DE19801426C1 - Brennerkopf für eine Blaslanze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennerkopf für eine Blaslanze, umfassend ein Kopfelement mit mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung und einer 360° um die Längsachse des Brennerkopfes geschlossen umlaufenden, zur Längsachse geneigten Abblasfläche und ein am Kopfelement lösbar fixiertes Deflektorelement mit einer zur Längsachse geneigten, zur Ablenkung eines durch die Gasdurchtriffsöffnung hindurchtretenden Gasstroms geeigneten Deflexionsfläche, wobei die Deflexionsfläche mit Abstand zur Abblasfläche angebracht ist und mit der Abblasfläche eine Gasaustrittsöffnung bildet.

Es ist bekannt (Produkt der Firma Sollac, Groupe Usinor, 59381 Dunkerque Cedex 1, Frankreich), eine Blaslanze mit einem eingangs beschriebenen Brennerkopf bei der Reinigung von Blasstahlkonvertern zu verwenden. Bei der Herstellung von Blasstahl bilden sich im Bereich der Öffnungen und auch innerhalb des Konverters regelmäßig sogenannte "Bären", das heißt Anbackungen aus Stahl und Schlacke, die im Extremfall so anwachsen können, daß die Mündung des Konverters nahezu geschlossen ist. Diese Bären können mit Hilfe eines Gases, in der Regel Sauerstoffs bei hohen Temperaturen abgebrannt werden. Dies kann mit einer speziellen Sauerstofflanze erfolgen oder mit einer üblichen Blaslanze, an der anstelle des üblichen Blaslanzenkopfes ein spezieller Brennerkopf angeschweißt ist. Hierfür wird die Blaslanze in den Konverter eingefahren, gezündet und anschließend langsam wieder aus dem Konverter herausgefahren, wobei kontinuierlich durch den zwischen dem Kopfelement und dem Deflektorelement gegebenen schmalen Spalt das Gas austritt. Das Gas wird durch das Lanzeninnere zum Brennerkopf geführt. Gleichzeitig werden Lanze und Brennerkopf über ein wasserdurchflossenes inneres Kühlsystem gekühlt.

Bei den bekannten Blaslanzen tritt das Gas in einem Winkel von 60° gegen die Längsachse der Lanze geneigt in zu dieser Längsachse rotationssymmetrischer Weise aus. Das heißt, der Gasstrom bildet unmittelbar nach dem Austreten aus dem Brennerkopf in etwa einen Kegelstumpfmantel. Wegen der Symmetrie des Gasstroms wird im Falle des Abbrennens des Bärens der gesamte innere Umfang des Blasstahlkonverters weitgehend gleichmäßig mit Gas versorgt. Dies ist dann von Nachteil, wenn der Konverter auf seinem inneren Umfang nicht gleichmäßig mit Bären behaftet ist und nur ein Teil dieses Umfangs mit Sauerstoff beaufschlagt werden soll.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen Brennerkopf für eine Blaslanze sowie eine Blaslanze zur Verfügung zu stellen, durch den/die die vorgenannten Nachteile vermieden werden.

Bei einem Brennerkopf der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Deflektorelement mindestens ein an der Abblasfläche anliegendes und für den Gasstrom undurchlässiges Dichtelement aufweist.

Hierdurch wird erreicht, daß der Gasstrom geteilt wird und das Gas nicht symmetrisch zur Längsachse aus dem Brennerkopf austreten kann. Beim Einsatz am Blasstahlkonverter wird somit ein Teil des inneren Umfangs des Konverters nicht mit Gas beaufschlagt. Da das Deflektorelement austauschbar ist, kann durch Einsatz von verschiedenen Deflektorelementen mit unterschiedlichen Dichtungselementanordnungen bzw. -größen der Brennerkopf auf einfache Weise für nahezu jedwede Verteilung der Bären im Konverter gezielt eingerichtet werden.

Der erfindungsgemäße Brennerkopf kann vorteilhaft auch so ausgebildet sein, daß die Abblasfläche kegelabschnittsförmig ist. In einer derartigen Form sind die Abblasflächen leicht herstellbar. Des weiteren kann auf einfache Weise ein dichter Sitz der Dichtelemente gewährleistet werden.

Der erfindungsgemäße Brennerkopf kann auch so ausgebildet sein, daß zwischen der Abblasfläche und dem jeweils in Längsachsenrichtung gesehen gegenüberliegenden Teil der Deflexionsfläche ein Öffnungswinkel von mindestens 3° und höchstens 5° gegeben ist.

Des weiteren kann es vorteilhaft sein, den erfindungsgemäßen Brennerkopf so auszubilden, daß die Flächennormalen von Abblasfläche und Deflexionsfläche jeweils einen Winkel zwischen 66° und 70° zur Längsachse aufweisen.

Weiterhin kann der erfindungsgemäße Brennerkopf so ausgebildet sein, daß das Kopfelement aus Kupfer und geschmiedet ist.

