DE1268639B

DE1268639B - Lance for introducing gases into melting furnaces

Info

Publication number: DE1268639B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Karl-Otto Zimmer
Original assignee: Dillinger Huettenwerke AG
Current assignee: Dillinger Huettenwerke AG
Priority date: 1963-10-23
Filing date: 1963-10-23
Publication date: 1968-05-22

Description

Lanze zum Einbringen von Gasen in Schmelzöfen Die Erfindung betrifft eine Lanze zum Einbringen von Gasen in Schmelzöfen, insbesondere zum Einbringen von Sauerstoff in Herdöfen für die Stahlerzeugung, mit einem mehrere konzentrisch ineinander angeordnete Rohre aufweisenden Schaft, bei dem die äußersten Ringräume zwischen den konzentrischen Rohren einen Durchlaufkanal für ein Kühlmittel bilden und ein zentrales Rohr als Gaszufuhrleitung dient, und mit einem Düsenkopf am vorderen Ende dieses Schaftes mit mehreren schräg zu seiner Längsachse verlaufenden Gasaustrittskanälen.Lance for introducing gases into melting furnaces The invention relates to a lance for introducing gases into melting furnaces, in particular for introducing them of oxygen in hearth furnaces for steelmaking, with one several concentric tubes having tubes arranged one inside the other, in which the outermost annular spaces Form a passage for a coolant between the concentric tubes and a central pipe serves as a gas supply line, and with a nozzle head at the front End of this shaft with several gas outlet channels running obliquely to its longitudinal axis.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1064 970 ist eine Sauerstofflanze bekanntgeworden, welche über den Tragarm gekühlt wird. Durch die deutsche Auslegeschrift 1155 459 ist eine weitere Sauerstofflanze zum Betrieb mit Überschallgeschwindigkeit in einem Siemens-Martin-Ofen bekanntgeworden, die aus nebeneinanderliegenden Rohren besteht, welche von einem Kühlmantel umgeben sind. Durch die deutsche Auslegeschrift 1000 602 ist eine in das Metallbad eintauchende Sauerstofflanze bekanntgeworden, mittels welcher Gase, Dämpfe, Flüssigkeiten oder feinkörnige Feststoffe unter die Oberfläche des Metallbades gebracht werden sollen.The German patent application 1064 970 made known an oxygen lance which is cooled via the support arm. Another oxygen lance for operation at supersonic speed in a Siemens-Martin furnace, which consists of tubes lying next to one another, which are surrounded by a cooling jacket, has become known from the German Auslegeschrift 1 155 459. The German Auslegeschrift 1000 602 has made known an oxygen lance which is immersed in the metal bath and by means of which gases, vapors, liquids or fine-grained solids are to be brought under the surface of the metal bath.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lanze zum Einbringen von Gasen in Schmelzöfen zu schaffen, deren Düsenköpfe relativ lange halten, d. h. nicht nach kurzer Zeit abbrennen, und die so gestaltet sind, daß durch die austretenden Gase eine zusätzliche Kühlung gewährleistet und ein Festbacken von Schlacke oder Metall an der Düsenkopfspitze verhindert wird.The invention is based on the object of a lance for introduction to create gases in melting furnaces, the nozzle heads of which last a relatively long time, d. H. do not burn off after a short time, and which are designed in such a way that through the leaking Additional cooling is ensured and caking of slag or gases Metal at the nozzle head tip is prevented.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Düsenkopf über seinen ganzen Querschnitt eine annähernd gleiche Wandstärke aufweist und die in an sich bekannter Weise eingebuchtete Düsenkopfspitze mit einer zentralen Gasaustrittsöffnung versehen ist.The problem posed is achieved in that the nozzle head over its entire cross-section has approximately the same wall thickness and that in In a known manner, indented nozzle head tip with a central gas outlet opening is provided.

