DE2156106B2 - Flüssigkeitsgefüllte Lanze zur Zuführung von Reaktionsstoffen zu metallurgischen Schmelzen - Google Patents

Description

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tragt, sind aus einem Metall oder einer Legierung ge- Umgebungen hober Temperatur und/oder in eignetet; Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit berge- SchmelzbSdern in öfen oder Gefäßen, wie sie in der stellt. Stahl, mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder Pyrometallurgie und in verwandten Techniken verFlußstahl, erfüllt diese Forderungen und zeichnet wendet werden, als betriebstüchtig erwiesen. Bei sich zusätzlich durch niedrige Kosten und rasche 5 Verwendung der Lanze zum Einblasen von Luft in Verfügbarkeit aus. ein Schmelzbad aus Kupferstein und Schlacke bei

Der Abstand zwischen den Kühlrohren sollte, je einer Temperatur von etwa 1250° C, bei der durch

nach Art der feuerfesten Ummantelung, rainde- Oxidation des Eisen- und Scbwefelanteiles Blasen-

stens 3mm betragen, so daß das feuerfeste Material kupfer erzeugt wird, haben diese Lanzen während

die Zwischenrkurae leicht durchdrungen und ausfüllen io Zeiträumen von mehr als zwei Wochen mit einem

kann und eine gute Berührung mit den Kühlrohren Luftdurchsatz von etwa 17Nra«/rain, bei einem Lei-

gewährleistet ist Der optimale Abstand zwischen den tungsdruck von 1,25 bis 1,4 atü und einer Wärraeab-

Kühlrohren hängt weitgehend von der Teücbengrö- leitung von etwa 35 000 kcal/h durchgehend gearbei-

ßenverteilung des feuerfesten Materials, seiner For- tet.

roungs- und seiner Wärmeleitfähigkeit ab. 15 I_n der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungs-

Bei paralleler Führung der Kühlrohre zum Reak- beispiel des Gegenstandes nach der Erfindung darge-

tionsstoffrohr ist über dessen ganze Länge eine stellt,

gleichmäßige Kühlwirkung erzielbar. Die wendelför- Es zeigt

mige Führung der Kühlrohre bewirkt hingegen eine F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Ausfüh-Kühlwirkung, deren Intensität längs des Reaktions- 20 rungsform einer wassergekühlten Lanze gemäß der

stoffrohres wechselt. Erfindung,

Die Geschwindigkeit der Kühlflüssigkeit in den F i g. 2 eine schematische, .eilweise geschnittene

Kühlrohren ist so bemessen, daß eine hone Wärme- Darstellung des Austrittsendes der Lanze nach

Übergangsleistung an der Trennfläche zwischen Me- Fig. 1,

tall und Flüssigkeit erzielt wird. Eine durchschnitt- 25 Fig.3 eine teilweise geschnittene Ansicht des in

liehe Geschwindigkeit von mindestens etwa 3 m/s, F i g. 2 gezeigten Teils der Lanze,

vorzugsweise 7,6 m/s, ist erwünscht. Bei dieser Ge- Die Lanze weist ein zentrales, metallisches Reak-

schwindigkeit kann ein hoher Wärmestrom durch das tionsstoffrohr 10 auf, das durch eine Düse 11 Reak-

aus flüssigem Metall, feuerfester Ummantelung und tionsgase oder von einem Gas mitgeführte Feststoffe den Kühlrohren bestehende System geführt werden, 30 aus einem nicht dargestellten Zuleitungssystem in ein

ohne daß beispielsweise übermäßige Temperaturen gleichfalls nicht dargestelltes Schmelzbad oder auf

in den Kühlrohrwandungen zu befürchten sind. dessen Oberfläche führt. Das Ende 12 des Reak-

Besonders zweckmäßig erweist sich die Verbindung tionsstoffrohres 10 ist gegen die Düse 11 hin verder Kühlrohre mit einem Ringkanal, der in einem die jungt, die vorzugsweise einen kleineren Durchmesser Düse und/oder das Ende des zentralen Reaktions- 35 als das Reaktionsstoffrohr 10 hat.
stoffrohres in dessen Nähe umgebenden Mündungs- Die Düse 11 besteht aus hitzebeständigem Matering gebildet ist. Da die Kühlrohre abwechselnd als rial, das im wesentlichen korrosions- und erosions-Zu- und Ableitungsrohre ausgebildet sind, wird eine, fest und gegenüber Beschädigungen durch die Matebetrachtet in der Querebene, durchgehend gleichmä- rialien des Schmelzbades bei Tempe.aturen über ßige Kühlung erzielt. Die Abmessungen und die 40 800^c C, vorzugsweise bei Temperaturen in der Grö-Form des Ringkanals sind derart beschaffen, daß ßenordr.ung von 1250° C, unempfindlich ist.
eine Verwirbelung der Kühlflüssigkeit und damit ein Die Querschnittsfläche des Rohrinneren des Reakhoher Wärmeaustausch zwischen Metall und Flüssig- tionsstoffrohres 10 beträgt vorzugsweise das Dopkeit erfolgt. Der metallische Mündungsring ist hier- pelte bis Vierfache der Querschnittsfläche des Innedurch gegen die Wirkungen einer hohen Umgebungs- 45 ren der Düse 11.

temperatur und einer möglichen Berührung mit dem Das Reaktionsstoffrohr 10 der Lanze ist von meh-

Schmelzbad geschützt. Der Mündungsring schützt in reren Kühlrohren 14 umgeben, die in gleichen Ab-

seinem Bereich zusätzlich die Kühlrohre und das ständen um die Mantelfläche herum eng an dieser

feuerfeste Material der Ummantelung. Der Mün- Mantelfläche angeordnet sind. Die Kühlrohre 14 erdungsring kann aus einem beliebigen geeigneten Ma- 50 strecken sich in Längsrichtung des Reaktionsstoff-

terial, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Flußstahl, rohres 10 und haben einen im Vergleich zu diesem

Kupfer und Kupferlegierungen hergestellt sein. Dit· kleinen Durchmesser.

Reaktionsgase werden durch das Reaktionsstoff rohr Die Kühlrohre 14 führen einem Ringkanal 15

und die Düse in das Schmelzbad oder '.n dessen Nähe KühlflüssigKeit, z. B. Wasser oder öl, zu bzw. von geleitet. 55 diesem ab. Der Ringkanal 15 ist in einem metalli-

AIs feuerfestes Material der Ummantelung dient sehen Mündungsring 16 untergebracht, der mit dem beispielsweise ein Material au! Aluminiumoxyd-, Reaktions toffrohr 10 und/oder mit der Düse 11 verMagnesit- oder Chromit-Basis, das vorzugsweise mit bunden ist. Der Mündungsring 16 umgibt das Ende einer geeigneten Versteifung um das Reaktionsstoff- der Düse 11, das an der Stirnfläche des Reaktionsrohr, die Düse, die Kühlrohre urtd sonstige Bestand- 60 stoffrohres 10 anliegt. Jedes Kühlrohr 14 ist mit dem teile herum geformt wird. Die Dicke der Ummante- Mündungsring 16 verbunden und gegenüber diesem lung beträgt vorzugsweise 6 bis 100 mm. Die Verstei- abgedichtet, so daß Kühlflüssigkeitsverluste Vermietung, beispielsweise Drahtgeflecht oder gedehntes den s.ind. Die Kühlrohre 14 sind vorzugsweise nicht und wendelförmig gewickeltes Federmaterial, erhöht starr am Reaktionsstoffrohr 10 befestigt, es sei denn die mechanische Fistigkeit des feuerfesten Materials (15 in einer starren Bindung, die das Zusammenbauen und seinen Widerstand gegen Abblättern. der Lanze unterstützt. Durch Wärmedehnungen und Lanzen dieser /*rt haben sich bei durchgehendem Biegeverformungen verursachte Relativbewegungen Betrieb selbst während ausgedehnter Zeiträume in der Kühlrohre 14 und des Reaktionsstoffrohres

sind dadurch unschädlich. Die Kühlrohre 14 werden über einen eintrittsseitigen Verteiler 18 mit einer Kühlflüssigkeit beschickt und leiten verbrauchte Kühlflüssigkeit zu einem Austrittssammler 19, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit gewährleistet ist.

