DE1963977A1

DE1963977A1 - Blaslanze fuer metallurgische Prozesse

Info

Publication number: DE1963977A1
Application number: DE19691963977
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Loehndorf; Heinrich Skrzipczyk
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1969-12-20
Filing date: 1969-12-20
Publication date: 1971-07-29
Also published as: NL7018436A; FR2072571A5; GB1317491A; BE759652A; LU62225A1

Description

DEMAG Aktiengesellschaft 10* Dezember 1969

41 Duisburg 5584 - HS - Fl/Schi

Wolfgang-Reuter-Platz

Blaslanze fUr metallurgische Prozesse

Die Erfindung betrifft eine Blaslanze für metallurgische Prozesse, die zur Zuführung gas- und/oder pulverförmiger Reaktionsstoffe -dient und ein zentrales Reaktionsstoffrohr sowie konzentrische Vor- und Rücklaufkanäle für das Kühlmittel bildende Rohre besitzt, deren unterer Abschluß aus einem Düsenkopf und deren oberer Anschluß, der gleichzeitig Haltemittel für die Betriebsmittelleitung bildet, aus einzelnen Planschringen besteht, an denen die Rohre befestigt sind.

Eg ist bekannt, daß Blaslanzen der bezeichneten Gattung aus Stahlrohren bestehen und der zugehörige Düsenkopf meist aus Kupfer gegossen ist. Im allgemeinen besteht daher die Verbindung zwischen Stahlrohr und Düsenkopf aus einer hart-gelöteten Naht. Das Wärmeausdehnungsverhalten eines solchen, eine Einheit bildenden Körpers läßt an einigen Stellen zu wünschen übrig. Besonders nachteilig wirkt sich eine starre Einspannung der konzentrischen Rohre an beiden Enden der Lanze aus. Aus besonderen Gründen, die in der mittels der Blaslanze beabsichtigten Wirkung zu suchen sind, besteht keine Möglichkeit, die Blaslanze so homogen aufzubauen, daß völlig spannungsfrei gearbeitet werden kann. Während der Düsenkopf der direkten Bestrahlungshitze durch das Schmelzbad ausgesetzt ist, wobei im Brennfleck ca. 2.000 ° C herrschen, ist das flanschseitige Ende, das zwar im Abgasstrom liegt, einer geringeren Temperaturbeanspruchung unterworfen. Die Umlaufkühlung selbst ist nicht in_tder Lage, hier einen solchen Temperaturausgleich zu schaffen, daß ungleichmäßige Wärmedehnung vermfeden werden könnte.

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Vielmehr muß vom örtlich am Düsenkopf konzentrierten Hitzeeinlauf die Wärme abgeführt werden. Die Umlaufkühlung erreicht dieses Ziel insofern, als die Zerstörung des Düsenkopfes sehr lange hinausgezögert wird. Die für eine neue Blaslanze geltenden Verhältnisse lassen sich jedoch im Verlauf von vielen Betriebsstunden nicht aufrechterhalten. In gewissem Umfang verzieht sich daher die Blaslanze, womit in den meisten Fällen auch eine mehr oder weniger starke Querschnittsveränderung der KUhlkanäle eintritt. Die Verhaltensweise der Blaslanze gegenüber hohen Temperaturen richtet sich außerdem nach den unterschiedlichen Wirkungen des im Inneren zuströmenden Sauerstoffes bzw. des an seine Stelle tretenden pulverförmigen Reaktionsstoffes, wie z. B. Kalkpulver. Die Blaslanze ist während der Zufuhr des einen oder des anderen Stoffes gleichmäßig gekühlt. Sie dehnt sich bei Blasbeginn entsprechend aus, wobei zunächst von normaler Längenausdehnung pro ⁰C ausgegangen werden kann.

