<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zum Messen und Regeln der Eintauchtiefe eines rohrförmigen Gegenstandes in ein flüssiges Medium
Bei verschiedenen metallurgischen Verfahren bewirken gasförmige Medien die notwendigen chemi- schen Umsetzungen. Die Gase durchwirbeln zweckmässig das Schmelzbad, damit die erwünschten Um- setzungen in möglichst kurzer Zeit erfolgen. Zur Erreichung dieses Zieles sind beispielsweise beider Stahl- erzeugung aus Roheisen verschiedene Verfahren bekannt.
In neuerer Zeit gewinnt das zum Beispiel in J. Metal (1957) Seiten 1435-1439 oder Iron Coal Trades
Rev. (1957) 174, Seiten 213-216, Seiten 437-440 beschriebene Rotorverfahren grössere Bedeutung. Bei die- sem Verfahren bewirkt der durch eine sogenannte Lanze in das Schmelzbad eingeblasene Sauerstoff (Kon- zentration bis 1000 ; 0) die mehr oder weniger weitgehende Verbrennung des Kohlenstoffs, Phosphors, Silizi- ums und anderer Elemente (zum Beispiel Eisen, Mangan).
Es ist nun bei derartigen Rotoröfen bereits bekannt, die Lanze höhenverstellbar anzuordnen, um die allmähliche Abnutzung der Ausmauerung berücksichtigen und die Stellung der Lanze den schwankenden Badhöhen anpassen zu können.
Um die gunstigsten Verhältnisse bezüglich der Wirtschaftlichkeit, des thermischen Wirkungsgrades und des metallurgischen Geschehens beim Rotorverfahren zu erzielen, muss die Lanze eine der Badtiefe möglichst genau angepasste Eintauchtiefe haben, denn die erwünschte Kohlenoxydentwicklung würde zwar bei grosser Eintauchtiefe der Lanze hohe Werte erreichen, aber es würde auch die Gefahr der Beschädigung des feuerfesten Futters des Rotors bestehen. Anderseits würde bei geringer Eintauchtiefe die Oxydation von Kohlenstoff und Phosphor stark verzögert werden, wodurch der Prozess verlängert, die Temperatur des Bades sowie die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt würde.
Für das rein metallurgische Geschehen führt dementsprechend das Einhalten einer bestimmten Eintauchtiefe der Lanze, d. h. einer vom oberen Metallbadspiegel gerechneten Höhe, zu einer günstigen Stahlausbringung beim Rotorverfahren.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Regeln der Eintauchtiefe eines Rohres, z. B. einer sogenannten Lanze, in einem flüssigen Medium, vorzugsweise einer Metallschmelze in einem Rotorofen, wobei durch die Lanze ein Gas oder ein Gasgemisch geblasen wird, derart, dass bei gegebener, die Lanze durchströmender Gasmenge als Mass für die Eintauchtiefe bzw. als Mass für die Regelung der Eintauchtiefe der Gasdruck in dem Rohr dient. Unter Rohr wird hiebei jeder rohrförmige Gegenstand unabhängig von seiner Querschnittsform verstanden.
Bei der Erfindung wird also von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, dass mit steigender Eintauchtiefe eines rohrförmigen Gegenstandes in ein Flüssigkeitsbad, durch welches ein gasförmiges Medium geblasen wird, bei gleichförmigerDurchströmung sich eindeutig der Druck in der Blasleitung erhöht. Eine solche Druckveränderung kann zuverlässig zur Regelung der Eintauchtiefe herangezogen werden, obwohl die verschiedenen Werte für das spezifische Gewicht der verschiedenartigsten Bäder wie auch ihr Zähigkeitsgrad die Leitungsdruckerhöhung beeinflussen.
Beim Rotor-Roheisenbad bleiben die Änderungen der Zähigkeit während der Entkohlung und Entphosphorung in Grenzen, die den Wert der Messgrösse"Leitungsdruck"nicht beeinträchtigen. Auch das spezifische Gewicht ändert sich nur unwesentlich vom Roheisen mit etwa 1200 C bis zum niedriggekohlten Stahl mit etwa 16000 C. Die gegenläufigen Wirkungen hinsichtlich des Zähigkeitsgrades bei der Verringe-
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
halten sich überdies etwa die Waage.