Mit dieser Lanze wird eine bei kurzlebigen Lanzen auftretende Unfallgefahr vermieden, welche dadurch gegeben ist, daß beim Abbrennen des Lanzenkopfes das Kühlmittel aus dem Schaft austritt und beim Auftreffen auf die Schlackenschmelze im Ofen Eruptionen verursachen kann.With this lance there is a risk of accidents occurring with short-lived lances avoided, which is given by the fact that when the lance head burns off, the coolant emerges from the shaft and erupts when it hits the slag melt in the furnace can cause.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen Schaft und Düsenkopf mehrere gesonderte Hohlräume auf, von denen die beiden inneren unabhängig voneinander gesteuerte, in gesonderte Düsenkopföffnungen mündende Gaszufuhrkanäle bilden.According to a further development of the invention, the shaft and nozzle head have several separate cavities, of which the two inner ones are independent of each other Form controlled gas supply channels opening into separate nozzle head openings.

Hierdurch kann beispielsweise ein dosiertes Nitrieren des Stahles erzielt werden, was für Bau- und Werkzeugstähle erwünscht ist.This enables, for example, a metered nitriding of the steel what is desired for structural and tool steels can be achieved.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Düsenkopfende einer erfindungsgemäß ausgebildeten Sauerstofflanze, F i g. 2 eine Frontalansicht des Düsenkopfes einer Lanze nach F i g. 1, F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Düsenkopf eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lanze.In the following, the invention is illustrated by means of exemplary embodiments explained in more detail in connection with the drawing. In detail, FIG. 1 one Longitudinal section through the nozzle head end of an oxygen lance designed according to the invention, F i g. 2 shows a front view of the nozzle head of a lance according to FIG. 1, Fig. 3 a longitudinal section through the nozzle head of a second embodiment of a lance designed according to the invention.

Der Schaft der in F i g.1 dargestellten Sauerstofflanze enthält drei konzentrisch ineinander angeordnete Stahlrohre 1, 2 und 3, von denen die Rohre 1 und 3 mit dem aus Kupfer gefertigten Düsenkopf 4 der Sauerstofflanze gefugt verbunden und entlang der Ringnähte 5 und 6 hart verlötet sind. Das Rohr 2 steht nicht in Berührung mit dem Düsenkopf 4, so daß durch den Ringraum 7 zwischen den Rohren 2 und 3 in Pfeilrichtung unter Druck eingeführtes Kühlwasser durch den Ringspalt 8 zwischen dem Ende des Rohres 2 und dem Düsenkopf 4 in den Ringraum 9 zwischen den Rohren 1 und 2 überströmen und von dort in Pfeilrichtung unter Kühlung der Düsenkopfaußenwand 10 und des Lanzenschaftes zurückfließen kann.The shaft of the oxygen lance shown in FIG. 1 contains three concentrically arranged steel tubes 1, 2 and 3, of which the tubes 1 and 3 are joined to the copper nozzle head 4 of the oxygen lance and brazed along the annular seams 5 and 6 are. The pipe 2 is not in contact with the nozzle head 4, so that cooling water introduced under pressure through the annular space 7 between the pipes 2 and 3 in the direction of the arrow through the annular gap 8 between the end of the pipe 2 and the nozzle head 4 into the annular space 9 between the Flow over pipes 1 and 2 and from there can flow back in the direction of the arrow while cooling the nozzle head outer wall 10 and the lance shaft.

Das Rohr 3 umschließt einen Sauerstoffzufuhrkanal 11, der in die schräg nach außen verlaufenden Düsenkanäle 12 mündet, die in den in F i g. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehenen, gleichmäßig auf der Düsenkopfspitze verteilten Austrittsöffnungen 12 enden.The tube 3 encloses an oxygen supply channel 11, which is inclined in the outwardly extending nozzle channels 12 open into the in F i g. 2 with the same Outlet openings provided with reference numerals and evenly distributed on the nozzle head tip 12 ends.

