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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lanze zum Einblasen von festem
Material in ein Gefäß, wie ein Direktschmelzgefäß für
die Erzeugung von geschmolzenem Eisen.
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Hintergrund
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Ein
bekanntes Direktschmelzverfahren, das hauptsächlich auf
einem Schmelzbad als Reaktionsmedium beruht und allgemein als HIsmelt-Prozeß bezeichnet
wird, ist im Namen des Anmelders in der
Internationalen Anmeldung PCT/AU96/00197 (
WO 96/31627 ) beschrieben.
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Der
HIsmelt-Prozeß, wie er in dieser Internationalen Anmeldung
im Zusammenhang mit der Erzeugung von geschmolzenen Eisen beschrieben
ist, schließt folgendes ein:
- (a) Erzeugen
eines Bades aus geschmolzenem Eisen und geschmolzener Schlacke in
einem Gefäß;
- (b) Einblasen in das Bad von:
(i) einem metallhaltigem
Material, typischerweise Eisenoxide; und
(ii) einem festen
kohlenstoffhaltigen Material, typischerweise Kohle, das als Reduktionsmittel
der Eisenoxide und als Energiequelle wirkt, und
- (c) Schmelzen des metallhaltigen Materials im Schmelzbad zu
Eisen.
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Der
Begriff ”Schmelzen” soll hier als thermische Verarbeitung
verstanden werden, wobei chemische Reaktionen stattfinden, die Metalloxide
reduzieren, so daß geschmolzenes Metall erzeugt wird.
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Der
HIsmelt-Prozeß schließt auch die Nachverbrennung
von Reaktionsgasen, wie CO und H2, die aus
dem Bad freigesetzt werden, im Raum über dem Bad mit sauerstoffhaltigem
Gas und das Übertragen der durch die Nachverbrennung erzeugten Wärme
auf das Bad ein, so daß ein Beitrag zu der Wärmeenergie
geleistet wird, die für das Schmelzen der metallhaltigen
Materialien erforderlich ist.
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Der
HIsmelt-Prozeß schließt auch die Bildung einer Übergangszone über
der nominell ruhigen Oberfläche des Bades ein, in der es
eine vorteilhafte Masse aus aufsteigenden und anschließend absinkenden
Tropfen oder Spritzern oder Strömen von geschmolzenem Metall
und/oder geschmolzener Schlacke gibt, die für ein wirksames
Medium sorgt, um die durch die Nachverbrennung der Reaktionsgase über
dem Bad erzeugte Wärmeenergie auf das Bad zu übertragen.
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Beim
HIsmelt-Prozeß werden das metallhaltige Material und festes
kohlenstoffhaltiges Material durch eine Anzahl von Lanzen/Düsen
in das Schmelzbad eingeblasen, die zur Senkrechten geneigt sind,
so daß sie sich nach unten und einwärts durch
die Seitenwand des Schmelzgefäßes und in einen
unteren Bereich des Gefäßes erstrecken, damit zumindest
ein Teil des Feststoffmaterials in die Metallschicht am Boden des
Gefäßes eingeführt wird. Um die Nachverbrennung
der Reaktionsgase im oberen Teil des Gefäßes zu
fördern, wird Heißwind, der mit Sauerstoff angereichert
sein kann, durch eine sich nach unten erstreckende Lanze zum Einblasen von
Heißwind in einen oberen Bereich des Gefäßes eingeblasen.
Durch die Nachverbrennung der Reaktionsgase im Gefäß entstehende
Abgase werden durch eine Abgasröhre vom oberen Teil des
Gefäßes abgeführt. Das Gefäß schließt
feuerfest ausgekleidete, wassergekühlte Platten in der
Seitenwand und im Gewölbe des Gefäßes
ein, und Wasser zirkuliert stetig in einem kontinuierlichen Umlauf
durch die Platten.
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Der
HIsmelt-Prozeß ermöglicht es, durch Direktschmelzen
von metallhaltigem Material große Mengen an geschmolzenem
Eisen zu erzeugen. Um solche Produktionsstandards zu ermöglichen,
müssen dem Gefäß große Mengen
von sowohl metallhaltigem Material als auch kohlenstoffhaltigem
Material zugeführt werden.
