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Lanze zum Auf- oder Einblasen von Gasen, insbesondere von gasförmigem Sauerstoff sowie von Gas-Feststoff-Gemischen auf oder in
Metall-, vornehmlich Eisenbäder
In den letzten Jahren hat die Sauerstoffmetallurgie, insbesondere beim Frischen von Roheisen, sprung- haft an Bedeutung gewonnen. Dabei sind Verfahren entwickelt worden, bei denen das Roheisen und die zum Frischen erforderlichen Schlacken, anders als z. B. beim klassischen Windfrischen, von der Oberflä- che her mit Sauerstoff, vornehmlich mit technisch reinem Sauerstoff, behandelt werden, den man mit sogenannten Lanzen auf oder in das flüssige Metall bzw. die Frischschlacke bläst.
Die neueste Entwick- lung betrifft ein Oberwindfrischen von Thomasroheisen, bei dem durch eine Lanze mit dem Sauerstoff zusammen Kalkpulver auf die Oberfläche der Schmelze geblasen wird zum Zweck der raschen Herstel- lung einer dünnflüssigen, eisenoxydulreichen und hochbasischen Schlacke, durch die die Verbrennung des Phosphors beschleunigt und vorgezogen wird. Die Oberwindfrischverfahren können sowohl in einem mit geschlossenem Boden ausgestatteten Konverter im übrigen üblicher Bauart als auch in pfannenartigen
Behältern durchgeführt werden. Bekannt ist schliesslich das Sauerstofffrischen von Roheisen in Trommel- öfen, bei dem wieder gasförmiger Sauerstoff aus Lanzen zur Einwirkung auf das Metall und die Schlacke gebracht wird.
Mit "Lanze" bezeichnet man im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Frischverfahren ein an die Zuleitung für den gasförmigen Sauerstoff anzuschliessendes, wassergekühlte oder feuerfest umkleidetes Rohr, dessen Auslass als glatte Düse oder auch als Lavaldüse ausgebildet sein kann. Die Lanze selbst kann so beschaffen sein, dass sie als gerader Rohrkörper in das Frischgefäss eingeführt und das Frischmittel senkrecht auf die Badoberfläche geblasen wird. Um das Einführen der Lanze in einen birnenförmigen Konverter zu erleichtern, sind aber auch schon bogenförmig ausgebildete Lanzen entwickelt worden.
Auf sämtliche solcher Lanzenformen bezieht sich die Erfindung. Sie hat sich die Aufgabe gestellt, die grossen Schwierigkeiten zu beseitigen, die bei den bekannten Geräten durch die Verbindung der Sauerstoffzuleitung mit dem Lanzeninnenrohr auftreten. Diese Verbindung besteht nämlich bisher aus einem flexiblen Schlauch, der von erheblicher Länge sein muss, um die Höhenverstellung der Lanze zu ermöglichen, die nicht nur beim Ein- und Ausführen der Lanze z. B. in bzw. aus einem Konvertergefäss notwendig ist, sondern auch beim Frischen selbst, wo der Abstand zwischen LanzendUse und Badspiegel je nach dem Ablauf des Frischverfahrens geändert werden muss.
Das Arbeiten mit den bekannterweise verwendeten, unter einem Sauerstoffdruck von 4 bis 15 atü stehenden biegsamen Schlauchkörpern nimmt erheblichen Raum in Anspruch, der im Bereich der Frischgeräte besonders bei älteren Stahlwerken meist nur ungenügend zur Verfugung steht. Dabei ist noch zu beachten, dass bei den hohen Drücken besonders armierte Schläuche verwendet werden müssen, die grosse Biegeradien erfordern. Beim Frischen mit Sauerstoff-Feststoffgemischen, z. B. mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Kalkstaub, unterliegt ausserdem der Schlauchwerkstoff erheblichem Verschleiss. Es ist auch schon vorgekommen, dass infolge elektrostatischer Aufladung und dadurch hervorgerufener Funkenbildungen der Schlauch in Brand geriet.
Zur Vermeidung dieser Funkenbildung und anderer Nachteile der Schlauchverbindungen hat man auch schon Zuführungsleitungen aus starren Rohrstücken, die durch Kugelgelenke miteinander verbunden sind, benutzt, die aber gleichfalls viel Raum erfordern und den besonderen Nachteil haben, dass sich in den Gelenken Wirbel bilden, die zu Druckverlusten und hohem Verschleiss führen.
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Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten mit einer Lanze zum Auf- und Einblasen von Gasen, insbesondere von gasförmigem Sauerstoff sowie von Gas-Feststoffgemischen, auf oder in Metall-, vor- nehmlich Eisenbäder, die aus einem wassergekühlten oder feuerfest umkleideten, an die Zuleitung für die Behandlungsmittel anzuschliessenden Rohr mit düsenartig ausgebildetem Auslass besteht, dadurch, dass die Zuleitung für. das Behandlungsmittel aus einer bis in den Arbeitsbereich der Lanze fest verlegten Rohr- leitung besteht, auf oder in deren freiem Ende das Lanzenrohr verschiebbar und dichtend geführt ist. Die
Führung selbst kann dabei von einem mit dem oberen Ende der beweglichen Lanze verbundenen Dich- tungsgleitkörper im Zusammenwirken mit einem FUhrungswulst am Ende der starr verlegten Zuleitung übernommen werden.
