DE7030846U - Duesenstockboden mit ringspaltduesen. - Google Patents
Duesenstockboden mit ringspaltduesen.Info
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Description
it ι* · · * «4
β MÜNCHEN 22 · WIDENMAVERSTRASSE 40 1 BERLIN-DAHLEM 33 ■ PODBIELSKIALLEE ββ
BERLIN : DIP'.-ING. R. MÜLLER-BÖRNER MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H. WEY
23 30^ A
Neunkircher Eisenwerk AG-vorm.
Gebrüder 3tumm
Nerinkirchen/Saar
^ Dtiseixs fcockb jden mit Ringspaltdüsen,
für Stahlkonverter "/>
Die Erfindung betrifft einen Düsenatockboden mit RingspA.ltdüsen
für Stahlkonverter durch welchen die Entwicklung von braunem Rauch beim Frischen von Roheisen unter Verwendung von
reinem Sauerstoff verhindert werden soll, wobei der aus einer Ringspaltdüse austretende Sauerstoffstr&hl einerseits von einom
Mantel aus einem dissoziierenden endotherm reagierenden Schutzgas
umgeben ist, andererseits selbst einen Zentralstrahl desselben oder eines anderen endotherm reagierenden oder anderweitig
kühlenden Schutzgases umhüllt.
Es ist bekannt, daß beim Aufblasen von reinem Sauerstoff auf ein in einem Frischgefäß befindliches Metallbad, das bevorzugt
Eisen enthält, im Auftreffpunkt des Strahles auf das Bad, dem
sogenannten Brennfleck, so hohe Temperaturen entstehen, daß
Eisen verdampft und oxidiert. Diese Eisenoxide bilden feste Part diel, die mit dem Abgase t rom aus dem Frisohgefaß ausgetragen werden und den bekannten braunen Rauoh bilden, zu dessen
Entfernung aus Gründen der Reinhaltung der Luft aufwendige und kostspielige Maßnahmen getroffen werden müssen.
Anhand von Vttrsuohen wurde erkannt, daß die Entwicklung von
braunem Rauch duroh Zusatz von gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen und anderen Gasen, wie z.B. Wasserdampf
oder CO2, zum Sauerstoffstrahl herabgesetzt werden kann.
Diese Zusätze bewirken eine Kühlung des Brennflecke, woduroh
die Eisenverdampfung und damit die Bildung von braunem Rauoh vermindert wird, Diese Kühlung erfolgt entweder duroh
Dissoziation der zugeführten Zusätze oder aber duroh reichliches Angebot eines nichtdissoziierenden Gases, also
entweder durch Aufnahme von Wärme zur Dissoziation oder durch rein physikalische Erwärmung.
Beim Frischen von Roheisen naoh dem klassischen Windfrisohverfahren wird Frischgas duroh Öffnungen im Boden des Frisohgefäßes in das Bad eingeblasen. Dabei bildet sioh über der
Gaseintrittsoffnung ein Hohlraum, dessen gesamte Oberfläche
als Brennfleok anzusehen ist.
Beim klassisohen Thomas-Verfahren wird als Blasmittel Luft
verwendet, Der in dieser eathaltene Stickstoff reicht aus,
um die Brennflecktemperatur so niedrig zu halten, daß eine Eisenverdampfung während der Entkohlung größtenteils unterbleibt. Infolgedessen beobachtet man beim Thomas-Verfahren
während der Entkohlungeiperiode kaum braunen Rauch am
Konverteraustritt.
Beim Beginn der Entphosphorung setzt jedooh eine sehr starke Rauchentwicklung ein. Zu diesem Zeitpunkt ist die Temperatur
des Metallbades im Konverter und somit auoh der Wärmeinhalt so hooh, daß während der Phosphorverbrennung und der dadurch
verursachten Wärmezufuhr die Kühlwirkung des in der eingeblasenen
Luft enthaltenen Stickstoffes nioht mehr ausreicht, eine Eisenverdampfung im Brennfleck zu verhindern. Der mit
der Luft eingeblasene Stickstoff wirkt dann als "Gaslift" für das aus verdampftem Eisen unter Sauerstoffeinwirkung
gebildete Eisenoxidul und trägt dieses durch das Bad aus dem Konverter in die Atmosphäre.
