DE2303978C2 - Vorrichtung zum Einbringen von feinkörnigen Behandlungsmitteln in Stahlschmelzen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einbringen von feinkörnigen Behandlungsmitteln (insbesondere von feinkörnigen Enischwefelungsmitteln und Aufstickungsmitteln) in Stahlschmelzen mit Hilfe eines Trägergases, bestehend aus Trägergasbatterie. Vorratsbehälter für das feinkörnige Behandlungsmittel, im Behältertiefsten angeordnetem, mit Trägergascinführungsstutzen und Suspensionsauslaß versehenem Suspensator und Tauchlanze, wobei die Tauchlanze über eine Förderleitung für den Suspensionsstrom mit dem Suspensionsauslaß des Suspensators in Verbindung steht, und auf die Tauchlanze eine Mischkammer aufgesetzt ist. die eine Einspeisung von Druckgas in den Suspensionsstrom zuläßt. — Die Formulierung »Mischkammer auf die Tauchlanze aufgesetzt« umfaßt auch Ausführungsformen, bei denen die Mischkammer im senkrechten Teil der gleichsam eine Verlängerung der Tauchlanze darstellenden Förderleitung angeordnet ist. — Als Trägergas kommen inerte Gase, z. B. Argon, in Frage. Da es sich um eine Aufstickung handelt. kann aber auch Stickstoff eingesetzt werden.

Bei einer bekannten Vorrichtung der beschriebenen Gattung (OE-PS 254 919) ist die Förderleitung unmittelbar an die Trägergasbatterie angeschlossen, der Suspensionsauslaß des Suspensators mündet in die Förderleitung lediglich ein. Eine erste Abzweigleitung führt vor dar Einmündung des Suspensionsauslasses in die Förderleitung von der Förderleitung in den Suspensator, eine zweite Abzweigleitung führt kopfseitig in den Vorratsbehälter, dem ein Vorratsbunker vorgeschaltet ist. Der Druck im Vorratsbehälter einerseits, die abgegebene Trägergasmenge in der Förderleitung andererseits werden geregelt, wozu an entsprechenden Stellen Steuerventile angeordnet und diesen Regelkreise zugeordnet sind. Um die Förderwirkung zu verbessern, ist die Mischkammer vorgesehen, die als zusätzlicher Injektor funktioniert. Das alles stellt nicht sicher, daß an der Mündung oder am Ende der Tauchlanze stets ein vorgegebener, im wesentlichen konstanter Druck des Trägergases herrscht, wie es erforderlich ist, wenn mit Hilfe der Tauchlanze die feinkörnigen Benandiungsmittel in einer Tiefe von etwa 2000 mm und mehr in die Stahlschmelze eingeblasen werden sollen, und zwar auch dann nicht, wenn über ein Reduzierventil od. dg!, der Abgabedruck der Trägergasbatterie konstant ist. Es i:,t nicht ausgeschlossen, daß gleichsam ein Kurzschluß über den Suspensator eintritt. Das bedeutet beachtliche Druckschwankungen. Solche Druckschwankungen führen einerseits zu unerwünschten Schwingungen der wegen großer Eintauchtiefe langen Tauchidii/.c und /u dadurch bedingten vorzeitigen Zerstörungen, andererseits kann es vorkommen, daß die Stahlschmelze in die Tauchlan/.c eindringt und die Tauchlanze dadurch unbrauchbar macht. Das alles gilt auch für eine Ausführungsform ähnlicher Gattung (DT-AS 1 148 938), bei der jedoch die Mischkammer fehlt. Die Tauchlanze selbst weist bei solchen Vorrichtungen zumeist einen Mantel aus feuerfester Umkleidung oder einen gekühlten Mantel auf. der ebenfalls nicht schwingungsfest ist.

