DE10102854C2 - Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze - Google Patents
Lanzenkopf für eine SauerstofflanzeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Lanzenkopf für eine Sauer
stofflanze, mit einem im Inneren des Lanzenkopfes ausge
bildeten, an einen Sauerstoff-Zuführkanal angeschlossenen
Sauerstoff-Sammelraum und mit mehreren von dem Sammelraum
abzweigenden, die Bodenwand des Sauerstoff-Sammelraumes durch
setzenden Ausblasdüsen, wobei die Düsenmündungen durch
Mündungsringe verstärkt sind, die in einem Umfangsfalz der
Düsenmündung befestigt sind.
Derartige, insbesondere zur Stahlherstellung eingesetzte
Lanzenköpfe sind am Ende einer Sauerstofflanze angeordnet, über
die hochreiner Sauerstoff (99,5 bis 99,8% O2) auf das Metall
bad in einem Konverter oder dergleichen geblasen wird. Die
Seitenwände und die Bodenwand des Sauerstoff-Sammelraumes sind
im allgemeinen doppelwandig ausgebildet und dienen als Kühl
wasserkanäle, welche zum Zwecke einer Kühlung des der Schmelz
temperatur des Stahls ausgesetzten Lanzenkopfes von Kühlwasser
durchströmt werden.
Der Sauerstoff wird mit einer hohen Überschallgeschwindigkeit
auf das Roheisen aufgeblasen. Das erfordert glatte und
geometrisch korrekte Düsenkonturen bis zur Mündung hin.
Die Haltbarkeit oder Standzeit eines der Strahlungshitze der
Stahlschmelze, aufgeschäumter Schlacke sowie den hohen
Strömungsgeschwindigkeiten des Sauerstoffs ausgesetzten Lanzen
kopfes wird u. a. durch die Düsenkonturtreue im Bereich der
Düsenaustrittskanten bestimmt, die einem besonders schnellen
Verschleiß unterliegen.
Es ist deshalb bereits bekannt, bei einem Lanzenkopf der im
Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art die Düsenmündungen
durch Mündungsringe zu verstärken, um die Standzeit des Lanzen
kopfes zu erhöhen.
In der DE 41 13 660 C1 ist ein Lanzenkopf der eingangs
genannten Art und ein Verfahren offenbart worden, bei welchem
Mündungsringe aus einem hochwarmfesten metallischen Werkstoff
beispielsweise durch Schweißen oder Spritzen im Mündungsbereich
befestigt werden. Diese Mündungsringe verstärken die besonders
belasteten Austrittskanten der Ausblasdüsen und verbessern
damit die Standzeit des Lanzenkopfes. Da offensichtlich wegen
des für die Mündungsringe verwendeten Materials einerseits und
wegen der Art und Weise ihrer Befestigung im Mündungsbereich
andererseits Schwierigkeiten bestehen, die Mündungsringe über
gangslos und stoßfrei an die Innenkontur der Ausblasdüsen
anzupassen, werden diese Mündungsringe mit Übermaß gefertigt
bzw. als geschlossene Scheiben eingebaut und nachträglich auf
das korrekte Maß aufgebohrt. Dieses Verfahren ist wegen des
zusätzlichen Bohr-Arbeitsschrittes äußerst umständlich und
deshalb kostspielig. Ein weiterer Nachteil wird auch darin
gesehen, daß das verwendete metallische Material die Standzeit
des Lanzenkopfes nicht so verbessert, daß sich der technische
Aufwand für das Anbringen der Mündungsringe immer lohnt.
Sehr viel bessere feuerfeste Eigenschaften haben Keramik
materialien, so daß eine Verwendung derartiger Materialien eine
weitere Verbesserung der Standzeit von Lanzenköpfen verspricht.
