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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR PREVENTING SLAG FROM FLOWING ALONG WHEN TAPPING A MOLTEN METAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/081759
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for preventing slag from flowing along when tapping a molten metal out of a metallurgical vessel, whereby the tap opening of the vessel is formed out of interchangeable pipes, which are located one above the other, made of wear-resistant refractory material, and enclosed by tap framing blocks, whereby the lower end of the tap interchangeable system, which is constructed as described, is formed by a cup block against which a slide that closes the opening rests. According to the invention, axially extending channels that are open at both ends of the pipe are provided in the pipe wall of at least the interchangeable pipe that leads into the interior of the vessel. Said channels are connected to a gas supply at the pipe end facing away from the interior of the vessel.

Inventors:
Siek, Horst (Lyrastrasse 12 Georgsmarienh�tte, 49124, DE)
Application Number:
PCT/DE2002/001117
Publication Date:
October 17, 2002
Filing Date:
March 27, 2002
Export Citation:
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Assignee:
GEORGSMARIENH�TTE GMBH (Neue H�ttenstrasse 1 Georgsmarienh�tte, 49124, DE)
Siek, Horst (Lyrastrasse 12 Georgsmarienh�tte, 49124, DE)
International Classes:
B22D41/50; B22D41/58; B22D43/00; C21C5/46; F27B3/19; F27D3/14; F27D3/15; F27D1/00; F27D1/16; F27D3/16; (IPC1-7): C21C5/46; B22D43/00; F27B3/19
Attorney, Agent or Firm:
R�ther, Peter (Vor dem Tore 16a Duisburg, 47279, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Verfahren zur Verhinderung des Mitfließens von Schlacke beim Abstich einer Metallschmelze aus einem metallurgi- schen Gefäß, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte : a) Verschwenken des Gefäßes (1) in die Abstichstellung ; b) Einblasen von Gas durch die Abstichöffnung (4) umge- bende Kanäle (11) entgegen der Fließrichtung des flüssigen Metalls beim Abstich in die im Gefäß (1) befindliche Schmelze ; c) Öffnen der Abstichöffnung (4) ; d) Zurückschwenken des Gefäßes (1), bis die Abstichöff- nung (4) nicht mehr von Schmelze bedeckt ist ; e) Beendigen des Einblasens des Gases.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 an einem metallurgischen Gefäß, bei dem die Ab- stichöffnung aus verschleißfestem Feuerfestmaterial beste- henden, übereinander angeordneten Wechselrohren gebildet ist, die von Abstichumrahmungssteinen eingeschlossen sind, wobei das untere Ende des so gebildeten Abstich- wechselsystems durch einen Tassenstein gebildet ist, an dem ein die Öffnung verschließender Schieber anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrwandung wenigstens des in dem im Gefäßin- nenraum mündenden Wechselrohrs (7\') axial verlaufende, an den beiden Stirnseiten des Rohres (7\') mündende Kanäle (11) vorgesehen sind, die auf der dem Gefäßinnenraum abge- wandten Rohrstirnseite mit einer Gaszuführung (13) verbun- den sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Wechselrohr/-rohre (7\'), in dessen/deren Wan- dung/Wänden die gasführenden Kanäle (11) angeordnet sind, mit einem Blechmantel aus rostfreiem Stahl umgeben ist/sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (11) die Rohröffnung umgebende, radial angeordnete Schlitze sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (11) die Rohröffnung umgebende, gleichmäßig verteilte Bohrungen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (11) durch den Zwischenraum gebildet wer- den, der entsteht, wenn das Wechselrohr (7\') aus einem ko- nisch ausgebildeten Innenrohr (14) und einem komplementär ausgebildeten Außenrohr (15) zusammengesetzt ist und ent- weder in der Außenfläche des Innenkonus (14) oder in der Innenfläche des Außenkonus (15) kanalbildende Rillen vor- gesehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung (13) zu dem/den Kanäle aufweisenden Wechselrohr/-rohren in einem unterhalb des untersten kanalführenden Wechselrohrs angeordneten, alle Kanäle beaufschlagenden Ringraum (12) mündet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung (13) aus einem Rohr besteht, das oberhalb des Tassensteins (10) in die Fuge (9) zwischen den Wechselrohren (7) und den Abstichumrahmungssteinen (8) mündet und von dort axial zum Ringraum (12) geführt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselrohre (7\'), die die Kanäle (11) aufweisen, eine Einheit bilden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle des metallurgischen Gefäßes auf dem gleichen elektrischen Potential liegt wie die Gaszuführungsrohre.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführungsrohre gegen das Potential, auf dem das metallurgische Gefäß liegt, isoliert sind.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung des Mitfließens von Schlacke beim Abstich einer Metallschmelze Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung des Mit- fließens von Schlacke beim Abstich einer Metallschmelze aus ei- nem metallurgischen Gefäß.