In der mondernen Praxis und nach noch nicht /um Stand der Technik gehörenden Vorschlägen arbeitet man bei Einblastiefen von 2000 mm und mehr, was Tauchlanzen von 4000 bis 5000 mm Länge erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung so weiter auszubilden, daß an der Mündung oder am Ende der Tauchlanze ein stets gleicher Druck ohne Schwierigkeiten vorgebbar ist. und zwar auch bei extrem großer Länge der Tauchlanze und damit großer Tauchtiefe. Dabei muß die Tauchlanze im letzteren Falle 5 bis 10 min. in den flüssigen Stahl, dessen Temperatur mindestens 1530⁰C beträgt, eingefahren werden. Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, ausgehend von der Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung, daß die Mischkammer über eine Bypassleitung mit Steuerventil mit dem Behälterkopf des Vorratsbehälters in Verbindung steht und die Trägergasbatterie an den Trägergaseinführungsstutzcn des Suspensators angeschlossen ist. Die Mischkammer wird so durch einen Tcilstrom des Trägergases aus dem Suspensator gespeist. Der Druck am Ende oder an der Mündung der Tauchlanze wird folglich über das Steuerventil in der Bypassleitung eingestellt, welches entsprechend eingerichtet ist. Es kann sich bei dieser Einstellung um eine Steuerung oder auch um eine echte Regelung handeln. Wird der Abgabedruck der Trägcrgasbbatterie konstant gehalten, so reicht im allgemeinen eine bloße Steuerung aus. Im übrigen muß allerdings im Vorratsbehälter stets eine Mindestmenge an Behandlungsmitteln vorhanden sein, was unschwer kontrolliert werden kann. Der Druck an der Mündung oder am Ende der Tauchlanze läßt sich stets sehr genau halten, auf Druckschwankungen beruhende Schwingungen treten nicht auf. Ganz ausgeschlossen ist es, daß infolge plötzlichen Druckabfalls die Stahlschmelze in die Tauchlanze eindringt. Ohne weiteres kann man zusätzlich eine direkte Verbindungsleitung zwischen Mischkammer und

Trflgergnsbatterie oder einer weiteren Triigergasbatie-JL vorsehen, wobei auch diese ein Steuerventil aufweiten kaⁿⁿ· ^Eine derartige Maßnahme empfiehlt sich inslesondere dann, wenn die Vorrichtung insgesamt mit

