DE1433423A1

DE1433423A1 - Heiz- und Frischduese fuer metallurgische Zwecke

Info

Publication number: DE1433423A1
Application number: DE19621433423
Authority: DE
Inventors: Trefil Dipl-Ing Erich; Eibl Dipl-Ing Josef; Achatz Ing Siegfried; Jilek Dipl-Ing Walter
Original assignee: BOT Brassert Oxygen Technik AG
Current assignee: BOT Brassert Oxygen Technik AG
Priority date: 1961-10-27
Filing date: 1962-10-15
Publication date: 1968-11-07
Also published as: GB1015581A; OA02038A; LU42558A1; AT232531B; ES281758A1

Description

D.p¹-»"9- . BOT Brassert Oxyden Technik AG. _vviw⁽r2-Iei-Mü.HAan79007e in Zürich (Schweiz)

Heiz- und Frischdüse für metcl lurgi sehe Zwecke

Die Erfindung betrifft eine Heiz- und Frischdüse für metallurgische Zwecke. Bevorzugte Anwendungsgebiete des Erfindunpsgegenstandes sind das Aufheizen von in einen Frischtiegel chargierten Einsatzstoffen, das Schmelzen fester Stoffe, wie Schrott, Roheisen und Erz, das Frischen unter regelbarer Wärmezufuhr, das Warmhalten von schmelzflüssigen Metallen und Legierungen, sowie das Vorwärmen von Pfannen und Gießformen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, den Einsatzstoffen für Frischverfahren, die keinen genügenden Gehalt an chemischen Wärmeträgern (Si, P, Mn) enthalten, fehlende Wärme mittels Brennern zuzuführen; um die Frischtemperatur zu erreichen oder den Schrottsatz zu vergrößern. Zu den bekannten ^ Einrichtungen für diesen Zweck gehören Sauerstoffblasrohre mit einem zentral angeordneten Brennstoffrohr, durch welches Öl unter Druck zugeführt wird. Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß die Vermischung des Sauerstoffes mit dem Heizöl ungenügend ist und bei Erhöhung der Sauerstoffzufuhr die Flamme örtlich stark frischend wirkt, ohne daß vorher ein genügender Aufheizeffekt erreicht wurde. Versuche, das Heizöl durch Bohrungen oder Ringschlitze im Mantel des Brennstoff-

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rohres austreten zu lassen, um die Vermischung des Sauerstoffs mit dem Öl zu verbessern, haben' sich nicht zufriedenstellend bewährt; es entstand unterhalb des zentralen Brennstoffzuführungsrohres ein Vakuum, das den Öl- und Sauerstoffstrahl einschnürte und mitunter von der Düsenmündung abhob. Damit wurde die durch Bohrungen und Ringschlitze angestrebte feine Verteilung wieder weitgehend zunichte gemacht.

Bei einem anderen bekannten Blasrohr, das aus drei konzentrischen Rohren besteht, wird der Brennstoff durch das mittlere Rohr von ringförmigem Querschnitt zugeführt, während der Sauerstoff aus dem inneren und äußeren Rohr austritt. Auch mit dieser Einrichtung kann, insbesondere bei Verwendung von Heizöl, der innige Kontakt zwischen Brennstoff und Sauerstoff, der zur Erzielung einer befriedigenden Aufheizleistung, notwendig ist, nicht erreicht werden.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten j ein besonderes Ziel der Erfindung ist es, eine Heiz- und Frischdüse zu schaffen, die leicht handhabbar ist, eine gute Vermischung des Brennstoffs mit dem Sauerstoff gewährleistet, in der Leistung, d.h. in der Aufheizwirkung einerseits und in der Frischwirkung anderseits, sowie hinsichtlich beliebiger Kombinationen dieser ¥ir-

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kungen, leicht regel- und einstellbar ist und für die verschiedensten metallurgischen Anwendungszwecke, wie einleitend skizziert, verwendet werden kann.

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Diese Ziele werden erfincUmgsgemäß mit einer Heiz — und Frischdüse, bestehend aus drei konzentrischen Rohren, von denen das innere an eine Quelle für Sauerstoff, das mittlere an eine Brennstoffquelle und das äußere an eine Quelle für Sauerstoff anschließbar sind, erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das innere Rohr und das mittlere Rohr ein Stück vor der Mündung des Atißenrohres enden, so daß vor der Mündung des Außenrohres ein Mischraum gebildet wird, un1 dafi das innere Rohr konvergierend-divergierend alf Lavaldüse aus^e- λ

bildet ist.

