DE2737832C3

DE2737832C3 - Verwendung von im Querschnitt veränderlichen Blasdüsen zur Herstellung von rostfreien Stählen

Info

Publication number: DE2737832C3
Application number: DE2737832A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. Brod; Otto Ing.(Grad.) 4630 Bochum Fischer; Helmut Dipl.-Ing. Gorges; Wilfried Dipl.-Ing. Pulvermacher; Wolfgang Dipl.-Ing. 5810 Witten-Stockum Rubens
Original assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1977-08-22
Filing date: 1977-08-22
Publication date: 1980-05-22
Also published as: DE2737832B2; SE443154B; AT370774B; FR2401225B1; ATA606178A; FR2401225A1; ES472730A1; US4178173A; JPS568084B2; IT1098098B; DE2737832A1; AR216170A1; GB2002818A; IT7826928A0; JPS5443113A; GB2002818B; SE7808526L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von im Querschnitt veränderlichen Blasdüscn /ur Herstellung von rostfreien Stählen.

Rostfreie Stähle mit hohen Cr-Gchaltcn. insbesondere rostfreie Cr-Ni-Slähle sollen einen möglichst niedrigen C-Gehalt aufweisen, da dies für die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion wesentlich ist. Ein vorteilhaftes Verfahren zur Erschmclzung derartiger Stähle besteht darin, Cr- oder Cr-Ni-haltige Stahlschmelzen mit höheren C-Gehalten, z. B. 1% in einem Konverter zu frischen, der sowohl mit einer Blaslanze als auch mit Blasdüsen unterhalb des Badspiegels versehen ist. Eine entsprechende Anordnung ist /. B. in der DE-OS 25 25 355 beschrieben. Beim Frischen wird in der ersten Frischphase ausgehend von den höheren C-Gehalten bis hinunter von z. B. 0,45% das Frischmittel Sauerstoff nur durch die Blaslanze zugeführt, während gleichzeitig durch die Blasdüsen Inertgas geblasen wird, um einerseits eine Umwälzung der Stahlschmelze zu bewirken und andererseits die Blasdüsen zu kühlen und ein Eindringen der Stahlschmelze in die Blasdüsen zu verhindern. In den nachfolgenden Frischphasen wird dann die Blaslanze nicht mehr eingesetzt, sondern der Frischvorgang ausschließlich durch Einblasen von Frischmittel durch die Düsen vorgenommen, wobei das Frischmittel in Mischung mit einem Inertgas, insbesondere Argon, eingeblasen wird. Es gehört zum Stand der Technik, mit sinkendem C-Anteil in der Stahlschmelze den Anteil des Frischmittels im Verhältnis zum Anteil des Inertgases zu verringern (Stahl und Eisen 1976, Seiten 1255/56). Um den Frischprozeß in einer wirtschaftlich vernünftigen Zeit durchzuführen, ist es erstrebenswert, auch in den nachfolgenden Frischphasen der Stahlschmelze möglichst viel Gas durch die

60 Düsen zuzuführen. Dies setzt eine entsprechende Anzahl von Blasdüsen mit einem entsprechend hohen Querschnitt voraus.

Ausgangspunkt der vorliegenden Anmeldung ist die Feststellung, daß bei dem bekannten Verfahren /um Schutz der Blasdüsen eine sehr hohe Menge Inertgas erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, Maßnahmen zu treffen, die es ermöglichen, die beim Frischen der Stahlschmelzen benötigten Inertgasmengen zu verringern, ohne daß sich dadurch eine längere Behandlungszeit ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von im Querschnitt veränderlichen Blasdüsen, in denen sich ein vom Düsenende her axial verschiebbarer Stab erstreckt, zur Herstellung von rostfreien Stählen mit niedrigsten C-Gehalten aus einer Cr- oder Cr-Ni-haltigen Stahlschmelze mit höheren C-Gehalten in einem mindestens eine Blasdüse unterhalb des Badspiegels und mindestens eine Blaslanze oberhalb des Badspiegels aufweisenden Konverter, bei der in mehreren aufeinanderfolgenden Frischphasen der Stahlschmelze in der ersten Frischphase Sauerstoff durch die Blaslanze und Inertgas durch die Blasdüse zugeführt wird, wobei sich der Stab unter Verringerung des Düscnquerschnills bis zur Düsenmündung erstreckt und in darauf folgenden Frischphasen durch die Blasdüsen Sauerstoff in Kombination mit Inertgas in die Stahlschmelze geblasen und mit sinkendem C-Gchalt in der Stahlschmelze der zugcführlc Sauerstoffanleil im Verhältnis /um Inertgasanteil gesenkt wird, wobei der Stab zu einer Vergrößerung des Düscnquerschniits herausgezogen wird, gelöst.