Bei der Ausbildung des Düsenkopfes ist darauf geachtet, daß er über seinen ganzen Querschnitt eine möglichst gleichmäßige Wandstärke aufweist und größere ungekühlte Kupferteile, in denen sich ein unerwünschter und ein Verzundern fördernder Wärmestau ausbilden könnte, vermieden werden. Zu diesem Zweck ist auch der Düsenkopf an seiner Spitze mit einer Einsattelung 13 versehen, an deren Boden ein Düsenkanal 14 mit einem gegenüber den Düsenkanälen 12 kleineren Querschnitt mündet. Der durch den Düsenkanal 14 aus dem Sauerstoffzufuhrkanal 11 austretende Sauerstoff bewirkt eine zusätzliche Kühlung des Düsenkopfes im Bereich seiner Spitze und verhindert außerdem, daß sich aus der Schmelze beim Aufblasen aufspritzende Teile in der Mulde 13 festsetzen können.When designing the nozzle head, care should be taken to ensure that it is over its entire cross-section has a wall thickness that is as uniform as possible and greater uncooled copper parts in which there is an undesirable and a scaling-promoting Could form heat build-up, can be avoided. To this Purpose is also the nozzle head is provided at its tip with a saddle 13, at which Bottom a nozzle channel 14 with a smaller cross-section than the nozzle channels 12 flows out. The one emerging from the oxygen supply channel 11 through the nozzle channel 14 Oxygen causes additional cooling of the nozzle head in the area of its tip and also prevents the melt from spurting out during inflation Can fix parts in the trough 13.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Lanze gemäß F i g. 3 besteht der Lanzenschaft aus vier konzentrisch ineinander angeordneten Stahlrohren 1', 2', 3' und 15. Die beiden äußeren Ringräume zwischen den Rohren 1' und 2' sowie 2' und 15 dienen wieder als Durchffußkanäle für ein Kühlmittel, während der Ringraum zwischen den Rohren 3' und 15 einen ersten Gaszufuhrkanal 16 und der Innenraum des Rohres 3' einen zweiten Gaszufuhrkanal 17 bilden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mündet der Gaszufuhrkanal 16 in schräg zur Längsachse der Lanze nach auswärts gerichtete Düsenkanäle 12, während der zentrale Gaszufuhrkanal 17 in den zu der Einsattelung 13' des Düsenkopfes 4' führenden Düsenkanal 14' mündet. Die beiden Gaszufuhrkanäle 16 und 17 könnten auch beide in Düsenöffnungen münden, die auf Ortskreisen - wie die Öffnungen 12 in F i g. 2 - gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Gaszufuhr in den Kanälen 16 und 17 kann unabhängig voneinander gesteuert sein, und die Kanäle können verschiedene Gase führen, beispielsweise der Kanal 16 Sauerstoff und der Kanal 17 eine Mischung aus Sauerstoff und Stickstoff, wodurch beim Aufblasen mit dieser Lanze auch ein bei der Herstellung von Werkzeugstählen erwünschtes Nitrieren des Stahls erzielt werden kann.In the case of the lance designed according to the invention according to FIG. 3, the lance shaft consists of four steel tubes 1 ', 2', 3 'and 15 arranged concentrically inside one another the tubes 3 ′ and 15 form a first gas supply channel 16 and the interior of the tube 3 ′ forms a second gas supply channel 17. In the present embodiment, the gas supply channel 16 opens outwardly at an angle to the longitudinal axis of the lance, while the central gas supply channel 17 opens into the nozzle channel 14 'leading to the saddle 13' of the nozzle head 4 '. The two gas supply channels 16 and 17 could both open into nozzle openings which are based on local circles - like the openings 12 in FIG. 2 - are evenly spaced. The gas supply in the channels 16 and 17 can be controlled independently of one another, and the channels can carry different gases, for example the channel 16 oxygen and the channel 17 a mixture of oxygen and nitrogen, which means that when this lance is inflated, this also results in the production of Tool steels desired nitriding of the steel can be achieved.