Bei diesen Gefäßen kann es sich beispielsweise aber nicht ausschließlich um solche für die Stahlherstellung also um einen Konverter oder um das Gefäß eines Elektroofens handeln.

Im folgenden wird die Erfindung am Beispiel des Elektro-Ofens dargestellt.

Ein derartiges Gefäß bietet in Draufsicht eine in etwa ovale bzw. Birnenform, wobei im spitzer zulaufenden vorderen Bodenbe- reich die Abstichöffnung vorgesehen ist. In der normalen Stel- lung, d. h. vor dem Abstich, befindet sich der Schmelzespiegel etwa 1 m bis 1,50 m oberhalb der Abstichöffnung.

Diese Abstichöffnung ist mit einem Füllmaterial verstopft und unten mittels eines Schiebers abgeschlossen. Das Füllmaterial bildet über der Abstichöffnung einen in den Behälterinnenraum hineinragenden Hügel.

Für den Abstich, d. h. für das Umfüllen der Schmelze in die Pfanne, in der der Stahl Sekundär-Metallurgie-Verfahren unter- zogen wird, wird das Gefäß in die Abstichstellung verschwenkt, so daß die Abstichöffnung nun den tiefsten Bereich des Gefäßes bildet. In dieser Stellung wird der Schieber geöffnet und das Verfüllmaterial in der Abstichöffnung entfernt.

Die ausfließende Schmelze bildet oberhalb der Abstichöffnung einen Strudel (Vortex-Effekt), der die auf der Schmelze auf- schwimmende Schlacke durch die Sogwirkung mit sich reißt, was aus metallurgischen Gründen unerwünscht ist.

Bisher bekannte Methoden zur Verhinderung bzw. Verminderung dieses Vortex-Effekts haben sich bisher als unbrauchbar erwie- sen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu führen, daß die Eliminierung des angesprochenen Strudeleffekts auf einfache Art und Weise möglich ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vorrich- tung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Die Erfindung löst den ersten Teil der Aufgabe mit Hilfe fol- gender Verfahrensschritte : a) Verschwenken des Gefäßes in die Abstichstellung ; b) Einblasen von Gas durch die Abstichöffnung umgebende Kanäle entgegen der Fließrichtung des flüssigen Metalls beim Abstich in die im Gefäß befindliche Schmelze ; c) Öffnen der Abstichöffnung ; d) Zurückschwenken des Gefäßes, bis die Abstichöffnung nicht mehr von Schmelze bedeckt ist ; e) Beendigen des Einblasens des Gases.

Das Einblasen von Gas in eine Schmelze ist bekannt.

In der sekundär-metallurgischen Behandlung des erzeugten Stah- les wird Gas von unten durch den Boden der Pfanne in die Schmelze eingeblasen, um einen Umwälzvorgang der Schmelze zu erzeugen, damit eine Homogenisierung der Schmelzetemperatur so- wie der in der Schmelze gelösten Legierungskomponenten erreicht wird.

Bei derartigen Gasspülsystemen sind im Boden der Pfanne quadra- tische oder runde Lochsteine eingelassen, in denen konisch ge- formte Spülsteine sitzen, die so ausgelegt sind, daß durch sie das Gas in die Schmelze einströmen kann. Es sind mehrere Typen bekannt, so zum Beispiel poröse Spülsteine, Schlitzspüler, Sternspüler etc.

Um zu verhindern, daß das Gas seitlich aus den Spülsteinen aus- tritt, sind diese Spülsteine mit einem Metallmantel umgeben.

Die Höhe des Stahlspiegels in der Pfanne oberhalb der Spül- steine beträgt bis zu 4 m.

Beim Einblasen des Gases von unten in die Schmelze beobachtet man an der Oberfläche der Schmelze einen sogenannten "Glatzkopf", Wie die Bezeichnung vermuten läßt, ist der Schmelzespiegel an dieser Stelle absolut frei von Fremdkörpern.

Diesen Effekt macht sich die Erfindung zunutze.

