgegeben war und der Halsdurchmesser Dt gemäß der Formel (1) vorgegeben war und dann, wenn der Austrittsdurchmesser De aus dem erhaltenen Rückdruck der Düse Po, dem Umgebungsdruck Pe und dem Halsdurchmesser Dt gemäß Formel (5) erhalten wurde, die Konstante K unterschiedlich von 0,15 bis 0,26 variiert wurde und dann der Austrittsdurchmesser De bestimmt wurde. Da die Konstante K kleiner und unterhalb 0,26 wird, wird der Austrittsdurchmesser De kleiner und der Sauerstoffstrahl innerhalb der Laval-Düse weitet sich unzureichend auf. Es wird angemerkt, dass die jeweils verwendeten Konverter solche sind, die in den später beschriebenen praktischen Beispielen gezeigt sind.
1 zeigt die Ergebnisse dieser Studie bezüglich der Relationen zwischen der Stauberzeugungsrate und der Menge an metallischer Anhaftung im Peak der Entkohlung und der Konstante K während des Blasens. Wie in 1 gezeigt ist dann, wenn die Konstante K etwa 0,23 oder kleiner beträgt, die Stauberzeugungsrate zusammen mit der Menge an metallischer Anhaftung bei einer niedrigen Größenordnung. Das bedeutet, dass bekannt war, dass die Stauberzeugungsrate und die Menge an metallischer Anhaftung zusammen durch eine Bereitstellen des Austrittsdurchmessers De im Bereich der nachfolgend angegebenen Formel (2) reduziert wurden. Wenn die Konstante K 0,185 und kleiner beträgt, werden die Stauberzeugungsrate und die Menge an metallischer Anhaftung weiter reduziert. Ganz besonders bevorzugt liegt die Konstante K im Bereich von 0,15 bis 0,18. Es wird vermutet, dass der Grund hierfür der ist, dass der Sauerstoffstrahl sich innerhalb der Laval-Düse bei der hohen Sauerstoffströmungsrate im Hochkohlenstoffbereich durch Ausbilden des Austrittsdurchmessers De kleiner als ein theoretischer Wert (im Fall von K = 0,259) aufweitet und somit der Strömungsstrahl des Sauerstoffstrahls abgeschwächt wird und die kinetische Energie des Sauerstoffstrahls an der Badoberfläche reduziert wird. Zu diesem Zweck wird obwohl der Effekt der Abschwächung des Strahls sich mit kleiner werdender Konstante K erhöht, die Konstante K dann praktisch eher unterer Grenzwert, wenn der Austrittsdurchmesser De mit dem Halsdurchmesser Dt übereinstimmt. De2 ≤ 0,23 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2} (2)
Auf der anderen Seite muss im Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasvorgangs hin die Energie des Sauerstoffstrahls erhöht werden, während die Sauerstoffströmungsrate unterdrückt wird, um T.Fe zu reduzieren und die Frischreaktion zu beschleunigen und/oder zu stabilisieren. Wenn die Laval-Düse, deren Durchmesser De verglichen mit dem theoretischen Wert, der aus der Sauerstoffströmungsrate im Hochkohlenstoffbereich als Peak der Entkohlung vorgegeben war, klein eingestellt wird oder unter der Annahme gestaltet wird, dass die Konstante K kleiner als 0,259 ist, während der Sauerstoffstrahl sich unzureichend im Peak der Entkohlung aufweitet, da der Austrittsdurchmesser De kleiner ist, nähert sich der Strahl notwendigerweise der optimalen Aufweitung des Strahlstroms bei niedriger Sauerstoffströmungsrate zum Ende des Blasvorgangs hin an und die Energie des Sauerstoffstrahls erhöht sich ohne besondere Maßnahmen und die Reduzierung von T.Fe und die Beschleunigung und/oder Stabilisierung der Frischreaktion kann durch den Effekt zur Verbesserung der Frischreaktion aufgrund der erhöhten Sauerstoffstrahlenergie erreicht werden.
Um den Effekt der Verbesserung zu maximieren, ist einfach erforderlich, dass der optimal aufgeweitete Strahlstrom bei der Sauerstoffströmungsrate zum Ende des Blasvorgangs hin erreicht wird. Zu diesem Zweck ist es einfach erforderlich, dass der Rückdruck der Düse Poo (kPa) aus der Sauerstoffströmungsrate Fh_M(Nm³/h) pro Loch der Laval-Düse zum Ende des Blasprozesses beim in Rede stehenden Blasvorgang, der vorab festgelegte Halsdurchmesser Dt(mm) der Laval-Düse gemäß der nachfolgend angegebenen Formel (3) vorgegeben ist, der optimale Austrittsdurchmesser De_o(mm) zum Ende des Blasvorgangs hin unter Verwendung des Rückdrucks der Düse Poo(kPa), des Halsdurchmesser Dt(mm) und dem Umgebungsdruck Pe in kPa gemäß der nachfolgend angegebenen Formel (4) vorgegeben ist und der zu erhaltende optimale Austrittsdurchmesser De_o mit dem Austrittsdurchmesser De der in Rede stehenden Laval-Düse übereinstimmt. Poo = FhM/(0,00465·Dt2) (3) Deo 2 = 0,259 × Dt2/{(Pe/Poo)5/7 × [1 – (Pe/Poo)2/7]1/2} (4)
Tatsächlich ist es jedoch oft schwierig, konstant den optimalen Austrittsdurchmesser De_o, vorgegeben wie oben beschrieben, mit dem tatsächlichen Austrittsdurchmesser De in Übereinstimmung mit zu bringen. Daher wurden Untersuchungen dahingehend ausgeführt, bei welchem Bereich des Verhältnisses De/De_o dieses Verhältnis bei der Reduktion von T.Fe effektiv ist. Die Untersuchungen wurden unter Verwendung des oben bereits erwähnten Konverters ausgeführt. 2 zeigt die entsprechenden Untersuchungsergebnisse.