Die vorstehend erwähnte direkte Messung des Druckes in der Blasleitung zur Überwindung des ferrostatischen Druckes beim Blasen in das Schmelzbad kann bei schwankendem Druck im Rotor unter Umständen zu nicht immer brauchbaren Messergebnissen fuhren, daher mitunter unzureichend für die Regelung sein.
Demgegenüber lässt sich eine Verbesserung des Messergebnisses mitHilfe einerNebenleitung der Lanze erreichen, wodurch eine Druckdifferenzmessung ermöglicht wird. Hiebei ist es vorteilhaft, die Neben1eitung so zu bemessen, dass beim freien Ausströmen beider Leitungen in die Atmosphäre keine Druckdifferenz auftritt. Die Nebenleitung kann ferner dazu benutzt werden, sauerstoffreiches Gasgemisch auf die Oberfläche des Metallbades zu blasen, wodurch von diesem Sauerstoff u. a. ein Teil der Kohlenoxydverbrennung übernommen wird. Dieser Sauerstoff wird also nicht zur primären Umsetzung des Bades benutzt.
Die Fig. 1 - 5 zeigen das Prinzip des Erfindungsgedankens und seine Weiterbildung hinsichtlich der zu verwendenden Messanordnungen.
In der Fig. 1 ist die Lanze 1 mit der Höhe h in das flüssige Stahlbad 2 eingetaucht. Das Sauerstoff ge- misch durchströmt die Lanze in Pfeilrichtung. Zur Messung der Durchflussmenge dient die Ringwaage 3 in Verbindung mit der Drosselstelle 4. Das erzielte Messergebnis kann gleichzeitig zur Regelung des Sauerstoffdurchflusses auf einen konstanten Wert herangezogen werden. Mit Hilfe des Monometers 5 kann an der Messstelle 6 der in der Lanze auftretende Druck gemessen werden. Ändert sich die Eintauchtiefe, so ändert sich infolge des veränderten Gegendruckes auch der Druck in der Rohrleitung. Demgemäss kann das Druckmessergebnis zur Regelung der Eintauchtiefe der Lanze verwendet werden.
Die einfache Druckmessung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, wird jedoch In vielen Fällen den Ansprüchen an die erforderliche Genauigkeit nicht entsprechen können.
Fig. 2 zeigt daher eine weitere Anordnung unter Verwendung einer Hauptlanze und einer Neben1ei-
EMI2.1
Manometers 5 bei der Anordnung nach der Fig. 1 ist in Fig. 2 eine an den Punkten 8 der Hauptlanze und 9 der Nebenleitung angeschlossene Ringwaage 7 vorgesehen, die die Druckdifferenz zwischen diesen beiden Punkten misst. Bei verändertem Gegendruck infolge veränderter Eintauchtiefe ändert sich die Druckdiffe- renz.
Die Lanze mit der Messanordnung wird vor dem Einbau in die Regelanlage geeicht, indem an irgendeinem Eisen-, Stahl-oder sonstigem Flüssigkeitsbad die Druckerhöhung bei verschiedener Eintauchtiefe ermittelt wird. Zur Eichung der Lanze, aber auch allgemein beim Gebrauch der Lanze imBlasbetrieb kann ein drehbeweglich gelagerter Schwimmkörper 11 (Fig. 2) verwendet werden, der über einen Stab 12 und
EMI2.2
der Lanze. Für die Gestaltung des Schwimmkörpers eignen sich alle Körper, deren Zerstörung durch die hohen Temperaturen verhindert werden kann, und deren Gewicht merklich das Gewicht der entsprechenden Raumteile des Eisen-Stahlbades unterschreiten.
