DE4208520C2 - Abstichrohr an einem Konverter oder Lichtbogenofen - Google Patents
Abstichrohr an einem Konverter oder LichtbogenofenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Abstichrohr für einen Konverter
oder Lichtbogenofen, mit Durchflußquerschnitten, die in Höhe
der Auslaufzone kleiner sind als in dem Konverter- bzw.
Lichtbogenofen-Innenraum näheren Höhen.
Ein derartiges Abstichrohr ist in der EP 0 057 946 B1
beschrieben. Bei diesem verjüngen sich die
Durchflußquerschnitte des Abstichrohrs gestuft von der dem
Konverter nahen Einlaufzone zu der Auslaufzone des
Abstichrohrs. Dadurch soll der Abstichkanal an die
Strömungsverhältnisse des Abstichstrahls angepaßt sein.
Durch den Verschleiß des Abstichrohrs verringert sich dessen
Strömungswiderstand. Dies hat zur Folge, daß sich die
Abstechzeit, also die Zeit, in der der Konverter ausgehend
von seiner maximalen Badspiegelhöhe bis zu seiner minimalen
Badspiegelhöhe leerläuft, entsprechend ändert. Dies ist
ungünstig, weil die jeweilige Abstechzeit die Temperatur,
die die Schmelze im nachgeordneten Gefäß aufweist,
beeinflußt. Bei längeren Abstechzeiten ergibt sich im
nachgeordneten Gefäß eine niedrigere Schmelzentemperatur als
bei kürzeren Abstechzeiten. Um daraus resultierende
metallurgische Unregelmäßigkeiten zu vermeiden, muß die
Schmelze nachgeheizt werden. Dies bedingt einen
beträchtlichen Energieeinsatz.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abstichrohr der eingangs
genannten Art so zu gestalten, daß dieses bei den mit ihm
durchzuführenden Abstichen eine möglichst gleiche Abstechzeit
aufweist.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Abstichrohr der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die
Durchflußquerschnitte in den verschiedenen Höhen des
Abstichrohres, wenigstens in der Auslaufzone des
Abstichrohres, etwa gleich den Querschnitten desjenigen
Strömungsprofils der Schmelze in diesen Höhen ist, das sich
bei einer vertikalen Strömung der Schmelze bei einem
Badspiegel zwischen 30% und 70% der maximalen
Badspiegelhöhe einstellt.
Dadurch ist erreicht, daß das Durchflußprofil des
Abstichrohres dem sich bei einem mittleren Badspiegel -
zwischen 30% und 70% der maximalen Badspiegelhöhe -
einstellenden Strömungsprofil der Schmelze angepaßt ist.
Dieses Strömungsprofil ist rechnerisch aus der bekannten
Formel
A(x) = m/r(2gx)1/2
rechenbar, wobei
A(x) der Strömungsquerschnitt in der Höhe x,
m der Massenstrom der Schmelze pro Zeiteinheit,
r die Dichte der Schmelze,
g die Erdbeschleunigung und
x die jeweilige Höhe ist.
A(x) der Strömungsquerschnitt in der Höhe x,
m der Massenstrom der Schmelze pro Zeiteinheit,
r die Dichte der Schmelze,
g die Erdbeschleunigung und
x die jeweilige Höhe ist.
Entsprechend des hieraus errechenbaren Strömungsprofils der
vertikalen Schmelzenströmung bei einem mittleren Badspiegel
lassen sich dann die dem Strömungsprofil der Schmelze
angepaßten, in den verschiedenen Höhen des Abstichrohres
unterschiedlichen Durchflußquerschnitte ermitteln. Wenigstens
in der Auslaufzone werden die Durchflußquerschnitte des
Abstichrohrs dementsprechend bemessen.
Dadurch ist erreicht, daß das Abstichrohr, solange es für
Abstiche gut ist, während dieser Abstiche eine ziemlich
konstante Abstechzeit gewährleistet, wobei hier eine
gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbesserte
Konstanz der Abstechzeit während der Abstiche schon darin
gesehen werden kann, wenn beispielsweise während 80
Abstichen durch das gleiche Abstichrohr sich die
Abstechzeiten nur zwischen 3,5 min und 5,5 min ändern.