Wird unter Verwendung des klassischen Thomas-Verfahrens der
Sauerstoffanteil des Blaswinde3 auf ca. 30 bis kO % erhöht
und wird bereits mit Beginn der Entkohlung mit diesem erhöhten ,Sauer stoff anteil geblasen, so ist die Breunflecktemperatur
bereits von vornherein so hooh, daß eine Eisenverdampfung einsetzen und brauner Rauch entstehen können.
Mit Einsetzen der Entphosphorung beobachtet man aufgrund der zuvor beschriebenen Temperaturerhöhung des Bades eine
intensive Steigerung der Rauchentwicklung.
Ende der vierziger Jahre wurden Versuche unternommen, um zur Verhinderung einer erhöhten Stickstoffaufnähme durch das
Metall reinen Sauerstoff durch den Boden der Frischgefäße zu blasen, und es wurden Verfahren entwickelt, bei denen
Gemische von Sauerstoff und Wasserdampf bzw. Sauerstoff- und Kohlendioxidgemische duroh Einfachdüseü in das Bad geblasen
wurden. Dabei wurde eine beachtliche Reduzierung der Bildung von braunem Rauoh beobachtet, weil die Kühlwirkung
infolge der Dissoziation dieser Gase erheblich stärker war als die Kühlwirkung des in der Luft enthaltenen Stickstoffes.
Bei den in jüngster Zeit entwickelten Bodenblasverfahren werden Ringspaltdüsen verwendet, wobei durch das Zentralrohr
diessr Düsen reiner Sauerstoff und durch den. Rings palt
ein dissoziierendes Schutzgas in das Roheisenbad eingeblasen wird. Das Schutzgas umgibt die otwa kegelförmig ausgebildete
Mantelfläche des SauerstoffStrahles und verhindert dadurch,
daß in diesem Bereich eine Reaktion zwischen dem Sauerstoff- und dem Roheisenbad eintritt. Das Schutzgas bewirkt
jedoch keine Kühlung der Brennfleckfläche, die der Düse
direkt gegenüber liegt, und demzufolge mit reinem Sauerstoff beaufschlagt wird. Bei diesen Verfahren beobachtet man daher
im Gegensatz zum klassischen Windfrischverfahrsn ^ohon
bei Frischbeginn die Entwicklung von braunem Rauch, da an der vom Schutzgas nicht beaufschlagten Brennfleckflache
reiner Sauerstoff mit dem Roheisenbad in Berührung kommt und mit diesem reagiert, wobei solche Wärmemengen frei werden,
daß Eisen verdampft. Der Eisendampf oxidiert zu festem Eisenoxidul von kleinster Teilchengröße, das mit den bei
der Kohlenstoffverbrennung entstandenen Kohlenmonoxid bzw.
Kohlendioxid-Blasen an die Badoberfläche gelangt. Hier zerplatzen
die Gasblasen und lassen die festen Eisenoxidule als braunen Rauch in die Atmosphäre enn-aichen.
Die Rauchentwicklung läßt in dem Moment erheblich nach, in dem die Phosphorverbretinung einsetzt. Das hat seine Ursache
darin, daß im Gegensatz zum klassischen Vindfrisohverfahren
und zum Frischen mit sauerstoffangereicherter Luft, bei
dem nach Ablauf der Entkohlung und mit Beginn der Entphosphorung der Stickstoff des Blaswindes als Transportgas für das
im Brennfleck entstandene Eisenoxidul dient, beim Bodenblasverfahren mit reinem Sauerstoff unter Zugabe von Schutzgas de.i
Stickstoff als Transportgas fehlt. Die durch die Dissoziation des Schutzgases, z.B. von Wasserdampf oder Kohlenwasser-
stoffen, entstehenden Produkte liagf·;. atomar vor. Der Wasserstoff
der dissoziierten Gase wird bei den herrschenden Temperaturen bevorzugt gelöst und kommt als "Gaslift" nicht
in Betracht.
