AT394395B

AT394395B - Metallurgisches gefaess und anordnung desselben

Info

Publication number: AT394395B
Application number: AT0005989A
Authority: AT
Inventors: Fritz Dipl Ing Hoedl; Josef Dipl Ing Horak
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke Ag
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1989-01-13
Publication date: 1992-03-25
Also published as: DE59005326D1; ES2051009T3; ATA5989A; ATE104359T1; EP0407535B1; AU4847790A; WO1990008200A1; EP0407535A1

Description

AT 394 395 B

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß zur Durchführung unterschiedlicher, vorzugsweise sekundärmetallurgischer Verfahrensschritte, welches durch Drehung um eine waagrechte Achse mehrere Arbeitsstellungen einnehmen kann, mit mindestens zwei in der Gefäßwandung angeordneten Gruppen von unterschiedlichen Spülinjektionselementen, von denen in jeder Aibeitsstellung des Gefäßes mindestens eine unter der Badoberfläche liegt und mindestens eine Gruppe in einem Bereich der Gefäßwandung angeordnet ist, der in einer Arbeitsstellung des Gefäßes über der Badoberfläche liegt, während er sich in einer anderen Arbeitsstellung unter der Badoberfläche befindet Jede dieser Gruppen kann aus nur einem Element, wie einer Düse oder einem Spülstein, bestehen.

Bei bekannten Gefäßen dieser Art werden durch die Spül-Injektionselemente Gase eingeführt, welche das Frischen des Metalls, insbesondere Stahls, bewirken oder begünstigen.

Der gefrischte Stahl muß jedoch durch eine insbesondere sekundärmetallurgische Behandlung auf die gewünschte Endzusammensetzung hinsichtlich der Legierungs- und Begleitelemente oder der im flüssigen Stahl gelösten Gase gebracht werden. Dazu werden durch unter Bad in Betrieb gesetzte Düsen Spülgase, aber auch Feststoffe, wie Legierungsmittel, in das Stahlbad eingeführt Die Anforderungen an diese, im folgenden als Spül-Injektionselemente bezeichneten Düsen sind sehr unterschiedlich. So sind für manche Behandlungsschritte, wie z. B. das Eindüsen von Feststoffen mit einem als Treibmittel wirkenden Spülgas, eigene Gefäße erforderlich, da die dazu verwendeten Düsen nur kurz und während ihres Betriebes unter der Badoberfläche liegen dürfen. Gerade im Bereich der Sekundärmetallurgie ist es jedoch wünschenswert, die verschiedenen Arbeitsschritte in einer möglichst geringen Zahl von Reaktionsgefäßen ausführen zu können. Jedes zusätzliche Gefäß bedeutet neben dem erforderlichen Investitions- und Betriebsaufwand Wärmeverluste bei der Erzeugung des Stahls und eine Verlängerung der Produktionszeit

Aufgabe der Erfindung ist es, ein metallurgisches Gefäß zur Behandlung von Metall, insbesondere von Stahl zu schaffen, in dem möglichst viele Behandlungsschritte ausgeführt werden können und in das zu diesem Zweck sowohl Gase als auch Feststoffe eingeführt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem metallurgischen Gefäß der eingangs genannten Art erfmdungs-gemäß dadurch, daß im Gefäß die Elemente mindestens einer über und unter Bad bringbaren Gruppe zum Eindüsen von Feststoffen ausgelegt sind.

Es liegt also in allen Arbeitsstellungen und bei normaler Füllung des Gefäßes stets eine Düsengruppe unterhalb der Badoberfläche. Dadurch können jederzeit die verschiedenen zur Herstellung des Stahls erforderlichen Spülvorgänge durchgefühlt werden. Solche Spülvorgänge sind beispielsweise zur Homogenisierung des Gefäßinhalts vorgesehen. Auch während der Zugabe von Schlackenbildnem oder Desoxidationsmitteln zur Feinentschwefelung sowie zur Desoxidation wird durch gleichzeitige Spülmittelzugabe eine Turbulenz im Bad erzeugt, wodurch der Reaktionsumsatz wesentlich verbessert wird. Weiters kann auch ein Entgasungsspülen vorgesehen sein.