In der oben genannten DE 41 13 660 C1 ist auch auf die
japanische Patentanmeldung JP 63-206 420 (A) (in Patent
Abstracts of Japan, Sect. C, Vol. 12 (1988), Nr. 496, C-555)
Bezug genommen, die eine Blaslanze für Konverter oder der
gleichen zum Gegenstand hat, bei der die Endbereiche der
Austrittsöffnungen mit Keramik ausgekleidet sind. Die hitze
beständige Auskleidung ist unter anderem auch im Inneren der
Düsenöffnung in einem Umfangsfalz befestigt. Über die Art und
Weise ihrer Befestigung in der Düsenöffnung ist dort nichts
ausgesagt.
Aus der DE-AS 25 39 989 ist ein Lanzenkopf für eine Blaslanze
bekannt, der einen in einem Umfangsfalz der Mündungsöffnung der
Düse eingesetzten bzw. eingestampften Einsatz aus einem
verschleißfesten, feuerfesten Material aufweist. An anderer
Stelle wird dieses Material als hochwärmeleitfähig bezeichnet.
Mit diesem Einsatz soll erreicht werden, daß trotz starker
Erosionsschäden am eigentlichen Blaslanzenkopf der Einsatz
unbeschädigt und damit die Zuführung von festen oder gas
förmigen Behandlungsmitteln in die Metallschmelze ohne Ein
schränkung bleibt, da der Einsatz ein vor der Mündung des
Einsatzes endendes Förderrohr für das Behandlungsmittel
schützt.
In der DE 37 00 892 A1 ist ein Lanzenkopf beschrieben, bei
welchem im wesentlichen die gesamte Bodenwand des Sauerstoff-
Sammelraumes durch einen Keramikeinsatz gebildet ist, welcher
durch eine zentrale Schraube mit dem Lanzenkopf verbunden wird.
Dieser Keramikeinsatz ist ein verhältnismäßig kompliziertes
Bauteil, dessen Herstellung schwierig und deshalb teuer ist.
Außerdem schließt sich der Keramikeinsatz nicht lückenlos an
die Innenkontur der Blasdüse an; vielmehr ist aus Gründen einer
unterschiedlichen Wärmeausdehnung der beiden relativ
voluminösen Bauteile in einem Ausführungsbeispiel eine Lücke im
Übergangsbereich dieser Bauteile belassen. In weiteren Ausfüh
rungsbeispielen ist in einer Lücke zwischen den Bauteilen eine
elastische, d. h. formveränderliche Dichtung angeordnet. In
beiden Fällen besteht die Gefahr, daß die Überschallströmung in
der Blasdüse gestört wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lanzenkopf der
eingangs genannten Art zu entwickeln, bei welchem eine Verstär
kung der Düsenmündungen auf besonders einfache Weise, aber
dennoch dauerhaft erreicht wird.
Diese Aufgabe wird zum einen bei dem Lanzenkopf der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß die Mündungsringe aus feuer
festem Keramikmaterial bestehen und jeweils in einen Außenring
aus Metall eingelegt sowie mit diesem verbunden sind und daß
der Außenring jeweils in einem Umfangsfalz der Düsenmündung
eingeschraubt ist. Neben der Lösung der erfindungsgemäßen
Aufgabe wird hier der zusätzliche Vorteil erreicht, daß ein
Auswechseln der Mündungsringe in besonders einfacher Weise
möglich ist.
Eine formschlüssige Sicherung des Mündungsringes nach dem
Einbau ist gegeben, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung
die Innenkontur des Außenringes und die Außenkontur des
Mündungsringes sich nach außen zu konisch verengen.
Vorzugsweise sind die Mündungsringe einerseits und die Umfangs
falze andererseits mit großer Präzision ausgeführt, so daß nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Mündungsringe so
ausgebildet sind, daß sie im eingebauten Zustand mit der
Innenwand der Ausblasdüse fluchten.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung können die Mündungs
ringe durch unterschiedliche Befestigungsarten in dem zugeord
neten Außenring befestigt sein, nämlich durch Schrumpfen, durch
Kleben oder durch Klemmen. Das Schrumpfen hat den Vorteil, daß
sich der einem Verschleiß unterworfene Mündungsring aus Keramik
aus dem Außenring lösen läßt, wenn die Schrumpfspannung durch
Erwärmen aufgehoben oder so weit vermindert wird, daß der
Mündungsring entfernt werden kann, so daß der Außenring wieder
verwendbar ist.