Der zuvor dargelegte Ablauf erklärt, warum bei dem zuletzt erläuterten Sauerstoffbodenblasverfahren insgesamt eine
schwächere Entwicklung von braunem Rauch beobachtet werden kann als beim Frischen mit an Sauerstoff angereicherter
Luft, jedoch eine stärkere als beim Hassischen Thomas-Verfahren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbekannten Düsenstockböden von Stahlkonvercern zum Frischen von Roheisen
dahingehend zu verbessern, daß einerseits die Erzeugung von qualitativ hochwertigem Stahl gewährleistet ist und andererseits
die Entwidiung von braunem Rauch mit Sicherheit verhindert wird, so daß kostspielige Filter- und. Entstaubungsanlagen
entfallen können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfirixtng vorgeschlagen,
dali die in den Düsenstockboden einsetzbaren Ringspaltdüsen
in der Weise ausgebildet sind daß in das den zentralen Sauerstoff strom führende Rohr ein ein dissoziierendes, endotherm
reagierendes Gas führendes Rohr einmündet oder in diesem sich bis zur Mündung des Rohres erstreckt.
Die Vermengung des zentralen Sauerstoffstromes mit einem
endotherm reagierenden Kühlmittel, wie z.B. Wasserdampf oder Kohlendioxid oder ©in inertes Gas jeweils allein oder in beliebiger
Mischung miteinander, aufgrund der vorgeschlagenen Maßnahmen hat zur Folge, daß auch in dem den Düsen unmittelbar
gegenüberliegenden Bereich des Metallbades eine
• * a » ■ ·
Beaufschlagung mit dissoziierenden; Kühlmittel gewähr leistet
ist, so daß solche Temperaturen.! die zur Eise^verdasipii-ng
führen könnten, mit Sicherheit vermieden werden.
Bei der Anwendung des «rfindungsgemäß ausgebildeten Düaenstockbodens
sollte darauf geaohtet werden, daß der Druck des in das Metallbad eingeblasenen Sauerstoffs kleiner als 10 atü
ist, um
1. einen ruhigen Blasverlauf, und ggf.
2. einen möglichst geringen Bodenverschleiß
zu gewährleisten» Wird als Kühlmittel Dampf verwendet, so
sollte der Dampfdruck annährend gleich der Hälfte des Säuerst
off druckes sein* Dadurch wird erreicht, daß der Sauerstoffstrahl
eine Saugwirkung auf den zentralen und den peripheren
Dampfstrahl ausübt. Hierdurch wird eine gute Durchmischung
des ringförmigen SauerstoffStrahles mit dem Kühlmittel sichergestellt.
Für einen 30t-Konverter sollte beispielsweise der
Sauerstoffdruck bei ca. 9 atü liegen.
Als besonders zweokmässige Düse für den Düsenstookboden wird
eine Ringspaltdüse vorgeschlagen, die in sioh bekannter Weise aus einem äußeren Mantelrohr und einem zentralen Sauerstoff-Zuleitungsrohr
besteht, jedooh in der Weise gemäß der Erfindung ausgebildet ist, daß innerhalb des Sauerstoff-Zuleitungsrohrs
nooh ein weiteres zentrales Rohr für die Einleitung eines Kühlmittelgasstromes in die Mitte des Sauerstoff
stromes vorgesehen iist. Der Aufbau oiner derartigen Blasdüse
ist anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiele in der Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt, die einen Axialsohnitt
durch eine aus drei Rohren bestehende Düse zeigt.