Neben dieser Gruppe von Spülelementen ist nach der Erfindung eine weitere Düsengruppe von unterschiedlichem Aufbau vorgesehen, die zum Eindüsen von Feststoffen ausgelegt ist. Die Injektionselemente dieser zweiten Gruppe sind in einem Bereich der Gefäßwandung angebracht, der in einer Arbeitsstellung des Gefäßes über der Badoberfläche liegt, während er sich in einer anderen Arbeitsstellung unter der Badoberfläche befindet. Vorzugsweise sind diese zum Eindüsen von Feststoffen bestimmten Injektionselemente inaktiv stellbar ausge-bildet Es handelt sich zumeist um empfindliche Bauteile, die nicht dauernd unter der Badoberfläche verbleiben können. Beim Betrieb wird daher so vorgegangen, daß sie nur während ihres Einsatzes unter die Badoberfläche zu liegen kommen. Das eingedüste Medium dient dann gleichzeitig zur Kühlung dieser Bauteile. In deijenigen Arbeitsstellung, in der diese Gruppe von Spül-Injektionselementen oberhalb der Badoberfläche liegt, können diese Elemente inaktiviert werden. Ferner können sie in dieser Arbeitsstellung auch während des Betriebes bei gefülltem Gefäß ausgewechselt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind die Injektionselemente zum Eindüsen von Feststoffen als konzentrische Ringspaltdüsen ausgebildet. Gerade konzentrische Ringspaltdüsen sind empfindliche Bauteile, die vom Schmelzbad zerstört werden, wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werde». Im Prinzip ist es möglich, solche Düsen mit Wasser zu kühlen, was jedoch den Nachteil hat, daß dadurch dem Schmelzbad Wärme entzogen wird, was sich auf die Qualität des erzeugten Stahls negativ auswirkt. Werden jedoch diese Ringspaltdüsen nur dann unter die Badoberfläche gebracht, wenn durch sie mittels eines Trägergases Feststoffe in das Bad eingedüst werden sollen, so werden diese durch das Trägergas ausreichend gekühlt. Alle anderen Verfahrensschritte werden in einer Stellung des Gefäßes durchgeführt, in der sich diese Ringspaltdüsen oberhalb der Badoberfläche befinden. Günstig ist, wenn zwei Gruppen von Spül-Injektionselementen in Bereichen der Gefäßwandung angebracht sind, die einen Winkel von etwa 90° einschließen. Ein optimaler Wirkungsgrad von Gasspülungen wird erreicht, wenn das Gas vom tiefsten Punkt des Gefäßes aus in die Schmelze geblasen wird. Um dies für verschiedene Stellungen des Gefäßes zu erreichen, hat es sich am günstigsten herausgestellt, die verschiedenen Gruppen von Spül-Injektionselementen an Gefäßwänden anzubringen, die etwa einen rechten Winkel einschließen. Als Gefäßwandung wird hier stets die gesamte Begrenzung des metallurgischen Gefäßes einschließlich Boden und Seitenwänden verstanden.

Weiters ist vorteilhaft, wenn das Gefäß im wesentlichen zylindrisch ausgeführt ist, und wenn es eine Arbeitsstellung mit horizontaler Achse und eine Arbeitsstellung mit vertikaler Achse aufweist. Dadurch kann ein sehr einfacher Aufbau des Gefäßes erreicht werden. Auch sind die im Gefäßinneren ablaufenden Vorgänge auf diese -2-