Wird der Mündungsring durch Kleben befestigt, wird insbesondere
das bei der Schrumpfbefestigung bestehende Risiko vermieden,
daß durch Erwärmen des Lanzenkopfes im Betrieb die Schrumpf
spannung aufgehoben wird und die Mündungsringe sich lösen.
Werden die Mündungsringe in dem zugeordneten Außenring durch
Klemmen befestigt, erhalten beispielsweise die Mündungsringe im
Außendurchmesser ein Übermaß und werden in den zugeordneten
Außenring eingepreßt.
In weiteren Lösungen der erfindungsgemäßen Aufgabe wird bei
einem Lanzenkopf der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß
die Mündungsringe aus feuerfestem Keramikmaterial bestehen und
direkt in den zugeordneten Umfangsfalz der Düsenmündung ein
gelegt und in diesem durch Schrumpfen oder durch Kleben oder
Klemmen befestigt sind.
Die Umfangsfalze einerseits und die Mündungsringe andererseits
werden vorzugsweise mit hoher Präzision ausgebildet, so daß
sich die Mündungsringe lückenlos und exakt mit der Innenkontur
der Düsen fluchtend in die Umfangsfalze einlegen lassen. Auf
diese Weise kann auch ohne Nachbearbeitung eine störungsfreie
Strömung sichergestellt werden.
Diese Lösungen der erfindungsgemäßen Aufgabe ermöglichen
technisch einfache und preiswert zu verwirklichende Lanzen
köpfe. Je nach der Art und Weise der Befestigungstechnik lassen
sich die Mündungsringe bei Verschleiß auch auswechseln, so daß
die Standzeit des Lanzenkopfes weiter erhöht werden kann.
Wenn die Mündungsringe direkt in dem zugeordneten Umfangsfalz
durch Schrumpfen befestigt sind, erlaubt diese Befestigungsart
in einfacher Weise die Mündungsringe bei Verschleiß wieder vom
Lanzenkopf zu demontieren, indem beispielsweise die Schrumpf
spannung durch Erwärmen des Lanzenkopfes aufgehoben oder so
weit vermindert wird, daß der Mündungsring entfernt werden
kann.
Wenn andererseits die Mündungsringe in dem zugeordneten
Umfangsfalz durch Kleben befestigt sind, wird bei dieser
Befestigungsart insbesondere das bei der Schrumpfbefestigung
bestehende Risiko vermieden, daß durch Erwärmen des Lanzen
kopfes im Betrieb die Schrumpfspannung aufgehoben wird und die
Mündungsringe sich lösen.
Falls die Mündungsringe in dem zugeordneten Umfangsfalz durch
Klemmen befestigt sein sollen, erhalten die Mündungsringe im
Außendurchmesser ein Übermaß und werden jeweils in den zugeord
neten Umfangsfalz eingepreßt.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich
nung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Lanzenkopf im Querschnitt, wobei eine dar
gestellte Düsenmündung durch einen Mündungsring
verstärkt ist;
Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung einen Mündungsring
gemäß der Fig. 1 im Querschnitt;
Fig. 3 den Mündungsring gemäß der Fig. 2 in einer
Ansicht von vorne;
Fig. 4 eine andere Ausgestaltung eines Mündungsringes
im Querschnitt.
Fig. 1 zeigt den vorderen Teil eines Lanzenkopfes 2 im
Querschnitt. Ein derartiger Lanzenkopf ist an sich bekannt
und braucht deshalb nicht in allen Einzelheiten
beschrieben zu werden. Er umfaßt einen zentralen, an einen
nicht dargestellten Sauerstoff-Zuführkanal angeschlossenen
Sauerstoff-Sammelraum 4 und mehrere von diesem
abzweigende, die Bodenwand 6 des Lanzenkopfes 2 durch
setzende Ausblasdüsen 8, 10, von denen die letztere Aus
blasdüse 10 in einem Querschnitt dargestellt ist. Der
Lanzenkopf 2 ist von Kühlwasserkanälen 12 durchsetzt,
durch die Kühlwasser strömt.
