DE2946030C2

DE2946030C2 - Method for protecting the nozzles and the refractory lining of a vessel for refining a molten metal

Info

Publication number: DE2946030C2
Application number: DE19792946030
Authority: DE
Inventors: Ralph Dipl.-Ing. Sao Paulo Weber; William Charlotte N.C. Wells
Original assignee: Korf Industrie und Handel and Co Kg 7570 Baden-Baden De GmbH; Korf Industrie und Handel and Co Kg 7570 Baden-Baden GmbH
Current assignee: Kortec AG
Priority date: 1979-11-14
Filing date: 1979-11-14
Publication date: 1982-11-25
Also published as: DE2946030A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner bezieht sie sich auf eine Einblasvorrichtung für dieses Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 9.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1. It also relates on an injection device for this method according to the preamble of claim 9.

Beim Frischen von Metallschmelzen, insbesondere von flüssigem Roheisen in einem Siemens-Martin-Ofen, in einem Lichtbog *nofen oder in einem Konverter mittels eines unterhalb der Badoberfläche eingeleiteten sauerstoffhaltigen Gases besteht das Problem, die Düse und die die Düse umgebende feuerfeste Auskleidung des Gefäßes vor einer allzu schnellen Abnutzung zu schützen. Obwohl bereits große Anstrengungen unternommen worden sind, den Düsenverbrauch und den Verbrauch an feuerfester Auskleidung im Bereich der Düse zu reduzieren (siehe beispielsweise DE-PS 22 43 206 und DE-OS 27 41 850), kann das Problem noch nicht als gelöst angesehen werden.When refining molten metal, especially liquid pig iron in a Siemens-Martin furnace, in an arc furnace or in a converter by means of one introduced below the bath surface oxygen-containing gas there is the problem of the nozzle and the refractory lining surrounding the nozzle To protect the vessel from too rapid wear and tear. Although great efforts have already been made, the nozzle consumption and the To reduce the consumption of refractory lining in the area of the nozzle (see for example DE-PS 22 43 206 and DE-OS 27 41 850), the problem cannot yet be regarded as solved.

Durch die DE-AS 2040 824 ist ein Verfahren zur Verhinderung der Entwicklung vpn braunem Rauch beim Frischen von Roheisen in einem Konverter bekanntgeworden, bei dem mittels einer unterhalb der Badoberfläche angeordneten Einblasvorrichtung aus drei konzentrischen Rohren ein sauerstoffhaltiges Gas und ein dissoziierendes, endotherm reagierendes Schutzgas eingeblasen wird. Das aus Wasserdampf oder Kohlendioxid bestehende Schutzgas wird durch den zentralen Kanal und den äußeren Ringkanal, der Sauerstoff durch den inneren Ringkanal eingeblasen. Der SauerstoffdrucK soll bei etwa 10 bar liegen und der Sauerstoffdurchsatz bei 5,5 mVmin. Durch Einleiten des endotherm reagierenden Schutzgases innerhalb des Sauerstoffstromes werden auch in dem den Düsen unmittelbar gegenüberliegenden Bereich des Metallbades solche Temperaturen, die zur Eisenverdampfung und damit zur Entwicklung von braunem Rauch führen könnten, mit Sicherheit vermieden. Um den Bodenverschleiß gering zu halten, soll der Druck des in das Metallbad eingeblasenen Sauerstoffs kleiner als 11 bar sein, als bevorzugter Sauerstoffblasdruck werden etwa 10 bar angegeben.DE-AS 2040 824 describes a method for preventing the development of brown smoke became known when refining pig iron in a converter, in which by means of a below the Injection device from three concentric tubes arranged on the bath surface an oxygen-containing gas and a dissociating, endothermically reacting protective gas is blown in. That from water vapor or Carbon dioxide existing protective gas is through the central channel and the outer ring channel, the Oxygen is blown in through the inner ring channel. The oxygen pressure should be around 10 bar and the Oxygen throughput at 5.5 mVmin. By initiating the endothermic reacting protective gas within the oxygen flow are also in the nozzle directly opposite area of the metal bath such temperatures that for iron evaporation and thus could lead to the development of brown smoke, avoided with certainty. In order to keep the floor wear to a minimum, the pressure of the in the Metal bath of blown oxygen less than 11 bar The preferred oxygen blowing pressure is given as about 10 bar.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren der im Oberbegriff genannten Art, mit dem sich der Düsenverbrauch und der Verbrauch an feuerfester Auskleidung gegenüber bekannten Verfahren verringern und damit eine höhere Standzeit der Einblasvorrichtung für das sauerstoffhaltige Gas erzielen läßt. Ferner soll eine Einblasvorrichtung für dieses Verfahren angegeben werden.The aim of the invention is a method of the type mentioned in the preamble, with which the nozzle consumption and the consumption of refractory lining reduce compared to known methods and thus a longer service life of the injection device for the Can achieve oxygen-containing gas. Furthermore, a blowing device for this method is specified will.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet. Vorteil-The method according to the invention is characterized by the features of claim 1. Advantage-

hafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind den Ansprüchen 2 bis S zu entnehmen. Die erfindungsgemäße Einblasvorrichtung ist durch die Ansprüche 9 und 10 gekennzeichnet.Adequate refinements of this method can be found in claims 2 to S. The inventive Injection device is characterized by claims 9 and 10.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich geworden, cine Standzeit der Düsen und der die Düsen umgebenden feuerfesten Auskleidung von 400 Betriebsstunden zu erzielen. Die im Vergleich zu den bekannten Verfahren wesentlich vergrößerte Haltbarkeit, der Düsen wird darauf zurückgeführt, daß neben der üblichen Suiiitzwtrkung durch die Kohlenwasserstoffe aufgrund der endothermen chemischen Reaktion des Kohlendioxids mit dem Kohlenstoff im Metall die Temperatur des Metallbades im Bereich der Düse herabgesetzt wird und muß darüber hinaus die Bildung von Eisenoxid FeO im Bereich der Düsen vermindert wird, wodurch sich der Angriff auf das feuerfeste Material verringertThe measures according to the invention have made it possible to reduce the service life of the nozzles and the Nozzles surrounding the refractory lining to achieve 400 hours of operation. The compared to the known processes significantly increased shelf life, the nozzle is attributed to that next the usual effect of the hydrocarbons due to the endothermic chemical reaction of carbon dioxide with the carbon in the metal The temperature of the metal bath in the area of the nozzle is reduced and must also be the formation of iron oxide FeO in the area of the nozzles is reduced, thereby increasing the attack on the refractory Material decreased

Die Erfindung wird anhand von drei Figuren näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to three figures. It shows

F i g. i eine Einblasvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem im Schnitt dargestellten Herdofen,F i g. i an injection device for carrying out the method according to the invention in a section illustrated hearth furnace,

Fig.2 den die Einblasvorrichtung enthaltenden Abschnitt aus F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,Fig.2 containing the injection device Section from FIG. 1 on an enlarged scale,

F i g. 3 die Einblasvorrichtung beim Einsatz in einen Konverterboden.F i g. 3 the injection device when used in a converter base.

Fig. 1 stellt im Schnitt einen Herdofen 1, wie einen Siemens-Martin-Ofen, dar. durch dessen Seitenwand an wenigstens einer Stelle eine Einblasvorrichtung 2 geführt ist, die unterhalb des Badspiegels 3 in das Gefäß mündet Oberhalb des Badspiegels münden ferner zwei Brenner 4.Fig. 1 shows in section a hearth furnace 1, such as one Siemens-Martin furnace, a blowing device 2 through its side wall at at least one point is performed, which opens below the bath level 3 into the vessel. Above the bath level, two also open out Burner 4.