Claims

AT394 395 B Weise am günstigsten durch mathematische Modelle erfaßbar. Auch die mechanischen Belastungen des Gefäßes sind auf diese Weise am besten beherrschbar. Es ist günstig, wenn das Verhältnis Durchmesser zu Höhe des Gefäßes zwischen 0,5 und 3, vorzugsweise zwischen 1 und 2 beträgt In Versuchen haben sich diese Werte für die Schlankheit des Gefäßes als vorteilhaft herausgestellt Vorzugsweise ist das Gefäß als Pfanne für sekundärmetallurgische Verfahrensschritte zur Herstellung von Stahl ausgebildet und weist einen Ausguß mit einem Schieberverschluß auf. Gerade bei der Herstellung von hochreinen Stählen ist eine Vielzahl sekundärmetallurgischer Verfahrensschritte erforderlich. Hier wirkt sich die Möglichkeit verschiedene Verfahrensschritte in einem Gefäß durchführen zu können, besonders vorteilhaft aus. Für den praktischen Betrieb ist es sehr günstig, ein solches Gefäß als Pfanne auszuführen, da die Schmelze über einen Abstich wesentlich kontrollierter abgezogen werden kann, als dies beim Ableeren von Konvertern über ihre Füllöffnung möglich ist. Als besonders günstig haben sich in diesem Zusammenhang Schieberverschlüsse herausgestellt. Weiters betrifft die Erfindung eine Anordnung des oben beschriebenen Gefäßes in einer Vakuumglocke. Diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Väkuumglocke außerhalb des Schwenkbereichs des Gefäßes angeordnet sind. Es ist bisweilen günstig, Verfahrensschritle bei der Stahlherstellung unter vermindertem Druck ablaufen zu lassen. Wird das erfindungsgemäße Gefäß so in einer Vakuumglocke angeordnet, daß alle Arbeitsstellungen möglich sind, so wird ein besonders großer Einsatzbereich abgedeckt. Im folgenden wird die Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert Dabei zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gefäßes im Querschnitt in stehender Stellung, Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Gefäß im Querschnitt in liegender Stellung und Fig. 3 eine Anordnung des erfindungsgemäßen Gefäßes in einer Vakuumglocke. Das im wesentlichen zylindrische Gefäß (1) ist an seiner Mantelfläche mit einer Ringspaltdüse (2) zum Eindüsen von Feststoffen mittels eines Trägergases ausgestattet. Im Boden (7) des Gefäßes (1) ist ein Spülstein (3) vorgesehen, durch den ein Gas (8) eingeblasen werden kann. Weiters ist ein mit einem Schieberverschluß versehener Ausguß (4) im Boden (7) angeordnet. Das Gefäß (1) ist um eine horizontale Achse (5) drehbar gelagert. Das Gefäß (1) weist in üblicher Weise einen Stahlmantel (10) auf und ist innen mit mehreren Ausmauerungsschichten (11), (12) ausgestattet. In der in Fig. 1 dargestellten stehenden Stellung des Gefäßes (1) befindet sich die Badoberfläche (6a) unterhalb der Ringspaltdüse (2). In der in Fig. 2 dargestellten liegenden Stellung des Gefäßes (1) befindet sich die Badoberfläche (6b) unterhalb der Achse (5). Durch die Ringspaltdüse (2) kann eine Gas-Feststoffsuspension (9) in das Bad eingeblasen werden. Bei Bedarf kann auch durch den Spülstein (3) gespült weiden. Der Spülstein (3) und der Ausguß (4) können, zum Unterschied von dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, hinsichtlich ihrer Lage auch vertauscht angeordnet sein. In diesem Fall befindet sich bei stehender Stellung des Gefäßes (1) der Spülstein (3) und bei liegender Stellung die Ringspaltdüse (2) unter Bad. Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung des Gefäßes (1) ist eine im wesentlichen kugelförmige Vakuumglocke (13) vorgesehen, deren Durchmesser größer ist, als die größte Längenausdehnung des Gefäßes (1). In der Glocke (13) ist das Gefäß (1) so aufgehängt, daß die Achse (5) etwa durch den Mittelpunkt der Kugel verläuft. In der Glocke ist eine Beschickungsöffnung (14), eine Abzugsöffnung (15) und ein Saugstutzen (16) vorgesehen. Das sekundärmetallurgische Verfahren kann bei Verwendung des erfindungsgemäßen Gefäßes beispielsweise folgendermaßen ablaufen: In stehender Position (Fig. 1) wird das Gefäß (1) mit der flüssigen Charge gefüllt und bereits beispielsweise einem Spülprozeß unterworfen, wozu durch ein Spülelement (3) ein Spülgas eingeführt wird. Anschließend wird das Gefäß in liegende Stellung (Fig. 2) gebracht. Hierbei taucht die vorher über der Badoberfläche (6a) befindliche Ringspaltdüse (2) unter die Badoberfläche (6b) und es können Feineinstellungen am Metallbad durchgeführt werden, wie z. B. Eindüsen von Granalien oder Einspülen von anderen Feststoffen unter gleichzeitiger Spülmittelzugabe zur Homogenisierung. Zur Entleerung über den Ausguß (4) wird das Gefäß (1) wieder hochgestellt Der Vorteil dieses Gefäßes liegt in der Anordnung der Ringspaltdüse (2) in der Weise, daß diese bei Nichtbenutzung außerhalb des Metallbades liegt und immer wieder verwendbar ist. Im Bedarfsfall kann sie durch ein gasförmiges Medium in praktisch leicht durchführbarer Weise gekühlt werden, ohne daß hierbei ein wesentlicher Einfluß auf das Metallbad ausgeübt wird. PATENTANSPRÜCHE 1. Metallurgisches Gefäß zur Durchführung unterschiedlicher, vorzugsweise sekundärmetallurgischer Verfahrensschritte, welches durch Drehung um eine waagrechte Achse mehrere Arbeitsstellungen einnehmen kann, mit -3- AT394 395 B mindestens zwei in der Gefäßwandung angeordneten Gruppen von unterschiedlichen Spül-Injektionselementen, von denen in jeder Arbeitsstellung des Gefäßes mindestens eine unter der Badoberfläche liegt und mindestens eine Gruppe in einem Bereich der Gefäßwandung angeordnet ist, der in einer Arbeitsstellung des Gefäßes über der Badoberfläche liegt, während er sich in einer anderen Arbeitsstellung unter der Badoberfläche befindet, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefäß (1) die Elemente (2) mindestens einer über und unter Bad bringbaren Gruppe zum Eindüsen von Feststoffen ausgelegt sind.
2. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (2) zum Eindüsen von Feststoffen als konzentrische Ringspaltdüsen ausgebildet sind.
3. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (2) zum Eindüsen von Feststoffen inaktiv stellbar ausgebildet sind.
4. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von Spül-Injektionselementen (2, 3) in Bereichen der Gefäßwandung angebracht sind, die einen Winkel von etwa 90° einschließen.
5. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als im wesentlichen zylindrisches Gefäß (1) ausgeführt ist und daß es eine Arbeitsstellung mit horizontaler Achse und eine Arbeitsstellung mit vertikaler Achse aufweist.
6. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Durchmesser zu Höhe des Gefäßes (1) zwischen 0,5 und 3, vorzugsweise zwischen 1 und 2 beträgt.
7. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Pfanne für sekundärmetallurgische Verfahrensschritte zur Herstellung von Stahl ausgebildet ist und einen Ausguß (4) mit einem Schieberverschluß aufweist.
8. Anordnung eines metallurgischen Gefäßes nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Vakuumglocke, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Vakuumglocke (13) außerhalb des Schwenkbereiches des Gefäßes (1) angeordnet sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -4-