Um die auftretenden Wärmespannungen zu beseitigen, ist es bekannt, am düsenkopfseitigen Ende der Blaslanze eine Verbindung des Düsenkopfes mit dem äußeren KUhlmantelrohr vorzusehen und das Sauerstoffrohr und gegebenenfalls auch noch das innere KUhlmantelrohr in Schäfte des Düsenkopfes zu stecken, ohne eine starre Befestigung durch Schweißen oder Löten oder Schrauben zu bilden. Die ineinandergesteckten Rohrteile gestatten, eine in der Längsrichtung der Rohrachse unterschiedliche Bewegung der einzelnen Rohre durchzuführen. Tritt daher der Wärmestoß des Blasvorganges auf, so dehnen sich die drei konzentrisch ineinanderverlaufenden Rohre ungleich stark und die am anschlußseitigen Ende mittels Planschplatten vorgenommene Einspannung stellt kein Hindernis dar. Die Bezugsebene für die Längenausdehnung, von der aus die drei Rohre wachsen, bilden die Planschplatten. Trotz unterschiedlicher Ausdehnung wurde daher bisher das ProHem der Wärmedehnung

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bzw. Überhöhter Wärmespannungen als gelöst betrachtet.

Es zeigt sich jedoch, daß eine am DUsenkopfende der Blaslanze vorgesehene Einrichtung zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen mit gewissen Nachteilen behaftet ist. Wegen des eintretenden Verschleißes des DUsenkopfes muß dieser von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden. Er wird daher von den drei Rohren gelöst, wobei jeweils eines oder sämtliche der drei Rohre in der Länge eine Verkürzung erfährt, damit die ursprünglich vorhandenen Einbaumaße des DUsenkopfes wieder erreicht werden können. Unbeachtet bei der düsenkopfseitigen Anordnung der Ausgleichsvorrichtung blieb bisher die allseitige Wärmedehnung des DUsenkopfes bzw. der drei konzentrischen Rohre, so daß das Lösen des Düsenkopfes oft mit Schwierigkeiten verbunden sein kann. Insbesondere die radiale Dehnung erschwert das Abdichten der ineinander gleitend geführten Rohr- bzw. Düsenkopf teile. Ungenügend abgedichtete Steckverbindungen zwischen Rohren die Sauerstoff und solchen die Kühlwasser führen, bedeuten jedoch ein großes Risiko für den Blasbetrieb. Der Sauerstoff könnte mit dem Wasser in Berührung kommen und An-• eile eines explosiven Sauerstoff-Wasserstoff-Gemisches verursachen., Die bekannten, am DUsenkopfende vorgesehenen Wärmedehnungs-Ausgleichseinrichtungen tragen einem erhöhten SicherungsbedUrfnis nicht'Rechnung. Sie sind zumindest in der gegenwärtigen Form noch unzureichend und daher einigermaßen gefahrvoll in ihrer Anwendung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mangel des Standes der Technik zu beseitigen. Darunter ist die fluche nach einer Lösung zu verstehen, eine den praktischen Anforderungen entsprechende, auf die Austauschbarkeit des Düsenkopfen gerichtete Ausgestaltung vorzuschlagen, wie auch z nllgemein 'lie WUrmedehnung der Blaslanze zu erleichtern.

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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht aus der Erfindung, daß die Rohre an den Planschringen gegenseitig elastisch abgestützt sind, wobei die Befestigung am Düsenkopf jeweils starr ist. Im Prinzip umfaßt diese Lehre die Verlegung des Wärmedehnungsausgleichs an das flanschseitige Ende. Die Befestigung des DUsenkopfes braucht jedoch nicht so vorgenommen zu sein, daß sämtliche Schäfte des DUsenkopfes mit dem jeweiligen Rohr verschwäßt oder verlötet sind. Es kann eine genügende Starrheit auch so erzielt werden, daß ohne zusätzliche Dichtungen gearbeitet wird. Eine ausreichende Starrheit läßt sich beispielsweise durch dichtendes Ineinanderpressen der Einsteckrohre erreichen. Die Erfindung ist daher am Düsenkopf so auszugestalten, daß zwar keine Längendehnungseinrichtung geschaffen ist, jedoch eine ausreichende Möglichkeit besteht, den Düsenkopf selbst verhältnismäßig leicht austauschen zu können.

