DE763565C

DE763565C - Fluessigkeitsgekuehlter Boden fuer Konverter

Info

Publication number: DE763565C
Application number: DEL95798D
Authority: DE
Inventors: Otto Dr-Ing Lellep
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-10-11
Filing date: 1938-10-11
Publication date: 1951-12-20

Description

Flüssigkeitsgekühlter Boden für Konverter Ein nicht zum Stande der Technik gehörender Vorschlag bezweckt eine wirksame Kühlung von Konverterböden, dadurch zu erreichen, daß diese mit einzelnen Kanälen für die Kühlflüssigkeit versehen sind, wobei der Druck des Kühlmittels zur Vermeidung einer Explosionsgefahr unterhalb dem des flüssigen Metalls gehalten wird.
Die Erfindung hat einen derart gekühlten Boden für Konverter zum Gegenstand, bei dem insbesondere mit konzentriertem Sauerstoff geblasen wird, bei dem die Bodendüsen mit einer Innenkühlung ausgestattet sind und das Kühlmittel derart geführt wird, daß auch in der Nachblaseperiode des Thomasverfahrens eine Zerstörung derselben nicht eintritt. Es ist bekannt, bei doppelwandigen Konve'rterböden, deren Wände mit für Luftgebläse dienenden Düsen verbunden sind, mit Flüssigkeit oder Luft zu kühlen. Die Kühlwirkung erstreckt sich jedoch nur über die Düsen, soweit sie innerhalb des Doppelbodens von dem Kühlmittel bestrichen werden. Die Kühlung der mit dem Metallbade in Berührung gelangenden Düsenspitzen ist aber zu gering, um der außerordentlich großen örtlichen Wärmeentwicklung, insbesondere beim Einblasen von konzentriertem Sauerstoff, gewachsen zu sein und die Düsenspitzen vor dem Durchbrennen zu schützen. Es ist auch bekannt, Blasformen für Hochöfen innen zu kühlen. Die Abführung der Wärme durch die Kühlflüssigkeit je Flächeneinheit und Minute ist aber zu gering und die Gestaltung der Düse selbst unpassend, so. daß eine Übertragung einer solchen Blasformausbildung auf Konverterbodendüsen schon deswegen nicht ohne weiteres gegeben ist, weil diese Düsen mit flüssigem -Metall nicht in Berührung gelangen.
Die Wärmeerzeugung und der Wärmeentzug an den einzelnen Düsen des mit Sauerstoff betriebenen Konverters als auch die zur Erhaltung der Düsen nötige Kühlwirkung sind während des Verlaufes einer Schmelze bekanntlich stark veränderlich. So wurden z_. B. durch eine flüssigkeitsgekühlte Kupferdiise mit 27 mm :#.tißendurchinesser und 3,3 mm Bohrung je ,Minute 28o Normalliter konzentrierter Sauerstoff geblasen. Die Düse mit ihrer Flächengröße an der Spitze von etwa 5,7 cm= war in unmittelbarer Berührung mit dem flüssigen Eisen. Dabei wurden folgende Wärmeverluste durch das Kühlwasser an der Düse festgestellt.
Wärmeverlust während der Entkohlungsperiode ...... 42 lzcallllin. Wärmeverlust .vährend der Entphosphorungsperiode .. i3 8 -Wärmeverlust während der Wartezeit bei umgelegtem Konverter .............. 2a -In diesen Zahlen fällt die mehrfache Vergrößerung der Düsenerwärmung während der Nachblaseperiode im Vergleich mit der Erwärmung während der Entkohlungsperiode auf. Dieser Unterschied erklärt sich dadurch, daß während der Entkohlungsperiode der eingeblasene Sauerstoff bei der Düse in ein doppeltes Volumen von Kohlenmonoxyd verwandelt wird. Diese bedeutende Gasmenge wirbelt das Eisenbad auf und bläst die überhitzten Verbrennungsstoffe von der Düse weg. Anders sind die Verhältnisse, wenn der Kohlenstoff beim Thomasverfahren bereits verbrannt ist. Erstens entwickelt der Sauerstoff bei der Phosphorverbrennung über zweimal mehr Wärme als beim Verbrennen zu C O. Zweitens entstehen beim Blasen mit Beinsauerstoff während der Nachblaseperiode keinerlei Gase. Beinsauerstoff wird in dieser Periode vom flüssigen Eisenbade ebenso restlos verschluckt wie ein Dampfstrahl von kaltem Wasser. Darum werden die außerordentlich überhitzten Teile des Bades kaum von der Düse weggespült, die infolgedessen einer großen Wärmekonzentration und Temperatur ausgesetzt ist. Bei konzentriertem Sauerstoff mit etwas Stickstoffbeimengung wird diese große Wärmeentwicklung an der Düse nur unbedeutend geschwächt.
Um dem mit den vorstehend erläuterten Vorgängen verbundenen leichten Zerstören der einzelnen Düsen zu begegnen, wird erfindungsgemäß die Kühlwirkung in der Düse so hoch gesteigert. daß sich an der Oberfläche ihrer Spitze eine Schicht erstarrten Eisens oder -Metalls bildet, durch die die Düse vor einer Zerstörung geschützt wird.