2 ist eine Ansicht, die das Verhältnis des Austrittsdurchmessers der gebrauchten Düse De zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o zeigt, der aus den Bedingungen zum Ende des Blasvorgangs im Praxisbetrieb als horizontale Achse zeigt, und T.Fe zum Endpunkt des Blasvorgangs entlang der vertikalen Achse. Wie deutlich aus 2 ersichtlich ist, war bekannt, dass wenn das Verhältnis des Austrittsdurchmessers der verwendeten Düse De zum berechneten optimalen Austrittsdurchmesser De_o(De/De_o) im Bereich von nicht mehr als 1,10 liegt, T.Fe niedrig verglichen mit dem konventionellen Niveau gehalten werden kann. Darüber hinaus wurde aus einer großen Anzahl von Testergebnissen der signifikante Effekt der Reduktion von T.Fe oder ein bevorzugter Effekt im Bereich von De/De_o von 0,90 bis 1,05 erzielt. Dieser Effekt war insbesondere in dem Fall signifikant, bei dem der Austrittsdurchmesser De innerhalb des Bereichs gemäß der oben erwähnten Formel (2) verwirklicht war. Der Effekt ist noch signifikanter, wenn die Konstante K nicht mehr als 0,18 beträgt und die Menge an Schlacke weniger als 50 kg, und wünschenswerter Weise weniger als 30 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls ist.
In diesem Fall ist insbesondere dann, wenn De/De_o nicht mehr als 0,95 beträgt, der Effekt der Abschwächung des Sauerstoffströmungsrates im Peak der Entkohlung notwendigerweise erhöht und zusätzlich kann der Effekt der Entkohlungsreaktion zum Ende hin in diesen Bereich gehalten werden und der Effekt zur Abschwächung des Strahlstroms kann in einem gewissen Grad erhalten werden, wodurch die metallische Anhaftung an der Lanze in eine extrem niedrigen Größenordnung über den gesamten Bereich des Blasvorgangs ebenso wie der Effekt für die Reduktion von T.Fe gehalten werden konnte. Diese Effekte wurden nicht nur durch Verwirklichung des Austrittsdurchmessers De innerhalb des Bereichs der Formel (2), sondern ausschließlich durch Verwirklichung von De/De_o von nicht mehr als 0,95 erreicht.
Beim Sauerstoffblasen im Konverter sinkt dann, wenn die Menge an Schlacke innerhalb des Konverters gering ist, der Prozentsatz des Schmelzbads, der von der Schlacke bedeckt wird, ab und die Menge an Staub und Spritzern von Eisen im hochkohlenstoffhaltigen Bereich steigt an. Das oben erwähnte Sauerstoffblasverfahren kann die Menge an Staub und Spritzern von Eisen begrenzen. Darüber hinaus können im Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasvorgangs hin, da die Faktoren zur Beeinflussung des dynamischen Drucks des Strahls ebenso im Fall einer kleinen Menge an Schlacke absinken, die Effekte in einem breiten Steuerungsbereich erzielt werden.
Daher können die Effekte signifikanter durch Anwendung des oben erwähnten Sauerstoffblasverfahrens auf das Blasen dort erbracht werden, wo die Menge an Schlacke innerhalb des Konverters geringer als 50 kg, wünschenswerter Weise geringer als 30 kg pro Tone geschmolzenen Stahls sind.
Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf dem oben dargelegten Wissen gemacht und das Sauerstoffblasverfahren im Konverter gemäß Ausführungsform 1-1 wird dadurch gekennzeichnet, dass: eine von oben aufblasende Lanze verwendet wird, die eine Laval-Düse aufweist, die an deren Spitze installiert ist; der Rückdruck der Düse Po(kPa) bestimmt wird, der die oben angegebene Formel (1) in Bezug auf die Sauerstoffströmungsrate Fh_s(Nm³/h) pro Loch der Laval-Düse, bestimmt aus der Sauerstoffströmungsrate F_s(Nm³/h) im Hochkohlenstoffbereich als Peak der Entkohlung und des Halsdurchmessers Dt(mm) der Laval-Düse im Sauerstoffaufblasverfahren, welches bei verschiedenen Sauerstoffströmungsraten abhängig von der Kohlenstoffkonzentration des geschmolzenen Bads erfüllt; und Aufblasen unter Verwendung einer von oben aufblasenden Lanze, die mit einer Laval-Düse versehen ist, die einen Austrittsdurchmesser De(mm) aufweist, der aus dem Rückdruck der Düse Po(kPa), dem Umgebungsdruck Pe(kPa) und dem Halsdurchmesser Dt(mm) gemäß der oben angegebenen Formel (2) erhalten wird.
Das Sauerstoffaufblasverfahren im Konverter gemäß der Ausführungsform 1-2 ist dadurch gekennzeichnet, dass: der Austrittsdurchmesser De des Weiteren im Bereich liegt, bei dem das Verhältnis zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o(mm) (De/De_o) nicht mehr als 1,10 in der Ausführungsform 1-1 beträgt; der Durchmesser De_o aus dem Rückdruck der Düse Poo(kPa) erhalten wird, der die oben angegebene Formel (3) in Bezug auf die Sauerstoffströmungsrate Fh_M(Nm³/h) pro Loch der Laval-Düse, bestimmt aus der Sauerstoffströmungsrate F_M(Nm³/h) im Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasvorgangs hin, und dem Halsdurchmesser Dt(mm), dem Umgebungsdruck Pe(kPa) und dem Halsdurchmesser Dt(mm) gemäß der oben angegebenen Formel (4) erfüllt.