Düsen mit veränderlichem Austriitsqiierschnitt sind an sich bekannt. So zeigt die DE-OS 25 09 076 eine Düse, in der Brennstoff bei veränderlichen .Strömungsgeschwindigkeiten zur vollständigen Zerstäubung auf Ultraschallgeschwindigkeil gebracht werden kann. Hierzu ist in einem glatten Rohr oder Venturirohr ein den Düsenquerschnitt verändernder Sirömungslcitkörper !ärigsverschiebbar angeordnet. Diese Düse weicht im Aufbau, in der Wirkungsweise und dem Verwendungszweck von dem Erfindungsvorschlag ab.

Die aus der AT-PS 2 94 874 bekannte Düse entspricht in ihrem Aufbau und der Funktion der vorerwähnten bekannten Düse. Es handelt sich um eine Düse, mit der Sauerstoff unter veränderlichem Druck oder Strömungsgeschwindigkeit und Slrömungskcgcl in einem Überschallstrahl auf die Badoberfläche von Stahlschmelzen aufgeblasen werden soll, wobei Durchsat/-menge und Druck einander nicht beeinflussen sollen. Auch diese Düse ist somit für einen anderen Zweck vorgesehen als die erfindungsgemäß zu verwendende.

Durch die axiale Verschiebung des Stabes während der ersten Frischphase in die Düse hinein kann die die Düse durchströmende Inertgasmenge unter Konstanthaltung des Drucks und der Ausströmgeschwindigkeit des Inertgases beträchtlich verringert werden. Bei den nachfolgenden Frischphasen wird dann der Stab über eine am Düsenende angebrachte Stopfbuchse aus der Düse herausgezogen, so daß sie mit ihrem vollen Querschnitt zur Verfügung steht und die für den Frischvorgang benötigte Menge Frischgas in die Schmelze strömen läßt. Die Düse hat bei neu zugestelltem Konverter etwa eine Länge von rd. I m und verschleißt vom Düsenanfang her zusammen mit dem eingeschobenen Stab im Laufe einer Konverterreise bis auf etwa die Hälfte ihrer Länge. Der in der Düse angeordnete Stab kann z. B. aus einem keramischen

Werkstoff oder aus Metall, insbesondere Kupfer, bestehen.

Bevorzugt wird in der ersten Frischphase auf C-Gehalte unter 0,45% gefrischt, wobei cüt Querschnitt der Blasdüsen gegenüber den nachfolgenden Frischphasen um mindestens 30% verring ·:ι ist. Besonders vorteilhaft ist es, den Querschnitt der Blasdüsen um mehr als 50% zu verringern.

Es hat sich gezeigt, daß diese Querschnittsveningerung und die damit verbundene verringerte Zufuhr von Inertgas, insbesondere Argon, die Schmelzzeit nicht beeinträchtigt, da offenbar immer noch genug Inertgas der Stahlschmelze zugeführt wird, um das Sad in Bewegung zu halten. Gleichzeitig reichen aber Druck und Strömungsgeschwindigkeit aus, um die Blasdüsen wirksam vor der Stahlschmelze zu schützen. Mit der erfindungsgemäßen Lehre ist es also möglich, die Inertgasmenge in der ersten Frischphase erheblich herabzusetzen, ohne daß das metallurgy :he Ergebnis oder der Zeitaufwand beeinträchtigt werden.

So konnte bei einer 80-Tonnen-Stahlschmelze die Incrlgasmengc in der ersten Frischphase von nach dem Stand der Technik z. B. 0,40 NmVtmin auf weniger als 0,20 NmVtmin gesenkt werden. Für 60- bis 80-Tonnen-Schmelzen ist es sinnvoll, die erste Frischphasc für 8 bis 15 Minuten, insbesondere etwa 12 Minuten, durchzuführen, wobei der C-Gehalt von z.B. 1,5 bis 2,0% auf weniger als 0,4% gesenkt werden kann. In dieser Phase ist es vorteilhaft, durch die vorhandenen Düsen 10 bis 15 Nm^J Inerlgas/min durchzublasen. Demgegenüber werden beim Stand der Technik Mengen von etwa 25 Nm^J lncrtgas/min benötigt. Nachfolgend schließen sich vorieilhaftcrweise zwei weitere Frisehphasen an, in denen ohne Verwendung der Sauerstofflanze gefrischt wird.

