DE1925045C3 - Wassergekühlte Blaslanze - Google Patents

Description

3ei einer bekannten derartigen Lanzentype (USA.-Patentschrift 3 082 997), ist das mittlere Rohr

Die Erfindung betrifft eine wassergekühlte Blas- am oberen Ende des Lanzenkopfes abgeschlossen, lanze mit einem zentralen Kühlwasserzuführungs- und der Sauerstoff wird von dort durch kupferne rohr, deren Lanzenkopf eine Anzahl von Blasöffnun- 45 Einzelrohre verteilt; diese Rohre durchlaufen parallel gen aufweist, die mit einem das zentrale Kühlwasser- den übrigen Lanzenkörper. Am Ende dieses Körpers rohr konzentrisch umgebenden Sauerstoffrohr durch krümmen sich die Rohre nach außen in einer Radial-Einzelrohre verbunden sind. ebene, um an dem nach außen gewölbtem, aus Kup-

Bekannt ist die Beschleunigung der Öxydations- ferblech gebildetem Kopfboden angeschweißt zu vorgänge durch Einblasen von gasförmigem Sauer- 50 werden. Der Kopf dieser Lanze hat eine einfache Gestoff, besonders bei der Stahlerzeugung in der Me- staitung, doch ist die Kühlung der mittleren Zone dos tallschmelze, die sich in öfen, Konvertern oder in Bodens ungenügend. Die unausreichende Stärke des-Gußpfannen befindet. selben führt zu einem raschen Verschleiß des Lan-

Das Einblasen erfolgt mittels wassergekühlten · zenkopfes.

Lanzen; diese bestehen aus einem langen rohrförmi- 55 Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist gen Körper, abgeschlossen mit einem Lanzenkopf, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfawelcher thermisch hochbeansprucht ist und in kurzer chen, sehr gut kühlbaren und daher verschleißarmen Zeit durch die hohen Temperaturen in der Reak- Lanzenkopf zu schaffen.

tionszone bei 2000 ... 2500° C sowie in Berührung Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die

mit der Schlacke und dem geschmolzenen Metall zer- 60 Einzelrohre mit ihrem unteren Ende von innen mit stört wird. der Schale des Lanzenkopfes verlötet oder ver-

Einige der bekannten Lanzen werden mit ihrem schweißt sind und mit ihrem oberen Ende in Öffnun-Kopf über der Schlackenoberfläche zwecks Ab- gen eines im Bereich des Lanzenkopfes mit Abstand Schwächung der Beanspruchungen gehalten, wodurch von der Austrittsöffnung des zentralen Kühlwassergroße Sauerstoffverluste hervorgerufen werden und 65 rohres an diesem befestigten Flansch verschweißt der Sauerstoff auch die feuerfeste Fütterung beschä- sind, welcher den unteren Abschluß des Sauerstoffdigt. Bei anderen Lanzen wird der Lanzenkopf in die rohres bildet,
geschmolzene Schlacke bis fast an das geschmolzene Der wesentliche Vorteil dieser Blaslanze wird

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darin gesehen, daß die einzelnen Sauerstoffzufuhr Ende jedes Rohres 2 nur ungefähr bis zur Mitte der rungsrohre eine tragende Verbindung zwischen dem Schalenwand reicht. Die Verbindung an der Einsatz-Auöcnrohr mit Lanzenkopf und den Innenrohren stelle ist mit einer Speziallegierung hart gelötet oder bilden, wobei das Hauptsa.ierstoffzuführungsrohr, geschweißt. Das Innenrohr 3 besteht aus Stahl. Auf das das zentrale Kühlwasserrohr konzentrisch' um- 5 ihm sitzt ein Flansch 7 mit einem zylindrischen Kragibt, nicht ganz bis nach unten geführt ist, so daß die gen. Der Flansch 7 weist Öffnungen 8 auf, in denen am meisten beanspruchte Lanzenspitze ein Minimum die oberen Enden der Einzelrohre 2 befestigt sind, an Sioffanhäufung und damit ein Maxi Tium an Kühl- Mittels der unteren und der oberen Schweißstellen, wasserströmungsraum aufweist. Im Unterschied zu weiche die Kupferrohre 2 mit der Schale 1 einerseits eJr.er bekannten Konstruktion ist der Verbindungs- io bzw. mit dem Innenrohr 3 andererseits verbinden, flansch zwischen Hauptsauersioffrohr und Einzelroh- wird die Schale 1 starr mit dem Innenrohr 3 verbunren nur so weit von der Lanzenspitze entfernt, daß den. Gleichzeitig erhält man einen inneren Hohlraum die Hinzelsauerstoffrohre ihre Funktion als tragende 12, durch den die Kühlflüssigkeit nach dem Lanzen-Verbindung erfüllen können, ohne daß weitere Ab- kopf strömt und einen äußeren Hohlraum 14 für den stm zungen der Innenrohre oder ein Dehhungsaus- 15 Abfluß der Kühlflüssigkeit, die in unmittelbaren gleich erforderlich sind, jedoch weit genug, um den Kontakt mit der Seitenwand der Schale 1 kommt.
Raum in der Lanzenspitze freizuhalten. Der im Boden des Lanzenkopfes angeordnete Ko-

