DE4238970C1 - Verfahren zum Einblasen oxidierender Gase in Metallschmelzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einblasen oxidierender Gase in Metallschmelzen, die sich in einem Reaktionsgefäß befinden, das über Einleitungsdüsen unterhalb der Metallbadoberfläche verfügt.

Die fortschrittlichen metallurgischen Prozesse zur Metallerzeugung verwen­ den heute als Frischmittel bevorzugt Sauerstoff, insbesondere wenn dieses Frischgas unterhalb der Metallbadoberfläche der Schmelze zugeführt wird. Diese Verfahrensweise findet mehr und mehr Eingang in die Nichteisenmetal­ lurgie. Beispielsweise wendet man Sauerstoffeinleitungsdüsen unterhalb der Metallbadoberfläche im neuerdings bekanntgewordenen QSL-Reaktor zur Blei­ herstellung an. Ebenso gehören bei der Kupfererzeugung ähnliche Prozeßva­ rianten zur industriellen Praxis.

Eine herausragende Bedeutung hat jedoch das Sauerstofffrischen bei der Stahlproduktion erlangt. Neben den verschiedenen Sauerstoffblasverfahren für die Stahlerzeugung im Konverter wendet man nunmehr auch bei dem anderen bedeutungsvollen Stahlherstellungsaggregat, dem Elektrolichtbogenofen, Sauerstoffeinleitungsdüsen unterhalb der Eisenbadoberfläche an, um die Wirtschaftlichkeit für diesen Prozeß zu verbessern. Im bodenblasenden Konverter hat der großtechnische Einsatz von reinem Sauerstoff mit dem als OBM- oder Q-BOP bekanntgewordenen Verfahren 1968 begonnen. Das deutsche Patent 15 83 968 beschreibt als erstes Schutzrecht das OBM-Verfahren.

Es schlossen sich weitere Entwicklungen auf diesem Gebiet an, bei dem der kombiniert blasende KMS-Konverter die heutige, sehr variabel einsetzbare und optimale Lösung für die Stahlproduktion darstellt. Bei diesem Verfahren läßt sich die Schrotteinschmelzkapazität in weiten Grenzen durch die Zugabe kohlenstoffhaltiger Brennstoffe steuern, und der wärmetechnische Wirkungs­ grad dieser Brennstoffe wird durch die Nachverbrennung der Reaktionsgase und Rückübertragung der dabei entstehenden Wärme erheblich gesteigert. Diese Erhöhung der Energieumsätze in Konvertern ist durch die deutsche Patentschrift 28 38 983 geschützt.

Einen Schritt in Richtung des verbesserten Prozeßablaufes beim boden- oder kombiniert-blasenden Konverter hat man für das Aufblas- oder LD-Verfahren durch das Bodenspülen mit Inertgas nachvollzogen. Die dabei eingesetzten, relativ geringen Spülgasmengen, es sind hauptsächlich die Gase Stickstoff und Argon, werden bei dem LET-Prozeß durch Sauerstoff ersetzt. Bei diesem Prozeß bläst man etwa 5 Nm³ Sauerstoff pro t Stahl durch zwei bis vier Bodendüsen unterhalb der Badoberfläche in die Schmelze, und der wesentliche Frischsauerstoffanteil wird wie in einem LD-Konverter üblich, mit der wassergekühlten Sauerstoffaufblaslanze dem Eisenbad zugeführt.

Bei der Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen hat sich in jüngster Zeit das KES-Verfahren, u. a. in der deutschen Patentschrift DE 36 29 055 beschrieben, in mehreren Werken durchgesetzt. Bei diesem Verfahren zum gesteigerten Energieeinbringen in Elektrolichtbogenöfen werden Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Gase zur Nachverbrennung der Reaktionsgase im oberen Bereich des Ofens eingeblasen, und durch die im Boden angeordneten Düsen führt man oxidierende Gase, hauptsächlich Sauerstoff, der Schmelze zu. Gleichzeitig können über Hohlelektroden Feststoffe, wie Schlackenbildner und kohlenstoffenthaltende Brennstoffe, in die Schmelze geleitet werden. Das Verfahren steigert die Wirtschaftlichkeit insbesondere über die Einsparung von elektrischer Energie. In diesem Schutzrecht ist weiterhin vorgeschlagen, die Düsen unterhalb der Badoberfläche von Fall zu Fall mit erhöhtem Druck bis zu 60 bar zu betreiben.