Bei Rotoröfen mit schlägliegender Achse könnte eine Beeinträchtigung des Messergebnisses dadurch eintreten, dass das die Schmelze enthaltende Gefäss schräg steht. In diesem Falle Ist es zweckmässig, die Eintauchtiefe von der Schrägstellung mit abhängig zu machen, also die Schrägstellung als "Störgrösse" auf den Regelkreis für die Eintauchtiefe zu schalten.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel, dargestellt, bei welchem die Schrägstellung als Störgrösse dem Regler 73 aufgeschaltet ist. Ferner sind in Fig. 3 auch für eine Lanzeneintauchtiefenregulierung benötigte Hilfsgeräte mit aufgeführt.
Im einzelnen bedeuten : l die Lanze, welche von einem Kühlmantel 24 umgeben ist. Der Queochnitt der aus Kupfer bestehendenLanze ist ausFig. 5 ersichtlich. Bei einer amgeführtenAnlage haben dieeigent- lichen Blasrohre 241 einen Durchmesser von 18 mm, das zur Kühlwasserzufuhr dienende Rohr 242 einen Durchmesser von 45 mm und das Aussenrohr 243 einendurchmesser von 80 mm . Ferner itt ill der der lAhl- wasserzufuhr dienenden Leitung 25 eine DruckUberwachung 26 mit einem Minimalkontakt 27 vorgeseheat, durch welchen bei einem Kühlwasserausiall beispielsweise eine Wamlampe 271 (Fig. 5) betätigt wird.
Ausserdem ist in der Leitung 28 für die Kühlwasserabfuhr eine Temperaturüberwachung 29 mit einem Maximalkontakt 30 vorgesehen. Bei einem Überschreiten einer Kühlwassertemperatur von etwa 500 C wird dieser Kontakt 30 geschlossen und eine Warnlampe 301 leuchtet auf.
Die Lanze 1 befindet sich in einem Rotor 22, der mit einer entsprechenden Ausmauerung 23 vertehen ist, und taucht in das Roheisenbad 2 ein. Über dem Roheisen befindet sich eine Schlackenschicht 21. Ferner führt noch die Nebenleitung 10 in das Ofeninnere. Aus der Lanze 1 und der Nebenleitung 10 strömt Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch aus. Der Sauerstoff kommt aus einer nicht dargestellten
<Desc/Clms Page number 3>
Sauerstoffanlage. Der 0-Druck wird mittels einer Regelanordnung (Regler 33, Stellmotor 34 und Ventil
35) auf einen konstanten Wert von beispielsweise 3, 5 atü gehalten.
Der erwähnten Regelanordnung für den 0,-Druck ist eine weitere Regelanordnung für die die Lanze 1 durchströmende 0,-Menge vorgesehen. Letztere besteht aus der Messblende 300, einem Differenzdruck- regler 31 einem Stellmotor 32 und einem Ventil 33. Bei der genannten, ausgeführten Anlage wird durch diese Regelanordnung die eingesetzte 02-Menge auf einen Wert von etwa 1000 mS/h eingeregelt. Dem- gegenüber beträgt die durch die Nebenleitung 10 geleitete 02 -Menge nur etwa 10 mS/h. Aber obwohl sich die genannten Mengen um etwa zwei Zehnerpotenzen unterscheiden, ist das Leistungsquerschnittverhält- nis von Nebenleitung 10 zur Hauptleitung 101 viel geringer. So hat beispielsweise die Hauptleitung 101 - bei der ausgeführten Anlage- eine Nennweite von 80 mm, die Nebenleitung 10 eine Nennweite von
20 mm.
Dadurch besitzt die Nebenleitung ausser in den Ventilen 36, 38, 39 praktisch keine Strömungswi- derstände. Das Ventil 36 dient dabei zur Mengeneinstellung, die von einem Mengenmesser 37 angezeigt wird, während das Grobventil 38 und das Feinventil 39 zur Anpassung des Strömungswiderstandes der Ne- benleitung 10 an den Strömungswiderstand der Einblasrohre 241 verwendet wird. Da die Ventile 38, 39-wie aus Fig. 5 zu entnehmen ist-ausserhalb des Rotors 22 angeordnet sind, wird damit dieser Strömungswider- stand praktisch temperaturunabhängig. Bei den Einblasrohren 241 ist die Temperaturunabhängigkeit des
Strömungswiderstandes durch die Kühlung und die Verwendung von Kupfer als Material für die Lanze 1 gegeben. (Kühlwassereintritts-Temperatur etwa 180 C., Austrittstemperatur unter 400 C). Die Nebenlei- tung 10 besitzt keine besondere Kühlung.