Wie F i g. 2 erkennen läßt, enthält die Manteldüse drei konzentrische, durch Abstandhalter (nicht dargestellt) im Abstand voneinander gehaltene Rohre 11,12,13 die Einlasse 14, 15, 16 für Gase bzw. Gasgemische enthalten. Durch diese Rohre wird ein zentraler Kanal 17 und es werden ein erster Ringkanal 18 und ein zweiter Ringkar.al 19 gebildet Die Mündung der Rohre in das Ofeninnere kann, wie dargestellt, in Form der Ringkanäle oder aber auch durch die Ringkanäle abdeckende Ringscheiben mit Austrittsöffnungen längs des Umfangs ausgebildet sein. Das äußere Rohr 13 ist im Mauerwerk verankert. Es ist ferner im äußeren Bereich der Ofenwand von einem geschlossenen Rohrabschnitt 20 umgeben, der einen Einlaß 21 für ein gasförmiges Medium sowie an dem der Düsenmündung zugekehrten Ende längs seines Umfangs verteilte Gasaustrittsöffnungen 22 aufweist. Ferner sind an der Außenfläche dieses Rohrabschnittes 20 zwei konzentrische Scheiben 23 aufgebracht. Der Rohrabschnitt 20 dient einschließlich der Scheiben 23 dazu, die zwischen der Feuerfestmasse und dem äußeren Mantelrohr 13 zurückströmenden brennbaren Gase daran zu hindern, bis nach außen zu gelangen.Like F i g. 2 shows, the jacket nozzle contains three concentric tubes 11,12,13 held at a distance from one another by spacers (not shown) Inlets 14, 15, 16 for gases or gas mixtures included. A central channel is created through these pipes 17 and a first ring channel 18 and a second Ringkar.al 19 are formed The mouth of the pipes into the furnace interior, as shown, in the form of the ring channels or also through the ring channels covering ring disks with outlet openings along the circumference. The outer tube 13 is in Masonry anchored. It is also in the outer area of the furnace wall of a closed pipe section Surrounded 20, the one inlet 21 for a gaseous medium and that facing the nozzle mouth Has gas outlet openings 22 distributed along its circumference at the end. Furthermore, this is on the outer surface Pipe section 20 two concentric disks 23 are applied. The pipe section 20 serves inclusive of the disks 23, which flow back between the refractory mass and the outer jacket tube 13 to prevent flammable gases from escaping to the outside.

Während des Frischprozesses wird durch den zentralen Kanal 17 ein Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid eingeblasen, wobei sich im Laufe des Verfahrens der Kohlendioxidanteil vergrößert. Durch den ersten Ringkanal 18 wird ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und Kohlendioxid mit sich im Laufe des Frischprozesses vergrößerndem Kohlendioxidanteil eingeblasen und durch den zweiten Ringkannl 19 ein Gemisch aus 50% Kohten^'sssontoff und W/o Kohlendioxid. Dem Rohrabschnitt "^ *>a0. Svekstou ^igc-'ührt, und zwar nur so viel, daß gerade durch das aus den Äusirittiöffnungen 22 austretende Stickstoffgas ein 7.urückströmen der brennbaren Gase zwischen der Feuerfestmasse und dem äußeren Mantelrohr i3 verhindert wird.During the fresh process, a mixture of oxygen and carbon dioxide is blown in through the central channel 17, the carbon dioxide content increasing in the course of the process. A mixture of hydrocarbons and carbon dioxide with a proportion of carbon dioxide increasing in the course of the fresh process is blown through the first ring channel 18 and a mixture of 50% carbon and water / carbon dioxide is blown through the second ring channel 19. The pipe section "^ *> a0. Svekstou ^ igc-'leads, and only so much that the nitrogen gas emerging from the outlet openings 22 prevents the flammable gases from flowing back between the refractory mass and the outer jacket pipe.

Es werden im folgenden die Verfahrensbedingungen bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel angegeben.The process conditions in a preferred embodiment are given below.

Die konzentrisch angeordneten Rohre der Einblasvorrichtung hatten die folgenden Abmessungen:The concentrically arranged tubes of the blowing device had the following dimensions:

Innenrohr 11
erstes Mantelrohr 12
zweites Mantelrohr 13
Rohrabschnitt 20Inner tube 11
first jacket tube 12
second jacket pipe 13
Pipe section 20

konzentrische
Scheiben 23concentric
Washers 23

Innendurchmesser 13 mm
Außendurchmesser 16 mm
Innendurchmesser 20 mm
Außendurchmesser 26 mm
Innendurchmesser 32 mm
Außendurchmesser 48 mm
Innendurchmesser 60 mm
Außendurchr -isser 72 mmInner diameter 13 mm
Outside diameter 16 mm
Inner diameter 20 mm
Outside diameter 26 mm
Inside diameter 32 mm
Outside diameter 48 mm
Inner diameter 60 mm
Outside diameter 72 mm

Außendurchmesser 150 mmOutside diameter 150 mm

Druck und Durchsatz des Gases bzw. der Gasgemische gemessen in den Zuleitungen zu den einzelnen Rohren 11,12,13:Pressure and throughput of the gas or the gas mixture measured in the supply lines to the individual Tubes 11,12,13:

Rohr 11 bzw. zentraler Kanal 17Pipe 11 or central channel 17

erstes Mantelrohr 12 bzw.
erster Ringkanal 18first jacket tube 12 or
first ring channel 18

zweites Mantelrohr 13 bzw.
zweiter Ringkanal 19second jacket pipe 13 or
second ring channel 19

4 bar
3 m-Vmin4 bar
3 m-Vmin

2,5 bar
03 m³/min2.5 bar
03 m ³ / min

2,5 bar
03 mVmin2.5 bar
03 mVmin

Die angegebenen Werte gelten für einen Siemens-Martin-Ofen von 25 to. Bei größeren Öfen und bei einer Anwendung der Einblasvorrichtung in einem Konverter erhöhen sich die angegebenen Werte des Gasdrucks um etwa 0," bis I bar.The specified values apply to a Siemens-Martin furnace of 25 tons. With larger ovens and one Using the injection device in a converter increases the specified gas pressure values by about 0. "to I bar.