Bei den bislang genannten Verfahren erfolgt die Sauerstoffzufuhr unterhalb der Badoberfläche durch sogenannte OBM-Düsen, d. h. Sauerstoffeinleitungs­ düsen, die zu ihrem Schutz mit Kohlenwasserstoffen ummantelt sind.

Normalerweise handelt es sich dabei um Düsen aus zwei konzentrischen Rohren, wobei durch das Zentralrohr Sauerstoff und durch den Ringspalt Kohlenwasserstoffe strömen, zum Beispiel Erdgas, Methan, Propan, Butan oder leichtes Heizöl. Bei der Anwendung dieser Düse können unter günstigen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 34 03 490 "Verfahren zum Einbau eines Konverterbodens" genannt, minimale Verschleißraten der Bodenzustellung und der Düsen von 1,5 mm pro Charge, entsprechend ungefähr 5 mm pro Stunde Blasezeit, erreicht werden.

Neben dem erfolgreichen, großtechnischen Einsatz der OBM-Düsen, also Düsen, über die unterhalb der Metallbadoberfläche Sauerstoff, ummantelt von einem gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoff, in die Schmelze gelangt, hat es zuvor nicht an Versuchen gemangelt, Sauerstoff ohne Düsenschutzmedium in eine Metallschmelze einzuleiten. So beschreibt das US-Patent 23 33 654 aus dem Anmeldejahr 1940 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stahlherstel­ lung, bei dem in einem Bessemer-Konverter oder einem ähnlichen Frischgefäß Sauerstoff durch eine zwangsgekühlte Düse in die Metallschmelze geblasen wird. Die Düse besteht dabei aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähig­ keit und einem Wasserkühlsystem, bei dem mit hoher Geschwindigkeit Wasser an die Unterseite der Düsen strömt, so daß sich zum Düsenschutz eine Schicht aus erstarrtem Metall auf der Düsenoberfläche bildet. Dieses Verfahren hat nie Eingang in die Stahlwerksbetriebspraxis gefunden, wahrscheinlich, weil man die Gefahr von Undichtigkeiten und Durchbrüchen bei der Düsenwasserkühlung und den dann befürchteten Wasserdampfexplosionen als zu groß einschätzt.

Das US-Patent 28 55 293 aus dem Anmeldejahr 1955 bezieht sich auf eine weitere Methode und eine Vorrichtung, um Metallschmelzen mit Sauerstoff zu behandeln. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, Sauerstoff mit einem Druck größer 28 bar (400 pounds per square inch) einzusetzen, um an der Düsenspitze einen begrenzten Kühlungseffekt zu erreichen, damit das Düsenmaterial nicht schmilzt. Die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung ist an eine Reihe von Voraussetzungen gebunden. Die wichtigsten Bedingungen davon sind, daß der Sauerstoffdruck zwischen 28 bar und 70 bar (400-1000 pounds per square inch) liegt, der Jet- und der Düsenquerschnitt zwischen 0,003 bis 0,03 square inch, entsprechend einem inneren Rohrdurch­ messer von 1,5 mm bis 5 mm, liegt und eine Rohrwandstärke von mindestens 4,8 mm besitzt. Unter diesen Voraussetzungen und der Wahl eines richtigen Feuerfest-Materials für die Düsenumgebung, ist eine minimale Verschleißrate von 0,27 inch/min, entsprechend 6,86 mm/min bzw. 411 mm/h, zu erreichen. Diese Verschleißraten, bezogen auf die Wandstärke eines modernen bodenbla­ senden Konverters, lassen Einsatzzeiten von weniger als 10 Chargen erwarten, während heute übliche vergleichbare Bodenhaltbarkeiten bei über 1000 Chargen liegen.

