DE102004054026B4 - Lance for introducing a particular gaseous medium into a liquid metal and method for the production - Google Patents
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Abstract
Lanze zum Einleiten eines insbesondere gasförmigen Mediums in ein flüssiges Metall, die einen rohrförmigen Körper (2) aufweist, durch den das Medium in das flüssige Metall leitbar ist und der von einem feuerfesten, mit einer Armierung (1) versehenen Material (8) umgeben ist, wobei der rohrförmige Körper (2) nicht Teil der tragenden Konstruktion der Lanze ist, dadurch gekennzeichnet, dass die feuerfeste Armierung den rohrförmigen Körper (2) unmittelbar umgibt.lance for introducing a particular gaseous medium into a liquid metal, the one tubular body (2) through which the medium is conductive into the liquid metal and that of a refractory, with a reinforcement (1) provided material (8) is surrounded, wherein the tubular body (2) is not part of the supporting structure of the lance, by characterized in that the refractory reinforcement is the tubular body (2) immediately surrounds.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lanze zum Einleiten eines insbesondere gasförmigen Mediums in ein flüssiges Metall, die einen rohrförmigen Körper aufweist, durch den das Medium in das flüssige Metall leitbar ist und der von einem feuerfesten, mit einer Armierung versehenen Material umgeben ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Lanzen.The The present invention relates to a lance for introducing a particular gaseous Medium in a liquid Metal having a tubular body, through which the medium into the liquid Metal is conductive and that of a refractory, with a reinforcement surrounded material provided, as well as a method of manufacture such lances.
Derartige
Vorrichtungen kommen im Wesentlichen im Hüttenwesen zum Einsatz und sind
beispielsweise aus der
Das Stahlrohr trägt dabei die gesamte Konstruktion. Zur Verbesserung der Verbindung mit der feuerfesten Ummantelung ist das Stahlrohr häufig mit Armierungen versehen, z. B. Winkelstahl, Rippen, Stacheldraht etc.The Steel tube carries while the entire construction. To improve the connection with the refractory sheath, the steel pipe is often with reinforcements provided, z. As angle steel, ribs, barbed wire etc.
Trotzdem haben diese Lanzen auf Grund der erheblichen thermischen und mechanischen Belastungen nur eine relativ geringe Standzeit, bevor sie ausgetauscht werden müssen.Nevertheless have these lances due to the significant thermal and mechanical Loads only a relatively short life before being replaced Need to become.
Es ist daher die Aufgabe dieser Erfindung eine Lanze der eingangs Beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, die eine längere Standzeit erreicht.It Therefore, the object of this invention is a lance of the initially described Kind available to make that a longer one Lifetime reached.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine entsprechende Lanze, die die Merkmale des kennzeichnenden Teils der Patentansprüche 1 oder 2 aufweist. In den Unteransprüchen 3 bis 8 sind bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.Is solved the task by an appropriate lance, which the characteristics of the having characterizing part of claims 1 or 2. In the dependent claims 3 to 8 are preferred embodiments described.
Die Lanze weist erfindungsgemäß kein inneres Metallrohr als tragendes Element auf, insbesondere ist der rohrförmige Körper, durch den ein Medium zur Metallschmelze geleitet wird, direkt aus feuerfestem Material gegossen.The Lance has according to the invention no internal Metal tube as a supporting element, in particular, the tubular body, through a medium is passed to the molten metal, directly from refractory Poured material.
Die tragende Komponente der erfindungsgemäßen Lanze ist eine Armierung und/oder die Ummantelung aus feuerfestem Material. Die Armierung ist vorzugsweise ein räumliches Gebilde, das in das feuerfeste Material eingegossen ist. Sie besteht beispielsweise aus einer Mehrzahl von Betonrippenstählen, die untereinander verbunden sein können, beispielsweise durch Armierungsringe, sodass ein freitragendes Gerüst um den rohrförmigen Körper entsteht.The supporting component of the lance according to the invention is a reinforcement and / or the shell of refractory material. The reinforcement is preferably a spatial Structure cast in the refractory material. she consists For example, from a plurality of concrete ribbed steels, the can be connected to each other, for example through reinforcing rings, so that a cantilevered framework around the tubular Body arises.
Durch diese Konstruktion werden vorteilhaft die temperaturbedingten Bauteilspannungen, bei gleicher oder besserer Stabilität, wesentlich reduziert gegenüber einem durchgehenden Rohr als tragendem Bauteil mit einer Ummantelung aus feuerfestem Material.By this construction advantageously the temperature-induced component voltages, with the same or better stability, significantly reduced compared to one continuous tube as a load-bearing component with a sheath fireproof material.
Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Konstruktion einen verbesserten Schutz bei bereits bestehenden Rissen, die bei Lanzen nach dem Stand der Technik einen Schwachpunkt darstellen. Da die erfindungsgemäße Lanze kein inneres Rohr aufweist, tritt über einen entstandenen Riss in der feuerfesten Ummantelung das gasförmige Medium aus und hält die Metallschmelze von dem Riss fern. Die Lanze ist so vorteilhaft gegen die Einflüsse des flüssigen Metalls geschützt.Furthermore offers the construction according to the invention improved protection against existing cracks in the Lances represent a weak point in the prior art. As the lance of the invention has no inner tube, occurs over a crack in the refractory shell the gaseous medium and keeps the molten metal away from the crack. The lance is so beneficial against the influences of the liquid Protected metal.
Die Standzeit einer erfindungsgemäßen Lanze ist daher höher als die einer Lanze nach dem Stand der Technik.The Service life of a lance according to the invention is therefore higher as that of a lance of the prior art.
Vorzugsweise bilden zwischen 2 und 12 parallel verlaufende Betonrippenstahlstränge die Armierung, besonders bevorzugt zwischen 4 und 8 Betonrippenstahlstränge. Bevorzugt weisen sie eine Schraubenlinienform auf, wodurch ein festerer Verbund mit der feuerfesten Masse erreicht wird, der vorteilhaft bei temperaturbedingter Materialausdehnung ist.Preferably Between 2 and 12 parallel concrete ribbed steel strands form the Reinforcement, particularly preferred between 4 and 8 concrete ribbed steel strands. Prefers Make them a helical shape, creating a firmer bond is achieved with the refractory mass, which is advantageous in temperature Material expansion is.
Weiterhin bevorzugt ragen an dem oberen Ende der Lanze, das von der Metallschmelze entfernt liegt, die Betonrippenstahlstränge aus der feuerfesten Ummantelung heraus. Sie sind durch eine Metallscheibe hindurchgeführt und mit dieser verbunden, vorzugsweise ober- und unterhalb der Scheibe mit dieser verschweißt.Farther preferably protrude at the upper end of the lance that from the molten metal removed, the rebar strands of the refractory shell out. They are passed through a metal disc and connected to this, preferably above and below the disc welded with this.
Die Betonrippenstahlstränge umfangen den rohrförmigen Körper im Wesentlichen konzentrisch. Der Fachmann versteht, dass die Steifigkeit der Armierung um so höher ist, je näher die Betonrippenstahlstränge sich an der äußeren Wand der feuerfesten Ummantelung befinden.The Rebar strands embrace the tubular body essentially concentric. The person skilled in the art understands that the rigidity the reinforcement is higher is, the closer the concrete rib steel strands on the outer wall the refractory sheath.
Eine nicht punktsymmetrische Anordnung, beispielsweise aus einer ungeraden Anzahl von Betonrippenstahlsträngen, ist ebenfalls bevorzugt, da diese besonders vorteilhaft bezüglich der Kraftaufnahme bzw. der Verhinderung erhöhter Rissbildung sind.A not point-symmetrical arrangement, for example, from an odd Number of concrete ribbed steel strands, is also preferred since these are particularly advantageous with respect to Force absorption or the prevention of increased cracking are.
Weiterhin bevorzugt sind Armierungsringe vorgesehen, die mit den spiralisierten Betonrippenstahlsträngen vorzugsweise innenliegend verbunden sind und so den Armierungskörper bilden. Vorzugsweise ist alle 100 mm bis 500 mm Lanzenlänge ein Armierungsring vorgesehen, besonders bevorzugt beträgt der Abstand zwischen den Armierungsringen jedoch 200 mm bis 300 mm.Farther Preferably reinforcing rings are provided which spiraled with the Rebar strands Preferably are connected internally and so form the Armierungskörper. Preferably, a reinforcing ring is provided every 100 mm to 500 mm lance length, is particularly preferred However, the distance between the reinforcing rings 200 mm to 300 mm.