Mit der beschriebenen Einblasvorrichtung und den angegebenen Verfahrensbedingungen ließen sich Standzeiten von über 400 Betriebsstunden erzielen. Hierbei wurde zunächst in den zentralen Kanal ein Gasgemisch aus 90Vol.-% Sauerstoff und 10Vol.-% Kohlendioxid eingeblasen und abhängig von dem fortschreitenden Frischvorgang wurde der Anteil des Kohlendioxids im Gasgemisch bis auf 100Vol.-% erhöht. Gleichzeitig wurde der Anteil des Kohlendioxids in dem durch den ersten Ringkanal 18 eingeblasenen Gasgemisch aus Propan und Kohlendioxid von 10Vol.-% bis auf 50 Vol.-% je nach den Bedingungen und dem Grad des Frischprozesses erhöht. Durch den zweiten Ringkanal 13 wurde ein Gasgemisch aus gleichen Volumenanteilen an Propan und Kohlendioxid eingeblasen. Das dem Rohrabschnitt 20 zugeführte Stickstoffgas wurde jeweils nur m einer solchen Menge zugegeben, daß rjsradt. ein Zurückströmen der brennbaren Gase zwischen der Feuerfestmasse und dem äußeren Mantelrohr 13 bzw. dem Rohrabschnitt 20 verhindert wurde.With the blowing device described and the specified process conditions could be Achieve a service life of over 400 operating hours. This was initially a in the central canal Gas mixture of 90Vol .-% oxygen and 10Vol .-% carbon dioxide blown in and depending on the As the freshening process progressed, the proportion of carbon dioxide in the gas mixture was reduced to 100% by volume. elevated. At the same time, the proportion of carbon dioxide in that blown through the first annular channel 18 was increased Gas mixture of propane and carbon dioxide from 10% by volume to 50% by volume depending on the conditions and the degree of freshening process increased. A gas mixture was discharged through the second annular channel 13 blown in equal proportions by volume of propane and carbon dioxide. The fed to the pipe section 20 Nitrogen gas was only used in such an amount admitted that rjsradt. a backflow of the combustible Gases between the refractory mass and the outer jacket pipe 13 or the pipe section 20 was prevented.

Fig. 3 zeigt den Einsatz der 'orschriebenen Einblasvorrichtung 2 bei e;,n.o> Konverter 25.3 shows the use of the prescribed injection device 2 at e;, n.o> converter 25.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Verfahren zum Schutz der Düsen und der feuerfesten Auskleidung eines Gefäßes zum Frischen einer Metallschmelze, insbesondere von Roheisen, im Bereich einer unterhalb der Badoberfläche angeordneten Einblasvorrichtung mit einer Düse aus wenigstens drei konzentrischen Rohren, durch die ein sauerstoffhaltiges Gas und ein Schutzfluid aus Kohlenwasserstoffen und Kohlendioxid zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,1. A method for protecting the nozzles and the refractory lining of a vessel for refining a molten metal, in particular from Pig iron, in the area of an injection device arranged below the bath surface with a Nozzle made up of at least three concentric tubes through which an oxygen-containing gas and a Protective fluid composed of hydrocarbons and carbon dioxide is supplied, characterized in that

daß durch den zentralen Kanal (17) sauerstoffhaltiges Gas bei einem Druck zwischen 3 und 5 bar mit einem Durchsatz zwischen 2 und 4 nvVmin eingeblasen wird,that through the central channel (17) oxygen-containing gas at a pressure between 3 and 5 bar a throughput between 2 and 4 nvVmin is blown in,

daß durch die beiden sich an den zentralen Kanal anschließenden Ringkanäle (18, 19) jeweils gasförmige Kohlenwasserstoffe und Kohlendioxid eingeblasen werden, und daß der Druck der durch diese Ringkanäle (18, 19) eingeblasenen Gase um wenigstens 1 bar kleiner als der des durch den zentralen Kanal (17) eingeblasefien Gases und der Durchsatz bis zu 20% des Durchsatzes des durch den zentralen Kanal eingeblasenen Gases istthat gaseous hydrocarbons and carbon dioxide are blown in through the two ring channels (18, 19) adjoining the central channel, and that the pressure of the gases blown in through these annular channels (18, 19) is at least 1 bar less than that of the gas blown in through the central channel (17) and the throughput up to 20% of the Throughput of the gas injected through the central channel

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Propan als gasförmiger Kohlenwasserstoff verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that propane is used as the gaseous hydrocarbon.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der liruck der durch die Ringkanäle (18,19) einfeeblasenen Gase um 1,5 bar kleiner als der des durch den : sntralen Kanal (17) eingeblasenen Gases und der Durchsatz bis zu 10% des Durchsatzes des durch den zentralen Kanal eingeblasenen Gases ist3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the liruck by the Ring channels (18, 19) inject fair-blown gases by 1.5 bar smaller than that of the gas blown in through the central duct (17) and the throughput up to 10% is the flow rate of the gas injected through the central channel

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Kohlendioxids im Gasgemisch der durch den ersten, sich an den zentralen Kanal (17) anschließenden Ringkanal (18) eingeblasenen Gase im Laufe des Frischprozesses von IOVol.-% auf 50Vol.-% ansteigt4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the proportion of the Carbon dioxide in the gas mixture through the first, adjoining the central channel (17) Ring channel (18) blown gases increases in the course of the fresh process from IOVol .-% to 50Vol .-%

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch den zweiten sich an den ersten Ringkanal (17) anschließenden Ringkanal (19) gasförmige Kohlenwasserstoffe und Kohlendioxid im Volumenverhältnis von etwa 1 :1 zugeführt werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that through the second to the first ring channel (17) adjoining ring channel (19) gaseous hydrocarbons and Carbon dioxide in a volume ratio of about 1: 1 are fed.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den zentralen Kanal (17) ein Gemisch aus Sauerstoff- und Kohlendioxidgas mit sich im Laufe eines Frischproi:e?ses vergrößerndem Kohlendioxidanteil eingeblasien wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that through the central Channel (17) a mixture of oxygen and carbon dioxide gas with a proportion of carbon dioxide increasing in the course of a fresh profile is blown in.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Kohlendioxids im Gasgemisch Sauerstoff/Kohlendioxid im Laufe des Frischprozesses von 10Vol.-% auf 100Voi.-% ansteigt. w7. The method according to claim 6, characterized in that the proportion of carbon dioxide in the Oxygen / carbon dioxide gas mixture in the course of the fresh process from 10% by volume to 100% by volume increases. w

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einem Rohrabschnitt (20), der das äußerste der konzentrischen Rohre der Düse (2) in einem äußeren Wandbereich des Frischgefäßes konzentrisch umgibt und an dem dem Gefäßinneren zugewandten Ende Gasaustrittsöffnungen (22) aufweist, ein inertes Gas, vorzugsweise Stickstoffgas, zugeführt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a pipe section (20), the outermost of the concentric tubes of the nozzle (2) in an outer wall area of the Surrounds the fresh vessel concentrically and has gas outlet openings (22) at the end facing the interior of the vessel, an inert gas, preferably Nitrogen gas is supplied.

9. Einblasvorrichtung für das Verfahren nach Anspruch 8, mit einer Düse aus wenigstens drei konzentrischen, durch Abstandhalter im Abstand voneinander gehaltenen Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß das äußerste Rohr (13) von einem Rohrabschnitt (20) umgeben ist, der einen Einlaß (21) für ein gasförmiges Medium sowie an Jem der Düsenmündung zugekehrten Ende längs seines Umfangs verteilte Gasaustrittsöffnungen (22) aufweist9. Injection device for the method according to claim 8, with a nozzle of at least three concentric tubes held at a distance from one another by spacers, characterized in that the outermost tube (13) of one Pipe section (20) is surrounded, which has an inlet (21) for a gaseous medium and the Jem Has nozzle mouth facing end along its circumference distributed gas outlet openings (22)

10. Einblasvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche des Rohrabschnittes (20) wenigstens eine konzentrische Ringscheibe (23) aufgebracht ist10. Injection device according to claim 9, characterized in that on the outer surface of the Pipe section (20) is applied at least one concentric annular disc (23)