Das Sauerstoffaufblasverfahren im Konverter gemäß Ausführungsform 1-3 ist gekennzeichnet durch: beim Sauerstoffaufblasverfahren wird eine von oben aufblasende Lanze verwendet, die eine Laval-Düse aufweist, die an deren Spitze installiert ist und verschiedene Sauerstoffströmungsraten abhängig von der Kohlenstoffkonzentration des geschmolzenen Bads aufbläst, wobei das Aufblasen unter Verwendung der von oben aufblasenden Lanze ausgeführt wird, die mit einer Laval-Düse versehen ist, welche den Austrittsdurchmesser De(mm) aufweist, der innerhalb des Bereichs liegt, bei dem das Verhältnis zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o(mm) (De/De_o) nicht mehr als 0,95 beträgt, wobei De_o aus dem Rückdruck der Düse Poo(kPa), dem Umgebungsdruck Pe(kPa) und dem Halsdurchmesser Dt(mm) gemäß der oben angegebenen Formel (4) erhalten wird; wobei Poo so bestimmt wird, dass es die oben angegebene Formel (3) in Bezug auf die Sauerstoffströmungsrate Fh_M(Nm³/h) pro Loch der Laval-Düse, bestimmt aus der Sauerstoffströmungsrate F_M(Nm³/h) im Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasvorgangs hin, und des Halsdurchmessers Dt(mm) der Laval-Düse erfüllt.
Das Sauerstoffblasverfahren im Konverter gemäß der Erfindung der Ausführungsform 1-4 wird dadurch gekennzeichnet, dass jede der Ausführungsformen 1-1 bis 1-3 die von oben aufblasende Lanze eine Vielzahl von Laval-Düsen aufweist, wobei zumindest eine dieser Laval-Düsen die oben angegebenen Bedingungen erfüllt.
Das Sauerstoffblasverfahren im Konverter gemäß Ausführungsform 1-5 ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Ausführungsformen 1-1 bis 1-4 die Menge an Schlacke innerhalb des Konverters kleiner als 50 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls ist.
Es wird angemerkt, dass die Rückdrücke der Düse P, po, Poo(kPa) und der Umgebungsdruck Pe solche sind, die als absoluter Druck ausgedrückt werden (d. h., dass der Druck in Bezug auf einen Vakuumzustand als Referenz unter der Annahme, dass dieser Zustand mit einem Druck von Null ausgedrückt werden).
Im Anschluss werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 3 ist eine schematische Schnittansicht der Laval-Düse, die in dieser Erfindung verwendet wird, und wie in 3 gezeigt, ist die Laval-Düse 2 aus zwei Kegeln zusammengesetzt, die einen Abschnitt mit einer Reduzierungssektion und einen Abschnitt mit einer Vergrößerungssektion aufweisen, wobei der Abschnitt mit der Reduzierungssektion als Reduktionsabschnitt 3 bezeichnet wird und wobei der Abschnitt mit der Vergrößerungssektion als Rockabschnitt 5 bezeichnet wird und die engste Region als die Region im Übergang vom Reduktionsabschnitt 3 zum Rockabschnitt 5 als Hals 4 bezeichnet wird, wobei eine einzelne oder eine Vielzahl von Laval-Düsen oder Düsen 2 in einer Kupferlanzendüse 1 installiert sind.
Die Lanzendüse 1 ist mit dem unteren Ende des Lanzenkörpers (nicht gezeigt) durch Verschweißen oder dergleichen verbunden, um eine (nicht gezeigte) von oben aufblasende Lanze auszubilden. Der Sauerstoff, der durch das Innere des Lanzenkörpers hindurchgeführt wurde, wird durch den Reduktionsabschnitt 3, den Hals 4 und den Rockabschnitt 5 in dieser Reihenfolge hindurchgeführt und in den Konverter in der Form eines Ultraschall- oder Unterschall-Strahls zugeführt. In der Figur ist Dt der Halsdurchmesser, De Austrittsdurchmesser und der Spreizwinkel θ des Rockabschnitts 5 beträgt generell zehn Grad oder kleiner.
Es wird angemerkt, dass der Reduktionsabschnitt 3 und der Rockabschnitt 5 als Kegel in der Laval-Düse 2 in 3 gezeigt sind, der Reduktionsabschnitt 3 und der Rockabschnitt 5 jedoch nicht immer für die Laval-Düse eine Konusform aufweisen müssen und in einer Art gekrümmter Oberfläche ausgebildet sein kann, bei der die Bohrung kurvenförmig variiert und zusätzlich der Reduktionsabschnitt 3 möglicherweise eine gerade Rohrform aufweisen kann, wobei eine gleichmäßige Bohrung wie beim Hals 4 vorliegen kann. In einem Fall, bei dem der Reduktionsabschnitt 3 und der Rockabschnitt 5 in der Form einer gekrümmten Oberfläche ausgebildet sind, deren Bohrung kurvenförmig variieren kann, obwohl eine ideale Strömungsgeschwindigkeitsverteilung für die Laval-Düse erreicht werden kann, die Düse nur extrem schwierig bearbeitet werden, während im Fall eines Reduktionsabschnitts 3 eines geraden rohrförmigen Typs, obwohl eine ideale Strömungsgeschwindigkeitsverteilung etwas gestört wird, die keinen Einfluss auf die Verwendung beim Sauerstoffaufblasen hat und die Düse deutlich leicht bearbeitet werden kann. Diese Erfindung bezeichnet sämtliche dieser divergenten Düsen als Laval-Düsen.
Diese Erfindung legt die Form einer derartig ausgebildeten Laval-Düse 2 gemäß den nachfolgend angegebenen Prozeduren vor dem Aufblasen fest.