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Ein
Beispiel der Konstruktion einer zum Lanze zum Einblasen von Feststoffen
für die Verwendung in einem Direktschmelzgefäß kann
man in
US-Patent 6,398,842 finden
(auf den hier genannten Anmelder übertragen). Diese Form
einer Lanze kann verwendet werden, um festes partikelförmiges
Material, wie metallhaltiges Material oder kohlenstoffhaltiges Material,
in das Direktschmelzgefäß einzublasen. Bei dieser
Konstruktion wird das feste partikelförmige Material durch
ein mittleres Kernrohr geleitet, das fest innerhalb eines äußeren
ringförmigen Kühlmantels eingefügt ist.
Ein internes Zwangskühlsystem mit Kühlwasser ist
innerhalb des äußeren ringförmigen Kühlmantels
vorgesehen, damit die Lanze erfolgreich arbeiten kann, wenn sie
den hohen Temperaturen ausgesetzt ist, auf die sie im Inneren eines Direktschmelzgefäßes
trifft, die mehr als 1400°C betragen können.
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Metallhaltiges
Material und kohlenstoffhaltiges Material können besonders
verschleißend wirken. Wenn das Direktschmelzgefäß verwendet
wird, um geschmolzenes Eisen zu produzieren, umfaßt das
metallhaltige Material typischerweise Eisenerzfeinstoffe. Es ist
erwünscht, daß die Komponenten der Direktschmelzanlage
dem Einfluß dieser verschleißend wirkenden Materialien
eine Schmelzkampagne hindurch widerstehen können, die 12
Monate oder mehr betragen kann.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine wirksame und zuverlässige
Lanze zum Einblasen von Feststoffen für das Einblasen von
metallhaltigem Material und/oder kohlenstoffhaltigem Material in
ein Direktschmelzgefäß bereit.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Lanze zum Einblasen eines festen
Materials in ein Gefäß, wie ein Direktschmelzgefäß für
die Erzeugung von geschmolzenem Eisen, bereit, wobei die Lanze eine Kernrohranordnung
bzw. -baugruppe (nachfolgend als Kernrohranordnung bezeichnet) aufweist,
die einen Strömungsweg für festes Material umfaßt,
wobei die Kernrohranordnung einen Einlaß für die
Aufnahme von festem Material am hinteren Ende und einen Auslaß für
die Abgabe von Material am vorderen Ende aufweist, wobei die Kernrohranordnung
ein äußeres Rohr aus einem Bau- bzw. Konstruktionsmaterial
(nachstehend als Konstruktionsmaterial bezeichnet) und ein inneres
Rohr aus einem verschleißfesten Material umfaßt,
die miteinander verbunden sind.
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Die
Konstruktion der Kernrohranordnung der Lanze aus dem äußeren
Rohr aus einem Konstruktionsmaterial und dem inneren Rohr aus einem
verschleißfesten Material optimiert die recht unterschiedlichen
Anforderungen an die Kernrohranordnung, insbesondere in Fällen,
bei denen die Lanze relativ lang ist (d. h. mindestens 4 m) und
dazu dient, heiße (d. h. mehr als 600°C), verschleißend
wirkende Materialien einzublasen. Außerdem ist das Verbinden
des inneren und des äußeren Rohrs miteinander in
Fällen besonders vorteilhaft, bei denen die Kernrohranordnung
eine Anzahl von axial ausgerichteten Abschnitten umfaßt,
die aneinander befestigt werden müssen. Zur Erläuterung
ist es oft der Fall, daß sich verschleißfeste
Materialien, wie weißes Ferrochrom-Gußeisen, nur
schwer zuverlässig verschweißen lassen, und folglich
besteht eine echte Gefahr, daß Schweißnähte,
die benachbarte Abschnitte eines verschleißfesten Materials
miteinander verbinden, vorzeitig versagen können und schließlich
zum Versagen der Lanze führen. Das Verbinden des inneren
Rohrs und des äußeren Rohrs miteinander bietet eine
Möglichkeit, dieses Problem zu vermeiden. Wenn eine Kernrohranordnung
mehrere Abschnitte umfaßt, bietet zudem das äußere
Rohr eine Möglichkeit, irgendwelche Gefahren des Versagens
der Lanze selbst in Situationen zu minimieren, bei denen das innere
Rohr aus Segmenten besteht, statt daß es ein durchgängiges
Rohr ist, da Konstruktionsmaterialien, die für die Verwendung
für das äußere Rohr geeignet sind, typischerweise
mit einer sehr guten Integrität der Schweißnaht
miteinander verschweißt werden können. Die Bindung
zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr
kann sich zudem zumindest im wesentlichen über die gesamte
Oberfläche der Grenzfläche zwischen den beiden
Rohren erstrecken und dadurch für einen Widerstand gegenüber
Scherkräften sorgen, denen solche Rohre ausgesetzt sind und
die durch den pneumatischen Transport der Materialien durch den
Strömungsweg der Kernrohranordnung in das Gefäß entstehen.