Es ist häufig erforderlich, daß der aus den Lanzen austretende Sauerstoff einseitig gerichtet ist, um beispielsweise ein Aufblasen des Sauerstoffs auf die Ofenausmauerung zu verhindern. In diesem Fall können einzelne der Düsenkanäle 12 durch Stopfen 18 verschlossen werden, die zweckmäßig in die betreffenden Düsenkanäle 12 eingelötet werden (vgl. F i g. 2).It is often necessary that the oxygen escaping from the lances Is directed unilaterally, for example, to inflate the oxygen on the To prevent furnace lining. In this case, individual ones of the nozzle channels 12 are closed by plugs 18, which are expediently in the relevant nozzle channels 12 are soldered in (see FIG. 2).

Der Kühlmitteldurchflußkanal, der durch die Ringräume 7 und 9 bzw. 7' und 9' zwischen konzentrisch angeordneten Rohren und den diesen Rohren entsprechenden Wandungen des Düsenkopfes 4 bzw. 4' ausgebildet ist, muß einen ausreichenden Querschnitt aufweisen, um eine relativ große Menge an Kühlwasser pro Zeiteinheit hindurchzulassen. Dabei sollte gewährleistet sein, daß bei einem Pumpendruck von etwa 4 kg/cm2 mindestens 25 ms Kühlwasser pro Stunde den Düsenkopf durchlaufen. Auch sollte der Querschnitt der Ringräume 7 und 9 möglichst gleich sein, damit eine gleichmäßige Kühlung von Düsenkopf und Lanzenschaft über seinen ganzen Umfang gewährleistet ist. Selbstverständlich kann die Form des Düsenkopfes unter Beibehaltung möglichst gleichbleibender Wandstärken in beliebiger Weise geformt sein.The coolant flow channel, which passes through the annular spaces 7 and 9 or 7 'and 9' between concentrically arranged tubes and the tubes corresponding to these tubes Walls of the nozzle head 4 or 4 'is formed, must have a sufficient cross section have to pass a relatively large amount of cooling water per unit time. It should be ensured that at a pump pressure of about 4 kg / cm2 at least 25 ms of cooling water per hour through the nozzle head. Also the cross section should the annular spaces 7 and 9 should be the same as possible, so that a uniform cooling of The nozzle head and lance shaft is guaranteed over its entire circumference. Of course can change the shape of the nozzle head while maintaining wall thicknesses that are as constant as possible be shaped in any way.

Claims

Claims: 1. Lance for introducing gases into melting furnaces, in particular for introducing oxygen into hearth furnaces for steelmaking, with a shaft having several concentrically arranged tubes in which the outermost annular spaces between the concentric tubes form a flow channel for a coolant and a central pipe serves as a gas supply line, and with a nozzle head at the front end of this shaft with several gas outlet channels running obliquely to its longitudinal axis, characterized in that the nozzle head (4, 4 ') has an approximately uniform wall thickness over its entire cross-section and the nozzle head tip (13, 131) indented in a manner known per se is provided with a central gas outlet opening (14, 14 ') .

2. Lance according to claim 1, characterized in that some of the gas outlet channels (12, 12 ') of the nozzle head (4, 4') are closed by plugs (18) for the purpose of generating an asymmetrical gas outlet.

3. Lance according to claim 1 and / or 2, characterized in that the shaft (1 ', 2', 3 ') and nozzle head (4') have several separate Have cavities (17, 16, 7 ', 9 "), of which the two inner ones (17, 16) are independent mutually controlled gas supply channels opening into separate nozzle head openings (12 ', 14') form.

4. Lance according to claim 3, characterized in that the nozzle openings (12 ', 14') of the two gas supply channels (17, 16) are arranged evenly distributed on two separate coaxial local circles.

5. Lance according to claim 3, characterized in that the inner (17) of the two gas supply channels (17, 16) opens into the central nozzle head opening (14).

6. Lance according to one or more of the claims 1 to 5, characterized in that the cross section of the coolant flow channel (7, 9) is dimensioned so that it has a cooling water throughput of at least 25 ms / h at a pump pressure of around 4 kg / cm2.

7. Lance after one or more of claims 1 to 6, characterized in that the shaft (1, 2, 3, 1 ', 2', 3 ', 15) consists of steel pipes and the nozzle head (4, 4') is made of copper. Considered publications: German Auslegeschriften Nr. 1000 602, 1064 970, 1155 459.