Zuerst wird die Sauerstoffströmungsrate Fh_s(Nm³/h) in der einzelnen Laval-Düse 2 aus der Sauerstoffströmungsrate F_s(Nm³/h), die durch die von oben aufblasende Lanze im Hochkohlenstoffbereich im Peak der Entkohlung zugeführt wird, vorgegeben. Hierbei ist der Hochkohlenstoffbereich im Peak der Entkohlung derjenige Bereich, bei dem die Kohlenstoffkonzentration im Schmelzbad über 0,6 Gew-% liegt, und die Sauerstoffströmungsrate F_s ist die Rate in dem Fall, dass der Kohlenstoffgehalt innerhalb dieses Bereichs liegt, und dann, wenn die Sauerstoffströmungsrate in dem Bereich variiert, bei dem die Kohlenstoffkonzentration oberhalb von 0,6 Gew-% liegt, wird die Rate als eine der variierten Sauerstoffströmungsraten angesehen. Wenn jedoch die Sauerstoffströmungsrate in dem Bereich unterschiedlich variiert wird, bei dem die Kohlenstoffkonzentration im Schmelzbad über 0,6 Gew-% liegt, kann ein typischer Wert oder ein gewichteter Mittelwert dieser Sauerstoffströmungsraten als die Rate Fs angesehen werden.
Der Rückdruck der Düse Po(kPa) wird aus der Sauerstoffströmungsrate Fh_s(Nm³/h) und dem Halsdurchmesser Dt(mm) der Laval-Düse 2 gemäß der oben angegebenen Formel (1) bestimmt. Hierbei ist der Rückdruck der Düse Po der Sauerstoffdruck innerhalb des Lanzenkörpers oder der Druck an der Einlassseite der Laval-Düse 2. In diesem Fall wird ebenso ermöglicht, dass der Rückdruck der Düse Po(kPa) im Hochkohlenstoffbereich vorab festgelegt wurde und dann der Halsdurchmesser Dt(mm) aus der Sauerstoffströmungsrate Fh_s(Nm³/h) und dem Rückdruck der Düse Po(kPa) bestimmt wird.
Dann wird der Austrittsdurchmesser De(mm) unter Verwendung des Rückdrucks der Düse Po(kPa), des Umgebungsdrucks Pe(kPa) und des Halsdurchmessers Dt(mm), bestimmt auf diese Weise gemäß der oben angegebenen Formel (2), vorgegeben. Obwohl der Minimalwert des Austrittsdurchmessers De nicht in Formel (3) ausgedrückt wird, wird jedoch, da die Laval-Düse 2 dann ihre Form nicht beibehalten kann, wenn der Austrittsdurchmesser De kleiner als der Halsdurchmesser Dt ist, der Austrittsdurchmesser in einem Wert innerhalb eines Bereichs gemäß Formel (2) unter der Bedingung verwirklicht, dass De größer oder gleich dem Halsdurchmesser Dt ist. Darüber hinaus ist der Umgebungsdruck Pe generell der Atmosphärendruck beim Sauerstoffaufblasen.
Wenn der Austrittsdurchmesser De bestimmt wird, wird bevorzugt, dass die nachfolgend angegebenen Punkte weit in Betracht gezogen werden. Das bedeutet, dass es bevorzugt wird, dass die Sauerstoffströmungsrate Fh_M(Nm³/h) pro Laval-Düse aus der Sauerstoffströmungsrate F_M(Nm³/h) im Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasvorgangs hin, der vorgegeben wird, der Rückdruck der Düse Poo(kPa) zum Ende des Blasvorgangs hin aus der Sauerstoffströmungsrate Fh_M(Nm³/h) und vorab festgelegtem Halsdurchmesser Dt(mm) gemäß der vorab genannten Formel (3) bestimmt wird, dann der optimale Austrittsdurchmesser De_o(mm) zum Ende des Blasvorgangs unter Verwendung des Rückdrucks der Düse Poo(kPa), dem Umgebungsdruck Pe(kPa) und dem Halsdurchmesser Dt(mm) gemäß der oben angegebenen Formel (4) vorgegeben wird und der Austrittsdurchmesser De innerhalb des Bereichs so bestimmt wird, dass das Verhältnis zum erhaltenen optimalen Austrittsdurchmesser De_o(De/De_o) nicht mehr als 1,10 beträgt.
In diesem Fall erfüllt dann, wenn der Austrittsdurchschnitt De innerhalb des Bereichs festgelegt wird, bei dem das Verhältnis (De/De_o) nicht mehr als 0,95 beträgt, beim generellen Sauerstoffblasen, bei dem die Sauerstoffströmungsrate im Hochkohlenstoffbereich sich absichtlich von der Sauerstoffströmungsrate im Nieder-Kohlenstoffbereich unterscheidet, der Austrittsdurchmesser De den Bereich gemäß Formel (2), wodurch der Bereich des Austrittsdurchmessers De nicht positiv bestimmt werden muss. Das bedeutet, dass dann, wenn das Verhältnis (De/De_o) nicht mehr als 0,95 beträgt, der Austrittsdurchmesser De aus der Sauerstoffströmungsrate F_M(Nm³/h) im Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasens hin bestimmt werden kann.
Danach wird eine Lanzendüse 1 mit der Laval-Düse 2, deren Form in dieser Weise festgelegt wurde, hergestellt und anschließend mit dem unteren Ende des Lanzenkörpers verbunden, um die von oben aufblasende Lanze auszubilden. Wenn die Lanzendüse 1 eine Vielzahl von Laval-Düsen 2 aufweist, weist möglicherweise nur ein Teil dieser Laval-Düsen 2 die wie oben beschrieben festgelegte Form auf. In diesem Fall jedoch werden die gewünschten Effekte etwas reduziert.