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Das äußere
Rohr wird vorzugsweise aus einem Stahl, stärker bevorzugt
einem rostfreien Stahl erzeugt.
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Das äußere
Rohr ist vorzugsweise mindestens 3 mm dick.
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Die
Dicke des äußeren Rohrs liegt vorzugsweise im
Bereich von 3 bis 15 mm und stärker bevorzugt im Bereich
von 3 bis 10 mm.
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Das
innere Rohr wird vorzugsweise aus einem weißen Gußeisen,
stärker bevorzugt weißem Ferrochrom-Gußeisen
erzeugt.
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Das
weiße Gußeisen oder weiße Ferrochrom-Gußeisen
ist vorzugsweise mindestens 3 mm dick und stärker bevorzugt
mindestens 5 mm dick.
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Das
weiße Gußeisen oder weiße Ferrochrom-Gußeisen
hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 3 bis 40 mm, stärker
bevorzugt von 3 bis 25 mm.
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Die
Bindung zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren
Rohr erstreckt sich vorzugsweise zumindest im wesentlichen über
die gesamte Oberfläche der Grenzfläche zwischen
den beiden Rohren.
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Die
Bindung zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren
Rohr ist vorzugsweise eine metallurgische Bindung.
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Die
metallurgische Bindung wird vorzugsweise durch Gießen des
inneren Rohrs auf die Innenseite des äußeren Rohrs
erzeugt.
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Die
Kernrohranordnung kann ein einziges äußeres Rohr
und ein einziges inneres Rohr umfassen.
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Nach
einer anderen Ausführungsform kann die Kernrohranordnung
zwei oder mehr als zwei axial ausgerichtete Abschnitte umfassen,
die an benachbarten Enden der Abschnitte miteinander verschweißt
sind.
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Die
Kernrohranordnung ist vorzugsweise mindestens 4 m lang.
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Stärker
bevorzugt ist die Kernrohranordnung mindestens 4 m lang.
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Vorzugsweise
hat die Kernrohranordnung einen Mindestinnendurchmesser von 80 mm.
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Vorzugsweise
hat die Kernrohranordnung einen Mindestaußendurchmesser
von 120 mm.
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Die
Lanze ist vorzugsweise eine Lanze zum Einblasen von Feststoffen.
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Die
Lanze ist vorzugsweise eine Lanze zum Einblasen von Feststoffen
für verschleißend wirkendes Material.
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Die
Lanze umfaßt ferner vorzugsweise einen ringförmigen
Wasserkühlmantel, der sich über einen wesentlichen
Bereich der Kernrohranordnung erstreckt.
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Der
Kühlmantel hat vorzugsweise einen Innendurchmesser, der
größer als der Außendurchmesser der Kernrohranordnung
ist, so daß ein im wesentlichen ringförmiger Zwischenraum
zwischen der Kernrohranordnung und dem Kühlmantel vorliegt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine ferner eine Direktschmelzanlage
bereit, die ein Direktschmelzgefäß umfaßt,
das zumindest eine Lanze aufweist, wie sie vorstehend beschrieben
ist.
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Die
vorliegende Erfindung gibt ferner ein Direktschmelzverfahren zum
Erzeugen eines geschmolzenen Metalls aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial
an, das das Einblasen eines festen Beschickungsmaterials, wie des
metallhaltigen Beschickungsmaterials, in ein Direktschmelzgefäß durch
zumindest eine Lanze umfaßt, wie sie vorstehend beschrieben
ist.
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Ein
Beispiel eines metallhaltigen Beschickungsmaterials ist Eisenerz,
insbesondere Eisenerzfeinstoffe.
