DE2034575C3 - Mit einer wassergekühlten Blaslanze verbindbarer Düsenkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einer wassergekühlten Blaslanze verbindbaren Düsenkopf mit einer oder mehreren Austrittsöffnungen für ein gasförmiges Frischmittel und gegebenenfalls feinkörnige Zuschlagstoffe, mit einem Einlaufstück, einer 1 oder mehreren, einen wassergekühlten Raum durchsetzenden Düsenrohren,, die mit einer rohrförmige Ansätze aufweisenden Stirnplatte verbunden sind.

Beim Sauerstoffaufblasverfahren wird der zum Frischen des Roheisens erforderliche Sauerstoff durch wassergekühlte Blaslanzen auf das Metallbad geblasen. Diese Blaslanzen haben an ihrem unteren Ende einen Düsenkopf, der meirt aus sauerstoffreiem Elektrolytkupfer hergestellt wird, wodurch wegen der guten Wärmeleitfähigkeit und der geringen Affinität des Kupfers zum Sauerstoff eine gute Haltbarkeit erreicht wird.

Im Zuge der Entwicklung des Sauerstoffaufblasverfahrens wurden zunächst Blaslanzen mit nur einer einzigen Austrittsöffnung für den Sauerstoff und gegebenenfalls feinkörnige Zuschlagstoffe verwendet Die Blaslanzen bestanden gewöhnlich aus einem Sauerstoffzuführungsrohr und einem Düsenkopf, wobei die Austrittsöffnung im Düsenkopf vorzugsweise konvergierend — divergierend (Lavaldüse) geformt war. Die Herstellung der Düsenköpfe erfolgte durch spanabhebende Formgebung eines vorgeschmiedeten Rohlings. Später wurden mit zunehmender Konvertergröße Düsenköpfe mit mehreren Austrittsöffnungen, sogenannte Mehrlochdüsen, eingesetzt, aus welchen das Frischmittel in mehreren Strahlen, deren Achsen zur Blaslanzenachse unter einem bestimmten Winkel geneigt sind, austritt, so daß die Reaktionsfläche des Sauerstoffes mit der Schmelze vergrößert wurde. Heute werden die meisten Sauerstoffaufblaskonverter mit Mehriochdüsen, die z. B. drei, vier, fünf oder sechs Austrittsöffnungen aufweisen, ausgestattet. Die Düsenköpfe für diese Blaslanzen wurden zunächst genau so gebaut wie jene für die Einlochdüsen. Es zeigt sich jedoch, daß diese Bauweise ungeeignet ist, weil infolge mangelhafter Kühlung des Mittelteiles des Dusenkopfes — des sogenannten Sterns — ein starker Verschleiß eintritt, der ein Leckwerden und einen ungünstigen Blasverlauf verursachen kann, was za einem Auswurf von Schlacke und Metall aus dem Konverter und zu einem höheren Stickstoffgehalt des Stahles führt Es wurde erkannt, daß der bisher aus einem Stück bestehende Düsenkopf in mehrere Einzelteile aufgelöst werden muß. Ein solcher Düsenkopf, wie er als Stand der Technik vorausgesetzt ist, ist beispielsweise aus der FR-PS 15 27 474 bekannt Die Einzelteile eines solchen Düsenkopfes müssen für sich gefertigt und anschließend durch Löten oder Schweißen verbunden werden, damit ein Kühlwasserzutritt zu den einzelnen Düsenrohren ermöglicht wird. Der Zusammenbau erfordert eine sehr genaue Bearbeitung und Passung der Einzelteile sowie einen beträchtlichen Zeitaufwand für das Löten oder Schweißen, wobei eine besondere handwerkliche Fertigkeit erforderlich ist, weil es sehr schwierig ist, die sehr dicht nebeneinander angeordneten Düsenrohre rundum mit den Ansätzen der Stirnplatte und mit dem Einlaufstück zu verbinden. Die Haltbarkeit der so hergestellten Mehrlochdüsen wurde zwar verbessert, doch sind vorzeitige Ausfälle der Düsenköpfe durch unvermeidliche Mängc-J bei der Fertigung gegeben. Ein besonderer Nachteil besteht darin, daß in dem Teil des Dusenkopfes, der mit dem Sauerstoff in Berührung gelangt zwei Trennebenen vorhanden sind, von denen die eine sehr nahe der Oberfläche der Stirnplatte liegt Bei einem Abbrand des Düsenkopfes in der Umgebung der Austrittsöffnungen kann es vorkommen, daß die Lötverbindung dieser Trennebene aufgeht, was einen Ausfall des Dusenkopfes zur Folge hat