Anschließend wird diese von oben aufblasende Lanze dazu verwendet, Sauerstoff in geschmolzenes Eisen in dem Konverter, welches in einem Hochofen oder dergleichen erzeugt wurde, einzublasen. Für das Einblasen wird im Hochkohlenstoffbereich als Peak der Entkohlung das Aufblasen bei einer vorab festgelegten Sauerstoffströmungsrate F_s und andernfalls bei einer anderen hohen Sauerstoffströmungsrate ausgeführt, die mit der Frischreaktion ohne Bezug auf die Sauerstoffströmungsrate F_s übereinstimmt, wenn die Sauerstoffströmungsrate verschiedenartig abgeändert wird. Auf der anderen Seite wird im Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasvorgangs hin das Aufblasen bei einer reduzierten Sauerstoffströmungsrate ausgeführt, um die Sauerstoffeffizienz für die Entkohlung zu verbessern und in diesem Fall wird das Aufblasen vorzugsweise unter solchen Bedingungen der Sauerstoffströmungsrate und des Rückdrucks der Düse P ausgeführt, das das Verhältnis De/De_o zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o bestimmt, gemäß Formel (4), 1,10 oder kleiner beträgt. Die Hochkohlenstoffregion und die Nieder-Kohlenstoffregion sind jedoch nicht strikt bei 0,6 Gew-% Kohlenstoffkonzentration des Schmelzbads als Grenze unterteilt und das Blasen kann auch dann erfolgen, wenn die Sauerstoffströmungsrate von dem Bereich der Kohlenstoffkonzentration des Schmelzbads oberhalb 0,6 Gew-% ausgeführt wird, reduziert werden, oder im Gegensatz hierzu, wenn die Sauerstoffströmungsrate beim Bereich der Kohlenstoffkonzentration von unterhalb 0,6 Gew-% gehalten wird, beispielsweise bei etwa 0,4 Gew-% Kohlenstoffkonzentration.
Wenn die Menge an Schlacke innerhalb des Konverters beim Sauerstoffaufblasen klein ist, wird der Prozentsatz des Schmelzbads, der mit Schlacke abgedeckt wird, reduziert und die Menge an Staub und Spritzern aus Eisen erhöht sich im Hochkohlenstoffbereich. Da oben beschriebenen Blasverfahren ist wehr effektiv bei der Begrenzung von Staub und Spritzern von Eisen im Hochkohlenstoffbereich. Ebenso sinken im Nieder-Kohlenstoffbereich zum Ende des Blasvorgangs hin die Faktoren zur Beeinflussung des dynamischen Drucks des Strahls im Falle einer geringen Menge an Schlacke ab, und daher kann der Effekt in einem weiten Steuerungsbereich erzielt werden. Dementsprechend kann das Frischverfahren gemäß dieser Erfindung mehr durch Anwendung des Verfahrens zum Aufblasen dort wirken, wo die Menge an Schlacke innerhalb des Konverters geringer als 50 kg und wünschenswerter Weise geringer als 30 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls ist.
Durch Aufblasen von Sauerstoff auf das geschmolzene Eisen innerhalb des Konverters wird auf diese Weise die Stromstrahlgeschwindigkeit während eines Bereichs mit hoher Sauerstoffströmungsrate im Hochkohlenstoffbereich reduziert, die Sauerstoffstrahlenergie dazu gebracht, in einer kleinen Größenordnung zu verbleiben und das Verspritzen von Eisen und von Staub kann reduziert werden und die Strahlstromgeschwindigkeit des Sauerstoffstrahls zum Ende des Blasvorgangs hin kann optimiert werden oder der Wert des dynamischen Drucks des Sauerstoffstrahls zum Ende des Blasvorgangs hin kann nahe bis zum theoretischen Wert erhöht werden und dann kann die Oxidierung des Eisens begrenzt werden. Infolgedessen kann der Ertrag an Eisen insgesamt beim Blasvorgang verbessert werden und ein stabilisierter Betrieb wird erreicht.
Beispiel 1
Etwa 250 Tonnen geschmolzenen Eisens wurden in den Konverter für ein kombiniertes Blasen von oben und unten eingefüllt, welcher eine Kapazität von 250 Tonnen aufwies, den Sauerstoff von oben aufbläst und von unten ein Rührgas einbläst und dann wurde das Entkohlungsblasen hauptsächlich durchgeführt. Das geschmolzene Eisen war ein solches, bei dem bereits eine Entschwefelung und eine Entphosphorisierung mittels einer Vorbehandlungsvorrichtung für das geschmolzene Eisen als Vorkonverterprozess angewandt wurden. Ein auf Kalk basierendes Flussmittel wurde in den Konverter hinzugegeben, um eine kleine Menge an Schlacke (weniger als 50 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls) zu erzeugen. Durch eine Blasform, die am Boden des Konverters positioniert war, wurden Argon oder Stickstoff in einer Menge von etwa 10 Nm³ pro Minute zum Rühren des Schmelzbads eingeblasen.
Die verwendete von oben aufblasende Lanze ist eine solche mit 5-Loch-Düsen mit fünf darin installierten Laval-Düsen, wobei der Halsdurchmesser Dt der Laval-Düse so verwirklicht wurde, dass er 55,0 mm betrug, und der Austrittsdurchmesser De wurde aus der Sauerstoffströmungsrate Fs von 60000 Nm³/h im Peak der Entkohlung im Bereich vom Beginn bis zur Mitte des Blasvorgangs bestimmt. Das bedeutet, dass der Rückdruck der Düse Po bei 853 kPa (8,7 kgf/cm²) aus den Bedingungen bestimmt wurde, dass die Sauerstoffströmungsrate Fh_s 12000 Nm³/h und der Halsdurchmesser Dt 55,0 mm gemäß Formel (1) betrug, und dass der Austrittsdurchmesser De bei 61,5 mm aus den Bedingungen bestimmt wurde, dass der Rückdruck der Düse Po 853 kPa betrug, der Umgebungsdruck 101 kPa (der Atmosphärendruck) betrug und der Halsdurchmesser Dt 55,0 mm gemäß Formel (5) unter der Annahme betrug, dass die Konstante k 0,184 betrug. Anschließend wurden sämtliche 5-Loch-Laval-Düsen so ausgebildet.