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Im
Falle des vorherigen Einblasens von Eisen umfaßt das Verfahren
vorzugsweise das Einblasen des Eisenerzes mit einer Temperatur von
mindestens 600°C.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner eine Kernrohranordnung für
eine Lanze zum Einblasen eines festen Materials in ein Gefäß bereit,
wobei die Kernrohranordnung einen Strömungsweg für
festes Material umfaßt, wobei die Kernrohranordnung einen Einlaß und
einen Auslaß aufweist, wobei die Kernrohranordnung ein äußeres
Rohr aus einem Konstruktionsmaterial und ein inneres Rohr aus einem verschleißfesten
Material umfaßt, die miteinander verbunden sind.
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Die
vorliegende Erfindung gibt ferner ein Verfahren zum Herstellen der
vorstehend beschriebenen Kernrohranordnung an, das die folgenden
Schritte umfaßt:
- (a) Schleudergießen
des äußeren Rohrs aus dem Konstruktionsmaterial;
und
- (b) Schleudergießen des inneren Rohrs aus dem verschleißfesten
Material auf die Innenseite des äußeren Rohrs
und
- (c) metallurgisches Verbinden der Rohre miteinander.
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Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
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Als
Beispiel wird die vorliegende Erfindung ferner nur unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
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1 einen
senkrechten Querschnitt durch ein Direktschmelzgefäß,
das mehrere Lanzen zum Einblasen von Feststoffen einschließt;
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2 einen
teilweisen Längsschnitt einer herkömmlichen Lanze
zum Einblasen von Feststoffen für das Einblasen von Erz
in das in 1 gezeigte Gefäß;
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3 einen
Querschnitt einer Kernrohranordnung nach einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Lanze zum Einblasen von
Feststoffen; und
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4 eine
vergrößerte Ansicht des vorderen Endes der Kernrohranordnung
von 3.
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Ausführliche Beschreibung
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1 zeigt
ein Direktschmelzgefäß
11, das für
die Durchführung des HIsmelt-Prozesses besonders geeignet
ist, wie er in der
Internationalen
Patentanmeldung PCT/AU96/00197 beschrieben ist. Die folgende
Beschreibung steht im Zusammenhang mit dem Schmelzen von Eisenerzfeinstoffen,
um nach dem HIsmelt-Prozeß geschmolzenes Eisen erzeugen.
Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung
für das Schmelzen irgendeines metallhaltigen Materials,
einschließlich Erze, teilweise reduzierte Erze und metallhaltige
Abfallströme, angewendet werden kann. Es ist auch selbstverständlich,
daß die Erze in Form von Eisenerzfeinstoffen vorliegen
können. Es ist auch selbstverständlich, daß die
vorliegende Erfindung nicht auf die Erzeugung von Eisen beschränkt
ist und sich auf das Schmelzen anderer Metalle (einschließlich
Legierungen) erstreckt.
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Das
Gefäß 11 weist einen Herd auf, der eine Basis 12 und
Seiten 13 aus feuerfesten Ziegeln, Seitenwände 14,
die ein im allgemeinen zylindrisches Gefäß bilden,
das sich von den Seiten 13 des Herdes nach oben erstreckt,
und ein Gewölbe 17 einschließt. Wassergekühlte
Platten (nicht gezeigt) sind vorgesehen, um Wärme von den
Seitenwänden 14 und auch vom Gewölbe 17 zu
transportieren. Das Gefäß 11 ist fer ner
mit einem Vorherd 19, durch den während des Schmelzvorgangs
kontinuierlich geschmolzenes Metall abgegeben wird und einem Abstichloch 21 ausgestattet,
durch das während des Schmelzvorgangs periodisch geschmolzene
Schlacke abgegeben wird. Das Gewölbe 17 ist mit
einem Auslaß 18 ausgestattet, durch den Abgase
des Verfahrens abgegeben werden.
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Bei
Verwendung des Gefäßes 11 zum Schmelzen
von Eisenerzfeinstoffen, um gemäß dem HIsmelt-Prozeß geschmolzenes
Eisen zu erzeugen, enthält das Gefäß 11 ein
Schmelzbad aus Eisen und Schlacke, das eine Schicht 22 aus
geschmolzenem Metall und eine Schicht 23 aus geschmolzener Schlacke
auf der Metallschicht 22 einschließt. Die Position
der nominell ruhigen Oberfläche der Metallschicht 22 ist
mit dem Pfeil 24 gekennzeichnet. Die Position der nominell
ruhigen Oberfläche der Schlackeschicht 23 ist
mit dem Pfeil 25 gekennzeichnet. Der Begriff ”ruhige
Oberfläche” soll für die Oberfläche stehen,
wenn kein Gas und keine Feststoffe in das Gefäß 11 eingeblasen
werden.