Sie schliesst-wie in Fig. 4 gezeigt-mit dem die Rotoröffnung abdeckenden Schutzschild 221, das gegebenenfalls gekühlt wird, ab. Bezüglich der Grösse des Querschnit- tes der Nebenleitung 10 ist noch zu bemerken, dass eine 90% igue Verstopfung, beispielsweise durch einen
Schlackenspritzer, keine Messwertverfälschung für die Eintauchtiefemessung zur Folge hat. Sollte jedoch im Betrieb dieser Verstopfungsgrad einmal überschritten werden, und der Sauerstoff nichtdie Mündung fei- brennen können, würde in der Nebenleitung 10 ein Druckanstieg erfolgen, der vom Druckmesser 40 durch
Schliessen des Kontaktes 41 sofort gemeldet wUrde (Aufleuchten der Lampe 401).
Die Messung der Lanzeneintauchtiefe erfolgt-wie im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 ausgeführtdurch eine Differenz-Druckmessung. Die Messgrösse wird bei den Ausführungsbeispielen gemäss Fig.3,4 und 5 an den Stellen 74, 75 entnommen und dem Regler 73 zugeführt, der seine Rege11mpulse über einen HandAutomatik-Schalter 71 an den Stellmotor 72, der zweckmässig als hydraulischer Stellenbetrieb ausgeführt wird, weitergibt. Der Kolben des Stellmotors ist über den Stab 50 und die Lanzenbefestigung 49 starr mit der Lanze verbunden. Die Verbindungen der Lanze 1 mit der Hauptleitung 101 sowie den Leitungen 25, 28 erfolgen über flexible Verbindungen 102, 251, 252.
Dem Regler 73 ist ferner die Schräglage der Achse des Rotors 22 als Störgrösse aufgeschaltet. Änderungen der Schräglage können beispielsweise durch ein Heben und Senken des Rollenlagers 43, 44 des Rotors 22 mittels eines hydraulischen Stellmotors 45 erfolgen. Entsprechende Stellbefehle können beispielsweise von einem Steuergerät 46 gegeben werden. Die Stellung des Kolbens des Stellmotors 45 wird an der Stelle 47, beispielsweise mittels eines induktiven Gebers, abgegriffen und dem Regler 73 als Störgrösse aufgeschaltet. Bei der ausgeführten Anlage hat sich jedoch gezeigt, dass die Messung des Differenzdruckes für die Lanzeneintauchtiefe so schnell erfolgt, dass die oben beschriebene Störwertaufschaltung nicht erforderlich ist. In den Fig. 4, 5 sind daher die entsprechenden Geräte nicht mehr mit eingezeichnet.
Zur 02-Drucküberwachlng in der Hauptleitung 101 und damit in der Lanze 1 dient des Messgerät 42.
Bei Unterschreiten eines bestimmten Druckes schliesst es seinen Kontakt 48 und die Lampe 421 leuchtet auf.
Ein räumliches Anordnungsbeispiel für das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist in den Fig. 4, 5 dargestellt. Gleiche Positionszeichen bezeichnen in den Fig. 4,5 die gleichen Geräte wie in Fig. 3. Die für die Lanzentiefenregulierung erforderlichen Geräte sind auf einem Wagen 500 angeordnet, wobei die Messgeräte, Regler sowie Hilfsgeräte an einer Tafel 501 befestigt sind. Die Lanze 1 gleitet in einer Führung 502. Im folgenden soll an einem Betriebsbeispiel die Funktion der Lanzentiefenregulierung näher erläutert werden.