Die elastische Abstützung gemäß der Erfindung kann nunmehr derart ausgebildet sein, daß nach weiteren Merkmalen der Erfindung die Flanschringe des Reaktionsstoffrohres und des äußeren KUhlmittelrohres auf einem Bezugsabstand gegeneinander verspannt sind und im Bereich der Planschringe auf einem Stutzen des Reaktionsstoffrohres und selbst im Flanschring des äußeren KUhlmittelrohres ein axial verlagerungsfähiges Rohrstück am Innen- und Außendurchmeeser dichtend geführt ist, das mittels einer Verlängerung die Fortsetzung des Reaktionsstoffrohres bildet und an den Düsenkopf angeschlossen ist. Das Rohrstück dient daher als Führung für einen Flanschring des äußeren KUhlmittelrohres" und gestattet in seinem Inneren die gleitende Aufnahme des Reaktionsstoffrohr-Endes. Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung besteht nämlich in einer durchaus einfachen Abdichtungsmöglichkeit, weil die Abdichtungsstellen nicht mehr im Düsenkopf befindlich sind, sondern in äußeren kälteren Bereichen, so daß die Frage der Sicherheit optimal gelöst iet. Der Bezugsabstand gewährlei stet stets das Zusammenspiel der Diohtungen mit denselben

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gleitenden Sitzflächen, so daß diese nicht außer Eingriff geraten können. Gleichzeitig bewirkt die Einstellung eines Bezugsabstandes die Schaffung von Abstützflächen für federnde Glieder. Es ist jedoch durchaus im Bereich der Erfindung, den Bezugsabstand mit Dehnungsgliedern zu bilden, die einer Wärmedehnung nachgeben und sich nach Abklingen der Wärmespannung auf den eingestellten Abstand zurückziehen.

Ein diesbezüglich günstiger Vorschlag besteht auch darin, daß der Bezugsabstand zwischen den Planschringen mittels die Flanschringe verspannender Distanzbolzen erzielbar ist, wobei axial zwischen einem der Flanschringe und einem Plansch des Rohrstückes Federglieder eingefügt sind. Die Federglieder sind zweckmäßigerweise für eine leichte Dehnbarkeit der ineinandergesteckten Rohre zu wählen. Soll der Federwert der elastischen Abstützung sehr gering gewählt werden, so können die Distanzbolzen in der Art von Dehnschrauben ausgeführt werden, wobei die gewünschte Elastizität durch die Formgebung und den Werkstoff beeinflußbar ist.

Es ist daher ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß der Bezugsabstand zwischen den Flanschringen mittaLs aus Dehnstangen gebildeten Distanzbolzen erzielbar ist.

Ein exaktes axiales Relativverschieben der einzelnen Rohrschüsse gegeneinander läßt sich weiterhin dadurch erreichen, daß das mit einem Ringflansch versehene Rohrstück mittels auf den Umfang verteilter Bolzen im Reaktionsstoffrohr-Planschring geführt-ist, auf denen auch Tellerfedern, Schraubenfedern oder dergleichen zentriert sind. Mit dieser Ausgestaltungsweise kann ein Verdrehen des axial verlagerungsfähigen Rohrstückes vermieden werden.

Günstig ist ferner, daß das axial verlagerungsfähige Rohrstück gegen das äußere Kühlmittelrohr und gegen den Reaktionsstoff-Rohr β tut ζ en mittels ringförmiger Einlagen gegenüber Kühlmitteln, wie Wasser und Oase (Op) und gegenüber pulverfSrmigen

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Reaktionsstoffen abdichtbar ist. Das Rohrstück eignet sich zweckmäßiger zum Eindrehen von die Dichtringe aufnehmenden Nuten und dergleichen als lange für die Fertigung ungünstige Rohre. Die erfindungsgemäße Blaslanze kommt daher für die Herstellung weniger teuer als die bekannten.