Die Durchflußquerschnitte des Abstichrohrs in der
Auslaufzone an das Strömungsprofil anzupassen, kann genügen,
da die Auslaufzone, wenigstens solange die Länge des
Abstichrohrs nicht durch einen Verschleiß der Auskleidung
des Konverters selbst reduziert ist, im wesentlichen die
Abstechzeit bestimmt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
In der Zeichnung zeigen:
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Konverter in Ausgußstellung mit vertikaler
Stellung seines Abstichrohres,
Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Teilansicht,
Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht eines
dreiteiligen Abstichrohres bei einem noch nicht
verschlissenen Konverter mit Schmelzen-
Strömungsprofil bei maximaler Badspiegelhöhe,
Fig. 4 das Schmelzen-Strömungsprofil bei einer mittleren
Badspiegelhöhe zwischen 30% und 70% der
maximalen Badspiegelhöhe,
Fig. 5 ein dreiteiliges Abstichrohr für einen verschlissenen
Konverter in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung,
wobei das Strömungsprofil bei maximaler Badspiegelhöhe
mit durchgezogener Linie und das Strömungsprofil bei
minimaler Badspiegelhöhe strich-doppelpunktiert
angedeutet ist,
Fig. 6 ein Diagramm der Abstechzeiten über der Anzahl der
Abstiche und
Fig. 7 die Intervalle der Auswechslung des Abstichrohres
über den mit dem Konverter möglichen Abstichen bis
zu dessen Erneuerung.
Ein Konverter 1 weist eine Auskleidung 2 auf, in der ein
diesen überragendes Abstichrohr 3 sitzt. Zwischen dem
Abstichrohr 3 und der Auskleidung 2 sind Zwischenschichten
4, 5 vorgesehen.
Wird der Konverter 1 um seine Achse 6 so geschwenkt, daß das
Abstichrohr 3 vertikal steht, dann stellt sich im Konverter
1 eine maximale Badspiegelhöhe xm ein. Die Auslauföffnung 7
des Abstichrohrs 3 liegt dabei in der Höhe x2.
Bei noch unverschlissener Auskleidung 2 des Konverters 1
liegt die Einlauföffnung 8 des Abstichrohrs 3 in der
Einlaufhöhe x1. Zwischen der Einlaufhöhe x1 und der
Auslaufhöhe x2 besteht das Abstichrohr 3 mit einer
Länge l1.
Ist die Auskleidung 2 infolge der Abstiche verschlissen, wie
dies in Fig. 2 durch die Verschleißlinie 9 dargestellt ist,
dann ist damit auch das Abstichrohr 3 verschlissen so daß
seine jetzige Einlauföffnung 10 in der Einlaufhöhe x3
liegt, wobei das Abstichrohr 3 zwischen der Einlaufhöhe x3
und der Auslaufhöhe x2 nur noch die Länge l2 aufweist, die
kleiner ist als die Länge l1.
Während eines Abstechens sinkt die Badspiegelhöhe. In einem
mittleren Badspiegelniveau ergibt sich die Badspiegelhöhe
x0, die bei 30% bis 70%, vorzugsweise 40% bis 50%, der
maximalen Badspiegelhöhe xm über der minimalen
Badspiegelhöhe xu liegt.
Das sich bei dieser mittleren Badspiegelhöhe x0 - ohne das
Abstichrohr 3 - einstellende Strömungsprofil So ist aus der
oben genannten Formel für die verschiedenen Höhen zwischen
der Einlaufhöhe x1 und der Auslaufhöhe x2 errechenbar.
Entsprechend dieser Berechnung lassen sich die
Durchflußquerschnitte A1, A3, A2 in den Höhen x1, x3, x2 und
auch in den dazwischenliegenden Höhen in der Weise bemessen,
daß sie den jeweils dortigen Querschnitten des
Strömungsprofils So der Schmelze möglichst gleich sind.
Durch diese Anpassung der Durchflußquerschnitte an eine
Schmelzenströmung aus mittlerer Badspiegelhöhe x0 ist
erreicht, daß die Abstechzeiten während der mit einem
Exemplar eines Abstichrohrs 3 möglichen Abstiche sich in
engen Grenzen befinden, also möglichst gleich sind. Fig. 6
stellt dies dar:
In Fig. 6 ist eine maximale Abstechzeit To, mit
beispielsweise 5,5 min und eine minimale Abstechzeit Tu mit
etwa 3,5 min dargestellt. Zwischen diesen Abstechzeiten
liegende Abstechzeiten sind metallurgisch unproblematisch.