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Das
Gefäß 11 ist mit Lanzen 27 zum
Einblasen von Feststoffen ausgestattet, die sich nach unten und
einwärts durch Öffnungen (nicht gezeigt) in den Seitenwänden 14 des
Gefäßes und in die Schlackeschicht 23 erstrecken.
Bei Verwendung werden Eisenerzfeinstoffe und/oder festes kohlenstoffhaltiges Material
(wie z. B. Kohle oder Koksgrus) und Flußmittel in einem
geeigneten Trägergas (wie ein Trägergas mit Sauerstoffmangel,
typischerweise Stickstoff) mitgerissen und durch Auslaßenden 28 der
Lanzen 27 in die Metallschicht 22 eingeblasen.
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Die
Auslaßenden 28 der Lanzen 27 befinden sich
während der Durchführung des Verfahrens über Oberfläche
der Metallschicht 22. Diese Position der Lanzen 27 vermindert
die Gefahr einer Beschädigung durch den Kontakt mit geschmolzenem
Metall und ermöglicht es auch, die Lanzen durch interne Zwangskühlung
mit Wasser zu kühlen, ohne daß die signifikante
Gefahr besteht, daß Wasser mit dem geschmolzenen Metall
im Gefäß 11 in Kontakt kommt.
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Das
Gefäß 11 weist auch eine Lanze 26 zum Einblasen
von Gas für die Zuführung von Heißwind ein
einen oberen Bereich des Gefäßes 11 auf.
Die Lanze 26 erstreckt sich nach unten durch das Gewölbe 17 des
Gefäßes 11 in den oberen Bereich des
Gefäßes 11. Bei Verwendung empfängt
die Lanze 26 einen mit Sauerstoff angereicherten Heißluftstrom durch
eine Zuführungsröhre für Heißgas
(nicht gezeigt), die sich von einer Zuführungsstation für
Heißgas (ebenfalls nicht gezeigt) erstreckt.
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2 zeigt
den allgemeinen Aufbau einer bekannten herkömmlichen Lanze
27 zum
Einblasen von Feststoffen, die im vorstehend genannten
US-Patent 6,398,842 offenbart ist
(auf den hier genannten Anmelder übertragen).
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Wie
in 2 gezeigt umfaßt die Lanze 27 eine
Kernrohranordnung 31 in Form eines Rohrs, das einen Strömungsweg
für festes Material in Form von Eisenerzfeinstoffen und/oder
kohlenstoffhaltigem Material bildet, die einem geeigneten Trägergas
mitgerissen werden, so daß sie von einem Einlaßende zu
einem vorderen Ende 62 der Lanze 27 strömen.
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Die
Lanze 27 umfaßt auch einen ringförmigen
Kühlmantel 32, der die Kernrohranordnung 31 umgibt
und sich über einen wesentlichen Teil der Länge
der Kernrohranordnung 31 erstreckt.
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Der
ringförmige Kühlmantel 32 der bekannten
Lanze 27 liegt in Form einer langen hohlen ringförmigen
Struktur 41 vor, die ein äußeres und
ein inneres Rohr 42, 43 aufweiset, die durch ein
Verbindungsstück 44 für die vorderen
Enden miteinander verbunden sind. Eine längliche rohrförmige
Struktur 45 befindet sich innerhalb der hohlen ringförmi gen Struktur 41,
so daß das Innere der Struktur 41 in einen länglichen
inneren ringförmigen Wasserströmungsweg 46 und
einen länglichen äußeren ringförmigen
Wasserströmungsweg 47 unterteilt wird.