An Hand einer im senkrechten Schnitt veranschaulichten, in einem Xonverterboden angeordneten Düse wird nachstehend erläutert, wie sich deren Haltbarkeit erreichen läßt.
Die eigentliche Düse bestellt aus dein doppelwandigen Körper i mit dein rohrförmigen, in gewissem Abstande unterhalb des Düsenkopfes 2 mündenden Einsatz 3. Der Einsatz 3 hat einen Stutzen .1 für den Külilmittelzufluß, während sich für den Kühlmittelabflufi ein Stutzen 5 an dem äußeren Teil des Körpers i befindet. Das Kühlmittel nimmt den in der Düse mit Pfeilen angedeuteten Weg und bewirkt an der C"mleitung G eine besonders starke Kühlung des Düsenkopfes 2. ; ist der metallische Konverterboden mit Kühlkanälen Z. y bezeichnet eine zweckmäßig aus -feuerfesten Oxyden bestehende Wärmeisolierschicht. die durch Haftstifte o. dgl. am Boden 7 gehalten wird. Indem der Gebläsesauerstoftstrom an der Düsenspitze io in das darüber befindliche Eisenbad gedrückt wird, kommt das Eisenbad in eine Bewegung, die in der Hauptströmung i i von der Düsenmündung weggerichtet ist. Neben diesem Hauptstrom entstehen kleinere wirbelartige Seitenströmungen 12, die das mit Sauerstoff übersättigte und hoch überhitzte Eisen auf den Düsenkopf 2 aufprallen lassen. Diese hoch überhitzte, mit Eisenoxyden beladene Strömung des Bades am Düsenrande würde die oxydischen und feuerfesten Stoffe am Düsenkopf auflösen. Falls die Kühlwirkung, z. B. des Wassers, an der Düsenspitze von der üblichen Stärke wäre und beispielsweise 2.jo ooo kcal/ mVh beträgt, würde bei der Sauerstoffeinführung, wie bei den bekannten wassergekühlten Böden, der Düsenkopf schmelzen oder wegbrennen; ganz besonders aber während der lachblaseperiode des Thomasverfahrens. Wird hingegen die Düse erfindungsgemäß innen stark gekühlt, so erstarrt je nach der Badtemperatur und der Stärke der Kühlung das Eisen oder Metall an der oberen Düsenkopffläche zu einem mehr oder weniger dicken Ansatz 13. Dieser gekühlte, aus dem gefrischten Eisen oder- -Metall entstandene Ansatz schützt die Düse vor Zerstörung.
Das zu verblasende -Metall kann auch -,cährend der Entkohlungsperiode an dem Düsenkopf erstarren und hier eine nützliche Schutzschicht bilden.
Die Erkenntnis der Bedeutung einer inneren weitgehenden Düsenkühlung zur Bildang einer metallischen Schutzschicht an der Düsenspitze löst die schwierige Aufgabe der Einführung des konzentrierten Sauerstoffes in ein flüssiges Eisen- oder Metallbad. Während: der Entphosphorungsperiode des Thomasstahles mit konzentriertem 02 ist beispielsweise eine Wärmeübertragung am Düsenende, das in metallischer Berührung mit dem überhitzten flüssigen Stahlbad steht, von 14Xio6 kcal/m2/h beobachtet worden. Diese Stärke der Kühlung, die die bekannte Kühlwirkung an einem flüssigkeitsgekühlten Konverterboden beispielsweise 58mal übersteigt, kann je nach den Arbeitsbedingungen größer oder kleiner sein. Sie übertrifft aber immer noch bei weitem die üblichen Wärmedurchgangszahlen.
Die erstarrte Schutzschicht 13 an- der Düsenspitze 2 schweißt sich manchmal selbst an das Düsenmetall fest, so daß eine unmittelbare metallische Verbindung zwischen der Düse und dem Ansatz besteht. Manchmal bleibt jedoch zwischen der Schutzschicht und der Düse eine papierdünne Oxydschicht bestehen.
Anstatt des Wassers als Kühlmittel der Düse -und des Bodens können naturgemäß auch andere flüssige Kühlmittel verwendet werden. Der geschilderte Düsenboden nebst Kühlmittelstromführung kann mit gleichem Vorteil auch bei anderen Schmelzbadbehältern Anwendung finden, die mit konzentriertem Sauerstoff betrieben werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Flüssigkeitsgekühlter Boden für Konverter-, bei denen insbesondere mit konzentriertem Sauerstoff geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einzelnen, innen gekühlten Düsen versehen ist.
2. Verfahren zum Betrieb eines Konverterbodens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlauf des Kühlmittels in, den Kühlräumen der Düsen derart gesteigert wird, daß sich an den Düsenspitzen eine Schutzschicht aus erstarrtem Eisen oder Metall bildet. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 32 589, 302 768, 443 350, 494 011; britische Patentschriften Nr. 241 258, 254 396; USA.-Patents,chrift Nr. 1 747 7i2.