Die in diesem genannten US-Patent beschriebene Methode, Sauerstoff mit einem Druck zwischen 28 bar bis 70 bar unterhalb einer Metallbadoberfläche in die Schmelze einzuleiten, hat bei der Stahl- oder Metallgewinnung keine Anwendung gefunden. Vielmehr haben die gleichen Erfinder in dem FR-Patent 14 50 718 aus dem Anmeldejahr 1965 empfohlen, Sauerstoff nur zusammen mit einem oder mehreren gasförmigen Kohlenwasserstoffen in ein flüssiges Metallbad einzublasen.

Wie anfangs bereits beschrieben, hat sich dieses Verfahren, den Sauerstoff mit Kohlenwasserstoffen zu ummanteln, bei den metallurgischen Prozessen zur Metallerzeugung durchgesetzt und führt insbesondere in Hinblick auf die Verschleißraten der eingesetzten Düsen und der damit verbundenen guten Wirtschaftlichkeit zu befriedigenden Ergebnissen. Es stellen sich aber auch Nachteile ein, hauptsächlich bei der Stahlerzeugung stören in der fertigen Stahlschmelze die relativ hohen Wasserstoffgehalte, die aus dem Düsen­ schutzmedium stammen. Weiterhin sind aus Sicherheitsgründen komplizierte Regelanlagen erforderlich, zum Beispiel um den Druck der Kohlenwasserstoffe niedriger zu halten als den Sauerstoffdruck, damit in die Sauerstoffleitun­ gen keine Überströmungen der Kohlenwasserstoffe stattfinden, aus denen sich unerwünschte Verpuffungen und Brände im Zuleitungssystem ergeben können. Schließlich geht ein erheblicher Anteil der Kohlenwasserstoffe zum Düsen­ schutz als vagabundierendes Medium im Konverterboden verloren und führt zu einer unerwünschten Flammenentwicklung außerhalb des Konverters, z. B. im Bereich der Verrohrung am Konverterboden.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, Sauerstoff betriebs­ sicher ohne Ummantelung mit Kohlenwasserstoffen oder anderen zusätzlichen Düsenschutzmedien unterhalb der Badoberfläche in eine Metallschmelze zu leiten und vergleichbare Verschleißraten des Einleitungssystems und der umgebenden feuerfesten Ausmauerung zu erreichen, wie sie von den OBM-Düsen bekannt sind.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Einblasdüsen gleichmäßig mit einer Verschleißgeschwindigkeit von weniger als 30 mm/h Blasezeit zusammen mit dem umgebenden Feuerfest- Material zurückbrennen. Der Metallschmelze brauchen keine unerwünschten Stoffe zugeführt werden. Eine zuverlässige Prozeßregelung und eine verbesserte, hohe Gesamtwirtschaftlichkeit des Verfahrens ist gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei der Stahlherstellung im Konverter, dem Elektrolichtbogenofen und anderen geeigneten Gefäßen (Pfannen, Vakuumanlagen) zur Durchführung eines Frisch­ vorganges, bei der Kohlevergasung im Eisenbad, bei der Schmelzreduktion von Metallerzen und bei der Erzeugung von Nichteisenmetallen verwenden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß erst von einer Druckstufe für das eingeleitete oxidierende Gas, insbesondere Sauerstoff, ab min­ destens 85 bar die Beständigkeit der Einleitungsdüsen gegen vorzeitiges Zurückbrennen überproportional ansteigt. Diese Erkenntnis ist überraschend, weil bisher bei den bekannten Verfahren zum Einblasen von Sauerstoff in Metallschmelzen im Druckbereich zwischen 28 bar bis 70 bar und in Ausnahme­ fällen bis 80 bar, relativ hohe Abbrandraten für die Düsen festgestellt worden sind, die zwar mit ansteigendem Druck sich etwas verringerten, jedoch in den günstigen Fällen noch bei Werten von ca. 40 cm/h Blasezeit liegen. Die stetige, geringfügige Abnahme der Abbrandgeschwindigkeit der Düsen mit zunehmendem Sauerstoffdruck ist nach dem Stand der Technik nur durch den Joules-Thomson-Effekt erklärbar, der zu einer Abkühlung an der Düsenspitze führt, wenn das hochkomprimierte Gas austritt und expandiert.