Einzelheiten der Erfindung seien in der Zeichnung beschrieben. Hier stellen dar :
Fig. 1 eine Ansicht der Lanze in ausgefahrener Arbeitsstellung, Fig. 2 in gleicher Darstellung die Lanze gemäss Fig. 1 in eingefahrener Stellung, Fig. 3 schematisch und in teilweisem Längsschnitt die
Anordnung der Lanze bei der Verwendung in einem Konverter, Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Lanze im Schema und Fig. 5 einen Schnitt durch eine gleichzeitig als Führung ausgebildete Gleitdichtung.
Das unter 4 - 15 atü Druck stehende Sauerstoffgas bzw. Sauerstoff-Feststoffgemisch wird der Lanze 1 durch eine bis in deren Arbeitsbereich fest verlegte Rohrleitung 2 zugeführt. Auf dem freien Endstrang dieser Rohrleitung, der in das Innenrohr 3 der Lanze hineinragt, ist die Lanze verschiebbar angeordnet.
Sie hängt dabei an einem Triebwerk 4, von dem sie, wie das aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, über die Zuleitung 2 in die Ruhestellung hochgefahren (Fig. 2) und in Arbeitsstellung (Fig. 1) abgefahren wird. In beiden Fällen dient die fest verlegte Zuleitung 2 als Führung.
Bestandteil dieser Führung ist ein auch als Dichtung wirkender, noch näher zu beschreibender Gleitkörper 5, an den das Innenrohr 3 der Lanze, z. B. über den Flansch 14, fest angeschlossen und durch den hindurch die fest verlegte Zuleitung 2 in das Innenrohr 3 der Lanze eingeführt ist. Fig. 3 zeigt die Lanze 1 in ausgefahrener Stellung in einem Konverter K üblicher Bauart, jedoch mit geschlossenem Boden. Sie frischt dort in einigem Abstand von der Oberfläche des Metallbades 7. Um den Konverter kippen zu können, muss die Lanze von dem Triebwerk 4 ein entsprechendes Stück hochgefahren werden. Dabei gleitet sie mittels der Gleitdichtung 5. auf der fest verlegten Zuleitung 2 hoch.
Den Aufbau der Lanze sowie der damit verbundenen Gleitdichtung veranschaulichen die Fig. 4 und 5 :
Um das Innenrohr 3 der Lanze 1 herum befindet sich die Wasserkühlung. Das Kühlwasser tritt durch den Rohrstutzen 8 in einen um das Innenrohr 3 herum gelegenen Kühlraum 9 ein, den es am Lanzenende in Pfeilrichtung verlässt, um einen äusseren KUhlraum 10 zu durchströmen, aus dem es durch den Stutzen 11 abfliesst.
Mit dem unteren Flánsch 14 der Gleitdichtung 5, durch die die Zuleitung 2 hindurchgeht, ist das Innenrohr 3 der Lanze fest verbunden. Am Ende der in das Lanzeninnenrohr eingeführten Zuleitung 2 befindet sich ein Führungswulst 12.
Fig. 5 zeigt im einzelnen den Aufbau der Gleitdichtung 5. Sie besteht aus einem zwischen Flanschen 13,14 eingespannten Rohrkörper 15, in dem zwischen einem mit Öffnungen 16 versehenen Zylinder 17 und der Zuleitung 2 ein an den Enden durch Keildichtungen gespreiztes Schlauch- oder sonstwie elastisches Formstück 18 eingespannt ist. Dieses Schlauch- oder Formstück wird dadurch mit gesteuertem Druck zum dichten Anliegen an die fest verlegte Zuleitung 2 gebracht, dass durch einen an dem Ringkörper 15 befindlichen Stutzen 19 Sauerstoff unter einem höheren als dem Blasdruck in den zwischen dem Aussenzylinder 15 und dem Innenzylinder 17 befindlichen Ringraum und durch die Öffnungen 16 im Zylinder 17 hindurch auf das Schlauch- oder Formstück 18. gepresst wird.
Dabei kann der Sauerstoffdruck in der Ruhestellung der Lanze grösser sein als beim Gleiten der Dichtung auf der Zuleitung 2. Für das Arbeiten der Lanze mit einem Gas-Feststoffgemisch, z. B. einem aus Sauerstoff und Kalkstaub bestehenden Gemisch, dient der durch den Stutzen 19 in die Gleitdichtung eingeführte Sauerstoff gleichzeitig als Spülgas in dem Raum 20 zwischen der fest verlegten Zuleitung 2 und dem Innenrohr 3 der Lanze. Dadurch wird verhindert, dass Kalkstaub in den Ringraum 20 eindringt. Der Weg des Sauerstoffs ist durch den Pfeil 21 angedeutet. Ein weiterer Spülgasstrom kann unmittelbar in den Ringraum 20 eingeführt werden. Unter bestimmten Verhältnissen kann das elastische Schlauch- oder Formstück 18 auf Grund seines eigenen Bestrebens, sich zu verengen, auch ohne Anpressung durch Druckgas dichtend an der Zuleitung 2 anliegen.
Ist eine Anpressung erforderlich, so kann sie durch jedes beliebige Gas oder auch durch eine Flüssigkeit ausgeübt werden.
An der Lanze nach der Erfindung können noch Mittel zum Erkennen von Undichtigkeiten an der Gleitdichtung angebracht sein. Diesem Zweck kann ein über der Dichtung angebrachter Behälter dienen, In dem etwa aus der Dichtung austretender Sauerstoff aufgefangen und über eine dünne Schlauchleitung
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