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angeordnet ist und das Blasrohr vorzugsweise von einem doppelwandigen Kühlmantel umgeben ist, in dem ein Kühlmittel zirkuliert. Derartige Blaslanzen werden beispielsweise in Schmelzvorrichtungen, wie Konvertern und Siemens-Martin-Öfen, eingesetzt.
Um eine grosse Menge kalten Beschickungsgutes in kurzer Zeit zu schmelzen, ist es notwendig, ein grosses Brennstoffvolumen zuzuführen. Darüberhinaus ist es wichtig, einen befriedigenden Verbrennungs-Wirkungsgrad und eine stabile und kurze Flamme zu erhalten, unabhängig davon, wieviel Brennstoff zugeführt wird. Wird ferner mit Hilfe einer Blaslanze Brennstoff eingeblasen, so ist es zur Erzielung einer stabilen Verbrennung mit hohem Wirkungsgrad unerlässlich, den zugeführten Brennstoff zu variieren oder ihn bei Bedarf in grossen Mengen zuzuführen und die Flammenlänge entsprechend den jeweiligen Verbrennungsbedingungen, der jeweils gewünschten Wärmebehandlung oder der Form der Verbrennungsvorrichtung einzustellen.
Herkömmliche Blaslanzen der einleitend angegebenen Art ergeben nur unter bestimmten Bedingungen eine zufriedenstellende Flamme, d. h., sie sind für bestimmte Normalbedingungen ausgelegt. Wird bei einer solchen Blaslanze z. B. der Brennstoff in einem die Normalmenge überschreitenden Masse zugeführt, so sind eine unstabile Verbrennung und eine Verringerung des Verbrennungs-Wirkungsgrades die Folge. Dementsprechend müssen bisher völlig verschiedene Blaslanzen verwendet werden, je nachdem, ob sie nur zum Sauerstofffrischen und zum Aufwallen oder zusätzlich zum Einblasen von Brennstoff für die Verbrennung dienen. Wird daher z.
B. kaltes Beschickungsgut geschmolzen und gleichzeitig auf gewöhnliche Weise mit Sauerstoff gefrischt, so müssen für die einzelnen Verfahrensschritte unterschiedliche Blaslanzen verfügbar sein und diese müssen im Betrieb ausgewechselt werden. Dies bedeutet bei jedem Wechsel einen unvermeidlichen Zeitverlust im Arbeitsablauf.
Berücksichtigt man den Reaktionsfortgang während dieser Verlustzeit, so ist offensichtlich, dass mit den bisher üblichen Blaslanzen eine optimale Verbrennung oder ein optimales Frischen nicht erreicht werden kann, selbst wenn zwei oder drei Blaslanzen verfügbar sind.
Die Erfindung bezweckt in erster Linie, die erwähnten Nachteile herkömmlicher Blaslanzen zu vermeiden, d. h. eine Blaslanze zu schaffen, welche die Zufuhr grosser Brennstoffmengen gestattet und eine stabile Verbrennung mit hohem Wirkungsgrad beim Schmelzen grosser Mengen kalten Beschickungsgutes in Konvertern od. dgl. ermöglicht.
Eine gemäss der Erfindung ausgebildete Blaslanze der einleitend angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, dass das Öl-bzw. Brennstoffzuführungsrohr von einer drehbaren Hülse umgeben ist, dass an dieser Hülse einerseits und an dem Blasrohr anderseits die Enden von den Blaskanal durchsetzenden, biegsamen Leitflächen befestigt sind und dass die drehbare Hülse mit einer Verstellvorrichtung versehen ist, welche es gestattet, durch Verdrehen dieser Hülse gegenüber dem Blasrohr die Leitflächen im Blaskanal zu verwinden und dadurch das aus dem Blaskanal ausströmende Fluid in eine Wirbelbewegung zu versetzen.
Bei dieser Blaslanze kann der aus dem Blasrohr austretende Gasstrom in eine Wirbelbewegung versetzt werden und mit deren Hilfe kann, wie später noch genauer erläutert wird, in der Flamme ein Rückstrombereich gebildet werden. Vorteilhaft wird dazu das Verhältnis der maximalen Drehgeschwindigkeit des Fluids zur Axialgeschwindigkeit desselben durch Verwindung der Leitflächen etwa auf den Wert 1 oder darüber eingestellt.
Der so erhaltene Rückstrombereich bewirkt eine Flammenhaltung, durch die eine stabile und relativ kurze Flamme mit hohem Verbrennungs-Wirkungsgrad bei hohem Brennstoff-Durchsatz erzielt werden kann. Das Ergebnis davon ist, dass auch eine grosse Menge kalten Beschickungsgutes, wie festes Roheisen und Schrott, in kurzer Zeit geschmolzen und der Stahlausstoss eines Siemens-Martin-Ofens vergrössert werden kann.