Der Sauerstoff strömt mit hoher Überschallgeschwindigkeit
aus dem Sauerstoff-Sammelraum 4 durch die Ausblasdüsen 8,
10 hindurch nach außen und wird mittels des Lanzenkopfes 2
auf die Oberfläche der Stahlschmelze gelenkt.
Am Beispiel der Ausblasdüse 10 ist zu erkennen, daß die
Düsenmündung 14 durch einen gesonderten Mündungsring 16
verstärkt ist. Dieser besteht aus einem hochwärmebestän
digen Keramikmaterial, welches den insbesondere im Bereich
der Vorderkante der Düsenmündung 14 auftretenden
Belastungen durch den schnell strömenden Sauerstoff, die
Schmelzentemperatur und gegebenenfalls die aufschäumende
Schlacke besser standhält als das Material des Lanzen
kopfes 2, das im allgemeinen Kupfer oder eine Kupfer
legierung ist.
Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, ist der Mündungs
ring 16 in einen Außenring 18 eingesetzt. Der Außenring 18
ist mit einem Außengewinde 20 versehen und in einen im
Bereich der Düsenmündung 14 ausgebildeten, mit einem
Innengewinde 22 versehenen Umfangsfalz 24 eingeschraubt.
Wie die Fig. 2 erkennen läßt, verengt sich die Innenkontur
des Umfangsringes 18 und die Außenkontur des Mündungsrin
ges 16 konisch nach außen, d. h. in Fig. 2 nach rechts. Zum
Zusammenbau des Mündungsringes und des Außenringes 18 wird
der Mündungsring 16 von der Innenseite des Außenringes 18
her, d. h. in Fig. 2 von links in den Außenring 18 einge
setzt. Wegen der sich verjüngenden Innenkontur des Außen
ringes 18 ist der Mündungsring 16 im montierten Zustand
absolut sicher formschlüssig gehalten.
Fig. 3 zeigt die aus dem Mündungsring 16 und dem Außenring
18 bestehende Anordnung in einer Vorderansicht. Wie zu
erkennen ist, sind in der äußeren Stirnseite 26 des Außen
ringes 18 zwei Montagelöcher 28 ausgebildet, in die ein
Werkzeug zum Verschrauben des Außenringes 18 eingesetzt
werden kann.
Wie weiter vorne bereits beschrieben wurde, kann der
Mündungsring 16 im Außenring 18 zusätzlich durch
Schrumpfen, Kleben oder Klemmen befestigt sein.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausgestaltung eines Mündungs
ringes 116. Dieser ist im Gegensatz zu der in den Fig. 1
bis 3 dargestellten Konstruktion nicht über einen Außen
ring sondern direkt in einen im Bereich der Düsenmündung
14 ausgebildeten Umfangsfalz 124 eingesetzt. Damit der
Mündungsring 116 von vorne in den Umfangsfalze 124 einge
setzt werden kann, ist die Außenkontur des Mündungsringes
116 einerseits und die innere Umfangskontur des Umfangs
falzes 124 andererseits zylindrisch ausgebildet. Es
besteht deshalb keine formschlüssige Sicherung des
Mündungsringes 116. Die Befestigung des Mündungsringes 116
im Umfangsfalz 124 erfolgt deshalb ausschließlich durch
Schrumpfen, Kleben oder Klemmen.
