Bei der Stahlherstellung ist es bekannt, die in Pfannen, Lichtbogenöfen oder auch Konvertern befindliche Metallschmelze einem Vakuum auszusetzen und mittels einer Lanze Sauerstoff auf die Metallober läche aufzublasen. Durch die CO-Partialdruckerniedrigung unter Vakuum ist die Entkohlung hochlegierter Schmelzen bis zur niedrigsten [.-Gehalten bei gleichzeitig hohem Chromausbringen ohne ύberfTischen möglich. Angestrebt wird unter anderem eine große Badoberfläche, sowie ein möglist großer Reaktionsraum im Behälter zur Erreichung einer hohen Fnschgescnwindigkeit beim Aufblasen des Sauerstoffs selbst bei hohen ohlenstoftausgangsgehalten.

Bei den üblicherweise eingesetzten Auf laslanzen trifft der Sauerstof strahl relativ hart auf die Badoberflache auf. Eine Möglichkeit, auf den Blasstrahl Einfluß zu nehmen, ist neben der Anzahl und Stromungsrichtung der Blasdusen den Strahl pulsierend austreten zu lassen .

So ist aus der DE-AS 27 09 234 eine Vorrichtung zum Verblasen von Roheisen zu Stahl im Sauerstoffaufblaskonverter bekannt, bei dem über Steuereinrichtungen abwechselnd betätigbare Steuerventile zur Pulsierung dps 5auerstoffStrahls vorgesehen sind. Aus dieser 5chnft ist nicht bekannt, den Sauerstoff unter Vakuum einzublasen. Wesentlicher Nachteil dieser bekannten Blaslanze ist die Verwendung von separat anzusteuernden Fluidik-Steuerelementen.

Aus EP 0 0Ö1 448 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Frischen eines 5tahlbades durch Sauerstoff-Aufblaslanzen bekannt, bei dem der Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit im Überschallbereich auf die Badoberfläche auftrifft. Die gesamte Sauerstof Strömung ist dabei aufgeteilt in einen harten und in einen weichen Strahl.

Der aus dieser Schrift bekannte Gegenstand findet Verwendung in 5chmelzgefaßen in einer Umgebung mit atmosphärischem Druck.

Bei Aufblaseinπchtungen dieser Bauart trifft der Sauerstoffström in einer relativ begrenzten Fläche auf die Oberfläche des 5tahlbades auf, bildet im Bad eine tiefe Auskolkung und schleudert Metalltröpfchen in den Gasraum oberhalb der Schmelze. Darüber hinaus laßt sich der Sauerstoffstrahl nicht ausreichend stabilisieren, so daß der harte Strahl innerhalb der Gesamtstromung wandert.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufblasen von Sauerstoff auf eine unter Vakuum befindliche Metaltschmelze zu schaffen, mit einfachen konstruktiven, wartungs. reundlichen Mitteln den Sauerstoff großflächig bei großer Zwischenphasenoberf lache unter Vermeidung von uberfπschungen in das Metallbad einzubringen.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel mit den kennzeichnenden Merkmalen des Verfahrensanspruchs 1 und des Vorrichtungsanspruchs 4.

Erfindungsgemäß wird derr Sauerstoffstrom innerhalb der Lanze pulsierend beschleunigt und verdichtet. Die Verdichtungen des Sauerstoffstromes treten pfropfenförmig nacheinander aus der Lanze aus. Diese Sauerstoffimpulse bereiten sich im wesentlichen parallel zur Lanzenhauptachse und seitlich im Vakuum oberhalb der Schmelze glockenförmig aus, wobei der Sauerstoff-Blaskern im Vergleich zum Sauerstoffschirm ähnliche Geschwindigkeiten aufweist.

Die Blaslanze weist dabei verschleißfreie Elemente in Düse und Sackrohr auf. Der in die Lanze eintretende Sauerstoffström wird durch eine Ringdüse beschleunigt und dabei pulsierend zu einem beschleunigten und verdichteten Pfropfen ausgebildet. Der Sauerstoff- pfropfen trifft dabei auf die Mündung des Sackrohres udn wird in zwei Teile getrennt, und zwar einen Sauerstoffkern und einen Sauerstoffschirm. Der beschleunigte und verdichtete Sauerstoffkern strömt in das Sackrohr, füllt dieses und prallt am geschlossenen Ende des Sackrohres auf. Nach dem Aufprall auf den Boden des Sackrohres fließt der Sauerstoffkern in Richtung Mündung des Sackrohres zurück. Nach Verlassen des Sackrohres trifft der Sauerstoffkern auf den durch die Ringdüse strömenden Sauerstoff¬ pfropfen. Die richtungsmäßig entgegengesetzt sich bewegenden Sauerstoffströme prallen aufeinander und bilden einen Fächerstrahl. Dieser Fächerstrahl sperrt die Sauerstoffleituπg ab. Während der aktiven Phase des Fächers wird der Zustrom an Sauerstoff unterbrochen und gleichzeitig hat das Sackrohr die Möglichkeit, sich zu entleeren. Nach dem Zusammenbrechen des Fächers beginnt der gerade geschilderte Vorgang wieder von neuem.

Ein vom Sauerstof fropfen abgetrennte 5auerstofftorus strömt innerhalb der Lanze am Sackrohr vorbei zum Lanzenkopf. In Strömungsrichtung nach dem Sackrohr ist ein Vordusenraum vorgesehen, in den sich der Sauerstof torus weitgehendst wieder zu einem Pfropfen ausbildet. Dieser toroidale Pfropfen verläßt die Lanze über Bohrungen. Durch die Ausgestaltung der Bohrung wird Einfluß genommen auf den Sauerstof blaskern sowie auf die diesen umhüllenden Sauerstof fschirm .

Die so gebildete Sauerstoffglocke erzeugt in der Schmelze ein stabiles System von toroidalen Wirbeln mit hoher Intensität, das beim Druckverlauf oberhalb der Schmelzebadoberfläche nicht zerstört wird. Die Sauerstoffstrahlen dringen tief in die Schmelze ein, wobei im Vergleich zu anderen Systemen eine hohe 5trahlungsdurchdnngungstiefe in der Schmelze erreicht wird. In den Vertiefungen wird eine intentive Trop enbildung hervorgeruf n. Darüber hinaus wird im 5chmelzbad ein System von Längs- und Querwellen erzeugt. Die Vertiefungen selber weisen dabei eine parabolische Form auf.

Die kopfendig an der Blaslanze vorgesehenen lavalförmigen Düsen weisen Stabil lsierungselemente auf, mit denen Einfluß auf die Lage des Sauerstoffkerns sowie die Form des Sau ^p rstoffschir s genommen wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen dargelegt. So wird in der fußseitig angeordneten Ringdüse ein verdrangungskörper angeordnet, der positiven Einfluß auf den in das Sackrohr einströmende Sauerstoffvolumen nimmt.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine übersieht des Ofens,

Fig. 2 5chnitt einer Blaslanze,

Fig. 3 Düse mit Stabilisierungselement.

Die Fig. 1 zeigt einen Vakuumstand 10 mit einem Vakuumbehälter 11, auf dem eine Vakuumhaube 12 aufliegt. Die Vakuumhaube 12 weist einen Rnschluß 14 zu einer nicht weiter dargestellten Vakuumanlage auf. Weiterhin ist ein Durchtritt 13 vorgesehen, durch den eine Blaslanze 40 zu der im Vakuumstand abgestellten Pfanne 30 führbar ist.

Die Blaslanze 40 ist an einem Schlitten 22 befestigt, der an einem Gerüst 21 einer Lanzeneinrichtung 20 verfahrbar angeordnet ist.

Die Pfanne 30 besitzt ein Pfannengefäß 31, das durch einen Pfannendeckel 32 verschließbar ist. Der Pfannendeckel 32 besitzt eine Deckelöffnung 33, durch die die Blaslanze 40 führbar ist.

Am Boden des Pfannengefaßes 31 ist eine 5püleιnπchtung 34 vorgesehen sowie ein Verschluß 35 zum Absperren der Abstichöffnung. In der Pfanne befindet sich die Schmelze 39.

Die Fig. 2 zeigt die Blastanze 40 mit der Wandung 41, in deren fußendigen Bereich eine Ringduse 42 angeordnet ist. Am kopfendigen Teil der Blaslanze 40 sind Düsen 50 vorgesehen.

Zwischen der Ringduse 42 und den Düsen 50 ist auf der Lanzenmittenachse I ein 5ackrohr 44 angeordnet, dessen Mündung 45 zur Ringdüse 42 und dessen Boden 46 zur Düse 50 weist.

Zwischen der Sackrohrmündung 45 und der Ringdüse 42 befindet sich ein Fächerraum 43. Zwischen dem 5ackrohrboden 46 und der Düse 50 befindet sich ein Vordüsenraum 48. Der Fächerraum 43 und der Vordüsenraum 48 stphen über einen Ringkanal 47 in Verbindung.

Die Düse 50 weist ein Stabilisierungselement 51 auf. Im Zentrum der Ringduse 42 ist ein Verdrangungskörper 49 angeordnet.

Der Innenradius der Wandung 41 ist mit D, der Abstand der Ringdüse 42 zur Mundung 45 des 5ackrohres 44 mit a, die Länge des Vordüsenraumes 48 mit b und der Dusendurchmesser im engsten Querschnitt mit d

³ o bezeichnet .

Die Fig. 3 zeigt eine Düse 50. Die lavalförmig ausgestaltete Düse 50 besitzt im engsten Querschnitt einen Durchmesser d und einen

Düsenaustrittsquerschnitt d . Die lavalförmige Düse 50 ist mit einem

Stabil lsierungsele ent 51 verbunden. Das dargestellte

Stabilisierungselement 51 hat die Form eines rohrförmigen Kragens mit einem Innendurchmesser d sowie einer Länge l.

1 ^y

Weiterhin ist der Sauerstoffstrahl 60 dargestellt, der einen Kern 61 und einen ihn umgebenden Schirm 62 aufweist.

Positionsliste

10 Vakuumstand Düsendurchmesser

11 Vakuumbehälter Düsenaustrittsquerschnitt

12 Vakuumhaube Innendurchm. des Kragens

13 Durchtritt l Länge des Kragens

14 Anschluß D Innenradius d. Blaslanze

20 Lanzeneinrichtung b Länge des Vordüsenraumes

21 Gerüst a Abstand Sackrohrmündung

22 Schlitten zur Düse

30 Pfanne 5auerstoffkern

31 Pfannengefäß P Sauerstoffschirm

32 Pfannendeckel t Dichte

33 Deckelöffnung Geschwindigkeit

34 Spüleinrichtung

35 Verschluß 9 Schmelze 0 Blaslanze

41 Wandung

42 Ringdüse

43 Fächerraum

44 Sackrohr

45 Sackrohr undung

46 Sackrohrboαen

47 Ringkanal

48 Vordusenraum

49 Verdrängungskörper

50 Düse

51 Stabilisierungselement

52 Kragen

60 Sauerstof fstrahl

61 Kern

62 Schirm