D.ibei kann es zweckmäßig sein, die Wandstärke nus 4, dessen Achse mit der Lanzenachse überein-

des Lanzenkopfes im Boden doppelt bis 2Vi mal so stimmt, gibt der Kühlflüssigkeit eine optimale Rich-

stark wie an den Seitenwänden zu wählen. Zweckmä- 20 tung. Auf diese Weise kommt die kälteste Flüssigkeit

ßigi-rweise ist im Lanzenkopf ein Konus angeordnet, zuerst in unmittelbare Berührung mit der thermisch

durch den erreicht wird, daß hier die frische Kühl- am stärksten beanspruchten Stelle des Lanzenkopfes.

flüssigkeit eine besonders große Kühlfläche aufweist. Der konische Boden 4 vergrößert die Kontaktfläche,

Gleichzeitig ist durch diesen Konus erreicht, daß sich sie gewährleistet eine bessere Übertragung der

am Boden nicht ein toter Stauraum für die Kühlflüs- 25 Wärme aus der Schale 1 des Lanzenkopfes.

sigkcit bildet, indem sich Kühlflüssigkeit stark erwär- Der erfindungsgemäße Lanzenkopf ist mit der

men kann und dadurch ihre Kühltätigkeit nicht mehr Lanze verschweißt.' Sie besteht aus drei konzentri-

voll ausüben kann. sehen Stahlrohren 3, 10 und 11. Das untere, mit dem

Zweckmäßig ist es, den Werkstoff d^s Lanzenkop- Flansch 7 versehene Innenrohrstück 3 ist mit einem

fes so zu wählen, daß die Schale des Lanzenkopfes 30 zentralen Rohr gleichen Durchmessers verschweißt,

aus gewalztem Elektrolytkupfer gefertigt ist, dann Das Innenrohr 3 dient zur Zuführung der Kühlflüs-

zwecks Verdichtung kalt geschmiedet ist, daß die sigkeit, vorzugsweise von Wasser. Das mittlere Rohr

Einzelrohre aus gewalztem Kupfer und daß das in- 10 weist den gleichen Durchmesser wie der Kragen

nere Rohrstück aus Stahl hergestellt sind. am Flansch 7 auf und ist in den Kragen ange-

Vorteilhaft ist es, wenn die Einzelrohre bis etwa 35 schweißt. Das Außenrohr 11 ist an die Schale 1 ange-

zui Hälfte der Wandstärke in den Lanzenkopf einge- schweißt. Auf diese Weise ist der innere Hohlraum

arbeitet sind. 12 im Rohr 3 mit dem äußeren hohlen Ringraum 14

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsb^ispiel der verbunden, durch den die Kühlflüssigkeit über die

erfindungsgemäßen Lanze. Es zeigt Entleerungskammer 15 zum Auslaßstutzen der

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Lanzenkopf, 40 Lanze geht. Der Rauminhalt der Entleerungskammer

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Außenschale 15 vermindert den Druck der Kühlflüssigkeit, die

des Lanzenkopfes, durch den Krümmer 16 die Lanze verläßt. Das an

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Innenrohr den Kragen des Innenrohres3 angeschweißte mittlere

des Lanzenkopfes, Rohr 10 und das Innenrohr 3 bilden einen Ringspalt

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine mit dem 45 17. Durch diesen Ringspalt 17 wird über den Krüm-