Der auf Rollen 44 gelagerte, über einen Zahnkranz 503 von einem nicht dargestellten Antrieb in Rotation (etwa 1 Umdr/min) versetzte Rotor 22 sei mit Roheisen sowie Zuschlägen beschickt. Die Lanze 1 ist angehoben (nicht dargestellt) und befindet sich ausserhalb des Rotors. Der von der Sauerstoffanlage des Hüttenwerkes gelieferte Sauerstoff wird durch eine flexible, nicht gezeigte Leitung dem Stutzen 504 zugeführt. Am Regler 33 wird der gewünschte 0-Druck, beispielsweise 3,5 atü, eingestellt. Dann wird die
EMI3.1
<Desc/Clms Page number 4>
10überwachung 40 wird der Maximalkontakt 41 auf einen, etwa 50,,/0 über dem Druck im Rotor liegenden Wert (beispielsweise 1, 4 atü) eingestellt. Die Warnlampe 401 darf jetzt nicht aufleuchten.
Nun wird der Sollwert des Mengenreglers 31 auf einen Wert von einigen Hundert m3/h eingestellt, so dass der Druck vor der Lanze 1 den am Druckmesser 42 eingestellten Minimalwert überschreitet und damit die Lampe 421 er-
EMI4.1
aufleuchten. Die Lanze kann. nun in den Rotor eingefahren werden. Der Wagen 500 wird bis in die in Fig. 4 gezeigte Stellung vorgefahren. Jetzt wird am Regler 31 der volle Wert der gewünschten 0.-Menge, bei- spielsweise 1000 m3/h, eingestellt. Danach wird das Grobventil 38 und das Feinventil 39 solange verstellt bis der am Regler 73 angezeigte Differenzdruck Null wird.
Nun wird am Regler 73 der Sollwert für die Eintauchtiefe der Lanze eingestellt und die Lanze, bei- spielsweise von Hand, auf die gewünschte Tiefe gefahren und dann die Regelung (Umschalter 71 wird auf Automatik geschaltet) eingeschaltet. Nach Ablauf der vorgesehenen Blaszeit wird dann die Lanze in dem
Einfahren entsprechend rückläufiger Reihenfolge wieder ausgefahren.
Es versteht sich, dass die vorstehend dargestellte Tiefenregulierung noch in vieler Weise modifiziert werden kann. So ist es beispielsweise möglich, den Blasvorgang zu überwachen und ihn danach entsprechend zu steuern beziehungsweise zu regeln. Da derartige Messungen mit der Lanzentiefeuregulierung selbst nichts direkt zu tun haben, wurden entsprechende Mess-und Regelgeräte in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3,4, 5 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Messen und Regeln der Eintauchtiefe eines Rohres, z. B. einer sogenannten Lanze, in einem flüssigen Medium, vorzugsweise einer Metallschmelze in einem Rotorofen, wobei durch die Lanze ein Gas oder ein Gasgemisch geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegebener, die Lanze durchströmender Gasmenge als Mass für die Eintauchtiefe bzw. als Mass für die Regelung der Eintauchtiefe der Gasdruck in dem Rohr dient.
<Desc / Clms Page number 1>
Device for measuring and regulating the depth of immersion of a tubular object in a liquid medium
In various metallurgical processes, gaseous media cause the necessary chemical conversions. The gases expediently swirl through the melt pool so that the desired reactions take place in the shortest possible time. In order to achieve this goal, various methods are known, for example, for steel production from pig iron.
More recently, for example, this wins in J. Metal (1957) pages 1435-1439 or Iron Coal Trades
Rev. (1957) 174, pages 213-216, pages 437-440 described rotor process is of greater importance. In this process, the oxygen (concentration up to 1000; 0) blown into the molten bath through a so-called lance causes the more or less extensive combustion of carbon, phosphorus, silicon and other elements (for example iron, manganese).
It is already known in such rotor furnaces to arrange the lance adjustable in height in order to take into account the gradual wear and tear of the brick lining and to be able to adapt the position of the lance to the fluctuating bath heights.