Ϊßgenüber dem hydrostatischen Druck der Schmelze _n Bereich der Tauchtiefe nur sehr geringem Überdruck arbeitet, beispielsweise auch bei abgeschaltetem Suspensionsslrom während des Ein- und Ausfahrens j_er Tauchlanze. Im übrigen wird man im Interesse einer möglichst genauen Druckeinstellung dafür sor-•en. daß die Di uckverluste in der Mischkammer mög-Jcnst gering sind. Hierzu geht ein Vorschlag der Erfindung dahin, daß die Mischkammer aus einem zylindriichen Mischkammergehäuse besteht, durch das die Förderleitung axial hindurchgeführt ist und in das die Bypassleitung (vorzugsweise tangential) einmündet, _Wobei die Förderleitung im Bereich des Miichkammer- «ehäuses eine oder mehrere Trägergaseintrittsöffnun-•en aufweist. Es kann sich dabei z. B. um ringförmige oder um schlitzförmige öffnungen handeln. Im allgcmeinen wird man zur Erzielung stationärer Strömungsverhältnisse insgesamt die Anordnung so treffen, daß sich bei einer Betätigung der Tauchlanze die geometrischen Verhältnisse zwischen den einzelnen Aggregaten der Vorrichtung nicht ändern, und zwar auch nicht über »5 die Verstellung von Schlauchleitungen. Mit stationären Rohrleitungen kann man ohne weiteres arbeiten, wenn die Mischkammer auf der Tauchlanze angeordnet ist. und wenn die Tauchlanze über Hilfsvorrichtungen starr an den Vorratsbehälter angeschlossen und mit diesem zum Eintauchen der Tauchlanze heb- und senkbar ist.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Schwierigkeiten der Druck am Ende oder an der Mündung der Tauchlanze garantiert werden kann, und zwar unter Verzicht auf komplizierte Regeleinrichtungen, die man an sich für erforderlich halten würde. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein Trägergasstrom, der in der beschriebenen Weise über die Bypassleitung fließt und uadurch durch das Behandlungsmittel im Vorratsbehälter gleichsam gedrosselt ist, über ein Steuerventil in bezug auf den Druck an der Mündung der Tauchlanze hinreichend genau eingestellt werden kann, wobei diese Einstellung durch das Arbeiten des Suspensators störend nicht beeinflußt wird. Gleichzeitig erreicht man eine sehr gleichmäßige Förderung djs Behandlungsmittels, d. h., auch die Materialmengc ist über die Auslegung des Suspensators sehr genau einstellbar. Dazu trägt bei, daß erfindtingsgcmäß die gesamte Gasmenge, die an der Mündung der Tauchlanze austritt, auch durch das feinkörnige Behandlungsmittel im Vorratsbehälter strömt und folglich zur Aufwirbelung beiträgt. Komplizierte Materialmengcneinstellvorrichtungen (vgl. Gießerei 55. 1968, S. 5) erübrigen sich. Druckschwankungen könnten bei einer Tauchlanze durch eine geringfügige Änderung der Fördermenge und der damit verbundenen Qucrschnittsverändemng im Suspensionsauslaß des Suspensators hervorgerufen werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung treten solche Druckschwankungen nicht auf. Sie werden auf einfache Weise durch die Einspeisung derjenigen zumeist geringen Trägergasmengen vermieden, die durch die Trägergaseinführungsöffnungen der Mischkammer in die zumeist senkrechte Förderleitung eintreten. Die Einspeisung erfolgt völlig selbsttätig, da über die Bypassleitung nur dann mihr Gas entnommen wird, wenn sich der Druck in der Förderleitung verringert. Ein besonderer Vorteil ist es, daß im oberen und damit nicht temperaturbeanspmehien Teil der Lanze eingespeist wird. Die Einspeisung arbeitet überraschenderweise trotz des Behandlungsmittelpolsters im Vorratsbehälter völlig verzögerungsfrei. Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen der beschriebenen Gattung wi.d auf die sonst übliche zusätzliche Injektorwirkung eines Teilgasstromes in der Mischkammer (OE-PS 254 919) verzichtet. Der Bypass kann sogar so weit gedrosselt werden, daß eine Injektorwirkung, insbesondere auch wegen der Ausbildungsform der Trägergaseintnttsoftnung in der Förderleitung, nicht mehr möglich ist. Der Durchmesser der Förderleitung in der Tauchlanze muß auf die Fördermenge des feinkörnigen Behandlungsmittels zur Erreichung geringer Fördergasmengen abgestimmt sein. Es versteht sich auch, daß die Vordrucke auf die Gesamtlänge und Eintauchtiefe der Lanze abgestellt sein müssen. Je tiefer eingetaucht wird, desto höher muß der Druck sein. Die Vorrichtung kann sowohl bei oben offenen Gefäßen als auch bei geschlossenen Gefäßen, wie sie z. B. bei der Vakuumbehandlung von Stahl gebrauchlich sind, benutzt werden, so daß, falls dies erwünscht ist, Feststoffe war- end der Vakuumbehandlung in das Stahlbad eingebracht werden können.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt in schematicher Darstellung

F i g. I eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum einbringen von feinkörnigen Behandlungsmittel in Stahlschmelzen, teilweise im Schnitt.

Γ i g. 7 in gegenüber der F i g. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 1,

F i g. 3 im Maßstab der F i g. 2 einen Schnitt in Richtung B-8durch den Gegenstand nach F i g. 2.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Einbringen von feinkörnigen Behandlungsmitteln, insbesondere von feinkörnigen Enischwefelungsmitteln und Aufslickmitteln in Stahlschmelzen mit Hilfe eines Trägergases. Die Vorrichtung besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau zunächst aus der Trägergasbatterie 1. dem Vorratsbehälter 2 für das feinkörnige Behandlungsmittel, einem im Behälter'.iefsten angeordneten, mit Trägergaseinführungsstutzen 3 und Suspensionsauslaß 4 versehenen Suspensator 5 und der Tauchlanze 6. die über eine Förderleitung 7 für den Suspensionsstrom mit dem Suspensionsauslaß 4 des Suspensators in Verbindung steht. Der Suspensator 5 besteht, in an sich bekannter Weise, beispielsweise aus einem Siebboden 8 im Behältertiefsten des Vorratsbehälter 2, der in Verbindung mit dem Trägcrgaseinführungsstutzen 3 so ausgelegt ist. daß eine intensive Verwirbelung erreicht wird. Das ist in der F i g. 1 in einem Ausschnitt angedeutet worden. Die Förderleitung 7 weist eine Mischkammer 9 auf, die eine Einspeisung von Druckgas in den Suspensionsstrom zuläßt. Dabei wird aber nicht ein fremdes Druckgas eingeführt, vielmehr ist die Anordnung so gctroifen, daß die Mischkammer 9 über eine Bypassleitung 10 mit Steuerventil 11 mit dem Behälterkopf des Vorratsbehälters 2 in Verbindung steht. Die Trägergasbatterie 1 ist nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung lediglich an den TrägergaseinfOhrungsstutzen 3 des Suspensators 5 angeschlossen. Nicht dargestellt ist, daß zusätzlich eine direkte Verbindungsleitung zwischen Mischkammer 9 und Trägergasbatterie 1 vorgesehen werden kann; ist sie vorgesehen, so weist auch diese ein Steuerventil auf. Die Gestaltung der Mischkammer 9 entnimmt man aus den F i g. 2 und

3. Die Mischkammer 9 besieht aus einem zylindrischen Mischkammergehäuse 12, durch das die Förderleitung 7 axial hindurchgeführt ist. Die Bypassleitung 10 mündet in die Mischkammer 9 tangential ein. Die Förderleitung 7 selbst besitzt im Bereich des Mischkammergchäuses 12 mehrere Trägergaseintrittsöffnungen 13. Es könnte dort auch ein Injektor ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel befindet sich die Mischkammer 9 auf der Tauchlanze 6. Die Tauchlanze 6 ist über Hilfsvorrichtungen 14 starr an den Vorratsbehälter 2 angcschlossen und mit diesem zurr» Eintauchen der Tauchlanze 6 in die Stahlschmelze heb- und senkbar. Dazu ist ein besonderes Stativ 15 vorgesehen. Die Stahlschmelze befindet sich in der in der Figur nur angedeuteten Pfanne 16, die Eintauchtiefe liegt bei 2000 mm.

Durch Einstellung eines Reduzierventils 17 der Trägergasbatterie 1 wird der Abgabedruck konstant eingestellt. Danach ist es durch Einstellung des Steuerventils 11 der Bypassleitung 10 möglich, den Abgabedruck an der Mündung der Tauchlanze 6 konstant zu halten. Es kann sich bei diesem Steuerventil 11 um ein einfaches Überströmventil handeln, obwohl auch mit einem Regelventil mit zugeordnetem Regelkreis gearbeitet werd-en kann. Ein Ventil 18 unter dem Suspensator 5 dient im allgemeinen nur dazu, den Suspensionsstrom zuzuschalten oder abzuschalten. Eine Stcuerfunktion ist an dieser Stelle nicht erforderlich. Ohne weiteres können Zusatzaggregate und Hilfsaggregate vorgesehen werden, so Durchflußmeßgeräte in der Förderleitung 7 und in der Bypassleitung 10 Druckanzeigegeräte und Regulierventile für die Einregelung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einbringen von feinkörnigen Behandlungsmittel in Stahlschmelzen mit Hilfe eines Trögergases, bestehend aus Trägergasbatterie, Vorratsbehälter für das feinkörnige Behandlungsmittel, im Behältertiefsten angeordnetem, mit Trägergaseinführungsstuuen und Suspensionsauslaß versehenem Suspensator und Tauchlanze, wobei die Tauchlanze über eine Förderleitung für den Suspensionsstrom mit dem Suspensionsauslaß des Suspensators in Verbindung steht und auf die Tauchlanze eine Mischkammer aufgesetzt ist, die eine Einspeisung von Druckgas in den Suspensionsstrom zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (9) über eine Bypassleitung (10) mit Steuerventil (11) mit dem Behälterkopf des Vorratsbehälters (2) in Verbindung steht und die Trägergasbatterie (1) an den Trägergaseinführungssiut>:en (3) des Suspen.<..t;ors (5) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (9) aus einem zylindrischen Mischkammergehäuse (12) besteht, durch das die Förderleitung (7) axial hindurchgeführt ist und in das die Bypassleitung (10) einmündet, wobei die Förderleitung (7) im Bereich des Mischkammergehäuses (12) eine oder mehrere Trägergaseintrittsöffnungcn (13) aufweist.

3. Vorrichtung nach Jen Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tatichlanze (6) über Hilfsvorrichtungen (14) starr an den Vorratsbehälter (2) angeschlossen un& mit d jsem zum Eintauchen der Tauchlanze heb- u>id sen¹ bar ist.