Lanzcnkopf versehene Lanze. mer 18 der Sauerstoff eingeblasen, der aus den Dü-

Der erfindungsgemäße Lanzenkopf weist eine sen 5 im Lanzenkopf austritt. Der Querschnittunter-Schale 1 auf. Darin sind in bekannter Weise die Ein- schied zwischen dem Ringspalt und dem Gesamtzelrohre 2 befestigt, durch die der Sauerstoff in das querschnitt der Einzelrohre 2 bedingt, daß der Sauer-Metallbad einzublasen ist. Die oberen Enden dieser so stoff in die Metallschmelze, mit erhöhter Geschwin-Einzelrohre 2 sind an einem Flansch 7 befestigt, der digkeit eingeblasen wird. Infolgedessen dringt der mit dem zentralen Wasserzuführungsrohr 3 ein ein- Sauerstoff sachdienlich in die Metallschmelze ein. heitliches Stück bildet. Auf diese Weise ist die Zu- Am oberen Ende der Lanze verschließt der Deckel führung für das Wasser und die Zuführung für den 19 den Ringspalt, er ist auf das mittlere Rohr 10 aufSauerstoff unmittelbar miteinander verbunden. 55 geschweißt und an das inneie Rohr 3 angeschweißt.

Die längstmögliche Betriebszeit erhält der Lanzen- Diese Schweißstellen am Deckel 19 und die übrigen kopf, der den Sauerstoff unmittelbar in die Metall- Schweißstellen an den Rohren 3, 10, 11 und dem schmelze einbläst, wenn seine Schale 1 ebenso hoch Lanzenkopf ergeben eine starre Lanze. Die Entleeist wie die Schlackendecke auf der im Ofen befindli- rungskammer 15 kann mit ihrem Deckel 20 längs des chen Schmelze. Und die Struktur der Außenschale 60 mittleren Rohres 10 gleiten. Auf den Deckel 20 ist wird sehr homogen, wenn die Schale aus einem ge- ein Ring 21 aufgeschweißt. Zwischen diesem Ring 21 walzten und kaltgeschmiedeten Elektrolytkupfer be- und dem mittleren Rohr 10 ist ein Dichtungsmittel steht und ihre Seitenwände dünner als ihr Boden 22 aus einem geeigneten Metall angeordnet. Der sind. Dieser Boden weist einen nach innen gerichte- Dichtungsdruck ist mit dem Ring 23 erzeugt, der mit ten Konus 4 auf und ergibt dadurch eine optimale 65 den Schrauben 24 gegen den Ring 21 gepreßt ist. Kühlung. Die Rohre 2 bestehen aus Elektrolytkupfer Auf diese Weise ist der Ringspalt bzw. der Entlee- und sind mit der Schale 1 vereinigt. Dazu sind sie in rungsraum 15 abgedichtet und die Beweglichkeit ge-Düsen bildende öffnungen 5 eingesetzt, wobei das genüber dem Innenrohr gewahrt. Die Lanze kann

sich bei dieser Anordnung ausdehnen, ohne dadurch die Abdichtung zu beeinflussen. Die Kühlflüssigkeit wird durch einen Krümmer 25 in die Lanze eingeführt. Der Krümmer ist an das Innenrohr angeschweißt. Der Lanzenkopf erhält die größte Haltbarkeit dann, wenn der innere Teil seines Bodens wenigstens zweimal und höchstens 2'/tmal so dick wie die Seitenwand ist. Der Sauerstoff wird möglichst wirksam ausgenutzt, wenn der Lanzenkopf bis zum Niveau der Düsen S in die Metallschmelze eingetaucht wird und wenn das Niveau der geschmolzenen Schlackendecke nicht die Schweißstelle zwischen der Schale 1 und dem Außenrohr 11 überschreitet, das Niveau der Schlackendecke also wenigstens 20 mm unter der Schweißstelle bleibt, die das Außenrohr 11 mit der Schale 1 verbindet.

Die Lanze wird an einem Haken 26 aufgehängt. Er ist zweckmäßig am Außenrohr 11 des Lanzenkörpers angeschweißt. Mit der erfindungsgemäßen Lanze kann man mehr als ISO Stunden den Sauerstoff einblasen.

Schließlich kann man mit der erfindungsgemäßen Lanze den Sauerstoff sogar während der Schmelzphase der Charge einblasen.

Wenn die Lanze unter normalen Bedingungen in die Metallschmelze eingetaucht wird, ergeben sich die folgenden Vorteile:

ίο Der Sauerstoff wird unter den günstigsten Bedingungen ausgenutzt.

Die Ofenwand wird nicht mit Metall- und Schlackentropfen beschmutzt, infolgedessen wird die Abnutzung durch Korrosion des feuerfesten Ofenfutters vermieden.