In order to achieve the most favorable conditions in terms of economic efficiency, thermal efficiency and metallurgical processes in the rotor process, the lance must have an immersion depth that is as precisely matched to the bath depth as possible, because the desired carbon oxide development would indeed reach high values with a large immersion depth of the lance, but it would there is also a risk of damaging the refractory lining of the rotor. On the other hand, if the immersion depth is shallow, the oxidation of carbon and phosphorus would be greatly delayed, which would prolong the process, reduce the temperature of the bath and reduce its economic efficiency.
For the purely metallurgical process, maintaining a certain immersion depth of the lance, i.e. H. a height calculated from the upper metal bath level, for a favorable steel output in the rotor process.
The invention relates to a device for measuring and regulating the immersion depth of a pipe, e.g. B. a so-called lance, in a liquid medium, preferably a metal melt in a rotor furnace, wherein a gas or a gas mixture is blown through the lance, in such a way that for a given amount of gas flowing through the lance as a measure for the immersion depth or as a measure for the regulation of the immersion depth of the gas pressure in the pipe is used. A tube is understood here to mean any tubular object regardless of its cross-sectional shape.
The invention thus makes use of the knowledge that with increasing immersion depth of a tubular object in a liquid bath through which a gaseous medium is blown, the pressure in the blower line clearly increases with uniform flow. Such a change in pressure can reliably be used to regulate the immersion depth, although the different values for the specific weight of the most diverse baths as well as their degree of viscosity influence the increase in line pressure.
With the rotor pig iron bath, the changes in toughness during decarburization and dephosphorization remain within limits, which do not affect the value of the measured variable "line pressure". The specific weight also changes only insignificantly from pig iron at around 1200 C to low-carbon steel at around 16000 C. The opposing effects with regard to the degree of toughness in the reduction
EMI1.1
<Desc / Clms Page number 2>
are also roughly balanced.
The above-mentioned direct measurement of the pressure in the blowing line to overcome the ferrostatic pressure when blowing into the molten bath can sometimes lead to measurement results that are not always useful when the pressure in the rotor fluctuates, and therefore sometimes inadequate for the control.
In contrast, an improvement in the measurement result can be achieved with the aid of a branch line of the lance, whereby a pressure difference measurement is made possible. It is advantageous to dimension the secondary line so that no pressure difference occurs when the two lines flow freely into the atmosphere. The secondary line can also be used to blow an oxygen-rich gas mixture onto the surface of the metal bath, whereby this oxygen u. a. part of the carbon dioxide combustion is taken over. This oxygen is not used for the primary conversion of the bath.
FIGS. 1-5 show the principle of the inventive concept and its further development with regard to the measuring arrangements to be used.
In FIG. 1, the lance 1 is immersed in the liquid steel bath 2 with the height h. The mixed oxygen flows through the lance in the direction of the arrow. The ring balance 3 in conjunction with the throttle point 4 is used to measure the flow rate. The measurement result achieved can be used at the same time to regulate the oxygen flow to a constant value. With the help of the monometer 5, the pressure occurring in the lance can be measured at the measuring point 6. If the immersion depth changes, the pressure in the pipeline also changes as a result of the changed counter pressure. Accordingly, the pressure measurement result can be used to regulate the immersion depth of the lance.
However, the simple pressure measurement as described above will in many cases not be able to meet the requirements for the required accuracy.
Fig. 2 therefore shows a further arrangement using a main lance and a secondary
EMI2.1
Manometer 5 in the arrangement according to FIG. 1, a ring balance 7 connected to points 8 of the main lance and 9 of the secondary line is provided in FIG. 2 and measures the pressure difference between these two points. If the counter pressure changes as a result of a changed immersion depth, the pressure difference changes.
The lance with the measuring arrangement is calibrated before being installed in the control system by determining the pressure increase at different immersion depths on any iron, steel or other liquid bath. To calibrate the lance, but also generally when using the lance in the blower mode, a rotatably mounted floating body 11 (FIG. 2) can be used, which via a rod 12 and
EMI2.2
the lance. All bodies whose destruction can be prevented by the high temperatures and whose weight is noticeably less than the weight of the corresponding spatial parts of the iron-steel bath are suitable for the design of the floating body.