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Das
hintere Ende (nicht gezeigt) des ringförmigen Kühlmantels 32 der
bekannten Lanze 27 ist mit einem Wassereinlaß (ebenfalls
nicht gezeigt), durch den ein Kühlwasserstrom in den inneren
ringförmigen Wasserströmungsweg 46 geleitet
werden kann, und einem Wasserauslaß (ebenfalls nicht gezeigt)
ausgestattet, aus dem Wasser aus dem äußeren ringförmigen
Strömungsweg 47 am hinteren Ende der Lanze 27 heraustransportiert
wird. Bei Verwendung der Lanze 27 strömt folglich
Kühlwasser vorwärts entlang der Lanze nach unten
durch den inneren ringförmigen Wasserströmungsweg 46,
durch das Verbindungsstück 44 radial nach außen
und danach zurück durch den äußeren ringförmigen
Strömungsweg 47 entlang der Lanze 27.
Folglich sorgt das Kühlwasser für eine wirksame
Kühlung der Lanze 27, wenn sie bei Verwendung
der im Schmelzgefäß 11 erzeugten Wärme
ausgesetzt wird.
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Die 3 und 4 zeigen
einen Hauptteil einer Lanze 27 zum Einblasen von Feststoffen
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Die in den 3 und 4 gezeigte
Lanze 27 zum Einblasen von Feststoffen umfaßt
eine Kernrohranordnung 50. Obwohl in den Figuren nur teilweise
gezeigt, umfaßt die Lanze 27 zum Einblasen von Feststoffen
auch einen ringförmigen Kühlmantel. 3 zeigt
nur einen Teil des Verbindungsstücks 44 für
die vorderen Enden des ringförmigen Kühlmantels,
um das Auslaßende der Kernrohranordnung 50 darzustellen.
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Die
in den 3 und 4 gezeigte Kernrohranordnung 50 weist
einen Flansch 52 auf, der am hinteren Ende (mit dem Pfeil
R bezeichnet) der Kernrohranordnung 50 vorgesehen ist.
Der Flansch 52 erleichtert das Verbinden der Kernrohranordnung 50 mit
anderen Komponenten der Lanze 27 zum Einblasen von Feststoffen
(nicht gezeigt).
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Die
Kernrohranordnung 50 umfaßt drei Kernrohrabschnitte 54a, 54b, 54c,
die im Verhältnis Ende-an-Ende angeordnet und miteinander
verschweißt sind. Der Kernrohrabschnitt 54a befindet sich
am hinteren Ende der Kernrohranordnung 50 und nimmt festes
Material auf. Der Kernrohrabschnitt 54c befindet sich am
vorderen Ende der Kernrohranordnung 50 und liefert festes
Material in das Gefäß. Der Kernrohrabschnitt 54b befindet
sich zwischen den Kernrohrabschnitten 54a und 54c.
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Jeder
Kernrohrabschnitt 54a, 54b, 54c umfaßt
einen Abschnitt 56 des äußeren Rohrs
aus einem Konstruktionsmaterial, wie rostfreiem Stahl, und einen
Abschnitt 72 des inneren Rohrs aus einem verschleißfestem
Material, wie weißem Ferrochrom-Gußeisen. Die
Abschnitte 56, 72 des inneren und des äußeren
Rohrs sind metallurgisch miteinander verbunden. Typischerweise geht
die metallurgische Bindung über die gesamte Oberfläche
der Grenzfläche zwischen den Rohrabschnitten. Die benachbarten
Enden der Abschnitte 56 des äußeren Rohrs
der Kernrohrabschnitte 54a, 54b, 54c sind
miteinander verschweißt.
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Die
Abschnitte 56 des äußeren Rohrs bestimmen
die strukturellen Anforderungen der Kernrohranordnung 50.
Die Abschnitte 72 des inneren Rohrs bestimmen die Verschleißfestigkeitsanforderungen
der Kernrohranordnung 50. Jeder Rohrabschnitt 56, 72 ist
so ausgebildet, daß die Anforderungen in bezug auf Struktur
und Verschleißfestigkeit optimiert werden. Die metallurgische
Bindung erleichtert es, die Kernrohrabschnitte 54a, 54b, 54c miteinander
zu verbinden und die Kernrohranordnung 50 zu bilden.
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Jeder
Kernrohrabschnitt 54a, 54b, 54c kann herkömmlich
durch Schleudergießen der Rohre nach folgenden Schritten
hergestellt werden:
- (a) Schleudergießen
des äußeren Rohrs aus rostfreiem Stahl; und
- (b) Schleudergießen des inneren Rohrs aus weißem
Ferrochrom-Gußeisen auf die Innenseite des äußeren
Rohrs und
- (c) metallurgisches Verbinden der Rohre miteinander.