Durch die Erfindung kann ferner eine einzige Blaslanze zum Sauerstofffrischen für Konverter sowie zum Schmelzen von unterschiedlichem kalten Beschickungsgut in einem breiten Anwendungsbereich befriedigend verwendet werden, indem die Leitflächen dem jeweiligen Bedarf entsprechend eingestellt werden.
Als flexibles Material für die Leitflächen kann Kautschuk verwendet werden. Ist jedoch die Blaslanze im allgemeinen zum Einsetzen in einen rot-warmen Ofen bestimmt, so ist ein Material mit entsprechender Hitzebeständigkeit zweckmässig, auch wenn die Lanze aussen mit Wasser gekühlt wird. Daher wird gewöhnlich ein Teil aus Stahl od. dgl. verwendet.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das drehbare Rohr mit einem drehbaren Teil verbunden, der ausserhalb des Blasrohres liegt und ein Gewinde aufweist, das mit einem Gewinde am Blasrohr oder an einem mit dem Blasrohr fest verbundenen Teil in Eingriff steht, wobei die Steigung der in Eingriff stehenden Gewinde entsprechend der axialen Längenänderung der Leitflächen bei ihrer Verwindung infolge einer Verdrehung der drehbaren Hülse bemessen ist. Auf diese Weise ist stets eine weiche Einstellung möglich, ohne dass die Leitflächen oder andere Teile zerstört werden.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. l ist ein Längsschnitt einer erfindungsgemässen Blaslanze. Fig. 2 zeigt die Leitflächen sowie deren Verstellvorrichtung im Normalzustand. Fig. 3 zeigt die Leitflächen im verwundenen Zustand. Fig. 4 erläutert die Verwirbelung des Sauerstoffstromes und die Bildung eines Rückstrombereiches.
Die dargestellte Blaslanze weist ein zentrales Öl-bzw. Brennstoffzuführungsrohr--l--auf, das axial im
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Blasrohr --3-- angeordnet ist. Das Blasrohr --3-- ist von einem doppelwandigen Kühlmantel umgeben, an dessen durch eine Trennwand --5-- unterteilten Kühlraum --6-- ein Einlass --7-- und ein Auslass - -8-- angeschlossen sind.
Erfindungsgemäss ist das Öl-bzw. Brennstoffzuführungsrohr--l--von einer drehbaren Hülse--2-- umgeben, deren vorderes Ende mit Abstand hinter dem vorderen Ende des Zuführungsrohres--l--und des Blasrohres --3-- liegt. Zwischen dem vorderen Endabschnitt der drehbaren Hülse--2--und dem Blasrohr --3-- sind im Blaskanal --4-- methrer biegsame Leitflächen --11-- angeordnet. Die vorderen Enden --17-- der Leitflächen --11-- sind an der Innenseite des Blasrohres--3--und die hinteren Enden - derselben sind an der Aussenseite der drehbaren Hülse --2-- befestigt.
Das hintere Ende der drehbaren Hülse--2--ist mittels eines Speicherkreuzes-21--mit einem drehbaren Teil-12verbunden, der innerhalb des Blasrohres --3-- liegt und ein Innengewinde--19--aufweist, das mit einem
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--3-- feststeht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Flansch --13-- über einen Kupplungsteil--16--mit einem zweiten Flansch --14-- verbunden, wobei zwischen den einander zugekehrten Enden der Flansche - 13 und 14--so viel Spielraum --15-- besteht, dass der drehbare Teil--12--durch Verschraubung der Gewinde-19, 20--innerhalb gewisser Grenzen axial verschoben werden kann.
Der Flansch--14-ist nahe
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Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist der drehbare Teil--12--mit einem Betätigungsgriff --2-- versehen.
Durch Drehen der von den Teilen--12 und 22--gebildeten Verstellvorrichtung werden die Gewinde-19 und 20-mehr oder weniger ineinander verschraubt, und dadurch wird eine axiale Verschiebung der drehbaren Hülse-2--bewirkt, was eine grössere oder kleinere Verwindung der biegsamen Leitflächen --1-- zur Folge hat. Die Steigungen der Gewinde-19 und 20-sind entsprechend der Verlängerung bzw. Verkürzung der Leitflächen--11--beim Verwinden bemessen. Die Leitflächen --11-- erstrecken sich in der einen Extremlage des Betätigungsgriffes --22-- gemäss Fig.2 in axialer Richtung und werden bei Schwenken des Griffes um 1800 in die Stellung nach Fig. 3 um 1800 verwunden.
Die durch die Verschraubung der Gewinde--19, 20-bei einer Drehung des Betätigungsgriffes--22-- um 180 bewirkte axiale Verschiebung der drehbaren Hülse --2-- muss nicht genau der durch die Verwindung der Leitflächen --11-- bewirkten Verkürzung der Leitflächen --11-- in axialer Richtung entsprechen, wenn, wie im unteren Teil der Fig.