In diesen nachfolgenden Frisehphascn werden zwcckmäßigcrwcise mindestens 50 Nm^J Gas/min zugeführt, wobei das Mischungsverhältnis des Gases Argon/Sauerstoff zunächst etwa 1 : 1 und mit sinkendem C-Gehalt etwa 2 : 1 betragen sollte. Mit dem ■ Mischungsverhältnis von 1 : 1 kommt man ohne wesentliche Cr-Verschickung auf C-Gchalte von 0,12

bis 0,18% und mit dem Mischungsverhältnis 2:1 auf C-Geha!te < 0,03%C.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt des Konverters und Fig.2 eine Blasdüse in vergrößertem Maßstab im Querschnitt.

Der insgesamt mit 1 bezeichnete Konverter weist eine feuerfeste Ausmauerung 2 auf. In dem Konverter befindet sich die Stahlschmelze 3, deren Oberfläche durch den Badspiegel 4 gebildet wird. Auf dem Badspiegel befindet sich üblicherweise Schlacke (nicht dargestellt). Oben reicht in den Konvertermund eine Blaslanze 5. Unterhalb des Badspiegels 4 sind mehrere Blasdüsen 6 angeordnet. Die Blasdüsen befinden sieh verteilt auf der Hälfte des Konverters kurz oberhalb des Konverterbodens. Es können /_ B. drei bis sechs Blasdüsen in gleichem Abstand voneinander angeordnet sein.

In der Fig.2 ist eine dieser Blasdüsen δ in vergrößertem Maßstab gezeigt. Die Blasdüsen bestehen aus einem Mantelrohr 7 mit Anschluß 8 für die Zufuhr von Mantelgas (Inertgas wie Argon) und aus einem koaxial hierzu angeordneten inneren Zcntralrohr 9 mit Anschluß 10 für die Zufuhr des inerten Spülgases (Argon) bzw. der Mischung des Spül- und des Frischgases (Sauerstoff).

In dem Zcnlralrohr befindet sich der in der ersten Frischphasc vom Düscnanfang 14 bis zum Düsenende 13 über die gesamte Länge der Blasdüse 6 eingeschobene Stab 11. In den darauffolgenden Frisehphasen wird der Stab 11 bis zu einem rückwärtigen Anschlag herausgezogen, so daß dem zuzuführenden Gas der volle Querschnitt des Zentralrohrs 9 zur Verfügung steht. Durch eine am Düsenende 13 angeordnete Stopfbuchse 12 kann der Stab 11 mit nicht gezeigten, z. B. mechanischen Mitteln herausgezogen oder hineingeschoben werden. In der Figur hat der Slab Il etwa den halben Querschnitt des Durchmessers des Zentralrohrs 9. Eine derartige Querschnittsbemessung hat sich in der Praxis gut bewährt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von im Querschnitt veränderlichen Blasdüsen, in denen sich ein vom Düsenende her axial verschiebbarer Stab erstreckt, zur Herstellung von rostfreien Stählen mit niedrigsten C-Gehalten aus einer Cr- oder Cr-Ni-haltigen Stahlschmelze mit höheren C-Gehalten in einem mindestens eine Blasdüse unterhalb des Badspiegels und mindestens eine Blaslanze oberhalb des Badspiegels aufweisen- '° den Konverter, bei der in mehreren aufeinanderfolgenden Frischphasen der Stahlschmelze in der ersten Frischphase Sauerstoff durch die BLslan/e und Inertgas durch die Blasdüse zugeführt wird, wobei sich der Stab unter Verringerung des Düsenquerschnitts bis zur Düsenmündung erstreckt und in darauf folgenden Frischphasen durch die Blasdüsen Sauerstoff in Kombination mit Inertgas in die Stahlschmelze geblasen und mit sinkendem C-Gehalt in der Stahlschmelze der zugeführte ^o Sauerstoffanteil im Verhältnis zum Inertgasanteil gesenkt wird, wobei der Stab zu einer Vergrößerung des Düsenquerschnitts herausgezogen wird.

2. Verwendung einer Blasdüse nach Anspruch 1, deren Querschnitt gegenüber den nachfolgenden Frischphasen um mindestens 30% verringert wird, zur Herstellung von rostfreien Stählen, bei dem in der ersten Frischphase auf C-Gehalte unter 0,45% gefrischt wird.

JO