Zweckmäßig sind alle Rohre mit voneinander tmabhb'ngigen tiegel Organen ausgestattet. Dadurch ist die jeweils gewünschte Flammenausbildung leicht zu erzielen. Mach erfolgter Aufheizung des Einsatzes eines Frischtiegels kann die Brennstoffzuführung und der äußere Sauerstoffstrom Hb"oslellt oder gedrosselt werden, vorauf die Einrichtung als Blaseinrichtung zum Frischen verwendet worden kann. Während den Ablaufs de? Fripchvorganges kann durch eine weiter fortdauernde, jedoch Λ entsprechend verringerte Brennstoffzufuhr und die Zufuhr der hierfür erforderlichen Sauerstoffmenge durch das Sauerstoff-Außenrohr eine an den Wärmehaushalt des ,jeweiligen Frischnro— zesses angepaßte und feinstregulierbare weitere Wärmeeinbringung erfolgen. Die Durchflußregelung kann durch Anbringen eines Absperrorgans im äußeren Sauerstoffrohr und eines Manometers im inneren Sauerstoffrohr in der Weise erfolgen, daß zunächst der Sauorstoffdurchgang im Innenrohr bei verschiedenen Drücken

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(Manometerablesung am Innenrohr) bei geschlossenem äußerem Sauerstoffrohr genau bestimmt und festgehalten wird. Die Menge kann an der bereits vorhandenen Sauerstoff-Anzeigevorrichtung abgelesen werden. Nach dieser Eichung kann durch entsprechende Einstellung des Absperrorgans im äußeren Sauerstoffrohr die Sauerstoffdurchgangsmenge im Außenrohr aus der Differenz zwischen Sauerstoff anzeige an der Ringwaage (einstellbar -lurch Regelventil) und ermittelter Sauerstoffmenge für das Innenrohr ermittelt und jederzeit beliebig geändert werden.

Nach bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist zum Austritt des Brennstoffes zwischen dem Sauerstoff führenden inneren Rohr und dem Brennstoff führenden mittloren liohr ein auswechselbarer ringförmiger Einsatz vorgesehen, der in den Mantelzwischenraum paßt und Schlitze oder Bohrungen aufweist. Der ringförmige Einsatz kann über den Umfang verteilte Bohrungen aufweisen, die in den Mantelzwischenraum zwischen BrennstoPfrohr und Außenrohr und/oder in den Mischraum unterhalb -les Innenrohres münden. Zweckmäßig können die Bohrungen als Schrägbohrungen ausgebildet sein, deren Schrägnei^ung gegenüber der Achse variiert und beisnielsweise in abwechselnder Aufeinanderfolge etwa 10° und etwa 30 beträgt.

Venn anstatt eines flüssigen Brennstoffes ein gasförmiger Brennstoff, wie Erdgas, verwendet werden soll, kann der ringförmige Einsatz über den Umfang verteilte segment— artige Schlitze aufweisen.

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Die Erfindung wird in der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch eine Heiz- und Frischdüse gemäß der Erfindung dar. Fig. zeigt den Grundriß eines Einsatzringes, der zur Zufuhr von flüssigem Brennstoff bestimmt ist. Fig.. 3 zeigt einen Vertikalschnitt, des in Fig. 2 dargestellten Teiles und Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform hiervon. Fig. 5 stellt den Grundriß des Einsatzstückes, das zur Zufuhr von gasförmigem Brennstoff bestimmt ist, dar und Fig. 6 gibt einen entsprechenden %

Vertikalschnitt wieder.

Mit 1 ist das Sauerstoff führende innere Rohr der Düse bezeichnet, welches einen konvergierenden Abschnitt 2 und einen divergierenden Abschnitt 3 aufweist, so daß der Mündungsteil dieses Innenrohres als Lavaldüse ausgebildet ist. Das Saijerstoff-Innenrohr 1 wird konzentrisch von dem Brennstoff führenden mittleren Rohr 4 umgeben, so daß ein Ringraum 5 gebildet wird, in dem der Brennstoff zugeführt werden kann. Dieser Ringraum 5 ist durch ein ringförmiges Einsatzstück 6 abge- ^

schlossen. Der ringförmige Einsatz verbindet den Mündungsteil des Sauerstoff-Innenrohres 1 mit dem Brennstoffrohr 4 und ist gegenüber diesem mit einer Ringdichtung 7, die vorzugsweise aus Kupfer besteht, gedichtet. Das Brennstoffzuführungsrohr 4 ist konzentrisch von dem äußeren Rohr 8 umgeben, welches Sauerstoff führt. Dieses Außenrohr 8 überragt die Mündung des Innenrohres und den auf gleicher Höhe wie das Innenrohr abschneidenden satz 6" tun ein Stück, so daß unterhalb des Innenrohres ein

