Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines in verteilter Anordnung mehrere aus einem Zentralrohr und einem Außenrohr bestehende Ringspaltdüsen aufweisenden Bodenspülsystems eines BOF-Konverters mit Inertgas- Einblasung zur Entkohlung der Schmelze im Konverter.

Das Spülen einer Schmelze, insbesondere einer Stahl- bzw. Metallschmelze, in einem BOF (Basic Oxygen Furnace)-Konverter mit Hilfe von Inertgas und am Konverterboden angeordneten, unterschiedlichsten Spülsteintypen bzw. Spülblöcken, ist ein im Stand der Technik hinlänglich bekanntes Verfahren.

Durch die EP 1 641 946 B1 ist im Zusammenhang mit Aufblasverfahren bei der Herstellung von legierten Metallschmelzen bzw. beim Frischen von Roheisen in einem Konverter zur unterstützenden Bodeneinblasung verschiedenster Energieträger, Legierungsmittel, Auf- und Entkohlungsmittel oder dergleichen aus einem Zentralrohr und mindestens einem konzentrischen Ringkanal bestehende Ringspaltdüsen bekanntgeworden. Bei diesem mehrstufigen Verfahren wird in allen Verfahrensschritten über den Ringspalt Kohlenwasserstoff eingeblasen. Die Blasrate liegt bei 0,25 bis 3,5 Nm ³ /t x Min. und erfordert große Gasmengen.

Bei den gattungsgemäßen Konverter-Spülsystemen bestehen die Spülsteine bzw. -blocke aus einem feuerfesten, beispielsweise keramischen Material. Die Spülsteine bzw. -blocke sind ihrerseits mit Düsen durchsetzt, um das Inertgas in die im Konverter befindliche Metallschmelze einzubringen.

Dazu strömt das Gas unter hohem Druck und mit großer Geschwindigkeit durch die Konverter-Düsen und tritt im Bereich des Konverterbodens von unten her in die Metallschmelze ein. Dadurch wird in der Schmelze eine Rührwirkung bzw.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Badbewegung erreicht, die unter anderem auch Temperaturunterschiede im Schmelzbad ausgleicht.

Die Düsen arbeiten somit unter rauen Bedingungen, insbesondere an ihrem Einleitungsende, welches permanent in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall steht. Dementsprechend unterliegt die Düse einem hohen Verschleiß.

Der Abbrand bzw. der voreilende Verschleiß der Düsen an ihrem Einspeisung- sende beträgt dabei erfahrungsgemäß ungefähr 0,25 mm pro Konverter- Charge.

Hinzu kommt, dass das feuerfeste Material des Spülsteins bzw. Spülblockes in unmittelbarer Umgebung der Düse durch den hohen Druck und die große Geschwindigkeit des eingeblasenen Gases ebenfalls stark verschleißt und dabei konkav ausgewaschen wird.

Die Haltbarkeit des Bodens mit den Spülsteinen bzw. -blocken und den Düsen liegt am Beispiel eines 330t BOF-Konvertes im Bereich von ca. 4000 Schmelzen, wohingegen die Haltbarkeit der ebenfalls mit einem feuerfesten Material ausgekleideten Seitenwände des Konverters etwa 7000 Schmelzen beträgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Haltbarkeit der Düsen und des Spülsteins bzw. -blocks erheblich verbessert und somit die Anzahl der Schmelzzyklen im Konverter gesteigert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass über das Zentralrohr das Inertgas zumindest zeitweise zusammen mit Kohlenwasserstoff und gemeinsam mit einem durch den Ringspalt zwischen dem Zentralrohr und dem Außenrohr zugeführten, mit dem Inertgas bzw. Gasgemisch des Zentralrohres reagierenden Mantelgas, vorzugsweise Kohlenwasserstoff, eingeblasen wird, wobei das Mantelgas beim Zusammentreffen mit dem flüssigen Stahl gespalten wird und ein die Ringspaltdüsen kreisförmig umschließender, pilzförmiger, poröser Stahlmantel ausgebildet wird.

