Verfahren zur Kühlung von Sauerstoff-Einblasdüsen bei der Sauerstoffbehandlung von Roheisen oder Stahl

Abstract

 Verfahren zur Kühlung von zumindest einen Kühlmantel aufweisenden Sauerstoft-Einblasdusen bei der Sauerstoff-Behandlung von Roheisen oder Stahl in einem metallurgischen Gefaß, z.B .bodenblasenden Konverter, Siemens-Martin- oder Etektroofen. wobei durch den Kühlmantel eine Kuhlfiussigkeit hindurchgefuhrt wird Als Kühlfiüssigkeit wird ein flussiges Metall verwendet und dieses wird im Kreislauf über einen Wärmetauscher zur Abfuhr der in der Sauerstoff-Einblasduse aufgenommenen Wärme umgepumpt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bczieht sich gattungsgeniäß auf ein Verfahren zur Kühlung von zumindest einen Kühhlmntol aufweisenden Sauerstoff-Binblasdüsen bei der Sauerstoff-Behandlung von Roheisen oder Stahl in einem bodenblasenden Konverter, Siemens-biartin-Ofen, Elektroofen oder in einer anderen metallurgischen Gefäß, wobei durch den Kühlmantel eine Fllüssigkeit hindurchageführt wird und die Sauerstoff-Einblasüse auf einer Temperatur von unter 600°C gehalten wird. - Im Zusammenhang mit der Sauerstoff-Behandlung von Hoheison oder Stahl ist mit Bezug auf die Erfindung historisch folgendes bemerkenswert:

[0002] Die Behandlung von flüssigem Eisen, insbesondere Roheisen oder Stahl, n.it Sauerstoff wurde in der Vergangenheit hauptsächlich so durchgeführt. daß Sauerstoff auf das Metallbad aus wassergekühlten Düsen aufgeblasen wurde, die ihrerseits aus Kupfer bestanden. So begann die sogenannte Saverstoofmetallurgie. Schon in der Anfangszeit der Sauersoffnetallurgie war das Aufblasen des Sauerstoffes jedoch nicht unumstritten. so versuchte man schon in den suer Jahren, Sauerstoff von unten direkt in das flüssige Eisen oder in den flüssigen Stahl einzublasen. Dazu arbeitete man mit wassergekühlten Güsen, die wiederum ihrerseits aus Kupfer aufgebaut wurden. Diese wassergekülter inblasdüsen sind insoweit problematisch, als bei einem Bruch der inblasüsen basser in die flüssige Schmelze gedrückt wird, was zu schweren Explosionen führen kann. Um diese Gefahr zu reduzieren, saugte man des Wasser durch die einblasdüsen, das reduzierte jedoch gleichzeitig die Kühlleistung. Andoreiseits weiß man, daß das Einblasen von Sauerstoff von unten in die Schneize hinein beachtliche Vorteile bringt. Die Bedingungen für die Bildung der Kohlenoxidbisen bei der Entkohlung sind wegen Keimildung günstiger. Die Blasgcschwindigkeit kann erhöht werden. Der sogenannte Auswurf kann verringert werden. Sehr wesentlich ist auch, daß dem Sauerstoff Kalk beigegeben werden kann. Dabei wird die metallurgische Hirksamkeit des kals aus verschiedenen Gründen wesentlich verbessert. In abrigen ist vorgeschlagen worden, das Einblasen von Sauorstoff von unten in die Schmelze hinein auch bei Siemens-Martin-Gfen durchzuführen. Hier arbeitete man mit gasgekühlten Düsen. Bei zwei konzentrisch angeordneten Rohren wurde durch das innere Rohr Sauerstoff in die Schmelze eingeführt, durch das äußere Rohr ein Kühlgas, nämlich Erdgas. Diese Verfahrensweise wurde auch auf Konverter übertragen. Man kann so auch Schrott mit Kohle und Sauerstoff einschmelzen. Nichtsdestoweniger bestehen beachtliche Nachteile: Bei Kühlung mit einem Erdgas nimmt die Schmelze Wasserstoff auf, der für die meisten Stahlqualitäten sehr schädlich ist und entweder über eine Vakuumentgasung oder über ein spülen mit Argon entfernt werden muB. Der Brdgasverbrauch verursacht nicht unerhebliche zusätzliche Kosten. Dat über hinaus brennen die Einblasdüsen gelegentlich unkontrolliert ab, was zu Durchbrüchen des metallur gischen Gefäßes führen kann.