Die Abstichöffnung bei dem Gefäß eines Elektro-Ofens (analog auch bei einem Konverter) wird gebildet durch sogenannte Wech- selrohre, von denen mehrere übereinander die nach unten enger werdende Öffnung bilden. Derartige Wechselrohre bestehen aus Magnesit, Korund-Beton oder ähnlichen Feuerfestmaterialien. Um- geben werden diese Wechselrohre durch Abstichumrahmungssteine, wobei zwischen den Wechselrohren und den Abstichumrahmungsstei- nen eine Fuge existiert, die mit einem Feuerfestmaterial ver- füllt wird. Nach unten wird dieses System durch einen sogenann- ten Tassenstein abgeschlossen. Die Öffnung des Tassensteines ist dabei mittels eines Schiebers verschließbar.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß ähnlich wie bei den eben genannten Spülsteinen in der Wandung der Wechselrohre (zumindest des obersten oder der obersten beiden) axial verlau- fende Kanäle vorgesehen sind, die im Inneren des Gefäßes mün- den. Die Kanäle stehen mit einer Gaszuführung in Verbindung.

Sobald das Gefäß in die Abstichstellung gekippt ist, beginnt die Gaszuführung. Das aus den Kanälen austretende Gas entfernt den aus Verfüllmaterial gebildeten Hügel oberhalb der Abstich- öffnung. Dann wird der Schieber unterhalb des Tassensteins weg- geschwenkt und das Verfüllmaterial innerhalb der Abstichöffnung entfernt. Die Schmelze kann nun in die Pfanne ausfließen, wobei sich oberhalb der Abstichöffnung der erwähnte Strudel bilden will. Das in die Schmelze einströmende Gas bildet ähnlich wie beim Spülvorgang in der Pfanne oberhalb der Kanalöffnungen den beschriebenen"Glatzkopf", was bedeutet, daß in diesem Bereich die Schlacke nach außen weggedrückt wird und daran gehindert wird, durch die Abstichöffnung in die Pfanne zu fließen.

Das Einblasen des Gases wird so lange fortgesetzt, bis das Ge- fäß wieder zurückgeschwenkt worden ist und die Abstichöffnung nicht mehr von Schmelze bedeckt ist.

Es versteht sich dabei von selbst, daß ein Gas verwendet wird, das die metallurgischen Eigenschaften der erzeugten Schmelze nicht stört.

Damit das Gas nicht seitlich aus den Wechselrohren austreten kann, sind diese außen mit einem Stahlmantel aus nichtrostendem Material umgeben.

Obwohl es denkbar ist, daß die Kanäle sämtliche übereinander angeordneten Wechselrohre durchziehen, ist bevorzugtermaßen je- doch vorgesehen, lediglich den obersten oder die obersten bei- den der Wechselrohre mit Kanälen zu versehen. Diese beiden obersten Wechselrohre können auch einstückig ausgebildet sein und somit eine Einheit bilden.

Anordnung und Geometrie der Kanäle ergeben sich aus den jewei- ligen Anwendungsanforderungen.

Bei der Erzeugung und der Geometrie der Kanäle kann auf die Er- fahrung auf dem Gebiet der Spülsteine zurückgegriffen werden.

Damit alle gasführenden Kanäle gleichmäßig mit dem Gas beauf- schlagt werden können, ist das unterste kanalführende Wech- selrohr an seiner Unterseite mit einem Ringraum versehen, in dem alle Kanäle münden, und in dem das Gaszuführungsrohr mün- det, das beispielsweise im Bereich zwischen den Wechselrohren und den sie umgebenden Abstichumrahmungssteinen geführt ist.

Hierzu kann entweder die bereits vorhandene Fuge zwischen den beiden Elementen benutzt werden oder es wird eine Nut in der Außenseite der kanallosen Wechselrohre vorgesehen.

Um elektrische Überschläge auf die Gaszuführungsrohre und deren Zerstörung oder Beschädigung zu verhindern, schlagen die Ansprüche 10 und 11 alternativ vor, entweder die metallische Hülle des metallurgischen Gefäßes auf das gleiche elektrische Potential zu legen wie die Gaszuführungsrohre oder gemäß Anspruch 11 die Gaszuführungsrohre gegen das am metallurgischen Gefäß anliegende Potential zu isolieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen darge- stellt und näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 : Gefäß eines Elektro-Ofens im Längsschnitt, Fig. 2 : in perspektivischer Darstellung und im Schnitt das Abstichsystem eines Gefäßes gemäß Fig. 1, Fig. 3 : im Schnitt eine besondere Ausführungsform eines Wech- selrohres, Fig. 4a bis 4c : drei mögliche Kanalgeometrien in den Wechsel- rohren.

In der Fig. 1 ist das Gefäß eines Elektro-Ofens zur Stahlerzeu- gung im Längsschnitt dargestellt und allgemein mit dem Bezugs- zeichen 1 versehen. In Draufsicht weist das Gefäß 1 in etwa Birnenform auf, wobei sich am spitzer zulaufenden Ende 2 im Bo- den 3 des Gefäßes 1 die Abstichöffnung 4 befindet. Im in etwa mittigen Bereich des Bodens 3 ist die Anode 5 angeordnet. Die Kathode und der Deckel des Gefäßes sind nicht dargestellt.