Um so mehr muß es überraschen, wenn sich gemäß der Erfindung bei einem Druck von mindestens 35 bar an, eine überproportionale, deutliche Erniedri­ gung des Abbrandes der Einleitungsdüsen einstellt. Dieser gefundene Düsenabbrand beträgt dann weniger als 3 cm/h Blasezeit und liegt somit in der gleichen Größenordnung wie bei OBM-Düsen, bei denen der Sauerstoff von Kohlenwasserstoffen ummantelt ist.

Gemäß der Erfindung ist der Sauerstoff bis zum Einlauf bzw. Eintritt in die Einleitungsdüsen über Versorgungsleitungen mit deutlich größerem freiem Querschnitt im Vergleich zur Einleitungsdüse zu führen, um die Druckver­ luste in diesen Zuführungsleitungen gering zu halten. Es hat sich gezeigt, daß der volle Sauerstoffdruck von mindestens 85 bar, besser 90 bar, am Einlauf der Düse, d. h. an ihrer Rück- oder kalten Seite, anzustehen hat, um möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Einleitungsdüse selbst zu gewährleisten. Es liegt auch im Sinne der Erfindung, die Einleitungsdüsen konisch auszubilden, d. h. mit geringerwerdendem Querschnitt zur Düsenmün­ dung hin. Anstelle einer konischen Ausführung, kann auch mit einer mehrfachen Abstufung des Innendurchmessers der Einleitungsdüsen gearbeitet werden. Diese Maßnahmen mit geringerwerdendem Innendurchmesser der Einlei­ tungsdüse zur Spitze hin, sind immer dann zweckmäßig, wenn man sich an der unteren Grenze des angegebenen Druckbereiches von mindestens 85 bar bewegt, d. h. falls kein höherer Sauerstoffdruck zur Verfügung steht. Die bevorzugte Ausführungsform der Einleitungsdüse für das erfindungsgemäße Verfahren ist ein rohrförmiger Düsenkörper mit gleichmäßigem Innendurchmesser, der mit Sauerstoff im Druckbereich von 90 bar bis 120 bar versorgt wird.

Selbstverständlich können auch andere Düsenquerschnitte, abweichend von der Kreisform, eingesetzt werden, beispielsweise ovale, schlitzförmige und beliebige Vieleckformen.

Gemäß der Erfindung wird der Sauerstoff den Einleitungsdüsen mit Temperatu­ ren von -5°C bis 50°C, bevorzugt von 10°C bis 30°C, zugeführt. Mit dieser Temperatur steht also der Sauerstoff am Einlauf der Einleitungs­ düsen an. Die Dichte des Sauerstoffs in den Versorgungsleitungen und demgemäß am Eingang der Einleitungsdüsen liegt zwischen 120 g/dm³ bis 240 g/dm³, bevorzugt zwischen 130 g/dm³ bis 170 g/dm³. Mit diesen genannten Werten für die Dichte des Sauerstoffs lassen sich die vorteilhaften, geringen Verschleißraten der Einleitungsdüsen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichen.