In dem . nkopf 3I sitzen die drei koaxial zu- und ineinander
Ij νo enden Düsenrohre 32, 33 und Jk* Das innere Rohr 32
geht durch den Düsenkopf 3I hindurch und ist mit seiner
äußeren bzw. hinteren Ende über eine Verbindungaieitung 35
mit der Kühlmittelgaszuleitung Jb verbunden. Gegebenenfalls
kann ±n der Verbindungsleitung 35 noch ein Regelventil angeordnet
sein. Das Düsenrohr 33 mündet in den Hohlraum 37 das hinteren Teilstückes 38 des Düsenkopfs 3I, in den die Sauerstoff
leitung 39 eingeführt ist. Der Sauerstoff kann aus dem Raum 37 in den Ringspalt kO zwischen beiden Düsenrohren
32 und 33 eintreten und strömt durch diesen hindurch zur DüsenmUndung. Das äußere Düsenrohr Jk umgibt das Rohr 33 und
endigt in dem Teilstück 41, in welchem die Verbindungsleitung
42 zur Kühlmittelgaszuleitung Jb einmündet, in welcher das
Regelventil kj angeordnet ist. Der zweite Kühlmittelgasstrom
wird somit durch den Ringspal t kk zwischen den Düsenrohren
33 und Jk zur Düsenmündung geleitet.
Wird duroh die Dreirohrdüse gemäß der Erfindung als Kühlgas
beispielsweise Dampf sowie Sauerstoff in das Metallbad eingeblasen,
so sollte das zentrale Düsenrohr 32 für Dampf einen
Innendurchmesser von ca. 7 mm 0 haben. AIa Rohrmaterial ist
bevorzugt ein zunderbeständiger Stahl zu wählen. Das den Sauerstoff zuführende Düsenrohr 33 hat einen Innendurchmesser
von ca. 16 mm 0, so daß dem Sauerstoffstrom ein Ringspalt von
ca. 3 mm Breite zur Verfügung steht. Hieraus errechnet sich
2 für 18 Düsea eine Gesamtfläche von ca. 22 om ; somit steht
dem Sauerstoff ein Durohtrittsquerschni^t zur Verfügung, der
den erwünschten Sauerstoffblasdruok von ca. 9 atü bei einem
Durchsatz von 100 Nm /min gewährleistet. Das Sauerstoffdüsenrohr 33 besteht aus dem gleiohen Stahl wie das zentrale
Dampfdüsenrohr 32.
Das äußere Dampf das enr ohr 3^· hat einen Innendurchmesser von
ca. 25 nun 0, so daß sich ein Ringspalt von ca. 2, j nun, und
2 bei 18 Düsen ein Querschnitt von ca. 3^fS °m eigibt. Unte
Einbezug des Zentraldüsearohres 32 steht dem Dampf ein Gesamt
qu
fügung
fügung
2 18 Düsen ein Querschnitt von ca. 3^fS om eigibt. Unter
?ohres 32 steht dem Dam
2 2 2
samtquerschnitt von 6,9 cm + 31,8 cm = 38,7 cm zur Ver-
Die dem äußeren Düsenrohr 3^- zugeführte Dampfmenge läßt sich
mittels des Regelventils 43 vorzugsweise auf ein festes Verhältnis
von ungefähr 4-5*1 zur durch das zentrale Düsenrohr
32 geleiteten Dampfmenge einregeln.
Wie umfangreiche Versuche erwiesen haban, kommt es aber
auch auf die Verteilung der Blasdüsen im Bot'317. Ues Konverters
an, um den Erfolg sicherzustellen.
Wird beispielsweise mit einem Sauerstoffdurchsatz von ca. 100 Nm /min gearbeitet, so reichen, zur Einstellung des erforderlichen
Blasdruckes 18 Düsen D aus, die vorteilhafterweise in der aus Fig. 2 der Zeichnung ersichtlichen Weise angeordnet
sind. Diese Düsenanordnung gewährleistet eine sehr
gleichmäßige Beaufschlagung des Metallbades. Dabei*, sind in
demjenigen Teil des Bodens, der bei liegendem Konverter nach unten weise, im unteren Bodenfeld keine Düsen angeordnet.
Der von Düsen D freie Bereich F hat eine Höhe von. ca. 1/4
bis 1/2 des Durchmessers des Bodens B. Dadurch wird vermieden, daß Düsen durch chargierten Schrott oder durch flüssige
Schlecke beschädigt werden. Die dargestellte Verteilung der
Düse gewährleistet darüber hinaus, daß beim Chargieren des Konverters die Schrottstücke nur jeweils eine Düse bedecken
können und hier äußerstenfalls bei Blasbeginn eine zeitweilige Ab- bzw. Umlenkung des Sauerstoff- bzw. WasserdampfStrahles
bewirken.