Claims (11)
1. Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze, mit einem im Inneren
des Lanzenkopfes ausgebildeten, an einen Sauerstoff-
Zuführkanal angeschlossenen Sauerstoff-Sammelraum und mit
mehreren von dem Sammelraum abzweigenden, die Bodenwand
des Sauerstoff-Sammelraumes durchsetzenden Ausblasdüsen,
wobei die Düsenmündungen durch Mündungsringe verstärkt
sind, die in einem Umfangsfalz der Düsenmündung befestigt
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsringe (16) aus feuerfestem Keramikmaterial
bestehen und jeweils in einen Außenring (18) aus Metall
eingelegt sowie mit diesem verbunden sind und daß der
Außenring (18) jeweils in einen Umfangsfalz (24) der
Düsenmündung (14) eingeschraubt ist.
2. Lanzenkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenkontur des Außenringes (18) und die Außen
kontur des Mündungsringes (16) sich nach außen zu konisch
verengen.
3. Lanzenkopf nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsringe (16) so ausgebildet sind, daß sie im
eingebauten Zustand mit der Innenwand der Ausblasdüse (10)
fluchten.
4. Lanzenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsringe (16) in dem zugeordneten Außenring
(18) durch Schrumpfen befestigt sind.
5. Lanzenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsringe (16) in dem zugeordneten Außenring
(18) durch Kleben befestigt sind.
6. Lanzenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsringe (16) in dem zugeordneten Außenring
(18) durch Klemmen befestigt sind.
7. Lanzenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsringe (16) aus einem Keramikmaterial
hergestellt sind, welches aus einer Aluminiumoxide (Al2O3)
und Siliziumnitride (SSN) enthaltenden Gruppe ausgewählt
ist.
8. Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze, mit einem im Inneren
des Lanzenkopfes ausgebildeten, an einen Sauerstoff-
Zuführkanal angeschlossenen Sauerstoff-Sammelraum und mit
mehreren von dem Sammelraum abzweigenden, die Bodenwand
des Sauerstoff-Sammelraumes durchsetzenden Ausblasdüsen,
wobei die Düsenmündungen durch Mündungsringe verstärkt
sind, die in einem Umfangsfalz der Düsenmündung befestigt
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsringe (116) aus feuerfestem Keramik
material bestehen und direkt in den zugeordneten Umfangs
falz (124) der Düsenmündung (14) eingelegt und in diesem
durch Schrumpfen befestigt sind.
9. Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze, mit einem im Inneren
des Lanzenkopfes ausgebildeten, an einen Sauerstoff-
Zuführkanal angeschlossenen Sauerstoff-Sammelraum und mit
mehreren von dem Sammelraum abzweigenden, die Bodenwand
des Sauerstoff-Sammelraumes durchsetzenden Ausblasdüsen,
wobei die Düsenmündungen durch Mündungsringe verstärkt
sind, die in einem Umfangsfalz der Düsenmündung befestigt
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsringe (116) aus feuerfestem Keramik
material bestehen und direkt in den zugeordneten Umfangs
falz (124) der Düsenmündung (14) eingelegt und in diesem
durch Kleben befestigt sind.
10. Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze, mit einem im Inneren
des Lanzenkopfes ausgebildeten, an einen Sauerstoff-
Zuführkanal angeschlossenen Sauerstoff-Sammelraum und mit
mehreren von dem Sammelraum abzweigenden, die Bodenwand
des Sauerstoff-Sammelraumes durchsetzenden Ausblasdüsen,
wobei die Düsenmündungen durch Mündungsringe verstärkt
sind, die in einem Umfangsfalz der Düsenmündung befestigt
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsringe (116) aus feuerfestem Keramik
material bestehen und direkt in den zugeordneten Umfangs
falz (124) der Düsenmündung (14) eingelegt und in diesem
durch Klemmen befestigt sind.
11. Lanzenkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündungsringe (116) aus einem Keramikmaterial her
gestellt sind, welches aus einer Aluminiumoxide (Al2O3)
und Siliziumnitride (SSN) enthaltenden Gruppe ausgewählt
ist.
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DE2001102854 DE10102854C2 (de) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze |
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DE2001102854 DE10102854C2 (de) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze |
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DE10102854A1 DE10102854A1 (de) | 2002-08-01 |
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ID=7671428
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |