DE2359598B2

DE2359598B2 - Wassergekühlte Lanze für metallurgische öfen

Info

Publication number: DE2359598B2
Application number: DE2359598A
Authority: DE
Inventors: Hellmuth Ing. Ebelsberg Smejkal (Oesterreich)
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1973-11-27
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1979-05-31
Also published as: DE2359598A1; BE822649A; GB1486293A; AT331285B; ZA747031B; JPS5084403A; JPS5514846B2; ATA992573A; LU71218A1; DE2359598C3

Description

F_K S₁₁Z(F₁ -F₂) -P₁₁ +G+ F₃- ρ

worin F_K die Fläche des «.olbens (20), P_K den Kühlwasserdruck vor dem Kolben; F₁ die lichte Querschnittsfläche des Außi. .irohres (2), F₁ die äußere Querschnittsfläche des Innenrohres (1), P₁₁ den Kühlwasserdruck im Bereich der Umlenkung des Lanzenkopfes, G das Gewicht des Innenrohres (1) samt Kolben (11), F₃ den lichten Querschnitt der Leitung (19) bzw. den äußeren Querschnitt des Innenrohres (1) an seinem oberen Ende (14) und ρ den Gasdruck bedeuten.

3. Lanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Kolbens (11) ein Stift (21) befestigt ist, der einen mit einer Skala (24) zusammenwirkenden Zeiger (23) zur Messung der Längenänderung des Außenroh:res (2) aufweist.

4. Lanze nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kolbenbewegung oberhalb des Kolbens (11) ein Raum (17) freigehalten ist, der mindestens eine Entlüftungsbohrung (18) aufweist.

Die Erfindung betrifft eine wassergekühlte Lanze für metallurgische öfen, insbesondere Blaslanze für Sauerstoffaufblaskonverter, mit einem Innenrohr Tür die Zufuhr eines Gases, wie Sauerstoff, einem koaxialen Außenrohr und einem dazwischen angeordneten Leitrohr zur Führung und Umlenkung des Kühlwassers am Lanzenkopf, wobei der Lanzenkopf durch Schweißnähte mit dem Innen- und Außenrohr verbunden ist.

Wassergekühlte Lanzen dieser Art werden beispielsweise zum Aufblasen von Sauerstoff auf ein flüssiges Roheisenbad (DE-GM 7026215), für die Zufuhr flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe (AT-PS

"· 287756) und für die kontinuierliche Messung der Temperatur schmelzflüssiger Bäder eingesetzt (AT-PS 298 831 und AT-PS 307 081). Diese Lanzen haben am unteren Ende Schweißnähte, die das Innenrohr und das Außenrohr mit dem Lanzenkopf inVigral ver-

i» binden. Bei Blaslanzen für die Zufuhr von Sauerstoff und/oder Heizgas bzw. -öl ist der Lanzenkopf in der Regel aus Kupfer hergestellt; er kann eine oder mehrere öffnungen für den Austritt von Gasen oder flüs sigen Brennstoffen aufweisen. Diese Schweißnähte

ι · sind sehr stark beansprucht, und es besteht die Gefahr des Aufreißens, wodurch in kurzer Zeit große Kühlwassermengen in das Innere des metallurgischen Ofens, z. B. Konverters, einfließen und dor* Knallgasexplosionen und ähnliche Verpuffungen hervorrufen

-'" können. Auf den Schweißnähten lastet der Druck des Kühlwassers, das Eigengewicht des Innenrohres und - bei Blaslanzen — zusätzlich der Druck des zugeführten Sauerstoffes oder Brennstoffes.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lanze zu schaf-

y* fen, bei der diese Beanspruchungen der Schweißnähte während des Betriebes nicht auftreten bzw. kompensiert werden; es seil ihre Betriebssicherheit wesentlich verbessert und ihre Lebensdauer erhöht werden.
Erfindungsgemäß besteht die Lösung dieses Pro-

«· blems darin, daß das Innenrohr an seinem oberen Teil einen mit einer Dichtung versehenen Kolben aufweist, der innerhalb der Wandung des Außenrohres axial verschiebbar und auf seiner Unterseite von Kühlwasser beaufschlagbar ist, wobei die Kolbenfläche so be-

s. messen ist, daß die auf die Schweißnähte wirkende Belastung, zusammengesetzt aus auf die Schweißnähte zwischen Lanzenkopf und Innenrohr bzw. Außenrohr wirkendem Kühlwasserdruck, Eigengewicht des Innenrohres samt Kolben «owie gegebenenfalls

ti. auf die Schweißnähte wirkendem Gasdruck, im wesentlichen kompensiert wird.