Gegenüber einer herkömmlichen Lanze mit einem Innenrohr aus Stahl werden für die erfindungsgemäße Armierung nur etwa 20% der Menge an Stahl benötigt, bei zumindest gleicher oder höherer Steifigkeit der Konstruktion.Opposite one usual Lance with an inner tube made of steel are used for the reinforcement according to the invention only about 20% of the amount of steel needed, at least the same or higher stiffness the construction.
Die Lanze weist vorzugsweise im unteren Bereich mindestens eine Austrittsöffnung in Form eines Kanals durch die feuerfeste Ummantelung auf, die senkrecht nach unten als Öffnung des rohrförmigen Körpers ausgeführt sein kann. Bevorzugt sind mehrere solcher Austrittskanäle vorgesehen, die axial nach unten und/oder radial, also zur Seite, durch die feuerfeste Schicht geführt sind, wodurch eine günstige Verteilung des Mediums in der Metallschmelze möglich ist.The Lance preferably has at least one outlet opening in the lower area Shape of a channel through the refractory sheath on the vertical down as an opening of the tubular body accomplished can be. Preferably, a plurality of such outlet channels are provided, the axially downwards and / or radially, so to the side, through the refractory layer led are, making a favorable Distribution of the medium in the molten metal is possible.
Zur Messung der Durchflussmenge und/oder der Fließgeschwindigkeit und/oder des Drucks des Mediums, ist eine Anschlussmöglichkeit für ein entsprechendes Messgerät vorgesehen. Damit ist es vorteilhaft möglich, anhand der Durchflussparameter Rückschlüsse auf den Zustand der Lanze zu ziehen und so den Zeitpunkt sehr genau bestimmen, zu dem die Lanze ausgetauscht werden muss.to Measurement of flow rate and / or flow rate and / or Pressure of the medium, a connection option for a corresponding meter is provided. This makes it possible, conclusions about the flow parameters to pull the state of the lance and so the timing very accurately determine to which the lance needs to be replaced.
Erfindungsgemäß weist die Lanze kein Innenrohr mit tragender Funktion auf. Es ist jedoch vorzugsweise möglich, dass beispielsweise über einen Teilabschnitt der Lanze ein inneres Rohr verläuft, das keinerlei tragende Funktion erfüllt. Insbesondere ist es nicht mit der freitragenden Armierung verbunden. Insbesondere verhindert, bzw. steuert ein solches Rohr, ohne tragende Funktion, beispielsweise den radialen Gasaustritt aus der Lanze.According to the invention the lance no inner tube with supporting function. However, it is preferably possible, that over for example a subsection of the lance an inner tube runs, no carrying function fulfilled. In particular, it is not associated with the cantilever armor. Especially Prevents or controls such a pipe, without supporting function, for example, the radial gas outlet from the lance.
Ein weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Lanze zum Einleiten eines insbesondere gasförmigen Mediums in ein flüssiges Metall, die einen rohrförmigen Körper aufweist, der von einem feuerfesten, mit einer Armierung versehenen Material umgeben wird, zur Verfügung zu stellen.One Another object of the present invention is a method for producing a lance according to the invention for introducing a particular gaseous Medium in a liquid metal, the one tubular body that of a refractory, provided with a reinforcement Material is surrounded, available to deliver.
Dies gelingt, indem der rohrförmige Körper beim Gießen des feuerfesten Materials als Aussparung durch einen nicht mit der Armierung verbundenen Platzhalter gebildet wird, der zumindest so stabil ist, dass er die beim Gießen auftretenden Kräfte aufnehmen kann.This succeeds by the tubular Body at to water of the refractory material as a recess by a not with the Reinforcement connected placeholder is formed, at least so stable is that it absorbs the forces occurring during casting can.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Lanze erfolgt durch Gießen der feuerfesten Masse in eine Gießform. Die erfindungsgemäße Armierung, beispielsweise aus Betonrippenstahlsträngen und Armierungsringen wird bei diesem Vorgang in der Regel mit eingegossen. Ein tragendes Rohr aus Stahl, das mit der Armierung verbunden ist, wird erfindungsgemäß nicht verwendet. Der rohrförmige Körper wird statt dessen vorzugsweise durch einen Platzhalter geformt, der zunächst mit eingegossen wird. Dieser muss zumindest so stabil sein, dass er die Kräfte, die beim Gießen der feuerfesten Masse auftreten, aufnehmen kann.The Production of the lance according to the invention done by pouring the refractory mass in a mold. The reinforcement according to the invention, for example made of concrete rib steel strands and reinforcing rings is poured in this process usually with. A steel bearing tube connected to the reinforcement, does not become according to the invention used. The tubular body becomes Instead, preferably shaped by a placeholder, the first with is poured. This must be at least so stable that he forces the casting the refractory mass occur, can absorb.