Der erfindungsgemäße Brennerkopf kann auch so ausgebildet sein, daß das Deflektorelement aus Kupfer und geschmiedet ist. Gegenüber Guß weist eine geschmiedete Version von Kopfelement und/oder Deflektorelement eine höhere Haltbarkeit auf.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Brennerkopfes sind durch die Unteransprüche 7 bis 9 gegeben.

Die vorgenannte Aufgabe wird bei einer eingangs genannten Blaslanze durch einen Brennerkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 gelöst,

Im folgenden wird anhand von Figuren eine vorteilhafte Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Brennerkopfes bzw. der erfindungsgemäßen Blaslanze dargestellt.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 die Spitze einer Blaslanze mit einem Brennerkopf zusammen mit einem Blasstahlkonverter,

Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung den Brennerkopf im Querschnitt,

Fig. 3 ein Deflektorelement mit 90°-Deflexionsfläche im Querschnitt und in Aufsicht,

Fig. 4 ein Deflektorelement mit 180°-Deflexionsfläche im Querschnitt und in Aufsicht,

Fig. 5 ein Deflektorelement mit 270°-Deflexionsfläche im Querschnitt und in Aufsicht,

Fig. 6 ein Deflektorelement mit zwei 90°-Deflexionsflächen im Querschnitt und in Aufsicht,

Fig. 7 den in Fig. 2 eingekreisten Ausschnitt des Brennerkopfes in vergrößerter Darstellung und

Fig. 8 den Brennerkopf im Querschnitt in Längsrichtung betrachtet.

Fig. 1 zeigt die Spitze einer Blaslanze 1 mit einem Brennerkopf 2 oberhalb eines Konverters 3 für Blasstahl, der eine Roheisenschmelze 4 enthält. Im oberen Konverterbereich befindet sich eine Anbackung aus Stahl und Schlacke, der sogenannte Bär 6. Zum Abbrennen des Bären 6 wird die Blaslanze 1 in den Konverter 3 eingefahren. In der mit Bezugszahl 7 gekennzeichneten Position wird unter Sauerstoffzufuhr der Brennerkopf 2 gezündet. Anschließend wird die Blaslanze 1 langsam wieder aus dem Blasstahlkonverter herausgezogen, wobei kontinuierlich aus dem Brennerkopf 2 in Pfeilrichtung Sauerstoff austritt. Der Austrittswinkel α relativ zur Längsachse beträgt etwa 68°.

Fig. 2 zeigt den Brennerkopf 2 im seitlichen Querschnitt und im Vergleich zu Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Fig. 8 stellt den Brennerkopf 2 im Querschnitt in Längsrichtung gesehen dar. Der Brennerkopf 2 umfaßt ein Innenrohrstück 8, ein Zwischenrohrstück 9 und ein Außenrohrstück 10, die jeweils aus einem geeigneten Stahl gefertigt sind. Innenrohrstück 8 und Außenrohrstück 10 sind an einem Kopfelement 11 aus geschmiedetem Kupfer angeschweißt. Das Zwischenrohrstück 9 stützt sich angepunktet auf einem Zwischenring 12 ab, der sich seinerseits mit seinem inneren Umfang auf dem Kopfelement 11 abstützt und ebenfalls daran angepunktet ist. Die in Fig. 2 freien Enden von Innenrohrstück 8, Zwischenrohrstück 9 und Außenrohrstück 10 sind dafür vorgesehen, an eine in Fig. 2 nicht dargestellte Blaslanzenstange angeschweißt zu werden. Die Blaslanze 1 weist eine den Brennerkopf einschließende Wasserkühlung auf. Der Wasserzufluß zur Spitze des Brennerkopfes 2 erfolgt zwischen der Außenwand des Innenrohrstücks 8 und der Innenwand des Zwischenrohrstücks 9. Der Zwischenring 12 weist gebohrte Wasserdurchführungen 13 auf. Zwischen der Innenwand des Außenrohrstücks 10 und der Außenwand des Zwischenrohrstücks 9 fließt das Kühlwasser zurück.

Die Sauerstoffversorgung des Brennerkopfes 2 erfolgt durch das Innere des Innenrohrstücks 8. Das Kopfelement 11 weist hierfür Sauerstoffdurchführungen 14 auf, die ebenfalls gebohrt sind. Am Kopfstück 11 ist mittels einer Hammerschraube 15 und zwei Muttern 16 und 17 ein Deflektorelement 18 angebracht. Das Deflektorelement 18 weist eine Deflexionsfläche 19 auf, durch die der Sauerstoffstrom in der gewünschten Weise abgelenkt wird. Zwischen der Deflexionsfläche 19 und einer Abblasfläche 20 des Kopfelements 11 ist ein Spalt von etwa 4 mm gegeben, der den gewünschten Abblaswinkel von α = 68° zur Längsachse des Brennerkopfes 2 gewährleistet. Das Deflektorelement weist ein Dichtelement 21 auf, das auf einem Teil der Abblasfläche 20 aufliegt. Dieses mit den restlichen Teilen des Deflektorelements 18 einstückige Dichtelement 21 verhindert dort den Sauerstoffaustritt, so daß nur über die Deflexionsfläche 19a Sauerstoff aus dem Brennerkopf 2 austreten kann. Das Deflektorelement 18 besteht ebenfalls aus geschmiedetem Kupfer.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen unterschiedliche Varianten des Deflektorelements 18 jeweils in einer Querschnitts- und einer Aufsichtsdarstellung.

