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Lanze zum Auf- oder Einblasen von Gasen, insbesondere von gasförmigem Sauerstoff, sowie von Feststoffen auf oder in Metall-, vornehmlich Eisenbäder
In den letzten Jahren hat die Sauerstoffmetallurgie, insbesondere beim Frischen von Roheisen, sprunghaft an Bedeutung gewonnen. Dabei sind Verfahren entwickelt worden, bei denen das Roheisen und die zum Frischen erforderlichen Schlacken in anderer Form als z. B. beim klassischen Windfrischen von der Oberfläche her mit Sauerstoff, vornehmlich mit technisch reinem Sauerstoff behandelt werden, den man mittels sogenannter "Lanzen" auf oder in das flüssige Metallbad bzw. die Frischschlacke bläst.
Die neueste Entwicklung betrifft ein Oberwindfrischen von Thomasroheisen, bei dem durch eine Lanze mit dem Sauerstoff zugleich Kalkpulver auf die Oberfläche der Schmelze geblasen wird zum Zwecke der schnellen Erzeugung 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 wiederum gasförmiger Sauerstoff aus Lanzen zur Einwirkung auf das Metall und die Schlacke gebracht wird.
Die Erfindung betrifft eine Lanze, die vornehmlich beim Oberwindfrischen von Thomasroheisen dazu dient, gleichzeitig oder abwechselnd Sauerstoff und Feststoffe auf oder auch in das Metallbad bzw. die auf diesem befindliche Schlacke zu blasen. Bei den für diesen Zweck bisher benutzten Lanzen wird als Träger und Alittel zum Befördern der Feststoffe, vornehmlich von pulverisiertem Kalk oder auch von entsprechend beschaffenen Eisenoxyden, z. B. von Magnesitkonzentrat, der durch das zentrale wassergekühlte Blasrohr der Lanze strömende Sauerstoff verwendet. In diesen wird der Feststoff aus einem abseits der Lanze angeordneten Behälter bereits vor dem Eintritt in die Lanze, d. h. in der Gaszuleitung, eingeschleust.
Das Sauerstoff-Feststoffgemisch durchströmt daher auch das gesamte Lanzenblasrohr und kann in ihm Nie bereits in der Gaszuleitung einen erheblichen Verschleiss verursachen.
Dieser Übelstand lässt sich zwar abstellen, wenn der Lanze der Feststoff und der Sauerstoff jeweils voneinander getrennt zugeführt und beide auch in getrennten Rohren durch die Lanze geleitet werden.
Da die Lanze in Erfüllung ihrer Aufgabe höhenverstellbar sein muss, bedingt das die Verwendung je eines flexiblen Schlauches für den Feststoff und den Sauerstoff, zu denen dann auch noch entsprechende Schläuche für die Zu-bzw. Ableitung des Kühlwassers kommen. Das ergibt jedoch ein betrieblich schwerfälliges Gerät. Entscheidend kommt aber noch hinzu, dass die Förderung von pulverisierten Stoffen, z. B. von Kohlenstaub, in einem flexiblen Schlauch, der bei einer Höhenverstellung der Lanze mehr oder weniger durchhängt, erhebliche Schwierigkeiten bereitet, u. zw. auch dann, wenn die Förderung unter Druck vorgenommen wird. Durch die im Bereich der Schläuche herrschenden hohen Temperaturen kann es zum Zusammenbacken der Feststoffe kommen, Umstände, wodurch zumindest eine einigermassen geregelte und gleichmässige Zufuhr der Feststoffe unmöglich gemacht wird.
Die zum Auf- oder Einblasen von Gasen, insbesondere von gasförmigem Sauerstoff, sowie von Feststoffen auf oder in Metall-, vornehmlich Eisenbäder dienende Lanze nach der Erfindung, die in bekannter Weise aus einem, an den bis in den Arbeitsbereich der Lanze fest verlegten Zuleitungen für die Behandlungsmittel angeschlossenen Fallrohr besteht, auf dessen freien Ende das wassergekühlte, mit einem düsenartigen Auslass versehene und mit Abstand das Fallrohr umgebende Sauerstoffblasrohr innerhalb des Düsenbereiches längsverschiebbar geführt ist, beseitigt die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten dadurch, dass ein dem Sauerstoffblasrohr zugehöriges, mit diesem einen Ringkanal bildendes inneres Zentralrohr auf seiner ganzen Länge gegenüber dem koaxialen Fallrohr längsverschiebbar ist,
das unter Zwischenschaltung eines an sich bekannten Walzenzuteilers von einem über der Lanze befindlichen Fest- stoffbehälter mit Feststoffen in bestimmter Menge versorgt wird, wobei ein das Sauerstoffblasrohr mit einer fest verlegten Sauerstoffzuführungsleitung verbindender flexibler Schlauch angeordnet ist.
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Dadurch, dass die Lanze, das Feststoff-Fallrohr, der Zuteiler und der Feststoffbehälter axial hinter- einander geschaltet sind und die Lanze auf dem Fallrohr verschiebbar geführt ist, kann die Zufuhr des
Feststoffes aus dem Behälter und über den Walzenzuteiler drucklos, d. h. im freien Fall, erfolgen. Am unteren Ende des Feststoff-Zentralrohres wird in der Düse der weitgehend zerkleinerte Feststoff von dem das Feststoff-Zentralrohr umschliessenden Sauerstoffstrom ejektorartig mitgerissen. Auf diese Weise und durch die glatte Leitungsführung kommt es zu einer absolut regelmässigen Feststoffzufuhr, die aber auch durch den Zuteiler innerhalb gewünschter Grenzen geregelt werden kann. Das Feststoff-Fallrohr ist durch eine im Kopf der Lanze zugeordnete Stopfbuchse in üblicher Weise abgedichtet und geführt.