Das Inertgas, vorzugsweise Argon oder Stickstoff, und auch der Kohlenwasserstoff wird zur metallurgischen Behandlung der Metallschmelze als Kernstrahl erfindungsgemäß über das Zentralrohr bzw. die -düse in die Stahlschmelze eingeblasen, während das Mantelgas, neben Kohlenwasserstoff optional auch Wasserdampf oder CO ₂ , als äußerer Ringstrahl eingeblasen wird. Die beim Zusammentreffen des Inertgases mit dem flüssigen Stahl dann einerseits hervorgerufene Badbewegung und andererseits bewirkte Spaltung des Mantelgases führt zu einer sehr viel Energie benötigenden Reaktion mit Erstarrung des flüssigen Stahls im Düsenbereich. In Abhängigkeit von der eingeblasenen Mantelgasmenge lassen sich der Durchmesser, z.B. bis 15 cm, und die Höhe, z.B. bis 4 cm, des pilzförmigen, porösen und die Düsen kreisförmig umschließenden Stahlmantels variieren. Der poröse Eisenpilz deckt somit zum einen den Spül- stein bzw. -block im Umgebungsbereich der Düsen ab, wodurch ein Verschleiß in Form von Auswaschungen des feuerfesten Materials verhindert wird. Zum anderen werden die Düsen durch die einhausende Abschottung vor Abbrand geschützt. Die nur zur Badbewegung dienende Düsenanordnung benötigt nur kleine Gasmengen, wobei sich eine Blasrate erreichen lässt, die etwa bei < 0,045 Nm ³ /t x Min. liegt.

Wenn sich der poröse Eisenpilz bzw. Stahlmantel bei der Verfestigung der Metallschmelze als Ansatz über der Spitze der zentralen Inertgas-Düse ausbilden und diese somit zusetzen sollte, kann vorteilhaft dem Inertgas temporär eine geringe Menge Sauerstoff zugemischt und dadurch die Inertgas-Düse bzw. das Zentralrohr freigebrannt werden.

Gleiches gilt bei einem sich abzeichnenden Zusetzen des Ringspaltes für die das Mantelgas einblasende Düse, über den bzw. die dann kurzzeitig ebenfalls eine Inertgas-Sauerstoffmischung gefahren werden kann. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede Ringspaltdüse individuell geregelt und ein konstanter Druck aufrecht erhalten wird. Sollte es dabei trotz der vorher im Regelsystem festgelegten Druckparameter zu einer Druckerhöhung kommen, wobei sich sowohl das Zentralrohr als auch der Ringspalt zusetzen würden, erfolgt im Regelsystem so lange eine Umschaltung auf eine Sauerstoff- bzw. Inertgas-Beimischung, bis der vorher eingestellte, konstante Zieldruck wieder erreicht ist.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ergibt sich, wenn der Konverter mit dem sogenannten „Slag Splashing" gefahren wird. Dabei handelt es sich um ein bekanntes Verfahren, bei dem man nach dem Konverterabstich die Restschlacke im Konverter behält. Auf diese Restschlacke werden dann mit Hilfe einer Toplanze große Mengen Stickstoff mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit in den Konverter geblasen. Die Restschlacke wird hierbei an die Seitenwände und an den Boden des Konvertergefäßes gespritzt.

Nach dem Einblasen lässt man die aufgespritzte Schlacke erstarren, so dass sich eine Schutzschicht für das feuerfeste Material im Boden und an den Seitenwänden bildet. Der erfindungsgemäß kreisförmig um die Ringspaltdüse ausgebildete, poröse, zudem sehr raue Eisenpilz vergrößert in diesem Bereich die Oberfläche. Da außerdem seine Oberfläche, relativ kalt ist, lässt sich auf diese Weise erreichen, dass ein Anbacken der verspritzten Schlacke auf dem Eisenpilz beschleunigt und die Haftung nach dem Erkalten verbessert wird.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den An- Sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen anhand eines Bodenspülsteins schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht einen konventionellen, im Stand der Technik bekannten Bodenspülstein eines BOF-Konverters, der zum

Spülen einer Stahlschmelze eine Düse aufweist; und Fig. 2 in einer schematischen Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Bodenspülstein eines BOF-Konverters, der zum Spülen der Stahlschmelze eine Ringspaltdüsenanordnung aufweist.

Die Fig. 1 zeigt einen im Stand der Technik bekannten Bodenspülstein 1 eines hier nicht dargestellten BOF-Konverter zum Raffinieren, Mischen und/oder Spülen einer Stahlschmelze. Dazu weist der Bodenspülstein 1 ein Rohr 2 als Düse auf, über die ein Inertgas 3, beispielsweise Stickstoff, zur Badbewegung eingeblasen wird. Die Düse/das Rohr 2 ist in einem Monoblock 4 eingebettet, der aus einem feuerfesten Material, beispielsweise Keramik, besteht, der seinerseits von dem feuerfesten Material 5 der Auskleidung des Konverters umschlossen wird.