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Mischraum 9 gebildet wird, in dem eine innige Vermischung des Sauerstoffs mit dem zugeführten-Brennstoff erfolgen kann. Das Rohr 8 ist von einem Doppelkühlmantel IG, 10' umgeben, in dem in bekannter ¥eise ein Kühlmittelumlauf aufrechterhalten wird.

In den Pig* 2 bis 6 sind nun verschiedene Ausführüngsformen des Einsatzringes zur Zufuhr des Brennstoffs erläutert.

Pig. 2 zeigt den ringförmigen Einsatz im Grundriß, über den Umfang des Ringes verteilt sind Bohrungen 11 angeordnet^ die, wie in Fig. 3 ersichtlich ist, eine verschiedene Neigung gegenüber der Achse haben können und die entweder in den Ringraum zwischen dem Einsatz 6 und dem Sauerstoff-Außenrohr 8 oder in den Mischraum 9 münden.

In Pig. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt. Eine Reihe von Bohrungen, die hier mit 12 bezeichnet sind,, schließen mit der Achse einen Winkel von etwa 10°, und eine andere Reihe, die mit 13 bezeichnet ist, schließt mit der Achse einen Vinkel von etwa 30° ein. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Bohrungen mit verschiedener Neigung gegenüber der Achse in abwechselnder "Aufeinanderfolge vorgesehen sind, da man auf diese Feise den besten Mischungseffekt erzielt.

Der in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellte Einsatz ist im besondern zur Zuführung von Heizöl, also von flüssigem Brennstoff, bestimmt. -_, .

' In den Fig. 5 und 6 ist ein ringförmiger Einsatz, wieder im Grundriß und im Yertikalschnitt, für die Zufuhr von.

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gasförmigem Brennstoff dargestellt. Anstelle der Bohrungen ist hier eine Anzahl von segmentartigen, um den Umfang des Einsatzes verteilten Schlitzen 14, die direkt in den Mischraum 9 münden, vorgesehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Heiz- und Frischdüse für metallurgische Zwecke, insbesondere zum Aufheizen des Einsatzes von Frischgef*ä.ßen und nachfolgenden Frischen desselben, bestehend aus drei konzentrischen Rohren, von denen das innere an eine Quelle für Sauerstoff, das mittlere an eine Brennstoffquelle und das äußere an eine Quelle für Sauerstoff anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (2) und das mittlere Rohr (4) ein Stück vor der Mündung des Außenrohres (8) enden, so daß vor der Mündung des Außenrohres ein Mischraum (9) gebildet wird, und daß das innere Rohr (2) konvergierend-divergierend als Lavaldüse ausgebildet ist. _Λ

2. Heiz- und Frischdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rohre mii voneinander unabhäiifi<?en Re.crelorganen atisgestattei sind.

3. Heiz- und Frischdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum zwischen innerem Rohr (2) und mittlerem Rohr (4) durch einen auswechselbaren ringförmigen Einsatz (6) abgeschlossen ist, welcher Einsatz Schlitze oder Bohrungen (11,12,13,14) zum Austritt des Brennstoffs aufweist.

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4. Heiz— und Frischdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Einsatz über der? Umfang verteilte Bohrungen aufweist, die in den Mantelzwischenraum zwischen mittlerem· Rohr (4) und Außenrohr (R) und/oder in den Mischraura (9) unterhalb des Innenrohrps (2) münden.

5. Feiz- und Frischdüse nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dai? der ringförmige Einsatz über den Umfang verteilte Sohräpbohrungen (12,13) aufweist, deren Schr*igneifrung. gegenüber der Achse variiert und beispielsweise in abwechselnder Ati.feinandorfolge etwa 10 und etwa 30 beträgt.

6. Heiz- und Frischdüse nach Anspruch 3. riadiirch gellennzei chnet, daß. zur Zufuhr von gasförmigem Brennstoff, insbesondere"Erdgas, der ringförmige Einsatz über den T'ni^anf? verteilte se'^Tmentarti pe Schlitze

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