Claims (7)
1. Düsenstookboden mit Ringspaltdüsen für Stahlkonverter
wobei das den aus einer Ringspaltdüse od. dgl. austretonden
Sauerstoffstrahl führende Rohr von einem,
ein dissoziierendes, endotherm reagierendes Schutzgas führendes Mantelrohr umgeben ist, dadurch gekennzeichnet,
daß in das den zentralen Sauerstoffstrom führende
Rohr ein, ein dissoziierendes, endotherm reagierendes Gas führendes Rchr einmündet oder in diesem sich bis
zur Mündung des Rohres erstreckt,
2. Düsenstockboden mit Ringspaltdüsen für Stahlkonverter
nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in das den Sauerstoffstrom ringförmig führende Mantelrohr ein
oder mehrere Wasserdampf und bsw. oder Kohlendioxid und bzw. oder ein inertes Gas führende Rohre einmünden.
3· Düsenstookboden mit Ringspaltdüsen für Stahlkonverter
nach Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Sauerstoff in das Metallbad einleitenden Düsenrohr
(33) zentral ein weiteres, oin Schutz- und Kühlgas führendes, Düsenrohr (32) angeordnet ist.
k. EUsenstookboden xä.% Ringspaltdüse für Stahlkonverter
nach Anspruoh 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem der Zuleitungsrohre (351 ^2) des
Kühl- und Schutzgases zum zentralen Düsenrohr (32) bzw.
zum äußeren Düsenrohr (3*0 ein Regelventil bzw.
-schieber (O) angeordnet ist.
5. Düsenstookboden mit Ringepaltdüse für Stahlkonverter
nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet,
daß die Summe der Flächen der Ringspalie zwischen, dom
zentralen Rohr (32) und dem umgebenden Rohr (33) aller
2
Düsen eine Fläche von wa. 22 cm aufweist.
Düsen eine Fläche von wa. 22 cm aufweist.
6. Düsenstockboden mit Ringspaltdüsen für Stahlkonverter nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet,
daß die Summe der Flächen der Ringspalte zwischen dem äußeren Rohr (3^) und dem mittleren Rohr (33) und der
Flächen des zentralen Rohres (32) aller Düsen etwa
2
38 cm entspricht.
38 cm entspricht.
7. Düsenstockboden mit Ringspaltdüsen für Stahlkonverter
nach einem der Ansprüche 1 bis ό, dadurch ?el<rinzeichnet,
daß in dem bei gekipptem Konverter unten ?. ..e&enden Bereich
(F) des Düsenstockbodens (b) keine Blasdüsen (d) angeordnet sind.
B. Düsenstockboden mit Ringspaltdüsen für Stahlkonverter
nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der düsenfreie
Bereich (F) des Düsenstockbodens (b) eine Höhe von ca. 1/4 bis I/3 des Durchmessers aufweist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE7030846U DE7030846U (de) | 1970-08-17 | 1970-08-17 | Duesenstockboden mit ringspaltduesen. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE7030846U DE7030846U (de) | 1970-08-17 | 1970-08-17 | Duesenstockboden mit ringspaltduesen. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE7030846U true DE7030846U (de) | 1975-01-30 |
Family
ID=34175862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE7030846U Expired DE7030846U (de) | 1970-08-17 | 1970-08-17 | Duesenstockboden mit ringspaltduesen. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE7030846U (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011008894A1 (de) * | 2011-01-19 | 2012-07-19 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Verfahren und Düse zur Unterdrückung einer Entwicklung von eisenhaltigem Dampf |
-
1970
- 1970-08-17 DE DE7030846U patent/DE7030846U/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011008894A1 (de) * | 2011-01-19 | 2012-07-19 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Verfahren und Düse zur Unterdrückung einer Entwicklung von eisenhaltigem Dampf |
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