In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert:

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgejnäße .Blaslanze mit der mehr starren Düsenkopf befestigung und der am gegenüberliegenden Ende vorgesehenen Wärmedehnungs-Ausgleichseinrichtung,

Die Blaslanze besteht aus dem Reaktionsstoffrohr 1, um das konzentrisch ein äußeres KUhlmantelrohr 2 sowie ein inneres Kühlmantelrohr 3 angeordnet sind. Das innere Kühlmantelrohr 3 bildet zusammen mit einer Verlängerung 5 des Reaktionsstoffrohres einen Vorlaufkanal 4, Der Rücklaufkanal 6 entsteht durch das innere KUhlmantelrohr 3 und das äußere KUhlmantelrohr 2. Dementsprechende KUhlmittelleitungen 7 für den Kühlmitteljvorlauf und 8 für den KUhlmittelrücklauf sind vorgesehen. Der Düsenkopf 9 bildet Schäfte 10 bzw, 11, mit denen er an das äußere KUhlmantelrohr 2 bzw. an die Verlängerung des Reaktionsstoffrohres 1 angeschlossen ist. Das aus dem Rohrbogen 12 des Reaktionsstoffrohres 1 fließende Gas, z. B. Sauerstoff bzw. pulverförmige Zuschläge, gelangen durch die Düsen 13 und 14 auf das weiter nicht dargestellte Schmelzbad.

Im AusfUhrungsbeispiel ist das innere KUhlmantelrohr 3 mittels des Ringes 15 an das äußere KUhlmantelrohr 2 angeschlossen, jedoch könnte der Ring 15 entsprechend höher gelegt sein, so daß wie bei einem bekannten Beispiel ein Flanschring aus dem Ring 15 entsteht. Es hat daher nichts zu bedeuten, daß der Ring 15 mit dem inneren KUhlmantelrohr 3 zusammen nicht

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in der Art abgestützt ist, wie die Flanschringe 16 und 17 des Reaktionsstoffrohres 1 bzw. des äußeren KUhlmantelrohres 2.

Die elastische Abstützung des Reaktionsstoffrohres 1 über einen an diesem starr bei l8 verschweißten Flanschring 16 ist folgendermaßen ausgeführt:

Der Flanschring 17 wird am starren Flanschring 16 mittels Distanzbolzen 19 auf Abstand gehalten. Der Abstand, als Bezugsabstand bezeichnet, .ergibt sich durch die Absätze 20 bzw» 21 des Distanzbolzens 19. Dieser ist mit einer Schraubverbindung 22 an den Flanschringen l6 und 17 verspannt. Der Flanschring 17 nimmt mit der inneren Bohrung 23 das Rohrstück 24 auf, das selbst mit seiner Innenbohrung 25 gleitbar mit dem Stutzen 26 des Reaktionsstoffrohres 1 geführt ist. Das Rohrstück 24 bildet die Befestigung für die Verlängerung 5 und ist mit dieser beispielsweise durch eine Ringschweißnaht 27 verbunden. In der Bohrung 23 kann das RohrstUck 24 axial verschiebbar bewegt v.'erden. Während dieser Bewegung gleitet das RohrstUck rr.it seiner Innenbohrung 25 auf dem äußeren Durchmesser des r.vutzenc 2C. Da diese Bewegung jedoch nur während der Wärmedehnung stattfinden soll, wird das RohrstUck 24 mit seinem eige-Μϊη Plansch 28 beständig gegen die Unterseite 29 des Flanschr-inges 16 gedrückt. Diese Kraft rührt aus Tellerfedern 30 her, die auf Bolzen 31 zentriert sind. Mehrere dieser Bolzen 31 i.lnd auf den Umfang verteilt fest in den Flansehring 16 «iingeproßt.

Tritt nunmehr eine Wärmelängung des äußeren KUhlmantelrohres 2 auf, die relativ zur Längung der Verlängerung 5 zu betrachten iet, d. h. also auch umgekehrt ale Wärmedehnung der Verlängerung 5 bezeichnet v/erden kann, so werden die Tellerfedern 20 auf den Bolzen 31 zusammengedruckt, wobei ohne weiteres die Art der Federkennlinie der Tellerfedern 30 im voraus bestimmt werden kann. Je nachdem drückt sich ein Paket, bestehend aus der gezeichneten Säule der Tellerfedern 3p leichter oder sohnel-' ler zusammen. Ebenso kann der Rohrbogen 12 des Reaktionsstoff-

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rohres 1 aus irgendwelchen Gründen mit seinem Flanschring 16 auf den Flanschring 28 gepreßt werden, wobei dieser ebenfalls nachgiebig ist. Sofern daher eine unzulässig groi^e Längung des äußeren Kühlmantelrohres 2 bzw. der Verlängerung 5 des Reaktionsstoffrohres-1 auftritt, so können sämtliche Längenänderungen aufgefangen werden.