Eine mögliche Erklärung für die unvorhersehbare, starke Verringerung der Düsenabbrandgeschwindigkeit beim Einleiten von Sauerstoff in eine Metall­ schmelze, sobald man den Druckbereich gemäß der Erfindung von ca. 85 bar überschreitet, läßt sich nicht in dem Joules-Thomson-Effekt, also der Gasexpansion an der Düsenspitze, finden. Vielmehr haben genauere physika­ lisch-chemische Untersuchungen ergeben, daß durch die Gasexpansion in diesem Druckbereich kaum mehr eine Abkühlung der Umgebung zu erwarten ist. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich auch bei der Berechnung des Kühleffektes durch die Kohlenwasserstoffummantelung des Sauerstoffs bei den OBM-Düsen. Die Crack-Energie der Kohlenwasserstoffe wird dabei nahezu vollständig durch die Verbrennung des Kohlenstoffs zu CO aufgewogen, und es ergibt sich demgemäß ein ungefähr wärmeneutrales Verhalten der Kohlenwasserstoffgase beim Einleiten in eine Eisenschmelze. Während man die Wirkung der Kohlenwasserstoffummantelung heute mehr als Reaktionsverzögerung durch die Kohlenwasserstoffe bzw. deren Crack-Produkte beim Einleiten von Sauerstoff in eine Eisenschmelze ansieht, besteht für die überraschende Erkenntnis der überdurchschnittlichen Verschleißverringerung beim Sauerstoffeinblasen mit Drucken über 85 bar zunächst nur eine sehr vage Deutung. Wahrscheinlich wird von diesem Druckniveau an neben den zu erwartenden Kühleffekten durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Sauerstoffs im Düseneinleitungsrohr und der Expansion an der Düsenspitze, eine Vorverlegung der Reaktionszone des Sauerstoffs mit der Metallschmelze vor die Düsenmündung bewirkt. Der Abstand zwischen der Düsenmündung und dem davorliegenden Bereich der größten Reaktionsdichte zwischen Sauerstoff und beispielsweise der Eisen­ schmelze und somit der Eisenoxydulbildung - FeO - ist groß genug, um die Rückwirkung dieser Hochtemperaturzone auf die Düsenspitze deutlich herabzu­ setzen. Es ist denkbar, daß sich mit ansteigendem Sauerstoffeinblasdruck hier langsam ein Reaktionsabstand wie beschrieben zwischen Düsenspitze und Hauptreaktionszone ausbildet. Dieser Reaktionsabstand hat aber erst von einem bestimmten Druckniveau an meßbare Auswirkungen auf die Abbrandge­ schwindigkeit der Sauerstoffeinleitungsdüse. Obwohl diese Erläuterungen zunächst spekulativ erscheinen, stehen sie im Einklang mit den bisherigen Erkenntnissen auf diesem Gebiet. Vergleichsweise wird z. B. auch die Zündzone von einem Bunsenbrenner mit ansteigendem Gasdruck vorverlegt.

Als Einleitungsdüsen kommen normalerweise handelsübliche Rohre zum Einsatz. Die Abmessungen der Einleitungsdüsen variieren in Relation zu ihrer Anwendung. Enge Grenzen sind hier vom erfindungsgemäßen Verfahren nicht vorgegeben. Beispielsweise beträgt beim Einbau in den Boden eines Stahler­ zeugungskonverters die Länge der Einleitungsdüse ca. 1 m und ihr Innen­ durchmesser 6 mm. Die Einleitungsdüse ist aus einem handelsüblichen Kupferrohr mit der Wandstärke von 3 mm hergestellt. Es haben sich Düseninnendurchmesser von ca. 1 mm bis ca. 20 mm bewährt. Bevorzugt kommen Sauerstoffeinleitungsdüsen mit einem Innendurchmesser von 2 bis 6 mm zum Einsatz.

Bei der Materialauswahl sind Werkstoffen der Vorzug zu geben, die nicht bei Anwesenheit von Sauerstoff zünden und dann eventuell unkontrolliert zurückbrennen, wie sich beispielsweise unlegierte Stahlrohre verhalten. Es sind demgemäß Kupfer, Kupferlegierungen und rostfreie bzw. hochlegierte Stahlrohre zu empfehlen. In Sonderfällen haben sich Keramikrohre und davon insbesondere mehrschichtig aufgebaute Keramikrohre als Sauerstoffeinlei­ tungsdüsen empfohlen. Bei diesen mehrschichtig aufgebauten Keramikrohren handelt es sich um mindestens zwei und bis zu fünf konzentrisch ineinander passende Rohre aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien, wie beispielsweise Korund, Mullit, Spinell, Magnesit, die auch miteinander verklebt sein können. Mit diesen Klebeschichten lassen sich die Materialei­ genschaften, wie Temperaturwechselbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Bruchfestigkeit verbessern. Kombinationen von Keramik- mit Metallrohren kommen ebenfalls als Sauerstoffeinleitungsdüsen in Frage.