In Fig. 6 ist mit durchgezogener Linie der Verlauf der
Abstechzeiten über 80 Abstiche bei der Verwendung eines der
erfindungsgemäßen Abstichrohres gezeigt. Mit einem Exemplar
des erfindungsgemäßen Abstichrohrs 3 sind also 80 Abstiche
möglich, ohne daß die zwischen den Grenzen Tu und To
zulässige Abstechzeit überschritten wird.
Zum Vergleich ist in Fig. 6 mit "-o-o-o" der entsprechende
Verlauf für einen Abstich durch ein zylindrisches
Abstichrohr dargestellt. Dabei liegen die Abstechzeiten bei
den anfänglichen Abstichen - bis etwa zum 10. Abstich - über
der maximalen Abstechzeit To und unterschreiten dann schon
etwa beim 50. Abstich die minimale Abstechzeit Tu. Außerdem
ist zum Vergleich in Fig. 6 auch die Kennlinie "-+-+-+"
gezeigt, die den Verlauf bei einem gestuften bzw. bei einem
rein konischen Abstichrohr nach dem Stand der Technik
entspricht. Auch in diesem Fall liegt die Abstechzeit bei
vielen anfänglichen Abstichen oberhalb der maximal
zulässigen Abstechzeit To und dann schon etwa bei 65
Abstichen unterhalb der minimal zulässigen Abstechzeit Tu.
Fig. 7 zeigt einen weiteren Vorteil der Erfindung. Dieser
beruht darauf, daß bei dem erfindungsgemäßen Abstichrohr die
erlaubte Abstechzeit über sehr viele Abstiche im
wesentlichen gleich ist. In Fig. 7 ist davon ausgegangen,
daß nach etwa 800 Abstichen der Konverter 1 bzw. dessen
Auskleidung 2 erneuert werden muß. Die dargestellten Linien
entsprechen der Fig. 6. Es ist ersichtlich, daß das
erfindungsgemäße Abstichrohr 3 bei 800 Abstichen nur 9 mal
ersetzt werden muß, wogegen ein übliches Abstichrohr mit
rein zylindrischem Durchflußquerschnitt 17 mal und ein
Abstichrohr mit gestuftem Querschnitt 13 mal während der 800
Abstiche erneuert werden müßte. Günstig ist auch, daß beim
erfindungsgemäßen Abstichrohr 3 die Intervalle zwischen dem
Auswechseln des Abstichrohrs 3 gleich sind und jeweils auf
eine gleiche Anzahl von Abstichen, im Beispielsfalle 80
Abstiche festlegbar sind, so daß das Personal bis zur
Erneuerung des Konverters 1 bzw. dessen Auskleidung 2 immer
wieder nach einer gleichen Anzahl von Abstichen das
Abstichrohr 3 erneuern kann, wogegen sich bei den
Abstichrohren nach dem Stand der Technik diese Zeiträume
laufend verkürzen, so daß das Personal bei einem mehr
verschlissenen Konverter ein Abstichrohr nach dem Stand der
Technik jeweils eher austauschen muß, als bei einem noch
weniger verschlissenen Konverter.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 bis 5 besteht
das Abstichrohr 3 aus drei Bausteinen 11, 12, 13.
Der Baustein 11 bildet die Auslaufzone des Abstichrohres 3.
Er ist in den Durchflußquerschnitten in seiner Höhe H1 so
bemessen, wie dies dem Strömungsprofil So der Schmelze in
dieser Höhe bei einer mittleren Badspiegelhöhe x0 bei einem freien
Schmelzenaustritt entspricht (vgl. Fig. 4).
Der die Einlaufzone des Abstichrohrs 3 bildende Baustein 12
ist in den verschiedenen Höhen seines Durchflußquerschnittes
so bemessen, daß seine Durchflußquerschnitte über seine Höhe
H2 dem sich bei einer minimalen bzw. unteren Badspiegelhöhe
xu einstellenden Strömungsprofil (vgl. in Fig. 5
doppelstrichpunktiert) entsprechen; und zwar dann, wenn die
Auskleidung 2 des Konverters 1 soweit verbraucht ist, daß
sich der Verschleiß der Verschleißlinie 9 angenähert hat.