2 angedeutet worden ist, die drehbare Hülse aus einem Hülsenhauptteil --2-- und einem relativ dazu verschiebbaren vorderen Hülsenteil--2'--zusammengesetzt wird und zwischen den beiden Hülsenteile--2 und 2'--ein axialer Spielraum--2a--besteht. Bei dieser Bauweise wird das Drehmoment der drehbaren Hülse-2--mit Hilfe eines keilförmigen Auflaufteiles auf den Hülsenteil--2'-- übertragen und die beiden Hülsenteile können sich bei einer Verwindung der an ihnen befestigten Leitflächen --11-- und einer dadurch bewirkten Änderung der axialen Länge derselben relativ zueinander verschieben.
Wird die erfindungsgemässe Blaslanze als Frischlanze benutzt, so werden die Leitflächen-11--auf den Verdrehungswinkel 00 eingestellt (Fig. 2), wobei Sauerstoff in das Blasrohr --3-- eingeführt wird. Auf diese
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den Leitflächen --11-- genau in der Mitte des Blasrohres--3--gehalten, auch wenn Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft unter hohem Druck eingeblasen wird.
Bei der Zufuhr von Brennstoff wird die drehbare Hülse --2-- mit Hilfe des drehbaren Teiles-12-
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verwunden. Die verwundenen Leitflächen --11-- verwirbeln den im Blasrohr-3--strömenden Sauerstoff in der in Fig. 4 durch Pfeile dargestellten Weise. Wenn dabei das Verhältnis der maximalen Wirbelgeschwindigkeit zur Axialgeschwindigkeit der Strömung ungefähr gleich 1 ist, ist es möglich, im eingeblasenen Fluid gemäss Fig. 4 einen kleinen Rückstrombereich --1-- zu bilden. Wird der Verdrehungswinkel zur Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit der Strömung vergrössert, so kann der Rückstrombereich, wie in Fig. 4 mit dem Rückstrombereich--II--angedeutet worden ist, stetig vergrössert werden. Dabei wirken die Rückstrombereiche stets flammhaltend.
Durch eine geeignete Ausbildung der Flammhalte-Bereiche entsprechend den Bedingungen der Brennstoffzuführung können auch bei einem hohen Brennstoffdurchsatz eine relativ kurze, stabile Flamme und ein sehr hoher Verbrennungs-Wirkungsgrad erzielt werden. Eine solche Flamme ermöglicht es auch, eine grosse Menge kalten Beschickungsgutes schnell zu schmelzen und bei einem Siemens-Martin-Ofen den Stahlausstoss zu vergrössern. Die Flamme kann entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingungen verändert werden, z. B. bei der Verwendung im Ofenkörper, bei kaltem Beschickungsgut und beim Schmelzen.
Die Erfindung ermöglicht somit eine sehr wirkungsvolle Betriebsweise und erspart das Auswechseln von Lanzen oder Düsen usw. Insbesondere kann eine einzige Lanze eingesetzt und je nach Wunsch in einem breiten Anwendungsbereich, z. B. zum Schmelzen von kaltem Beschickungsgut oder als Frischlanze für Konverter usw. verwendet werden. Ferner trifft ein verwirbelter Gasstrom auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls im Siemens-Martin-Ofen oder im Konverter, wodurch auf dasselbe eine entsprechende Energie übertragen wird, so
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dass es ebenfalls in einer Ebene verwirbelt'wird. Die Stärke dieser Energie bzw. Verwirbelung ist ebenfalls einstellbar, so dass auch diese Wirkung im Ofen verbessert und eine gleichförmige Reaktion in kurzer Zeit erzielt wird.
Schliesslich soll erwähnt werden, dass es bei Bedarf auch möglich ist, durch das Rohr-l--ein pulverförmiges oder körniges Flussmittel oder Zusätze dieser Art zuzuführen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Blaslanze zum Auf- und Einblasen von Sauerstoff bzw. mit Sauerstoff angereicherter Luft u. a. m. in Metallschmelzen, bei der axial im Blasrohr ein Öl- bzw. Brennstoffzuführungsrohr angeordnet ist und das Blasrohr vorzugsweise von einem doppelwandigen Kühlmantel umgeben ist, in dem ein Kühlmittel zirkuliert,
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(2) umgeben ist, dass an dieser Hülse (2) einerseits und an dem Blasrohr (3) anderseits die Enden (18 bzw. 17) von den Blaskanal (4) durchsetzenden, biegsamen Leitflächen (11) befestigt sind und dass die drehbare Hülse (2) mit einer Verstellvorrichtung (12,22) versehen ist, welche es gestattet, durch Verdrehen dieser Hülse (2) gegenüber dem Blasrohr (3) die Leitflächen (11) im Blaskanal (4) zu verwinden und dadurch das aus dem Blaskanal (4) ausströmende Fluid in eine Wirbelbewegung zu versetzen.
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