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Vorrichtung zum Einbringen von feinkörnigen Zusatzstoffen in Metallschmelzen
Die Einbringung von feinkörnigen Zusatzstoffen in Metallschmelzen ist an sich bekannt. Neben Ein- richtungen zum Einrühren wurden beispielsweise Verfahren entwickelt, bei denen pulverformige Feststoffe durch ein in ein Metallbad tauchendes Rohr mittels Trägergas dem flüssigen Metall zugeführt werden.
Diese Zufuhr erfolgt üblicherweise über senkrecht hängende Lanzen, deren Ausblaserichtung man aus
Gründen der Verminderung von Schwingungen von senkrecht nach unten in seitliche Richtung geändert hat.
Es wurden unter anderem auch Verfahren entwickelt, welche es ermöglichen sollten, auch leicht re- agierende, feinkörnige Zusatzstoffe unter die Oberfläche von Metallschmelzen einzubringen, ohne dass diese vorzeitig, also noch innerhalb der Lanze, schmelzen, reagieren oder verdampfen, und es wurde zu diesem Zweck die Verwendung eines Trägergases als Transportmittel für diese Zusatzstoffe vorgeschlagen, welches auch bei den auftretenden hohen Temperaturen noch als Schutzgas wirksam ist.
Zur Vermeidung hoher Temperaturen im Innern der Lanze und zur Ermöglichung der Verwendung beliebiger Trägergase, ohne dass vorzeitig durch Wärme ausgelöste unerwünschte Reaktionen der durch die Lanze in die Metallbäder einzubringenden Feststoffe und Gase innerhalb der Lanze stattfinden, wurde für diese Lanze ein Kühlmantel vorgeschlagen, der im Aufbau den Kühlmänteln entspricht, die bei solchen Lanzen üblich sind, die zum Einblasen von reaktionsfähigen Gasen, z. B. Sauerstoff, in Metallschmelzen benutzt werden, wobei als Kühlmedium ein gasförmiges Medium, wie Pressluft, oder gegebenenfalls eine Kühlflüssigkeit Verwendung finden kann.
Ein weiterer Grund für die Verwendung gekühlter Lanzen ist bei grösserer Eintauchtiefe die Forderung nach mechanischer Festigkeit gegenüber den durch Auftrieb und Schwingungen hervorgerufenen Biegebeanspruchungen, denen ungeschützte Lanzen bei starker Erwärmung nicht gewachsen sind. So sind auch senkrecht blasende Lanzen bekannt, bei denen das vollständig mit einem Kühler versehene Blasrohr oberhalb der Badoberfläche noch einen zweiten Kühler trägt, der konzentrisch um den ersten angebracht ist.
Bei den mit Kühlmänteln versehenen Lanzen wird der in das Bad eintauchende Mantel bei manchen Ausführungsformen auch mit einem zusätzlichen Schutzüberzug aus feuerfestem Material, wie Schamotte, Graphit, gegen die Schmelze und den chemischen Angriff von Schlacken geschützt.
Es gibt auch eine mit Kühlmantel ausgerüstete Lanzenbauart, bei welcher das Düsenende keine Kühlung mehr aufweist und dieses möglichst kurz und auswechselbar gehalten sein soll. Als Material für diese Düse können an sich bekannte keramische Massen oder bei der Verwendung der Lanze für Eisenschmelzen Graphit verwendet werden. Bei dieser Lanzenbauart wird das gesamte Blasrohr lose aufgehängt und die die Düse tragende Mündung ist leicht abgebogen. Die Konstruktion hat nur ein Zuführungsrohr.
Ihr Nachteil besteht darin, dass die Erneuerung der aus feuerfestem Material bestehenden Düse und Ummantelung am Fuss der Lanze nur unter grösserem Zeitaufwand erfolgen kann, da eine Befestigung konstruktionsgemäss nur über die feuerfesten Materialien selber möglich ist und das Auswechseln am eintauchenden Teil erfolgen muss, wodurch entsprechende Schnellanschlüsse nicht möglich sind, aber anderseits die auszuwechselnden Teile oft festgesintert sind. Ausserdem liegt auch hier die feuerfeste Ummantelung der Zuführung unmittelbar am Kühlmantel an, so dass innerhalb des feuerfesten Materials grosse Wärmespannungen nicht zu vermeiden sind und zu vorzeitigem Verschleiss führen. Eine weitere Aufgabe dieses feuerfesten Schutzüberzuges ist es aber, die Wärmeabfuhr aus der Metallschmelze in tragbaren Grenzen
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zu halten.
Dieser Wärmeentzug ist besonders nachteilig dann, wenn durch das Einbringen der feinkörni- gen Zusatzstoffe keine exotherme Reaktion stattfindet, sondern zum Erwärmen oder Schmelzen dieser Zu- satzstoffe Wärme verbraucht wird, und auch das Trägergas chemisch neutral ist, also seinerseits dem
Schmelzbad weitere Wärme entzieht.
Nun ist es aber bisher nicht gelungen, eine feuerfeste Ummantelung zu erzeugen, die beim Eintauchen in eine Metallschmelze bei gleichzeitigem Kühlen den hiedurch verursachten Wärmespannungen lange standhalten kann.