Der Baustein 13 ist als Übergangsbaustein ausgebildet. Es
stehen Übergangsbausteine 13 mit unterschiedlichen
Höhen H3 zur Verfügung, wobei in jedem Fall der
Übergangsbaustein 13 so gestaltet ist, daß er strömungs-
bzw. innenseitig einen möglichst glatten Übergang zwischen
den Bausteinen 11, 12 bildet.
In den Fig. 3 und 5 sind jeweils abmessungsgleiche
Bausteine 11 für die Auslaufzone und untereinander
abmessungsgleiche Bausteine 12 für die Einlaufzone
dargestellt. Lediglich die Bausteine 13 der Übergangszone
sind unterschiedlich gestaltet. Die unterschiedliche
Gestaltung der Bausteine 13 liegt in deren Höhe H3, die dem
in Richtung der Verschleißlinie 9 fortschreitenden
Verschleiß der Auskleidung 2 des Konverters 1 angepaßt ist.
Für den Fall, daß wie im Beispiel nach Fig. 7 für eine
Konverterreise von 800 Abstichen neun Ersetzungen des
Abstichrohres 3 vorgesehen sind, werden dementsprechend
Übergangs-Bausteine 13 neun bzw. zehn verschiedener
Längen H3 vorgesehen, die sich strömungsseitig möglichst
stufenlos an die in allen Fällen gleichen Bausteine 11 bzw.
12 der Auslaufzone bzw. der Einlaufzone anschließen.
Dadurch ist mit einfachen Bausteinen eine Vereinfachung der
Reparatur- bzw. Auswechselarbeiten des Abstichrohres 3
erreicht. Günstig ist diese Gestaltung auch, weil
herstellerseitig vergleichsweise wenige und einfach
herstellbare Bausteinformate genügen, um für eine
Konverterreise die jeweils notwendigen Abstichrohre zur
Verfügung zu stellen, die annähernd gleiche Abstechzeiten
gewährleisten.
Claims (4)
1. Abstichrohr für einen Konverter oder Lichtbogenofen, mit
Durchflußquerschnitten, die in Höhe der Auslaufzone kleiner sind als in
dem Konverter- bzw. Lichtbogen-Innenraum näheren Höhen,
dadurch gekennzeichnet
daß die Durchflußquerschnitte in den verschiedenen Höhen des
Abstichrohres (3) wenigstens in der Auslaufzone (11) des Abstichrohres
(3), etwa gleich den Querschnitten desjenigen Strömungsprofils (So) der
Schmelze in diesen Höhen ist, das sich bei einer vertikalen Strömung der
Schmelze bei einem Badspiegel zwischen 30% und 70% maximalen
Badspiegelhöhe (xm) einstellt.
2. Abstichrohr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchflußquerschnitte in den verschiedenen Höhen der
Einlaufzone (12) des Abstichrohres (3) etwa gleich dem Querschnitt
desjenigen Strömungsprofils (So) der Schmelze in diesen Höhen ist, das
sich bei einer vertikalen Strömung der Schmelze bei einem Badspiegel
zwischen 30% und 70% der maximalen Badspiegelhöhe (xm) und bei
einer durch Verschleiß des Konverters (1) reduzierten Länge (12) des
Abstichrohres (3) einstellt.
3. Abstichrohr nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abstichrohr aus wenigstens drei Bausteinen (11, 12, 13)
zusammengesetzt ist, in deren erstem (11) die Auslaufzone, in deren
zweitem (12) die Einlaufzone und in deren drittem (13) die Übergangszone
zwischen dem ersten und dem zweiten Baustein (11, 12) liegt.
4. Abstichrohr nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet
daß zwischen der Einlaufzone und der Auslaufzone des Abstichrohres (3)
eine diese glatt verbindende Übergangszone (13) vorgesehen ist, deren
Länge dem Verschleiß des Konverters (1) angepaßt ist.
Priority Applications (7)
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8125 | Change of the main classification |
Ipc: C21C 5/46 |
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D2 | Grant after examination | ||
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R071 | Expiry of right |