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Düsenkopfes für Sauerstoffblaslanzen mit einer oder mehreren Austrittsöffnungen, welcher diese Nachteile und Schwierigkeiten durch Reduzierung der zusammenzubauenden Teile vermeidet

Die Erfindung besteht bei einem Düsenkopf der eingangs definierten Art darin, daß das Einlaufstück rohrförmige Ansätze aufweist, die mit den rohrförmigen Ansätzen der Stirnplatte zur Bildung der Düsenrohre verbunden sind, wobei die Verbindungsebene senkrecht zur Düsenkopfachse in einem Abstand von etwa V« bis 2/3, vorzugsweise etwa '/3 der Bauhöhe des Düsenkopfes, von der Stirnplatte liegt

Vorzugsweise liegt ein Wasserumlenkkörper auf Rippen der Stirnplatte auf, der eine der Anzahl und Form der Düsenrohre entsprechende Anzahl von Ausnehmungen aufweist, wobei die Wände der Ausnehmungen die Düsenrohre um mindestens V₃ ihres Umfanges mit Abstand umgeben, wodurch ringförmige durchgehende Kühlwasserkanäle gebildet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. Fig. la ist ein Vertikalschnitt durch einen mit einer Blaslanze verbun denen Düsenkopf nach der bekannten Konstruktions und Fertigungstechnik, wie diese auch bei der Anmelderin bisher geübt wurde. Fig. Ib ist ein Horizontalschnitt nach der Linie I-I der F i g. 1 a. F i g. 2a ist ein Vertikalschnitt durch den erfindungsgemäßen

^M Düsenkopf und F i g. 2b der Horizontalschnitt nach der Linie H-II der F ig. 2a.

Der als Stand der Technik vorauszusetzende Düsenkopf nach Fi g. ta besitzt einen mit dem Frischmittel in

Berührung gelangenden Düsenkopf 1 und einen eigenen Bauteil bildenden Wasserumlenkring 2, der das Kühlwasser zum Düsenkopf 1 lenkt. Der Düsenkopf 1 besteht aus einem Einlaufstock 3, drei einzelnen Düsenrohren 4 und der Stirnplatte 5, die durch Löten oder Schweißen miteinander fest verbunden sind. Die Achsen der Düsenrohre 4 sind zur Vertikalen geneigt Im Wasserumlenkring 2 sind Ausnehmungen 6 vorgesehen, zwischen deren Wänden und den Düsenrohren 4 ringförmige KaDäle gebildet werden, durch welche das Kühlwasser mit hoher Geschwindigkeit im Sinne der in F i g. la eingezeichneten Pfeile nach unten zur Stirnplatte 5 strömt Zwischen den einzelnen Teilen 3, 4, 5 des Düsenkopfes 1 bestehen insgesamt sechs Verbindungsstellen (jeweils drei an den durch 7 und 8 bezeichneten Stellen), von welchen die drei Verbindungsstellen 7 in einer Ebene nahe der Oberfläche der Stimplatte 5 liegen und daher beim betrieblichen Einsatz im Konverter sehr gefährdet sind. Aus Fig. la ist deutlich erkennbar, daß es außerordentlich schwierig ist, die konisch ausgebildeten Düsenrohre 4, weiche sehr nahe nebeneinander angeordnet sein müssen, mit der Stimplatte 5 und dem Einlaufstück 3 rundum dicht zu verlöten oder zu verschweißen. Der Düsenkopf 1 ist an seinem Einlaufstück 3 mit dem Sauerstoffrohr 9 der Blaslanze und an seiner Stirnplatte 5 mit dem Außenrohr 11 verschweißt oder verlötet Zwischen den Rohren 9 und 11 ist ein Wasserführungsrohr 10 eingebaut, welches mit dem Wasserumlenkring 2, der auf Rippen 15 der Stirnplatte 5 aufliegt, fest verbunden ist, so daß auch die Stimplatte intensiv gekühlt wird. Die besonders gefährdeten Zonen der Stimplatte 5 sind der mit 12 bezeichnete Mittelteil (Stern) und die Kanten 13 im Bereich der Austrittsöffnungen 14 für den Sauerstoff.