Beim bisherigen Stand der Technik ist es nötig, derartige gekühlte Lanzen beim Unbrauchbarwerden der eintauchenden Spitze vollständig auszuwechseln, da es bisher nicht gelungen ist, eine gekühlte Lanze anders als durch konzentrisches Ineinanderfügen von mindestens drei Rohren verschiedenen Durchmessers herzustellen, deren Verbindungsstellen dicht geschweisst sind und deren äusserstes Rohr den Kühlmantel bildet, der, wie bereits erwähnt, häufig von einer feuerfesten Schicht ummantelt ist. Die Wasserkühlung solcher Lanzen birgt zudem eine Explosionsgefahr in sich.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziele gesetzt, die genannten Nachteile zu vermeiden. Sie betrifft eine Vorrichtung zur Einbringung von Zusatzstoffen unter die Oberfläche, insbesondere tief unter dieoberfläche vonMetaLlschrnelzen, untervermittlung eines Trägergases, das als Transportmittel für die Feststoffe dient, unter Verwendung eines nicht aussengekühlten, an seinem Ende abgebogenen Zuführungs- rohrbündels, welches an seinem in die Schmelze eintauchenden Teil mit einem Schutzmantel aus feuerfestem Material, wie Schamotte oder Graphit, umgeben ist und bei dem das letzte Stück der Zuführungrohre durch einen Kanal aus feuerfestem Material gebildet wird, wobei erfindungsgemäss dieser eintauchende Teil aus einem mindestens drei Rohre umfassenden Rohrbündel besteht,
bei dem die abgebogenen Rohrenden zueinander einen Fächer von 1800 bilden. Am besten bewährt hat sich ein aus vier Rohren zusammengefasstes Rohrbündel als Lanzenspitze, wobei die abgebogenen Rohrenden innerhalb des Fächers jeweils einen Winkel von 600 untereinander bilden.
Die Lanze ist so konstruiert, dass der Oberteil der Lanze zum Heben und Senken in die Bäder mit einer an sich bekannten hydraulischen Vorrichtung ausgerüstet ist, bei der die Einblasezuleitung gleichzeitig die Kolbenstange der hydraulischen Anlage bildet uns-dite Verteilung des pulver- und gasförmigen Materials auf die mehrere Rohre enthaltende Lanzenspitze über ein Verteilerzwischenstück erfolgt, welches z. B. Hosenrohre enthält. Durch die beschriebene Anordnung gelang es, die Lanze schwingungsfrei zu betreiben.
Die Fixierung der Rohre zu einem Bündel erfolgt durch Distanzringe. Diese Rohre wurden im Innern dieser in zirka 60 cm Abstand angeordneten Ringe angepunktet. Den oberen Abschluss dieses Rohrbündels,
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dem Anschlussflansch darstellt. Fig. 2a ist ein Schnitt A-A der Fig. 2.
In der Fig. l ist die gesamte Lanze dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem unten mit feuerfestem Material verkleideten und als Lanzenspitze bezeichneten, auswechselbaren Teil 6, welcher vier Blasrohre la enthält und über die Flansche 2 am Oberteil befestigt ist. Dabei sollen die Wandstärken des feuerfesten Materials überall möglichst gleich sein und auch die Länge der Bohrungen im feuerfesten Material an den Rohrmündungen dadurch der Wandstärke des feuerfesten Materials entsprechen (Fig. 2 : Wandstärke l ist gleich Länge der Bohrung 1).
Der Oberteil der Lanze besteht aus dem Verteilerzwischenstück 5, welches der Verteilung der pulverund gasförmigen Stoffe aus der Hauptzuleitung 1 in vier Blasrohre der auswechselbaren Lanzenspitze 6 dient. Die Fortsetzung der Blasrohre la nach aussen bilden vier Bohrungen 8 im feuerfesten Material. An das Verteilerzwischenstück 5 ist der fest an eine Arbeitsbühne montierte Arbeitszylinder 4 der druckmit- telgesteuertenHebevorrichtung angeflanscht ; die als Lanzenaufhängung dienende Hauptleitung 1 trägt dabei gleichzeitig den Arbeitskolben 3, der über die Zylinderanschlüsse 9 und die damit verbundene, aber nicht weiter dargestellte Druckmittelsteuerungsanlage gesteuert wird.
InFig. 2 ist der innere Aufbau der Lanzenspitze 6 dargestellt. Sie besteht aus einem Rohrbündel, dessen Rohre la durch Ringe 10 gehalten werden. Dabei sollen die Rohre zueinander einen Abstand von zirka 2/3 ihres Durchmessers haben (b in Fig. 2a).
Das Rohrbündel ist in dem Flansch 2 angepunktet, der nach Unbrauchbarwerden der Lanzenspitze 6 zur Wiederverwendung leicht abgetrennt werden kann. Die Blasrohre la sind an der Lanzenmündung um 900 abgebogen und so montiert, dass die Mündungsrichtungen untereinander dreimal einen Winkel von 600 und einmal von 1800 bilden (dargestellt in Fig. 2a, die den Schnitt A-A von Fig. 2 zeigt).
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Einbringung von Zusatzstoffen unter die Oberfläche, insbesondere tief unter die Oberfläche von Metallschmelzen, unter Vermittlung eines Trägergases, das als Transportmittel für die Feststoffe dient, unter Verwendung eines nicht aussengekühlten, an seinem Ende abgebogenen Zuführungs- rohrbündels, welches an seinem in die Schmelze eintauchenden Teil mit einem Schutzmantel aus feuerfestem Material, wie Schamotte oder Graphit, umgeben ist und bei dem.. das letzte StUck der Zuführungrohre durch Kanäle aus feuerfestem Material gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der eintauchende Teil aus einem mindestens drei Rohre umfassenden Rohrbündel besteht, bei dem die äusseren abgebogenen Rohrenden zueinander einen Fächer bis 180 bilden.