Die Kolbenfläche wird in Abhängigkeit von den anzuwendenden Drücken so dimensioniert, daß

F_K- ^iS(F₁-F₂)- P₁₁₊G ₊ F₃P

worin F_K die Fläche des Kolbens in cm², P₁₁ den Kühlwasserdruck vor dem Kolben, F₁ die lichte Querschnittsfläche des Außenrohres in cm², F₂ die äußere Querschnittsfläciie des Innenrohres in cm², P₁₁ den

in Kühlwasserdruck im Bereich der Umlenkung des Lanzenkopfes in kg/cm², G das Gewicht des Innenrohres samt Kolben in kg, F_} den lichten Querschnitt der Leitung bzw. den äußeren Querschnitt des Innenrohres an seinem oberen Ende in cm² und ρ den Gas-

Vi druck in kg/cm² bedeuten.

Vorteilhaft ist auf der Oberseite des Kolbens ein Stift befestigt, der einen mit einer Skala zusammenwirkenden Zeiger zur Messung der Längenänderung des Außenrohres aufweist.

Wi Es kann die Lanze auch so ausgebildet werden, daß für die Kolbenbewegung oberhalb des Kolbens ein Raum freigehalten ist, der mindestens eine Entlüftungsbohrung aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an-

h-, hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Sauerstoffblaslanze im Vertikalschnitt und Fig. 2 gibt, ebenfalls im Vertikalschnitt, eine Einzelheit wieder, nämlich die Anord-

nung eines Stiftes zur Messung der Längenänderung des Außenrohres.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Innenrohr aus Stahl für die Zufuhr von Sauerstoff bezeichnet; 2 ist ein Außenrohr aus gleichem Werkstoff und 3 ein Lanzenkopf aus Kupfer mit einer Austrittsöffnung 4. Der Lanzenkopf 3 ist durch Schweißnähte 5, 6 mit dem Innenbzw. Außenrohr verbunden. Zwischen Innenrohr und Außenrohr ist ein Kühlwasserumlenk- bzw. Leitrohr 7 angeordnet; 8 und 9 sind Anschlüsse für die Kühlwasserzu- bzw. -abfuhr. Die Strömungsrichtung des Kühlwassers ist durch Pfeile gekennzeichnet. Durch den auf die Fläche 10 wirkenden Kühlwasserdruck, dersich aus dem Produkt von Kühlwasserdruck und der Fläche F_x-F₂ errechnet, wobei F₁ der lichte Querschnitt des Außenrohres 2 oberhalb des Lanzenkopfes 3 und F₂ der äußere Querschnitt des Innenrohres. 1 oberhalb der Schweißnaht 5 ist, werden die Schweißnähte 5 und 6 stark beansprucht. Außerdem lastet auf der Schweißnaht 6 das Eigengewicht des Innenrohres 1; das Eigengewicht des Düsenkopfes 3. dessen Längserstreckung im Vergleich zu der des Innenrohres sehr klein ist, kann bei dieser Betrachtung vernachlässigt werden. Ein zusätzlicher Druck wird erzeugt durch das Produkt von Sauerstoffdruck - gemessen in der Zufuhrleitung 19 - und der Fläche F₃, wobei F₃ der lichte Querschnitt der Leitung 19 bzw. der äußere Querschnitt des Innenrohres 1 an seinem oberen Ende 14 ist.