Für eine sichere Führung sind am Umfang des Fallrohres entsprechende Führungsstege od. dgl. vorgesehen.
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit bei gleichzeitig vereinfachter Gestaltung wird in einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgegenstandes vorgeschlagen, nicht nur die Zufuhr des Feststoffes, sondern auch die Zuführung des Sauerstoffgases schlauchlos zu gestalten. Zu diesem Zweck wird die bis in unmittelbarer Nähe der Lanze fest verlegte Sauerstoffleitung unter Fortfall des flexiblen Schlauches in einem Rohrstück fortgesetzt, das seitlich der Lanze parallel zum Fallrohr des Feststoffbehälters verläuft, wobei dieses Rohrstück mit einer mit dem Stutzen des auf dem Fallrohr höhenverstellbaren Sauerstoffblasrohres fest verbundenen Rohrleitung teleskopartig verbunden ist. Als Gleitdichtung können bisher dabei bekannte Dichtungen dieser Art Verwendung finden.
In den beiden Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch in Längsschnitten und in teilweisen Ansichten dargestellt :
Fig. 1 zeigt eine Blaslanze, bei der das Sauerstoffblasrohr über einen flexiblen Schlauch mit einer festverlegten Sauerstoff-Zuführungsleitung verbunden ist.
Fig. 2 zeigt eine Blaslanze, bei der die Verbindung zwischen dem Sauerstoffblasrohr und der Sauerstoff- Zuführungsleitung durch eine teleskopartige Rohrverbindung erfolgt.
Der Lanzenkörper nach Fig. 1 besteht aus dem Feststoff-Zentralrohr 1, das sich durch den zylindrischen Teil 2 der Lanzendüse hindurch bis zum Beginn deren konischen Teiles 3 erstreckt. Das Lanzenzentralrohr 1 ist zentrisch in einem Rohr 4 für die Zufuhr von Sauerstoff angeordnet, das sich am unteren Teil verengt und unter Freilassung eines Ringraumes 5 mit dem Feststoff-Zentralrohr an der Düse 3 endet.
Sauerstoffblasrohr 4 und Feststoff-Zentralrohr 1 sind am oberen Ende der Lanze durch ein Kopfstück 6 abgeschlossen, in dem sich eine einfache Stopfbuchsendichtung 7 befindet, durch die ein Fallrohr 8 für die Zufuhr des Feststoffes in das Innere des Feststoff-Zentralrohres 1 eingeführt ist. Auf diesem Fallrohr 8 ist die in üblicher Weise mit Kühlmänteln ss, IC ausgestattete und höhenverstellbare Lanze längsverschieblich geführt. Das Fallrohr 8 selbst ist Bestandteil der Feststoff-Zuführungseinrichtung, zu der noch ein an das Fallrohr angeschlossener Trichter 11, ein Walzenzuteiler 12 und der Feststoffbehälter 13 gehören. Das Sauerstoffrohr 4 der Lanze hat einen Stutzen 14, der mit der fest verlegten Sauerstoffleitung 15 durch einen flexiblen Schlauch 16 verbunden ist.
Wenn der Feststoff der Lanze mit einer grösseren Geschwindigkeit als der Fallgeschwindigkeit zugeführt werden soll, kann der Feststoffbehälter 13 über die von der Sauerstoffleitung 15 abgezweigte Nebenleitung 17 unter Druck gesetzt werden.
Der grosse Vorteil, den die Lanze nach der Erfindung den bekannten Lanzen gegenüber aufweist, besteht in der betriebssicheren Zufuhr der festen und gasförmigen Behandlungsstoffe für die Schmelze bzw. Schlacke, in der einfachen Bedienung des Gerätes sowie in dem geringen Verschleiss seiner Teile.
Der Erfindungsgegenstand nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch, dass der von dem Sauerstoffrohr 4 der Lanze abgehende Stutzen 14 nicht mehr durch einen Schlauch, sondern durch ein Teleskoprohr mit der bis in die Nähe der Lanze fest verlegten Sauerstoffleitung 15 verbunden ist. Zu diesem Zweck setzt sich die bis in die Nähe der Lanze fest verlegte Sauerstoffleitung 15 in einem parallel zum Fallrohr 8 des Feststoffbehälters 13 verlaufenden Rohrstrang 15 a fort.
Auf diesem Rohrstrang 15 a ist eine an den Rohrstutzen 14 der Lanze angeschlossene Leitung 19 dergestalt geführt, dass sie den Auf-und Abbewegungen der Lanze folgen kann. Am Ende der Leitung 19 befindet sich eine übliche Gleitdichtung 18.
Auch bei diesem erfindungsgemässen Lanzengerät nach Fig. 2 kann der Feststoffbehälter 13 über eine von der fest verlegten Sauerstoffleitung 15 abgezweigte Nebenleitung 17 unter Druck gesetzt werden, falls der Feststoff dem zu behandelnden Metall mit einer grösseren Geschwindigkeit als der Fallgeschwindigkeit zugeführt werden soll.
Diese Lanzenausführung spart nicht nur den bei der Lanze nach Fig. 1 noch vorhandenen Sauerstoffschlauch ein, vielmehr wird durch die vorgesehene Teleskopführung eine grössere Betriebssicherheit erzielt.
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