Da der Platzhalter vorzugsweise den Innendurchmesser des rohrförmigen Körpers freihält, kommt die entfallende Wandstärke des Stahlrohres der feuerfesten Ummantelung zu Gute, was die Hitzebeständigkeit vorteilhaft erhöhen kann. Ebenso könnte auch der Durchmesser der Lanze um den selben Betrag verkleinert werden, wodurch sich ebenso vorteilhaft eine Einsparung an feuerfester Masse, Gewicht und Volumen ergeben würdeThere the placeholder preferably keeps the inner diameter of the tubular body free comes the corresponding wall thickness the refractory sheathing steel tube to good, giving the heat resistance increase favorably can. Likewise could Also, the diameter of the lance reduced by the same amount be, which also advantageous a saving in refractory Mass, weight and volume would result
Vorzugsweise werden als Platzhalter sogenannte Gießdorne zur Ausformung des rohrförmigen Hohlkörpers, ebenso wie zur Formung der Austrittskanäle genutzt, die nach dem Gießvorgang wieder entfernt und bei späteren Gießvorgängen erneut eingesetzt werden.Preferably are called placeholders so-called pour spikes for forming the tubular hollow body, as well as for the formation of the outlet channels used after the casting process removed again and later Casting again be used.
Ebenfalls bevorzugt verbleiben die Platzhalter jedoch in der fertig gegossenen Lanze. Sie sind in diesem Fall zum Beispiel aus einem solchen Material hergestellt, dass sie bei der Trocknung des feuerfesten Materials oder spätestens bei der ersten Nutzung der Lanze abschmelzen.Also Preferably, however, the placeholders remain in the finished cast Lance. They are made in this case, for example, from such a material, that when drying the refractory material or at the latest melt off at the first use of the lance.
Das Verfahren ist weniger aufwändig, als die Entfernung wiederverwendbarer Gießdorne und die Rückstände beeinträchtigen die Funktion der Lanze nicht.The Process is less expensive, as the removal of reusable spines and the residues affect the function of the lance not.
Ein weiterer Vorteil der Herstellung von Lanzen ohne inneres, tragendes Rohr, ist, dass die Trocknung der feuerfesten Masse über eine größere Oberfläche, nämlich innen und außen, erfolgt und dadurch weniger lange dauert.One Another advantage of the production of lances without internal, load-bearing Pipe, that is drying the refractory mass over a larger surface, namely inside and outside, takes less time.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels erklärt. Die Ausführungen beziehen sich ebenso auf das Herstellungsverfahren, wie auf die Lanze selbst. Sie sind beispielhaft und schränken den allgemeinen Charakter der Erfindung nicht ein.following The present invention will be described with reference to drawings of an embodiment explained. The designs refer to the manufacturing process as well as to the Lance itself. They are exemplary and limit the general character the invention is not.
In
Unterhalb
der Metallscheibe
Oberhalb
der Scheibe
Ebenfalls
angedeutet ist die Armierung
Im
unteren Bereich der Darstellung sind drei Austrittskanäle
Die
Armierungsringe
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verlaufen
die Austrittskanäle
In
- 11
- Armierungreinforcement
- 22
- Rohrförmiger KörperTubular body
- 33
- BetonrippenstahlRebars
- 44
- Metallscheibemetal disc
- 55
- Armierungsringreinforcing ring
- 66
- Austrittskanaloutlet channel
- 77
- Anschluss für Messgerätconnection for measuring device
- 88th
- Feuerfestes MaterialFireproof material
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