Der optimale Rückdruck der Düse Po, d. h. der Rückdruck der Düse Po, die die ideale Aufweitung erbringt, wurde aus den Bedingungen vorgegeben, dass der Halsdurchmesser Dt 55,0 mm war, der Austrittsdurchmesser De 61,5 mm und der Umgebungsdruck gemäß Formel (5) 101 kPa betrug, unter der Annahme, dass die Konstante k 0,259 betrug. Als Ergebnis hiervon betrug der optimale Rückdruck der Düse Po 428 kPa (4,4 kgf/cm²).
Auf dieser Basis wurde Sauerstoff von der von oben aufblasenden Lanze, die in den Konverter hinein unter den Bedingungen eingesetzt wurde, dass die Sauerstoffströmungsrate F_s 60000 Nm³/h und der Rückdruck der Düse Po 853 kPa im Bereich vom Start bis zur Mitte des Blasprozesses als Peak der Entkohlung betrugen, zugeführt und das Aufblasen wurde bei einem Rückdruck der Düse Po von 428 kPa zum Ende des Blasens hin durchgeführt, wo die Kohlenstoffkonzentration im Schmelzbad 0,6 Gew-% oder kleiner war. In diesem Fall beträgt, da der Rückdruck der Düse P zum Ende des Blasvorgangs hin so verwirklicht wird, dass er mit dem optimalen Rückdruck der Düse Po übereinstimmt, das Verhältnis des Austrittsdurchmessers De zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o (De/De_o) 1,0 zum Ende des Blasvorgangs hin. Die Sauerstoffströmungsrate F_M zum Ende des Blasvorgangs hin betrug etwa 30000 Nm³/h bei einem Rückdruck der Düse P von 428 kPa.
Die Menge an Staub im Abgas wurde unter Verwendung einer Trockenmessvorrichtung während des Blasvorgangs gemessen. Darüber hinaus wurde die Schlacke innerhalb des Konverters dann untersucht, wenn das Blasen abgeschlossen wurde und T.Fe innerhalb der Schlacke wurde untersucht. Aus den Ergebnissen von Blasvorgängen über 100 Durchgänge war die Menge an Staub 8 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls beim Blasen unter Verwendung der Lanze und T.Fe innerhalb der Schlacke betrug 13 Gew-%, wenn das Blasen bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 Gew-% beendet wurde.
Beispiel 2
Unter Verwendung des gleichen Konverters wie der im Praxisbeispiel 1 wurde geschmolzenes Eisen, auf das die Vorbehandlung für geschmolzenes Eisen angewendet wurde, mit einer von oben aufblasenden Lanze mit 5-Lochdüsen unter den gleichen Bedingungen wie denjenigen im Praxisbeispiel 1 gefrischt. In Bezug auf die Form der Laval-Düse wurde jedoch während der Halsdurchmesser Dt bei 55,0 mm wie im Praxisbeispiel 1 verwirklicht wurde, der Austrittsdurchmesser De verändert.
Das bedeutet, dass in Bezug auf den Austrittsdurchmesser De der Rückdruck der Düse Po auf 853 kPa (8,7 kgf/cm²) gemäß Formel (1) aus den Bedingungen bestimmt wurde, dass die Sauerstoffströmungsrate Fh_s im Peak der Entkohlung vom Start bis zur Mitte des Blasprozesses 12000 Nm³/h betrug und der Halsdurchmesser 55,0 mm betrug. Dann wurde der Austrittsdurchmesser De bei 58,2 mm gemäß der Formel (5) unter der Annahme verwirklicht, dass die Konstante K aus den Bedingungen 0,165 beträgt, dass der Rückdruck der Düse Po 853 kPa, der Umgebungsdruck 101 kPa (der Atmosphärendruck) betrug und dass der Halsdurchmesser Dt 55,0 mm betrug. Danach wurden sämtliche dieser 5 Loch-Laval-Düsen so ausgebildet.
Die Sauerstoffströmungsrate F_M zum Ende des Blasvorgangs hin wurde bei etwa 30000 Nm³/h wie im Beispiel 1 verwirklicht. Da der optimale Austrittsdurchmesser De_o als 61,5 mm aus dem Praxisbeispiel 1 vorgegeben war, beträgt das Verhältnis es Austrittsdurchmessers De zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o (De/De_o) 0,95.
Auf dieser Basis wurde der Sauerstoff durch die von oben aufblasende Lanze, die innerhalb des Konverters unter den Bedingungen eingesetzt war, dass die Sauerstoffströmungsrate F 60000 Nm³/h betrug und der Rückdruck der Düse P 853 kPa im Bereich vom Start bis zur Mitte des Blasvorgangs als Peak der Entkohlung betrug, zugeführt und das Aufblasen wurde bei einem Rückdruck der Düse P von 428 kPa zum Ende des Blasvorgangs hin ausgeführt, wo die Kohlenstoffkonzentration des Schmelzbads 0,6 Gew-% oder kleiner wurde.
Die Menge an Staub im Abgas wurde unter Verwendung einer Trockenstaub-Messvorrichtung während des Blasvorgangs gemessen. Darüber hinaus wurde die Schlacke innerhalb des Konverters dann untersucht, wenn das Blasen abgeschlossen war und T.Fe innerhalb der Schlacke wurde untersucht. Aus den Ergebnissen der Blasvorgänge über 100 Durchgänge betrug die Menge an Staub 7 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls beim Blasvorgang unter Verwendung dieser Lanze und T.Fe innerhalb der Schlacke betrug 14 Gew-% dann, wenn das Blasen bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 Gew-% gestoppt wurde, und somit wurde der signifikante Effekt der Staubreduzierung mit im Wesentlichen gleich bleibendem Effekt für die Reduktion von T.Fe bewirkt. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass die metallische Anhaftung an der Lanze in diesem Fall extrem gering war.
Beispiel 3
Unter Verwendung des gleichen Konverters wie im Praxisbeispiel 1 wurde geschmolzenes Eisen, auf das die Vorbehandlung für geschmolzenes Eisen angewendet wurde, mit von oben aufblasenden Lanzen des 5-Loch-Düsentyps unter den gleichen Bedingungen wie denjenigen im Praxisbeispiel 1 außer in Bezug auf die Menge an Schlacke gefrischt. Ein auf Kalk basierendes Flussmittel wurde in den Konverter hinzugegeben, um eine kleine Menge an Schlacke (weniger als 30 kg pr Tonne geschmolzenen Stahls) zu erzeugen. Die Form der Laval-Düse wurde jedoch aus der Sauerstoffströmungsrate F_M zum Ende des Blasvorgangs hin bestimmt. Das bedeutet, dass der Austrittsdurchmesser De der Laval-Düse unter den Bedingungen bestimmt wurde, dass die Sauerstoffströmungsrate zum Ende des Blasvorgangs hin 30000 Nm³/h, der Halsdurchmesser Dt der Laval-Düse 56,0 mm und das Verhältnis des Austrittsdurchmessers De zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o (De/De_o) 0,95 oder weniger betrug.
Der Rückdruck der Düse Poo zum Ende des Blasvorgangs hin wurde bei 411 kPa (4,2 kgf/cm²) gemäß Formel (3) unter den Bedingungen bestimmt, dass die Sauerstoffströmungsrate Fh_M zum Ende des Blasvorgangs hin 6000 Nm³/h und der Halsdurchmesser Dt 56,0 mm betrug, und der optimale Austrittsdurchmesser De_o wurde gemäß Formel (4) aus denjenigen Bedingungen vorgegeben, dass der Rückdruck der Düse Poo 411 kPa betrug, der Umgebungsdruck 101 kPa (der Atmosphärendruck) betrug und der Halsdurchmesser Dt 56,0 mm betrug, und anschließend wurde der optimale Austrittsdurchmesser De_o = 62,1 mm erhalten. Daher wurde der Austrittsdurchmesser De so verwirklicht, dass das Verhältnis zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o(De/De_o) 0,94 betrug, und der Austrittsdurchmesser De wurde mit 58,4 mm verwirklicht. Sämtliche der 5 Loch-Laval-Düsen wurden auf diese Weise ausgebildet.
Unter Verwendung dieser von oben aufblasenden Lanze wurde Sauerstoff unter den Bedingungen zugeführt, dass die Sauerstoffströmungsrate F_s 60000 Nm³/h im Bereich vom Beginn zur Mitte des Blasverfahrens als Peak der Entkohlung betrug und das Aufblasen wurde unter den Bedingungen ausgeführt, dass die Sauerstoffströmungsrate F_M 30000 Nm³/h und der Rückdruck der Düse P 411 kPa zum Ende des Blasvorgangs hin betrug, wo die Kohlenstoffkonzentration des Schmelzbads 0,6 Gew-% oder weniger betrug. Der Rückdruck der Düse P betrug etwa 823 kPa (8,4 kgf/cm²) beim Peak der Entkohlung vom Beginn zur Mitte des Blasvorgangs, wo die Sauerstoffströmungsrate F_s bei 60000 Nm³/h verwirklicht wurde.
Die Menge an Staub im Abgas wurde unter Verwendung einer Trockenstaub-Messvorrichtung während des Blasvorgangs gemessen. Darüber hinaus wurde die Schlacke innerhalb des Konverters dann untersucht, wenn der Blasvorgang abgeschlossen war und T.Fe in der Schlacke wurde untersucht. Aus den Ergebnissen dieser Blasvorgänge über 100 Durchgänge hinweg betrug die Menge an Staub 8 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls beim Blasvorgang unter Verwendung dieser Lanze und zusätzlich betrug T.Fe in der Schlacke 14 Gew-% dann, wenn das Blasen bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 Gew-% gestoppt wurde, und somit wurde ein signifikanter Effekt für die Staubreduzierung mit im Wesentlichen gleich bleibendem Effekt für die Reduzierung von T.Fe aufgefunden. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass die metallische Anhaftung an der Lanze in diesem Fall extrem gering war.
Vergleichsbeispiel
Unter Verwendung des gleichen Konverters wie im Beispiel 1 wurde geschmolzenes Eisen, auf das die Vorbehandlung für geschmolzenes Eisen angewandt wurde, mit der von oben aufblasenden Lanze des 5 Loch-Düsentyps unter den gleichen Bedingungen wie denjenigen im Beispiel 1 gefrischt. In Bezug auf die Form der Laval-Düse jedoch wurde der Austrittsdurchmesser De, während der Halsdurchmesser Dt bei 55,0 mm wie im Beispiel 1 verwirklicht wurde, so eingestellt, dass die optimale Aufweitung im Peak der Entkohlung erreicht werden kann. Das bedeutet, dass der Austrittsdurchmesser De bei 73,0 mm gemäß Formel (5) unter der Annahme verwirklicht wurde, dass die Konstante k 0,259 aus den Bedingungen betrug, dass der Rückdruck der Düse Po 853 kPa (8,7 kgf/cm²), der Umgebungsdruck Pe 101 kPa (der Atmosphärendruck) und der Halsdurchmesser Dt 55,0 mm betrugen.
Das Blasen wurde mit sämtlichen 5-Loch-Laval-Düsen, die in dieser Weise ausgebildet wurden, ausgeführt und die Menge an Staub im Abgas wurde unter Verwendung einer Trockenstaub-Messvorrichtung während des Blasvorgangs gemessen. Darüber hinaus wurde die Schlacke innerhalb des Konverters dann untersucht, wenn der Blasvorgang abgeschlossen wurde und T.Fe in der Schlacke wurden untersucht. Aus den Ergebnissen dieser Blasvorgänge über 100 Durchgänge betrug die Menge an Staub 14 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls beim Blasen unter Verwendung dieser Lanze und zusätzlich betrug die Menge von T.Fe in der Schlacke 19 Gew-% dann, wenn das Blasen bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 Gew-% gestoppt wurde, d. h., dass beide Effekte für die Staubreduktion und die T.Fe-Reduktion verglichen mit denjenigen in den Praxisbeispielen gering war.

Claims

Verfahren zum Einblasen von Sauerstoff in einen Konverter, wobei das Verfahren eine von oben aufblasende Lanze verwendet, die eine Laval-Düse aufweist, die an der Spitze der von oben aufblasenden Lanze installiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Laval-Düse einen Rückdruck der Düse Po(kPa) aufweist, der die folgende Gleichung in Bezug auf die Sauerstoff-Strömungsrate Fh_s(Nm³/h) pro Loch der Laval-Düse erfüllt, welcher von der Sauerstoff-Strömungsrate F_s(Nm³/h) in einem hoch kohlenstoffhaltigen Bereich in einer Spitze der Entkohlung von einem Halsdurchmesser Dt(mm) bestimmt wird, Po = Fhs/(0,00465·Dt2)wobei die Laval-Düse einen Austrittsdurchmesser De aufweist, der die nachfolgend angegebene Gleichung in Bezug auf den Rückdruck der Düse Po(kPa), einen Umgebungsdruck Pe(kPa) und den Hals-Durchmesser Dt(mm) erfüllt: De2 ≤ 0,23 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsdurchmesser De der Laval-Düse die nachfolgend angegebene Gleichung in Bezug auf den Rückdruck der Düse Po(kPa), den Umgebungsdruck Pe(kPa) und den Hals-Durchmesser Dt(mm) erfüllt: De2 ≤ 0,185 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsdurchmesser De der Laval-Düse die nachfolgend angegebene Gleichung in Bezug auf den Rückdruck der Düse Po(kPa), den Umgebungsdruck Pe(kPa) und den Hals-Durchmesser Dt(mm) erfüllt: 0,15 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2} ≤ De2 ≤ 0,18 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von oben aufblasende Lanze eine Vielzahl von Laval-Düsen aufweist, und dass zumindest eine dieser Laval-Düsen die Bedingungen der nachfolgend angegebenen zwei Gleichungen erfüllt: Po = Fhs/(0,00465·Dt2) De2 ≤ 0,23 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die von oben aufblasende Lanze eine Vielzahl von Laval-Düsen aufweist und dass zumindest eine dieser Laval-Düsen die Bedingungen der nachfolgend angegebenen zwei Gleichungen erfüllt: Po = Fhs/(0,00465·Dt2) De2 ≤ 1,85 × Dt2/{(Pe/Po)5/7 × [1 – (Pe/Po)2/7]1/2}.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Sauerstoffeinblasen bei einer Menge von Schlacke von weniger als 50 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls ausgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Sauerstoff-Einblasen bei einer Menge an Schlacke von weniger als 30 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls ausgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laval-Düse einen Rückdruck der Düse Poo(kPa) aufweist, der die nachfolgend angegebene Gleichung in Bezug auf die Sauerstoff-Strömungsrate Fh_M(Nm³/h) pro Loch der Laval-Düse erfüllt, welcher von der Sauerstoff-Strömungsrate F_M(Nm³/hr) in der nieder-kohlenstoffhaltigen Region zum Ende des Blasens und dem Hals-Durchmesser Dt(mm) bestimmt wird. Poo = FhM/(0,00465·Dt2)wobei der Austrittsdurchmesser De ein Verhältnis (De/De_o) von 1,10 oder weniger zu einem optimalen Austrittsdurchmesser De_o(mm) aufweist, der vom Rückdruck Poo(kPa), dem Umgebungsdruck Pe(kPa) und dem Hals-Durchmesser Dt(mm) gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung bestimmt wird: Deo 2 ≤ 0,259 × Dt2/{(Pe/Poo)5/7 × [1 – (Pe/Poo)2/7]1/2}.
Verfahren zum Einblasen von Sauerstoff in einen Konverter, wobei das Verfahren eine von oben aufblasende Lanze verwendet, welche eine Laval-Düse aufweist, die an der Spitze der von oben aufblasenden Lanze installiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Laval-Düse einen Rückdruck der Düse Poo(kPa) aufweist, der die nachfolgend angegebene Gleichung in Bezug auf die Sauerstoff-Strömungsrate Fh_M(Nm³/hr) pro Loch der Laval-Düse erfüllt, welche von der Sauerstoff-Strömungsrate Fh_M(Nm³/hr) in der nieder-kohlenstoffhaltigen Region zum Ende des Einblasens und dem Hals-Durchmesser Dt(mm) bestimmt wird: Poo = FhM/(0,00465·Dt2)wobei der Austritts-Durchmesser De der Laval-Düse ein Verhältnis (De/De_o) von 0,95 oder weniger zum optimalen Austrittsdurchmesser De_o(mm) aufweist, der von dem Rückdruck Poo(kPa), dem Umgebungsdruck Pe(kPa) und dem Hals-Durchmesser Dt(mm) gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung bestimmt wird: Deo 2 = 0,259 × Dt2/{(Pe/Poo)2/7 × [1 – (Pe/Poo)2/7]1/2}.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die von oben aufblasende Lanze eine Vielzahl von Laval-Düsen aufweist, und dass zumindest eine dieser Laval-Düsen die Bedingungen der nachfolgend angegebenen zwei Gleichungen erfüllt: Poo = FhM/(0,00465·Dt2) Deo 2 = 0,259 × Dt2/{(Pe/Poo)5/7 × [1 – (Pe/Poo)2/7]1/2}.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Sauerstoffeinblasen bei einer Menge von Schlacke ausgeführt wird, die weniger als 50 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Sauerstoffeinblasen bei einer Menge von Schlacke von weniger als 30 kg pro Tonne geschmolzenen Stahls ausgeführt wird.