Der Einbau der Einleitungsdüsen in die feuerfeste Ausmauerung des Frischge­ fäßes unterhalb der Metallbadoberfläche kann so erfolgen, daß in einem vorgefertigten Düsenkanal, der einen 1 mm bis 20 mm größeren Innendurchmes­ ser aufweist als dem Außendurchmesser der Einleitungsdüse entspricht, die Einleitungsdüse zentrisch eingeschoben und fixiert wird. Den freibleibenden Ringspalt füllt man mit einer keramischen Gießmasse auf, oder vorzugsweise kommt hier eine Düseneinrüttelmasse zum Einsatz, die beim Einfüllen in den freien Ringspalt durch das Vibrieren der Düse besser verdichtet wird als eine normale Gießmasse. Nach dem Einbau der Einleitungsdüsen schließen ihre Mündungen in einer Ebene mit dem umgebenden Feuerfest-Material ab, oder die Düsenrohre stehen geringfügig daraus hervor. Aus feuerfestem Material aufgebaute, bienenkorbartige Aufwölbungen, in denen sich das Sauer­ stoffeinleitungsrohr befindet, wie es der Stand der Technik beschreibt, sind nicht erforderlich.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem kombiniert blasenden Sauerstoffkonverter für die Stahlerzeugung ergaben sich erhebli­ che Vorteile für den Produktionsablauf im Vergleich zum Einsatz der OBM-Düsen. Beim Stahlfrischen nach den bekannten Verfahren befinden sich in dem Konverter mit einer Kapazität von 65 t acht Düsen im Konverterboden mit einem Innendurchmesser für das zentrale Sauerstoffeinleitungsrohr von 24 mm. Um das Sauerstoffeinleitungsrohr herum befindet sich ein Ringspalt mit einer Breite von 1 mm, durch den zum Düsenschutz etwa 10% Erdgas, bezogen auf den Sauerstoffdurchsatz, strömen. Es wird durch diese Boden­ düsen etwa 60% der gesamten Sauerstoffmenge unterhalb der Badoberfläche in die Eisenschmelze geleitet. Die Durchflußrate beträgt ca. 12 000 Nm³/h bei einem mittleren O₂-Druck von 10 bar.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können diese relativ aufwendigen OBM-Düsen durch die gleiche Anzahl von einfachen Sauerstoffein­ leitungsdüsen, die aus Rohren mit 7 mm Innendurchmesser bestehen, ersetzt werden. Bei einem Sauerstoffeingangsdruck in diese Düsen von 120 bar kann die gleiche Sauerstoffmenge in das Eisenbad geblasen werden. Das Blasver­ halten des Konverters erweist sich bei dem Betrieb nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren als außerordentlich ruhig. Die befürchteten Erscheinungen von sogenannten Durchbläsern oder eine verstärkte Kochbewegung, verbunden mit starken Spritzern, lassen sich nicht beobachten. Da die Verschleißraten der Sauerstoffeinleitungsdüsen und des gesamten Konverterbodens ca. 6 mm/h Blasezeit betragen, liegen sie im Rahmen des Bodenverschleißes beim Einsatz von OBM-Düsen. Für den Stahlwerksbetrieb ergeben sich schon aus der Einsparung der Erdgasmengen und der deutlich verringerten Wasser­ stoffgehalte im fertigen Stahl bemerkenswerte wirtschaftliche Vorteile. Darüber hinaus sind die Einleitungsdüsen kostengünstiger, und die relativ aufwendigen Steueranlagen für die Regelung des Düsenschutzmediums entfallen.