Das Problem bei dieser Verfahrensweise ist, dass durch den hohen Druck und die große Geschwindigkeit des eingeblasenen Inertgases 3 das feuerfeste Material des Monoblocks 4 in der unmittelbaren Umgebung 6 der Düse 2 sowie auch diese selbst voreilend verschleißt .

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Bodenspülstein 100 ist eine Düsenanordnung vorgesehen, die als Ringspaltdüse 11 aus dem Zentralrohr 2 und einem dieses konzentrisch mit einem Ringspalt 8 umschließenden Außenrohr 7 besteht. Der Düsendurchmesser des Zentralrohres 2 braucht nicht mehr als 5 mm und der der Ringspaltdüse 11 nicht mehr als 1 mm zu betragen.

Über das Zentralrohr 2 wird Inertgas 3 und zeitweise Kohlenwasserstoff eingeblasen, während über den Ringspalt 8 der Ringspaltdüse 11 Kohlenwasserstoff und/oder Sauerstoff in einem Gemisch mit Inertgas als Mantelgas 9 geblasen wird. Beim Zusammentreffen des Mantelgases 9 mit der Stahlschmelze wird der Kohlenwasserstoff gespalten. Da diese Reaktion sehr viel Energie benötigt, wird ein Erstarren von Stahl in der unmittelbaren Umgebung 6 der Ringspaltdüse 11 erreicht. In Abhängigkeit von der eingeblasenen Menge des Mantelgases 9 bildet sich ein pilzförmiger, poröser Stahlmantel 10 kreisförmig um die Ringspaltdüsen 11.

Der poröse Eisenpilz bzw. Stahlmantel 10 verhindert zum einen den voreilen- den Verschleiß des feuerfesten Materials des Monoblocks 4, da er schützend darüber liegt, und zum anderen einen Abbrand der Rohre 2, 7 der Ringspaltdüse 11 , da er diese konzentrisch umschließt und somit nach außen hin abschottet.

Sollte der poröse Eisenpilz 10 das Zentralrohr 2 der Ringspaltdüse 11 zusetzen, kann dem Inertgas 3 eine geringe Menge Sauerstoff beigemischt werden. Durch die beigefügte Menge Sauerstoff und der damit einhergehenden Reaktion brennt das Zentralrohr 2 frei. Für den Ringspalt 8 kann ebenfalls eine Inertgas-Sauerstoffmischung gefahren werden, wenn sich ein Zusetzen abzeichnet. Der Sauerstoff dient somit nur zur Kontrolle bzw. Ausbildung der Grosse des Eisenpilzes 10.

Somit ist vorgesehen, dass bei der Düsenanordnung über den Ringspalt 8 als Mantelgas 9 C _n H _x bzw. Ar oder N ₂ und (Ar + O ₂ ) + (N ₂ + O ₂ ) und über das Zentralrohr 2 ein Inertgas 3, z.B. Ar oder N ₂ , und (Ar + O ₂ ) + (N ₂ + O ₂ ) gefahren werden kann.

Die Ringspaltdüsen 11 des Konverters sind in einen Regelkreis eingebunden, der einerseits jedes Zentralrohr 2 und den Ringspalt 8 individuell ansteuert so- wie regelt und andererseits den Druck, mit dem die Düsen beaufschlagt werden, konstant hält. Sollte es dennoch zu einer über einem oberen Grenzwert liegenden Druckerhöhung kommen, wobei sich der Ringspalt 7 und/oder das Zentralrohr 2 zusetzt, wird über den Regelkreis das System so lange im Modus „Sauerstoff/Inertgas" gefahren, bis der Solldruck wieder erreicht ist. Bezugszeichenliste:

1 ; 100 Bodenspülstein

2 Rohr/Zentralrohr 3 Inertgas

4 Monoblock

5 feuerfestes Material der Konverterauskleidung

6 Umgebungsbereich

7 Außenrohr 8 Ringspalt/Spalt

9 Mantelgas

10 poröser Stahlmantel / Eisenpilz

11 Ringspaltdüse