Gegenüber der bekannten Ausführung ist in Fig.2a der erfindungsgemäBe Düsenkopf dargesiellt Es weist einen nur aus zwei Teilen bestehenden Düsenkopf 1' auf, nämlich das Einlaufstück 3' mit rohrförmigen Ansätzen 17 und eine Stimplatte 5' mit rohrförmigen Ansätzen 16, wobei nur noch drei Verbindungsstellen 18 vorhanden sind, weiche sich in einem großen Abstand von der Stirnfläche der Stimplatte 5' befinden und in einer Ebene liegen, die zur Düsenkopfachse 33 senkrecht steht Eine Lösung dieser Verbindung infolge Wärmeeinwirkung ist nicht möglich, weil die Verbindungsstellen etwa in der Mitte des Düsenkopfes Γ liegen. Es ist zweckmäßig, die Ebene der Verbindungsstellen 18 in einem Abstand von ¹A bis '/3 der Bauhöhe des Düsenkopfes Γ von der Stirnfläche oder Oberfläche der Stimplatte 5' anzuordnen. Im Wasserumlenkring 2' sind Ausnehmungen 6' vorgesehen, die die Rohre 16 um etwa Vi ihres Umfanges umgeben, wodurch durchgehende ringförmige Kanäle gebildet werden; in Fig.2a ist die Wasserströmung durch Pfeile veranschaulicht Die Geschwindigkeit des Kühlwassers wird beim Durchströmen des Düsenkopfes im Bereich des Wasserumlenkringes 2' annähernd kontinuierlich bis zu einem Maximum gesteigert, welches am Eintritt des Kühlwassers in den durch die Rohre 10, 11 gebildeten Raum erreicht wird. Der Wasserumlenkring 2' liegt auf schmalen Rippen 15' (Fig.2b) auf. Der Wasserumlenkring 2' ist vorzugsweise einteilig ausgeführt Im Bereich

3" des Einlaufstückes 3' ist eine Rille orter Kerbe 20 vorgesehen, in weiche Stellschrauben 19 zur Zentrierung des Wasserführungsrohres 10 gegenüber dem Sauerstoffrohr 9 eingreifen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mit einer wassergekühlten Blaslanze verbindbarer Düsenkopf mit einer oder mehreren Austrittsöffnungen für ein gasförmiges Frischmittel und gegebenenfalls feinkörnige Zuschlagstoffe, mit einem Einlaufstück, einem oder mehreren, einen wassergekühlten Raum durchsetzenden Düsenrohren, die mit einer rohrfömige Ansätze aufweisenden Stirnplatte verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaufstück (3') rohrförmige Ansätze (17) aufweist, die mit den rohrförmigen Ansätzen (16) der Stirnplatte (5') zur Bildung der Düsenrohre verbunden sind, wobei die Verbindungsebene (18) senkrecht zur Düsenkopfachse (33) in einem Abstand von etwa '/« bis V3, vorzugsweise etwa '/3 der Bauhöhe des Düsenkopfes (V), von der Stirnplatte (5') liegt

2. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf Rippen (15') der Stirnplatte (5') «in WasserumleBycorper (2¹) aufliegt, der eine der Anzahl und Form der Düsenrohre entsprechende Anzahl von Ausnehmungen (6') aufweist, wobei die Wände der Ausnehmungen (6') die Düsenrohre um mindestens ²H ihres Umfanges mit Abstand umgeben, wodurch ringförmige durchgehende Kühlwasserkanäle gebildet werden.