DE2117714A1 - Selbstkühlende Sauerstoffblaslanze - Google Patents

Description

HESSER GRIESHEIM GMBK MG 597

lennworti Lance »it Oj-Xtihlung Erfintort Pfeifejr

Selbatkühlende Saueretoffblaslanze

Di· Srfindung betrifft eine selbstktihlende Sauerstoffblaslans··

Jllael«xisen finden al» eog. "abbrennende" Lanaen und ale eog· *etehende" Lensen Verwendung» Von dieeen- werden die brennenden Lane· η bei» Saueretoffblaaan in dae Bad eingetaucht und «ohmeisen bew. brennen unter Naofieohieben τοη hinten in der Geschwindigkeit dee Abbrandee zunehoeiid bis auf eine kurze, nicht »ehr rerwendbaro Restlänge ab« Bei diesen Lanzen werden Ua des Binblaeene von Sauerstoff unter den Badspiegel willen kurze Lamsene tandsei ten in Kauf genommen ·. Be ist zwar versucht worden, durch entsprechende ilaterialwahl und schützende Auflagen au einer Verlängerung der Standzeiten su kommen· Sine wirksame Verlängerung der Standseit scheitert jedoch an άοχ hohen thermischen Beanspruchung beim Eintauchen der Lanse. Man hat sich daher darauf beschränkt, unter Vernachlässigung oder überhaupt unter Verzicht auf besondere Kühlmaßnah»en die Kühlungsfähigkeit des durchströmenden Sauerstoffes so weit möglich - jedoch ohne nachhaltigen Erfolg« auszunutzen. / ,

Demgegenüber dienen die "stehenden" Lanzen des aufblasenden >. Frischen von Stahlbädern mit Sauerstoff· Bei ihnen geht wegen der geringeren Wärmebelastung das Bestreben infolgedessen auoh nach einer nfffglichst weitgehenden. Erhaltung und Sioherung der"Lanze zur Erhöhung ihrer Standzeit, aus welchen Grunde stehende Lanzen mehr oder weniger aufwendigen

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Sicherungsmaßnahmen, etwa der Verwendung von keramischen Feuerfestwerkstoffen, ein- oder mehrschaligen Kühlwasserkanälen, speziellen Kühlwasser- und Sauerstofführungen u.a. unterworfen werden. Alle diese Maßnahmen, insbesondere die Wasserkühlung, sind sehr aufwendig. Sie erfordert entsprechend ausgebildete Lanzen, Pump- und in manchen Fällen Rückkühleinrich'iungen für das Kühlwasser und dgl.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verhinderung des Abbrennens von Lanzen zu schaffen und ferner eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Lanze, die bei einfachster Konstruktion Selbstkühlwirkung besitzt.

Die Erfindung besteht darin, daß der Sauerstoff durch einen Lanzenkanal mit kreisförmigem Querschnitt, dessen eine 7/and durch den Außenmantel der· Lanze gebildet wird, dem Ofen zugeführt wird, mit einer Geschwindigkeit und in einer Menge, die zur Kühlung der Lanze ausreichen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, daß durch den die Lanr.e durchströmenden Sauerstoff die Lanze ausreichend gekühlt wird, so daß vorteilhafterweise fremde Kühlmittel (beispielsweise Y/asserkühlung) entfallen können. Durch die Führung des Sauerstoffes in einem engen Kanal wird durch die erreichte hohe Geschwindigkeit -400 bis 900 m/s bezogen auf Nonnzustand (760 mm Hg bei 0° C)- des Sauerstoffes dieser zur v/irksamen Kühlung der Lanze benützt. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die V/andtemperatur der Lanze am Düsenaustritt auf diese Y/eise auf ca. 500° begrenzt werden kann. Bei dieser Temperatur tritt eine Verzunderung des Lanzenwerkstoffes oder ein Abbrennen der Lanze nicht auf. Es wäre auch möglich, den Sauerstoff durch einen Kanal mit einem Kreisquersohnitt zu führen. Dabei wird jedoch der Durchmesser dea Kanals so klein, daß die Lanze, die in den meisten Fällen 2 ~ 3 m in äen Ofen ragt, nicht mehr genügend stabil ist. Aus

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diesem Grunde wird erfindungsgemäß der Sauerstoffkanal so ausgebildet, daß er einen kreisringförmigen Querschnitt auf-

weist. Anstelle des kreisringförmigen Querschnittes kann die Lanze auch so ausgebildet werden, daß der ringähnliche Spalt die Form einer Ellipse, eines Dreiecks, eines Rechtecks oder d<3rgl. aufweist. Bei einem kreisringförmigen Querschnitt, hat sich eine Breite von 3-10 mm, vorzugsweise 4 - 7 mm als besonders vorteilhaft herausgestellt.