In the case of rotor furnaces with a striking axis, the measurement result could be impaired because the vessel containing the melt is inclined. In this case it is advisable to make the immersion depth dependent on the inclination, i.e. to switch the inclination as a "disturbance variable" to the control loop for the immersion depth.
In FIG. 3, an embodiment is shown in which the inclined position is applied to the controller 73 as a disturbance variable. Furthermore, auxiliary devices required for regulating the lance immersion depth are also listed in FIG. 3.
In detail: l the lance which is surrounded by a cooling jacket 24. The cross section of the copper lance is shown in Fig. 5 can be seen. In an existing plant, the actual blower pipes 241 have a diameter of 18 mm, the pipe 242 used for supplying cooling water has a diameter of 45 mm and the outer pipe 243 has a diameter of 80 mm. Furthermore, the line 25 serving for the cold water supply is provided with a pressure monitoring device 26 with a minimum contact 27, by means of which a warning lamp 271 (FIG. 5), for example, is actuated in the event of a cooling water failure.
In addition, a temperature monitor 29 with a maximum contact 30 is provided in the line 28 for the cooling water discharge. If a cooling water temperature of about 500 C is exceeded, this contact 30 is closed and a warning lamp 301 lights up.
The lance 1 is located in a rotor 22, which is provided with a corresponding lining 23, and is immersed in the pig iron bath 2. A layer of slag 21 is located above the pig iron. The secondary line 10 also leads into the interior of the furnace. Oxygen or an oxygen-containing gas mixture flows out of the lance 1 and the secondary line 10. The oxygen comes from a not shown
<Desc / Clms Page number 3>
Oxygen system. The zero pressure is set by means of a control arrangement (controller 33, servomotor 34 and valve
35) kept at a constant value of, for example, 3.5 atm.
The mentioned regulating arrangement for the 0 pressure is provided with a further regulating arrangement for the 0 quantity flowing through the lance 1. The latter consists of the measuring orifice 300, a differential pressure regulator 31, a servomotor 32 and a valve 33. In the above-mentioned, executed system, this control arrangement regulates the amount of O2 used to a value of about 1000 mS / h. In contrast, the O2 quantity conducted through the secondary line 10 is only about 10 mS / h. But although the quantities mentioned differ by about two powers of ten, the power cross-section ratio of secondary line 10 to main line 101 is much lower. For example, the main line 101 has a nominal width of 80 mm, in the case of the system implemented, the secondary line 10 has a nominal width of
20 mm.
As a result, apart from in the valves 36, 38, 39 the secondary line has practically no flow resistances. The valve 36 is used to set the quantity, which is indicated by a quantity meter 37, while the coarse valve 38 and the fine valve 39 are used to adapt the flow resistance of the secondary line 10 to the flow resistance of the injection pipes 241. Since the valves 38, 39 - as can be seen from FIG. 5 - are arranged outside the rotor 22, this flow resistance is practically independent of temperature. In the case of the injection pipes 241, the temperature independence of the
Flow resistance given by the cooling and the use of copper as the material for the lance 1. (Cooling water inlet temperature about 180 C., outlet temperature below 400 C). The secondary line 10 has no special cooling.
As shown in FIG. 4, it closes with the protective shield 221 which covers the rotor opening and which is optionally cooled. With regard to the size of the cross-section of the secondary line 10, it should also be noted that a 90% blockage, for example by a
Slag splashes, does not result in falsification of measured values for the immersion depth measurement. If, however, this degree of clogging should be exceeded during operation and the oxygen cannot burn the mouth, a pressure increase would occur in the secondary line 10, which is determined by the pressure gauge 40
Closing of the contact 41 would be reported immediately (lighting up of the lamp 401).