Das Deflektorelement 18a (Fig. 3) weist eine Deflexionsfläche 19a auf, deren seitliche Begrenzungen in der Aufsichtsprojektion einen Winkel von 90° zueinander bilden. Die Deflexionsfläche 19a wird von einem durchgehenden Dichtelement 21a begrenzt, so daß das Deflektorelement 18a dann sinnvoll eingesetzt werden kann, wenn sich der Bär 6 nur auf etwa einem Viertel des Umfangs der Mündung des Konverters 3 gebildet haben sollte.

Fig. 4 zeigt als weitere Variante ein Deflektorelement 18b, bei dem in der Aufsichtsprojektion sowohl die Deflexionsfläche 19b als auch das Dichtelement 21b einen Winkel von 180° umfassen. Fig. 5 zeigt ein Deflektorelement 18c mit einer 270°-Deflexionsfläche 19c. In Fig. 6 weist das Deflektorelement 18d zwei 90°-Deflexionsflächen 19d und zwei 90°-Dichtelemente 21d auf.

Da das Deflektorelement 19 am Brennerkopf 2 auswechselbar ist, kann auf einfache Weise auf unterschiedliche Verteilungen des Bären 6 auf dem Mündungsumfang des Blasstahlkonverters 3 reagiert werden.

Fig. 7 zeigt einen in Fig. 2 eingekreisten Ausschnitt des Brennerkopfes 2 in vergrößerter Darstellung. Zu sehen sind ein Teil des Kopfelements 11 und des Deflektorelements 18. Abblasfläche 20 und Deflexionsfläche 19 weisen relativ zueinander insgesamt einen Öffnungswinkel von 4° auf.

Bezugszeichenliste

1

Blaslanze

2

Brennerkopf

3

Blasstahlkonverter

4

Roheisenschmelze

5

Konverterwand

6

Bär

7

Blaslanze in Zündungsposition

8

Innenrohrstück

9

Zwischenrohrstück

10

Außenrohrstück

11

Kopfelement

12

Zwischenring

13

Wasserdurchführungen

14

Sauerstoffdurchführungen

15

Hammerschraube

16

Mutter

17

Mutter

18

,

18

a-

18

d Deflektorelement

19

,

19

a-

19

d Deflexionsfläche

20

Abblasfläche

21

a, b, d Dichtelement

22

a Dichtfläche

Claims (9)

1. Brennerkopf für eine Blaslanze, umfassend

• a) ein Kopfelement (11) mit mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung (14) und einer 360° um die Längsachse des Brennerkopfes geschlossen umlaufenden, zur Längsachse geneigten Abblasfläche (20) und
• b) ein am Kopfelement (11) lösbar fixiertes Deflektorelement (18) mit einer zur Längsachse geneigten, zur Ablenkung eines durch die Gasdurchtrittsöffnung (14) hindurchtretenden Gasstroms geeigneten Deflexionsfläche (19), wobei die Deflexionsfläche (19) mit Abstand zur Abblasfläche (20) angebracht ist und mit der Abblasfläche (20) eine Gasaustrittsöffnung bildet,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• c) das Deflektorelement (19) mindestens ein an der Abblasfläche (20) anliegendes und für den Gasstrom undurchlässiges Dichtelement (21) aufweist.

2. Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abblasfläche (20) kegelabschnittsförmig ist.

3. Brennerkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abblasfläche (20) und dem jeweils in Längsachsenrichtung gesehen gegenüberliegenden Teil der Deflexionsfläche (19) ein Öffnungswinkel von mindestens 3° und höchstens 5° gegeben ist.

4. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächennormalen von Abblasfläche (20) und Deflexionsfläche (19) jeweils einen Winkel zwischen 66° und 70° zur Längsachse des Brennerkopfes aufweisen.

5. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfelement (11) aus Kupfer und geschmiedet ist.

6. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Deflektorelement (18) aus Kupfer und geschmiedet ist.

7. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gasdurchtrittsöffnung (14) eine Bohrung ist.

8. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Kühlung mit einem fluiden Medium vorgesehen sind.

9. Brennerkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Gasdurchtrittsöffnung(en) (14) des Kopfelements (11) umschließendes Ringelement (12) mit gebohrten Durchführungen (13) für das fluide Medium vorgesehen ist.