In der nachfolgenden Tabelle sind vergleichbare Daten und Ergebnisse der Verfahren nach dem Stand der Technik und dem Prozeß gemäß der Erfindung zusammengetragen. Das US-Patent 28 55 293, das sich mit der Behandlung von flüssigen Metallen mit Sauerstoff befaßt, gibt in Spalte 8, ab Zeile 20, unter der Überschrift "Refractory", Verschleißzahlen für zwei verschiedene Feuerfest-Materialien an, nämlich saurer Schamotte und basischem Magnesit, die sich in Spalte 1 der Tabelle wiederfinden. In Spalte 2 dieser Tabelle ist der Verschleiß der Feuerfest-Materialien zusammen mit den bekannten OBM-Düsen genannt. Es kommt bei diesem Prozeß ein Düsenschutzmedium zur Anwendung, im dargestellten Fall handelt es sich um Erdgas, in einer Menge von 10% bezogen auf den Sauerstoffdurchsatz. Die Daten zum Feuerfest-Ver­ brauch finden sich in dem DE-Patent 34 03 490. Diese Zahlen sollen zum Ausdruck bringen, mit welchen Verschleißwerten und demgemäß Einsatzzeiten für die feuerfeste Ausmauerung bei den heute großtechnisch angewendeten Verfahren zu rechnen ist, allerdings mit den beschriebenen Nachteilen, die sich aus der Kohlenwasserstoffummantelung für den unterhalb der Badoberfläche in eine Metallschmelze eingeleiteten Sauerstoff ergeben.

Die Spalte 3 der Tabelle zeigt die entsprechenden Daten für das erfindungs­ gemäße Verfahren. Bei einem Vergleich der Werte in den Spalten 1 und 3 dieser Tabelle, die sich beide auf das Sauerstoffeinblasen ohne Zusatz­ medium in eine Metallschmelze unterhalb der Badoberfläche beziehen, wird deutlich, wie groß die unvorhersehbare Abnahme des Verschleißes für die Einblasdüsen und das umgebende Feuerfest-Material ist, wenn der Sauerstoff mit einem Druck von mehr als 85 bar durch die Einleitungsdüsen in die Schmelze geblasen wird. Der genannte Minimum-Verschleiß der Feuerfest-Mate­ rialien und der Düsen ist um einen Faktor 68,5 und der Maximum-Verschleiß sogar um einen Faktor 100 kleiner bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zum bekannten, im US-Patent beschriebenen Prozeß. Auf welchen bislang nicht erklärbaren Effekt diese unerwartet deutliche Verschleißredu­ zierung der Einblasdüsen bei der Druckerhöhung über 85 bar zurückzuführen ist, muß hier offenbleiben. Die möglichen Deutungen sind bereits zuvor in dieser Erfindungsbeschreibung erfolgt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in einfacher Weise den Betriebsbedin­ gungen in den Reaktionsgefäßen zum Frischen von Metallschmelzen anzupassen. Unter anderem können damit in den relativ großen LD-Konvertern die Inertgasspüleinrichtungen unterhalb der Badoberfläche ersetzt werden. Es liegt im Sinne der Erfindung, das Verfahren zum Einblasen oxidierender Gase in Metallschmelzen abzuwandeln und seine Vorteile über eine geschickte Anpassung an bestehende metallurgische Prozesse zu nutzen. Solange oxidie­ ende Gase, insbesondere Sauerstoff, im Druckbereich zwischen 85 bar bis 70 bar zum Einsatz kommen, bewegt man sich im Rahmen der Erfindung.

Claims (8)

1. Verfahren zum Einblasen oxidierender Gase in Metallschmelzen, die sich in einem Reaktionsgefäß befinden, durch Einleitungsdüsen unterhalb der Metallbadoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierenden Gase mit einem Eintrittsdruck zwischen 85 bar bis 170 bar den Einleitungsdüsen zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierende Gas Sauerstoff ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsdruck zwischen 90 bar und 120 bar liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff den Einleitungsdüsen mit einer Temperatur zwischen -5°C bis 50°C zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zwischen 10°C und 30°C liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Einleitungsdüsen der Sauerstoff mit einer Dichte zwischen 120 g/dm³ bis 240 g/dm³ zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte zwischen 130 g/dm³ bis 170 g/dm³ liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt der Sauerstoffeinleitungsdüsen von der Einlaßseite her zur Düsenspitze hin abnehmend ausgeführt wird.