Das Gefäß 1 ist um eine die Papierebene senkrecht durchsetzende Achse kippbar. In diesem Gefäß 1 wird vorwiegend Schrott einge- schmolzen, wobei die Schmelze nach dem Aufschmelzvorgang die mit 6 bezeichnete Höhe erreicht.

In der Fig. 2 ist das Abstichsystem mit der Abstichöffnung 4 im größeren Maßstab dargestellt. Dieses Abstichsystem ist aufge- baut aus im vorliegenden Fall fünf übereinander angeordneten Wechselrohren 7, 7\', deren Öffnungsdurchmesser nach unten hin geringer wird. Umgeben sind die Wechselrohre 7, 7\'von kubisch ausgeführten Abstichumrahmungssteinen 8, wobei die Fuge 9 zwi- schen den Wechselrohren 7, 7\'und den Abstichumrahmungssteinen 8 mit einem feuerfesten Verfüllmaterial ausgefüllt ist. Das Ab- stichsystem wird unten mittels eines Tassensteins 10 abgeschlossen, dessen Öffnung mittels eines nicht dargestellten Schiebers verschließbar ist.

Die obersten beiden Wechselrohre 7\'verfügen über axial verlau-. fende in der Rohrwandung angeordnete Kanäle 11, die eine Ver- bindung zwischen dem Innenraum des Gefäßes 1 und einem Ringraum 12 herstellen, der an der Unterseite des unteren Wechselrohres 7\'vorgesehen ist. In diesen Ringraum 12 mündet eine Gaszufüh- rungsleitung 13, die zwischen den Wechselrohren 7 und den Ab- stichumrahmungssteinen 8 nach unten führt und zwischen dem un- tersten Abstichumrahmungsstein 8 und dem Tassenstein schräg nach außen geführt ist.

In der Fig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform eines Wechsel- rohres 7\'dargestellt. Dieses Wechselrohr 7\'ist zweiteilig aufgebaut, nämlich aus einem Innenteil 14, das konisch ausge- bildet ist, wobei der Außenmantel dieses Konus sich nach oben verengt. Dieser Innenkonus 14 steckt in einem Außenteil 15, dessen Innenfläche komplementär zur Außenfläche des Innenkonus 14 ausgebildet ist.

Eine Draufsicht auf ein derartiges Wechselrohr 7\'ist in der Fig. 4c dargestellt. Die Kanäle 11 für die Gasführung sind hier durch in die Außenfläche des Innenkonus 14 eingeformte Rillen gebildet.

Weitere mögliche Ausgestaltungen der Kanäle sind den Fig. 4a und Fig. 4b zu entnehmen.

In der Fig. 4a sind die Kanäle 11 als radial angeordnete Schlitze ausgebildet, während die Kanäle 11 im Beispiel der Fig. 4b durch eine Vielzahl von Bohrungen gebildet sind.

Andere Geometrien bzw. Ausführungsformen der Kanäle sind. mög- lich, beispielsweise Kanäle in Sternform oder ähnlichem.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden kurz darge- stellt : Nach dem Schmelzvorgang wird das Gefäß 1 nach vorne abgekippt, so daß die Abstichöffnung 4 den untersten Teil des Gefäßes 1 bildet.

Sobald das Gefäß in dieser Position ist, wird mit dem Einblasen des Gases über die Kanäle 11 in die Schmelze begonnen. Erst dann wird das Abstichsystem geöffnet, so daß die Schmelze durch die Abstichöffnung 4 in eine darunter abgestellte (nicht darge- stellte) Pfanne abfließen kann. Durch das Einblasen des Gases über die Kanäle 11 in die Schmelze wird erreicht, daß der Bil- dung eines Strudels oberhalb der Abstichöffnung 4 entgegenge- wirkt wird, so daß durch diesen Strudel keine Schlacke durch die Abstichöffnung 4 in die Pfanne mitgerissen werden kann.

Es bildet sich oberhalb der Abstichöffnung 4 durch das einge- blasene Gas ein sogenannter"Glatzkopf", d. h. ein Bereich, in dem die Schlacke seitlich weggedrängt wird.

Wenn die Füllhöhe in der Pfanne den gewünschten Wert erreicht hat, wird das Gefäß 1 zurückgeschwenkt.

Wenn die Abstichöffnung 4 nicht mehr von Schmelze bedeckt ist, wird die Gaszufuhr abgestellt.