Zur Unterstützung der Kühlwirkung des Sauerstoffes kann im Schneidsauerstoffkanal eine Y/endel vorgesehen sein, die den Kanal in zwei spiralförmig, parallel verlaufende Kammern unterteilt. Dadurch wird eine weitere Erhöhung der Strömungsgeschv/indigkeit des Sauerstoffes untur entsprechender Kühlwirkung des Sauerstoffes erreicht. Die Y.'en&el kann eine sich auf der Lanaenlänge verändernde Steigung besitzen, wodurch eine beliebige Festlegung der Strömungsgeschv/indigkeit und des Einlauf\/iderstandes erreichbar iat. Die Kühlwirkung des Sauerstoffes kann durch Zugabe von geringen Wassermengen in den Sauerstoffstrom weiteijverbessert v/erden.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäß ausgebildete selbstkühlenv.e Blaslanze in einer Schnittdarstellung wiedergegeben. Sie besteht aus einem Innenrohr 1 und einem Außenrohr 2, die erfingungsgemäß miteinander einen engen, etwa 5.1213 botragenden konzentrischen Ringspa.lt zur Säuerst of führung einschließen. Im. Rings palt ist mit einem Neigungswinkel von 25, 4° eine Wendel 3 angeordnet. Das Aussenrohr 2 besteht aus einem Keramikwerkstoff oder hitsebeständigem Stahl zum Zwecke der Vermeidung einer Beeinträchtigung durch Spritaerdurchschlag.

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Der zu verblasende Sauerstoff wird durch den Anschluß 5 in die Lanze eingebracht und durch die starke Verringerung des Strömungsquerschnittes im Ringspetlt 4 auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt. Eine weitere Giischwindigkeitserhöhung wird durch die V.'endel 3 bewirkt. Auf diese Vieise wird eine die Lanzeritemperatur auf ca. 500° C begrenzende Kühlung und damit ein wirksamer Schutz der Lanze gegen Verbrennung und Verzunderung erreicht, wozu nachstehend ein Berechnungsbeispiel gegeben wird, das - ebenso wie die hierzu gegebene grafische Darstellung - zum Gegenstand der Erfindung gehört.

Zugrundegelegt wird ein 30 t Elektroofen mit einer Strahlungstemperatvr der Yfand von 1300 C sowie einem V/ärmeübex*- gangswert von o6Str = 240 kcal/m h 0, weiterhin eine Sauerstoffblaslanse von einer Länge L = 2 m. Der Sauerstoffdurchsatz wurde mit V = 1000 ITm /h zugrunclegelegt. Die Spaltbreite des engen Rin^spaltes betrug 5 min berl einem Rohrinnendurchmesser von 70 mm. Die mittlere ^T.7and temperatur wurde mit t = 350° C vorgewählt. Die Og-Geschwindigkeit bezogen auf Form- zustand betrug \7„ entsprechend (siehe Diagramm) 515 m/s, der Yiärineubergangawert (siehe Diagramm )oLo^ - 1125 kcal/m h° C, der Strösiuiigs\7iderstandsbeiwert je lfd. in Strömungsweg (siehe Diagramm)^ ρ = 2,7·10 (kp/m ). Hieraus ergeben sich die folgenden Berechnungswerte:

1. V.'är v. e aufη a¹ im e

Q. s ρ \oC · Δ t

Q = 0,08 'Tf ' 1000 '■ 240 = 120 000 kcal/h

2, a) Sauer,.s tοffervr;^; .rnung

- 388° C

V * C Γ

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b) Sauerstoffendtemperatur t_E — 530° G

3. Ringspaltabmessung

P = V = 1000 =0,54· · 10~⁵ ti²

G 3600 * 515

4. Anstellwinkel der T/endel

^sinCC = IQB = 0,43 = 25,4°

⁷¹ ' 80

5. Druckverlust

P = 4p' I= 2,7 * 4,65 = 12,6 a-tm

6. Zusammenfassung

a) Lanzenlänge: L = 2 m

b) Q₂-Burcheats: V = 1000 ITm⁵A

c) RohraußendurchmesDer: D₀ = 80 ram 0

d) Rohrinnend-archmesser: D. - 70 mm 0

e) Spaltbreite: s = 5 mm

f) mittlere Wandtemperatur: t = 350°

g) AnEtellv/irJcel des Blechsteges: cC = 25,4 h) Druclrverlust: P-- 12,6 atm

i) V.'andtenperatur am Düsenaustritt: t -r, = 500° C

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1. 4. 1971

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Claims (1)

21177H LIESSER GRIEGIIUIM GLlBf. IJG Ansprüche 1» Verfahren zum Verhindern des Abbrennens von Lanzen, insbesondere von Blaslanzen für Industrieöfen, wobei mittels de:? Lanze mindestens ein gasförmiges I.Iedium, vorzugsweise Sauerstoff, in den Ofen eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff durch einen Lanzenkanal mit kreisringförmigem Querschnitt, dessen eine Wand durch den Außemnantel der Lanze gebildet wird, dem Ofen zugeführt wird, mit einer Geschwindigkeit und in einer Menge, die zur Kühlung der Lanze ausreichen. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff mit einer auf den ITornzustaiid bezogenen Geschwindigkeit zwischen 400 und 900 m/s durch die Lanze geführt wird. 3. Lanze zur LHirchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet·, daß der Sauerstoffkanal innerhalb der Lanze als Ringkanal, der eine Breite zwischen 3-10 mm, vorzugsweise 4-7 nm aufweist, ausgebildet ist. 4. Lanse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Ringspalt eine den Spalt in zwei spiralförmige Kanäle unterteilende V.'cnäel (3) vorgesehen ist. BAD ORIGINAL 20 9 8 43/0A75 211771 A 5. Lanze nach Anspruch 4f dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel eine sich über die Länge des Sauerstoffringkanals ändernde Steigung "besitzt. 6. Lanze nach einem der Ansprüche 3 Ms 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lanzenaußenrohr aus einem Keramikwerkstoff "be&teht.

1. 4. 1971

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