[0003] Im Bahmen des (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Verfahrens ist die Kühlflüssigkeit Wasser, wobei die beschriebenen Nachteile auftreten. Es wird nicht im Kreislauf über einen wärmetauscher geführt, sondern einem Speicher oder Netz entnommen und dem Abwasser zugefürt.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß eine Explosion durch Eindringen der Kühlflüssigkeit in den flüssigen Stahl bei Bruch einer Einbiasdüse nicht mehr auftieten kann und daß außerden eine ausreichende Kühlwirkung sichergestellt ist.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß als Kühlflüssigkeit ein flüssiges Metall verwendet und dieses im Kreislauf über einen Warmetauscher zur Abfuhr der in der Sauerstoff-Einblasdüse aufgenommenen warme umgepunpt wird.

[0006] Nach bevorzugter Rusführungsform wir ein Flüssigmetall mit Siedepunkt von zomindest 600°C verwendet. Als Kühlmittel verwendbare Flüssigmetalle sind Natrium und Kalium sowie deren Legierungen sowie Lithiun: oder Lithium/Blei-Legierungen, wobei die Tenmperatur bei Eintritt in den huhlmpantel zwischen -10°C und 600°C liegt. Die Kühlung kann aber auch als Beibkühlung mit sinem verflüssigten Metall durchgeführt worden, welches bei Eintritt in den Kühlmantel bereits eine Temperatur von 400°C oder mehr aufweist.

[0007] Für die Kreislaufführnng muß mit einer Pumpe gearbeitet werden. Da oei Verwendung eines flüssigen Metalles als Kühlmittel bei Eintritt eines Einblasdüsenbruches die entstehenden Uruckwellen nicht zu einem explosionsartigen Auswerfen der Stahlschmelze führen, ist es nicht erforderlich, in der eingangs beschriebenen Art und weise das Flüssiga ctall gleichsan durch den nuhimantel der Sauerstoff-Einblasdüse zu saupen, Es besteht vielmehr auch die Möglichkeit, das flüssige Metall mit Billf einer Pumpe durch den Kühlmantel zu drucken. Das erlaubt einen grofieren engestrom und auch dadurch eine intensive Kühlung.

[0008] In folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Konverter, der eine Sauerstoffblasdüse sufweist, welche für das erfindungsgamäße Verfahren eingerichtet ist.

[0009] Der in der Figur erkennbare Konverter 1 besitzt die übliche Gestaltung und eine übliche Auskleidung, Kan erkennt das Metallbad 2 und eine Schlackenschicht 3 sovie im boden 4 des konverters 1 eine Saubi- stoff-Eimbisadüse 5, die einen Fühlmantele aufweist. Das Einblasen des Sauerstoffes, dem ein anderes Gas oder ein Eehandlungsmuttel für die Schmelze beigegeben sein kann, erfolgt so, daß sien über den, chlackenspiagel gleichsem ein Matallsprudel 7 mit enulgierter Schlacke iffdet. Die Kuhlflüssigkeit, die in den kühlmantel 6 der Sauerstoffbinblasdüse 5 eingeführt wird, ist ein flüssiges betall. welches im Kreislauf über einen wärrmatauscher 8 umgepumpt wird. Die Pumpe θ ist im Ausführungsbeispiel eine Druckpumpe. Sie kann auch eine Sangpumpe sein. Der Wärmetauscher 8 ist so ausgelegt, daß im Wärme- tauscher 8 eine Abfuhr der in der Sauerstoff-Einissdüss aufgenommenen Warme erfolgt. Der wärmeabführende Wärmeträger im wärmeaustauscher 8 ist beispielsweise Hasser, welches bei 10 zugeführt und bei 11 abgeführt wird. Der N'etallkreislauf wird in seiner Höhe zweckmäßig so angcordnet, daß der Uruck des Flüssigmatalls in der Güse nur wenig über oder unter dem hydrostatischen Druck des Eisenbades auf der Füse liegt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Kühlung von zumindest einen Kühlmantel aufweisenden Sauerstoff-Einblasdüsen bei der Sauerstoff-Behandlung von Boheisen oder Stahl in einem bodenblasenden Konverter, Siernens-Martin-Ofen, Elektroofen oder anderem metallurgischen Gefäß,
wobei durch den Kühlmantel eine Kühlflüssigkoit hindurchgoführc wird,
und die Sauerstoff-Einblasdüse auf einer Temperatur von unter 600 °C gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlflüssigkeit ein flüssiges Metall verwendet und dieses im Kreislauf über einen Wärmetauscher zur Abfuhr der in der Sauerstoff-Einblasdüse aufgenommenen Wärme umgepumpt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigrnetall mit Siedepunkt über 600 ^*C verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigmetall Natrium oder Kalium und/oder deren Legierungen verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigmetall Lithium oder eine Lithium/Blei-Legierung verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung als Heißkühlung mit einem verflüssigten Metall durchgeführt wird, welches bei Eintritt in den Kühlmantel eine Temperatur von 400 °C oder mehr aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Metall mit Hilfe einer Pumpe durch den Kühlmantel geführt wird.

Zeichnung