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Wie
vorstehend angegeben, umfaßt die Lanze 27 zum
Einblasen von Feststoffen, wie sie in den 3 und 4 teilweise
dargestellt ist, auch einen ringförmigen Kühlmantel,
der die Kernrohranordnung 50 umgibt und sich über
einen wesentlichen Teil der Länge der Kernrohranordnung 50 erstreckt.
Der ringförmige Kühlmantel ist in den 3 und 4 nicht gezeigt,
mit Ausnahme des Verbindungsstücks 44.
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Der
ringförmige Kühlmantel 32 hat die gleiche
grundsätzliche Struktur wie der ringförmige Kühlmantel 32 einer
bekannten Lanze, wie sie in 2 dargestellt
ist.
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Es
ist von Bedeutung, darauf hinzuweisen, daß es zwischen
der Innenwand des ringförmigen Kühlmantels und
der Außenwand der Kernrohranordnung 50 einen kleinen
ringförmigen Zwischenraum (nicht gezeigt), typischerweise
2 bis 4 mm, gibt, damit eine relative Bewegung zwischen diesen Komponenten
möglich ist und entlang deren Länge ein Spülgas zugeführt
werden kann.
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Es
ist bevorzugt, daß die Kernrohrabschnitte 54a, 54b, 54c so
angeordnet sind, daß die hohlen Kerne 55 ausgerichtet
sind. Irgendeine Abweichung bei der Ausrichtung der Kernrohre 54a, 54b, 54c kann
zu einem verstärkten Verschleiß führen,
der an der Grenzfläche zwischen benachbarten Kernrohrabschnitten 54a, 54b, 54c auftritt,
was die Nutzungsdauer der Kernrohranordnung 50 wesentlich
verringert.
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Außerdem
ist es bevorzugt, daß die Kernrohrabschnitte 54 gerade
sind, so daß die hohlen Kerne 55 ebenfalls gerade
sind. Irgendeine Krümmung im inneren Materialströmungsweg
der Kernrohranordnung 50 kann zu einem verstärkten örtlichen
Verschleiß an einem Bereich von einem oder mehreren Kernrohrabschnitten 54a, 54b, 54c führen. Dieser
Verschleiß wird wiederum die Nutzungsdauer der Kernrohranordnung 50 wesentlich
verringern.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können
viele Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und Umfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Außer
wenn es der Zusammenhang aufgrund des sprachlichen Ausdrucks oder
der erforderlichen Bedeutung anders erfordert, wird der Begriff ”umfassen” oder
Abänderungen, wie ”umfaßt” oder ”umfassend” in
den nachfolgenden Patentansprüchen und in der vorangegangenen
Beschreibung der Erfindung im umfassenden Sinne verwendet, d. h. um
das Vorhandensein der angegebenen Merkmale zu spezifizieren, jedoch
nicht um das Vorhandensein von oder die Ergänzung mit weiteren
Merkmalen bei verschiedenen Ausführungen der Erfindung
auszuschließen.
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Es
ist selbstverständlich, daß irgendeine hier genannte
Veröffentlichung aus dem Stand der Technik kein Eingeständnis
darstellt, daß diese Veröffentlichung einen Teil
des üblichen allgemeinen Kenntnisstandes auf diesem Fachgebiet,
in Australien oder irgendeinem anderen Land, bildet.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
wird eine Lanze zum Einblasen eines festen Materials in ein Gefäß,
wie ein Direktschmelzgefäß für die Erzeugung
von geschmolzenem Eisen, offenbart. Die Lanze weist eine Kernrohranordnung auf,
die einen Strömungsweg für festes Material umfaßt.
Die Kernrohranordnung hat einen Einlaß für die Aufnahme
von festem Material am hinteren Ende und einen Auslaß für
die Abgabe von Material am vordereren Ende. Die Kernrohranordnung
umfaßt ein äußeres Rohr aus einem Konstruktionsmaterial
und ein inneres Rohr aus einem verschleißfesten Material, die
miteinander verbunden sind. Die Kernrohranordnung an sich und das
Verfahren zur Herstellung der Anordnung werden ebenfalls offenbart.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 96/00197 [0002, 0044]
- - WO 96/31627 [0002]
- - US 6398842 [0009, 0050]