The measurement of the lance immersion depth is carried out - as explained in connection with FIGS. 1 and 2 - by means of a differential pressure measurement. In the exemplary embodiments according to FIGS. 3, 4 and 5, the measured variable is taken from points 74, 75 and fed to the controller 73, which forwards its control pulses via a manual / automatic switch 71 to the servomotor 72, which is expediently carried out as a hydraulic operating mode . The piston of the servomotor is rigidly connected to the lance via the rod 50 and the lance attachment 49. The connections between the lance 1 and the main line 101 and the lines 25, 28 are made via flexible connections 102, 251, 252.
The inclined position of the axis of the rotor 22 is also applied to the controller 73 as a disturbance variable. Changes in the inclined position can be made, for example, by raising and lowering the roller bearing 43, 44 of the rotor 22 by means of a hydraulic servomotor 45. Corresponding setting commands can be given by a control device 46, for example. The position of the piston of the servomotor 45 is picked up at the point 47, for example by means of an inductive transmitter, and applied to the controller 73 as a disturbance variable. In the case of the installation carried out, however, it has been shown that the measurement of the differential pressure for the lance immersion depth takes place so quickly that the interference value feed-in described above is not necessary. The corresponding devices are therefore no longer shown in FIGS. 4 and 5.
The measuring device 42 is used for O2 pressure monitoring in the main line 101 and thus in the lance 1.
If the pressure falls below a certain level, it closes its contact 48 and the lamp 421 lights up.
An example of a spatial arrangement for the exemplary embodiment according to FIG. 3 is shown in FIGS. 4, 5. The same position symbols in FIGS. 4, 5 denote the same devices as in FIG. 3. The devices required for lance depth regulation are arranged on a carriage 500, the measuring devices, regulators and auxiliary devices being attached to a panel 501. The lance 1 slides in a guide 502. In the following, the function of the lance depth regulation will be explained in more detail using an operating example.
The rotor 22, which is mounted on rollers 44 and is set in rotation (about 1 rev / min) by a drive (not shown) via a toothed ring 503, is charged with pig iron and aggregates. The lance 1 is raised (not shown) and is located outside the rotor. The oxygen supplied by the oxygen system of the iron and steel works is fed to the connection 504 through a flexible line, not shown. The desired 0 pressure, for example 3.5 atmospheres, is set on the regulator 33. Then the
EMI3.1
<Desc / Clms Page number 4>
10 monitoring 40, the maximum contact 41 is set to a value (for example 1.4 atmospheres) which is approximately 50% above the pressure in the rotor. The warning lamp 401 must not light up now.
Now the setpoint of the volume controller 31 is set to a value of a few hundred m3 / h, so that the pressure in front of the lance 1 exceeds the minimum value set on the pressure gauge 42 and the lamp 421 is
EMI4.1
light up. The lance can. can now be retracted into the rotor. The carriage 500 is advanced to the position shown in FIG. Now the full value of the desired 0.-amount, for example 1000 m3 / h, is set on the controller 31. Then the coarse valve 38 and the fine valve 39 are adjusted until the differential pressure indicated on the controller 73 becomes zero.
The setpoint value for the immersion depth of the lance is now set on the controller 73 and the lance is moved to the desired depth, for example by hand, and the control is then switched on (changeover switch 71 is switched to automatic). After the intended blowing time, the lance is then in the
Retracted again in reverse order.
It goes without saying that the depth regulation shown above can still be modified in many ways. For example, it is possible to monitor the blowing process and then to control or regulate it accordingly. Since such measurements have nothing to do directly with the lance depth regulation itself, corresponding measuring and control devices have not been shown in the exemplary embodiment according to FIGS. 3, 4, 5 for the sake of clarity.
PATENT CLAIMS:
1. Device for measuring and regulating the immersion depth of a pipe, e.g. B. a so-called lance, in a liquid medium, preferably a metal melt in a rotor furnace, wherein a gas or a gas mixture is blown through the lance, characterized in that for a given amount of gas flowing through the lance as a measure for the immersion depth or as a measure the gas pressure in the pipe is used to regulate the immersion depth.