Die Kühlrohre 14 sind in Umfangsrichtung des Reaktionsstoffrohres 10 abwechselnd als Zu- und Ableitungsrohre angeordnet, so daß eine, betrachtet in der Querebene, gleichmäßige Kühlung gewährleistet ist.

Das Reaktionsstoffrohr 10, die Kühlrohre 14, vorzugsweise auch der Mündungsring 16 und die Düse 11 sind von einer Ummantelung 20 aus feuerfestem Material umgeben. Zur Unterstützung der Anbringung der Ummantelung 20 körnen beispielsweise nicht dargestellte Y-fönnige Metallanker verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 handbetfttigter oder pneumatischer Meißel. UnPatentansprüche: ter diesen Umstanden ist es allgemein üblich, eine verstopfte Lanze durch eine neue zu erset-

1. Fiüssigkeitsgeküblte Lanze zur Zuführung zen. Dies kann den normalen Betrieb des betrefvoa Reaktionsstoffen zu metallurgischen Schmel- δ fenden Ofens oder Gefäßes beeinträchtigen oder zen mit einem zentralen Reaktionsstoffrohr, das dessen Unterbrechung erfordern, wodurch, zuvon Kühlflüssigkeitsleitungen umgeben ist, da- sätzllcb zur Erneuerung der Düse, weitere Kodurcb gekennzeichnet, daß das zentrale sten erstehen. Auch die Verwendung geeignet Reaktionsstoffrohr (10) von einer Ummantelung hober Gasdrücke von beispielsweise 3,5 bis (20) aus feuerfestem Material umgeben ist, in io 5,6 atü zur Vermeidung derartiger Verstopfundas Kühlrohre (14) eingebettet sind, die abwech- gen, führt zu einer Steigerung der Kosten für die selnd als Zu- und Ableitungsrohre für das Kühl- erforderliche Einrichtung und Leistung.

mittel ausgebildet sind. d) Beschädigungen der metallischen Teile der

2. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Lanze durch Bestandteile des Schmelzbades zeichnet, daß der Außendurchmesser jedes Kühl- is oder durch beiße Gase, da es unmöglich ist, eine rohres (14) maximal ein Viertel des Außendurcb- Schutzschicht eines hitzebeständigen Materials messers des zentralen Reaktionsstoffrobres (10) oder aus erstarrtem Badmaterial zwischen den ist. Metallkomponenten und dem Schmelzbad in

3. Lanze nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge- vertretbarer Weise aufrechtzuerhalten,
kennzeichnet, daß die Kühlrohre (14) mit einem ao

Ringkanal (15) verbunden sind, der in einem die Mit feuerfestem Material verkleidete Lanzen ohne

Düse (11) und/oder das Ende des zentralen Flüssigkeitskühlung sind, insbesondere im Fall des Reaktionsstoffrohres (10) in dessen Nähe umge- Einblasens von sauerstoffreichen Gasen, eihcm fortbenden Mündungsring (16) gebildet ist. schreitenden Verfall unterworfen, der an der Mün-

4. Lanze nach wenigstens einem der An- 25 dung beginnt und/oder örtlichen Beschädigungen Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die entlang der untergetauchten Länge oder in der Ge-Kühlrohre (14) zum zentralen Reaktionsstoffrohr gend der Oberfläche des Schmelzbades ausgesetzt.
(10) parallel verlaufen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter

5. Lanze nach wenigstens einem der An- Vermeidung der den bekannten Lanzen anhaftenden Sprüche 1 bis 3, d:durch gekennzeichnet, daß die 30 Nachteile, eine flüssigkeitsgekühlte Lanze der ein-Kühlrohre (14) das zentrale Reaktionsstoff rohr gangs genannten Art zu schaffen, die zusätzlich ge-(10) wendelförmig umgeben. ringe Kühlfiüssigkeitsmengen benötigt und mechanisch fest ausgebildet ist, so daß sie auch den während langer Arbeitszeiträume thermisch verursachten

35 Spannungen und den mechanischen Spannungen

standhält, die durch Bewegungen der Lanze oder bei der Beseitigung angesammelter Feststoffe an der

Die Erfindung betrifft eine beispielsweise in der Mündung der Lanze auftreten.

österreichischen Patentschrift 230 920 beschriebene Bei einer flüssigkeitsgekühlten Lanze zur Zufüh-

flüssigkeitsgekühlte Lanze zur Zuführung von Reak- 4° rung von Reaktionsstoffen zu metallurgischen tionsstoffen, z. B. sauerstoffhaltige und andere Reak- Schmelzen mit einem zentralen Reaktionsstoffrohr, tionsgase und gegebenenfalls mitgeführte Feststoffe, das von Kühlflüssigkeitsleitungen umgeben ist, sieht zu metallurgischen Schmelzen mit einem zentralen die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe vor, Reaktionsstoffrohr, das von sich in dessen Längs- daß das zentrale Reaktionsstoffrohr von einer Umrichtung erstreckenden Kühlflüssigkeitsleitungen mit 45 mantelung aus feuerfestem Material umgeben ist, in kleinerem Durchmesser umgeben ist. das Kühlrohre eingebettet sind, die abwechselnd als

Herkömmlichen wassergekühlten Lanzen und de- Zu- und Ableitungsrohre für das Kühlmittel ausgeren Zubehör haften Unzulänglichkeiten an, beispiels- bildet sind. Der Außendurchmesser der Kühlrohre weise: beträgt bevorzugt nicht mehr als ein Viertel des

So Außendurchmessers des zentralen Reaktionsstoffroh-

a) Übermäßige Wärmeableitung vom Schmelzbad. res, wobei die Kühlrohre parallel zum Reaktions-Die auf diese Weise abgeleitete Wärme muß stoffrohr verlaufen können öder dieses wendelförmig normalerweise wieder durch zusätzliche Wärme- umgeben.

zufuhr ersetzt werden, was zur Unwirtschaftlich- Bedingt durch seinen geringen Durchmesser führt

keit führt. 55 der Bruch eines einzigen Kühlrohres zum Eintritt nur

b) Gefährdung der Sicherheit durch das große geringer Kühlfiüssigkeitsmengen in den Ofen, was im Wasservolumen, das sich in unmittelbarer Nähe Hinblick auf die Betriebssicherheit einen bedeutenden des Schmelzbades bzw, in diesem befindet. Vorteil darstellt.

c) Übermäßige Ablagerungen an den Düsenspitzen Die Vielzahl von Kühlrohren schafft eine Verander Lanzen durch Bestandteile des Schmelzba- 60 kerung, die wesentlich dazu beiträgt, daß die Umdes, die an der Düse erstarren. Derartige Ab- mantelung aus feuerfestem Material durch thermische lagerungen verursachen Verstopfungen der Aus- und mechanische Spannungen nicht beschädigt wird. laßöffnUHgett für das Reaktiortsgas und gefähr- Zudem ist die Flächenausdehnung der einer heißen den daher die einwandfreie Funktion der Düse Fläche ausgesetzten Kühlrohre minimal und auch der oder der Lanze. Die mit der Beseitigung solcher 65 erforderliche Außendurchmesser der Ummantelung angesammelter Feststoffe verbundene Arbeit erheblich verringert.

überschreitet gelegentlich die Leitung der ver- Die Kühlrohre, deren Außendurchmesser 3 mm

fügbaren mechanischen Einrichtungen, wie und mehr, vorzugsweise jedoch mehr als 6 mm be-