Die Länge der Einsatzbereitschaft vermeidet das häufige Auswechseln der Lanzen beim Betrieb des Ofens.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Metall getaucht, wobei der Sauerstoff wirtschaftlich Patentansprüche: ausgenutzt wird, die Fütterung des Ofens geschont wird, doch der Verschleiß des Lanzenkopfes stark

1. Wassergekühlte Blaslanze mit einem zen- ansteigt, weshalb dieser am Lanzenkörper in kurzer tralen Kühlwasserzuführungsrohr, deren Lanzen- 5 Zeit ersetzt werden muß.

kopf eine Anzahl von Blasöffnungen aufweist, Die Körper der bekannten Blaslanzen bestehen im

die mit einem das zentrale Kühlwasserrohr kon- allgemeinen aus drei koaxialen Rohren, in welchen

zentrisch umgebenden Sauerstoffrohr durch Ein- die Einführung des Sauerstoffes meist zentral erfolgt

zelrohre verbunden sind, dadurch gekenn- und die des Kühlwassers im Zwischenraum. Der Ein-

ze ich η et, daß die Einzelrohre (2) mit ihrem io blasraum des Sauerstoffes wird in eine Reihe enger

unteren Ende von innen mit der Schale des Lan- Durchgangswege geteilt, manchmal als Rohre, die

zenkopfes (1) verlötet oder verschweißt sind und am Boden des Lanzenkörpers enden. Der Boden

mit ihrem oberen Ende in öffnungen (8) eines im selbst ist am Außenrohr des Körpers angeschlossen.

Bereich des Lanzenkopfes (1) mit Abstand von Der Wasserausfluß erfolgt durch den äußeren Rohr-

der Austrittöffnung des zentralen Kühlwasserroh- 15 ringraum.

res (3) an diesem befestigten Flansches (7) ver- Be; Blaslanzen mit zentraler Sauerstoffeinführung

schweißt sind, welcher den unteren Abschluß des ist die Kühlung des mittleren Teiles des Bodenkör-

Sauerstoffrohres (10) bildet. pers schwächer. Sie wird deshalb durch innere Mittel

2. Wassergekühlte Blaslanze nach Anspruch 1, zur Führung des Wassers, wie schraubenförmig und dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (4) der 20 ähnlich gestaltete Leitteile erhöht. Auch weisen Schale des Lanzenkopfes (1) 2- bis 2'/2mal so manche Lanzenköpfe Beläge zum zusätzlichen dick wie die Seitenwand der Schale ist. Schutz des Bodens auf, der flach oder nach außen

3. Wassergekühlter Lanzenkopf nach An- gewölbt oder mit einer kleinen Vertiefung ausgebilspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im det ist. Trotzdem bleibt der Lanzenkopf unbefriedi-Boden (4) des Lanzenkopfes (1) zentral ein Ko- 25 gend geschützt und nützt sich schnell ab.

nus angeordnet ist. Auch die Blaslanzen mit zentraler Kühlwasserzu-

4. Wassergekühlter Lanzenkopf nach An- fuhi wenden im allgemeinem innere Mittel zur Verspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die besserung der Kühlung der Durchgangswege für den Schale des Lanzenkopfes (1) aus gewalztem Elek- Sauerstoff in Form von gekreuzten Wasserdurchflußtrolytkupfer gefertigt ist, dann zwecks Verdich- 30 kanälen um diese an. Deshalb weist die Gestaltung tung kalt geschmiedet ist, daß die Einzelrohre (2) dieser Lanzenköpfe Erweiterungen des Bodens auf, aus gewalztem Kupfer und daß das innere Rohr der von Kanälen- für Sauerstoff und Wasser durch-(3) aus Stahl hergestellt sind. drungen sowie mit Leitflächen zur Führung des Was-

5. Wassergekühlter Lanzenkopf nach An- sers versehen ist und als Gußteil ausgeführt ist; der Spruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die 35 Kopfboden, gewöhnlich flach nach außen, gelegent-Einzelrohre (2) bis etwa zur Hälfte der Wand- Hch am Rande kegelstumpfförmig ausgebildet, weist stärke in den Lanzenkopf (1) eingearbeitet sind. an seinen verschiedenen Stellen vielfältige Unterschiede der Bodenstärke auf, deshalb erfolgt die Kühlung ungleichmäßig, so daß die Nutzungsdauer

40 dieser Lanzen klein bleibt.