Sowohl das Reaktionsstoffrohr 1 als auch die Bohrung 2j5 des Flanschringes 17 gleiten auf Dichtungen 32 bzw. 53, die jeweils in Nutringen des Rohrstückes 2k eingelagert sind. Das Reaktionsstoffrohr 1 reicht mit seinem Stutzen 26 bis zur Kante j4 und der Beginn der Verlängerung 5 liegt bei der Ringschweißnaht 27. Daraus entsteht ein genügend großer¹ Spielraum 35) um genügend viele Dichtungsringe '2 und eine ausreichend genaue Führung vorsehen zu können.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführurir..^f;beispiel beschränkt, sondern kann in der bezeichneten Art auch auf den Ring 15 ausgedehnt werden, wobei solche Distanzbolzen 19, Führungsbolzen Jl und die Tellerfedern JJO z. B. auch zwischen der Verlängerung 5 und dem äußeren KUhlmantelrohr 2 angeordnet sein können..Diesbezüglich besitzt der erfindungsgemäße Vorschlag genügend Spielraum für den Fachmann, die angeregte elastische Abstützung in mehreren Ausführungen auszubilden.

In Betracht gezogene Druckschrift:
USA-Patentschrift 2.8O7.5O6

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Claims

5584/tiS - Fl/Schi- - 9 - 10.12.69 Patentansprüche

1. Blaslanze fUr metallurgische Prozesse, die zur Zuführung gas- und/oder pulverförmiger Reaktionsstpffe dient, und ein zentrales Reaktionsstoffrohr sowie konzentrische, Vor- und Rücklaufkanäle für das Kühlmittel bildende Rohre besitzt, deren unterer Abschluß aus einem Düsenkopf und deren oberer Anschluß, der gleichzeitig Haltemittel für die Betriebsmittelleitungen bildet, aus einzelnen Flanschringen besteht, an denen die Rohre befestigt sind,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Rohre (1,2,3) an den Flanschringen (15,16,17) gegenseitig elastisch abgestützt sind, wobei die Befestigung am Düsenkopf (9) Jeweils starr ist.

2. Blaslanze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Flanschringe (16,17) des Reaktionsstoffrohres (1) und des äußeren Kühlmittelrohres (2) auf einem Bezugsabstand (20,21) gegeneinander verspannt sind und im Bereich der Flanschringe (16,17) auf einem Stutzen (26) des Reaktionsstoffrohres (1) und selbst im Flanschring (17) des äußeren KUhlmittelrohres (2) ein axial νerlagerungsfähiges Rohrstück/am'Innen- und Außendurch messer (23,25/dichtend geführt ist, das mittels einer Verlängerung (5) die Fortsetzung des Reaktionsstoffrohres (1) bildet und an den Düsenkopf (9) angeschlossen ist.

3. Blaslanze nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Bezu'gsabstand (20,21) zwischen den Flanschringen (l6,17) mittels die Planschringe (16,17) verspannender Distanzbolzen (19) erzielbar ist, wobei axial zwischen einem der Planschringe (15,16,17) und einem Flansch (16,17) des Rohrstückes (24) Federglieder (30) eingefügt sind.

4. Blaslanze nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Bezugsabstand (20,21) zwischen den Flanschringen (16,17) mittels' aus Dehnstangen gebildeten Distanzbolzen (19) erzielbar ist.

5. Blaslanze nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß das mit einem Ringflansch (28) versehene Rohrstück (24) mittels auf den Umfang verteilter Bolzen (J)X) im Reaktionsstoff rohr-Flanschring (16) geführt ist, auf denen· auch Tellerfedern (30, Schraubenfedern oder dergleichen zentriert sind.

6. Blaslanze nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das axial verlagerungsfähige Rohrstück (24) gegen da« äußere KUhlmittelrohr (2) und gegen den Reaktionsetoff-Rohrstutzen (26) mittels ringförmiger Einlagen (32,3.5) gegenüber Kühlmitteln wie Wasser und Gase (O₂) Und gegenüber pulverförmigen Reaktionsstoffen abdichtbar ist.

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