Erfindungsgemäß wird die Summe dieser Drücke und Kräfte kompensiert durch einen Kolben 11, der im Bereich des oberen Endes 14 des Innenrohres J angeordnet, d. h. an diesem befestigt ist und es ringförmig umgibt. Mit 12 ist eine Ringdichtung zum Abdichten des Kolbens 11 gegenüber der Innenwand 13 des Außenrohres 2 bezeichnet; der Kolben 11 ist zusammen mit dem Innenrohr 1 axial verschiebbar, wenn sich das Außenrohr 2 als Folge einer Wärmeeinwirkung dehnt. Das obere Ende 14 ist innerhalb eines Rohrstückes 15 verschiebbar gelagert und durch Ringdichtungen 16 gegenüber letzterem abgedichtet, so daß kein Sauerstoff von der Leitung 19 in das Kühlwasser gelangen kann und umgekehrt. Mit 17 ist ein für die Kolbenbewegung erforderlicher Raum 17 bezeichnet, der mindestens eine Bohrung 18 zur Entlüftung aufweist. Die Bohrung 18 dient auch zur Kontrolle der Funktion der Dichtungen 12,16; man kann feststellen, ob durch diese Bohrungen 18 Sauerstoff oder Kühlwasser ausfließt. Die vom Kühlwasser beaufschlagte untere Kolbenfläche 20 wird erfindungsgemäß so groß bemessen, daß das Produkt (Kühlwasserdruck - gemessen vor dem Kolben - mal Fläche 20) gleich oder größer ist als das Produkt (Kühlwas-

n serdruck mal [F₁-F₂])+ das Produkt (Sauerstoffdruck - gemessen in der Leitung 19 - mal F₃) + das Eigengewicht des Innenrohres 1. Bei Einhaltung dieser Beziehung sind die Schweißnähte 5, 6 nicht belastet, und dieser Zustand bleibt während des Betriebes

-'" voll erhalten, d. h. die Wärmedehnung des Außenrohres 2 hat keinen Einfluß auf >en auf den Kolben

11 wirkenden Kühiwasserdruck.

In Fig. 2 ist mit 21 ein exzentrisch am Kolben 11 befestigter Stift bezeichnet, der in einer Büchse 22

- > aus Bronze oder Kunststoff geführt ist, und ins Freie hinausragt. 23 ist ein Zeiger, der auf einer Skala 24 die Kolbenbewegung bzw. die Dehnung des Außenrohres 2 direkt anzeigt; mit dieser Anzeige kann -wie an sich bekannt - der Blasprozeß gesteuert bzw. über-

i'' wacht werden. 25 ist eine Halterung für die Dichtung

12 des Kolbens 11, und der Kolben 11 ist seinerseits durch einen am Innenrohr 1 angeschweißten Flansch am Oberteil 14, der einen Gegenflansch 27 aufweist, mittels Schrauben lösbar befestigt. Mit 28 sind weitere

!"> ringförmige Dichtungen für den Kolben 11 bezeichnet.

Die erfindungsgemäße Lanze ist einfach in ihrer Bauweise, Reparaturen sind leicht und schnell durchführbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wassergekühlte Lanze für metallurgische öfen, insbesondere Blaslanze für Sauerstoffaufblaskonverter, mit einem Innenrohr für die Zufuhr eines Gases, wie Sauerstoff, einem koaxialen Außenrohr und einem dazwischen angeordneten Leitrohr zur Führung und Umlenkung des Kühlwassers am Lanzenkopf, wobei der Lanzenkopf durch Schweißnähte mit dem Innen- und Außenrohr verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr an seinem oberen Teil (14) einen mit einer Dichtung (12) versehenen Kolben (11) aufweist, der innerhalb der Wandung (13) des Außenrohres (2) axial verschiebbar und auf seiner Unterseite (20) vom Kühlwasser beaufschlagbar ist, wobei die Kolbenfläche so bemessen ist, daß die auf die Schweißnähte (5, 6) wirkende Belastung, zusammengesetzt aus auf die Schweißiiähte (5, a) zwischen Lanzenbopf (3) und Innenrohr (1) bzw. Außenrohr (2) wirkendem Kiihlwasserdruck, Eigengewicht des Innenrohres (1) samt Kolben (11) sowie gegebenenfalls auf die Schweißnähte wirkendem Gasdruck, im wesentlichen kompensiert wird.

2. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenfläche in Abhängigkeit von den anzuwendenden Drücken der Beziehung folgt: