DE2439700A1 - Lanze zum einblasen fludisierter stoffe in eine metallschmelze und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Lanze zum einblasen fludisierter stoffe in eine metallschmelze und verfahren zu ihrer herstellung

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Description

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
GR-STEIN REFRACTORIES LIMITED
Genefax House, Tapton Park Road,
Sheffield SlO 3FJ» Yorkshire, England
Lanze zum Einblasen fluidisierter Stoffe in eine Metallschmelze und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Bei der Behandlung von Metallschmelzen werden in diese Stoffe eingebracht, durch welche bestimmte chemische Prozesse innerhalb der Schmelze ablaufen sollen. So wird beispielsweise bei der Entschwefelung von in Gießpfannen befindlichem geschmolzenem
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Eisen oder Stahl gewöhnlich eine Lanze an,eine Stickstoff-Druckquelle sowie an eine Zufuhrstelle für pulverisiertes Kalziumkarbid angeschlossen und das Gas mit diesem Pulver als fluidisierter Stoff oder Fließstoff mittels der Lanze unter die Oberfläche der Metallschmelze eingeblasen. Zwischen den Bestandteilen des Metalls und des eingeblasenen Pließstoffes ergibt sich eine Reaktion mit anschließendem Übergang des Schwefels aus dem Metall in die sich bildende Kalziumschlacke.
Der Erfolg und die Wirtschaftlichkeit derartiger Einblasverfahren, die im übrigen auch bei anderen metallurgischen Verfahren angewendet werden, hängt letzten Endes einzig und allein davon ab, ob Lanzen zur Verfügung stehen, welche den äußeren Einflüssen während des Verfahrens widerstehen können, da hierbei physikalische Kräfte infolge der Wirbelung, der Schwingung und des Pulsierens zusammen mit thermischen Spannungen infolge schneller Aufheizung und Abkühlung, insbesondere infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen im normalerweise verwendeten Stahlrohr sowie dem normalerweise an dessen Außenseite angeordneten feuerfesten Mantel, auftreten, wozu außer der hohen Temperatur noch eine chemische Erosion unvermeidbar stattfindet. Alle diese Beanspruchungen verkürzen die Lebensdauer der bisher üblichen Lanzen wesentlich. Es wurde bereits versucht, die Lebensdauer derartiger Lanzen dadurch zu verlängern, daß auf das Metallrohr schraubenförmig Draht aufgewunden wurde, welcher wie ein auf das Stahlrohr aufgebrachter Maschendraht wirkt. Dieser Maschendraht dient beim Aufbringen des feuerfesten Mantels
auf das Stahlrohr dann als Verankerung für den Mantel. Es mußte jedoch festgestellt werden, daß eine derartige Lanze höchstens
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einen.15 mm dicken Mantel aufnehmen kann, wobei die Praxis wiederum gezeigt hat, daß eine derartige Lanze derart schnell zerstört wurde, daß zur Entschwefelung der Stahlschmelze in Gießpfannen mit einem Fassungsvermögen von annähernd 220 to mehrere Lanzen erforderlich waren. Dabei schält sich oder trennt sich der feuerfeste Mantel in einzelnen Schichten vom Metallrohr ab, während gleichzeitig außer dem Aufblähen oder der Blasenbildung während der Gasentwicklung beim Aufheizen der Lanze Längsrisse und Oberflächenrisse im feuerfesten Mantel entstehen. All' diese Faktoren zusammen mit ungenügender Kühlung während des Einsetzens und Herausziehens der Lanze verkürzen in ihrer Gesamtheit die Lebensdauer einer Lanze wesentlich.
Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß bei einer Lanze der vorbeschriebenen Art ein feuerfester Mantel mit einer ein ausreichendes Wärmedifferential zwischen seiner Innen- und Außenseite ergebenden Dicke von über 20 mm durch den eine ausreichende Kühlung seitens der durch die Lanze hindurchströmenden fluidisierten Stoffe erreichbar wäre, kaum auf dem Stahlrohr angebracht werden könnte, wenn nach den üblichen Extrusionsverfahren vorgegangen würde, um eine Rißbildung zu verhindern. Auch ein einwandfreier Halte des feuerfesten Mantels auf dem Stahlrohr ließ sich durch die Verankerung mittels eines bekannten Maschendrahtes nicht erreichen.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Lanze zum Einblasen fluidisierter Stoffe in eine Metallschmelze, bestehend aus einem mit einem Überzug aus feuerfestem Material versehenen Metallrohr, wobei zwecks besserer Verbindung des
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Überzuges mit dem Metallrohr letzteres mit Draht umwunden ist, in der Weise auszubilden, daß vorstehende Nachteile ein für alle Mal behoben werden. Die Erfindung schlägt außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lanze vor.
Eine erfindungsgemäße Lanze der vorstehend genannten Art ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß außen auf dem Metallrohr rundum von ihm abstehende Hauptanker in geeigneten Längs- und Querabständen voneinander und zwischen ihnen in geeigneter Weise Hilfsanker befestigt sind und das Metallrohr mit den darauf befindlichen Haupt- und Hilfsankern den ihn zum größten Teil umschließenden, durch die Anker fest mit ihm verbundenen Mantel aus feuerfestem Material trägt.
Dabei können die Hauptanker aus einzelnen Stiften bestehen, deren freie Enden parallel zum Metallrohr umgebogen sind, oder sie können aus längsgeschlitzten und in geeigneter Weise umgebogenen Gabelstiften bestehen. Diese Hauptanker können nur an beiden Enden des Metallrohres oder in relativ engen Abständen voneinander längs des gesamten Metallrohres angeordnet sein. Die Hilfsanker bestehen nach einem Vorschlag der Erfindung aus den Stacheln eines auf das Metallrohr aufgewickelten verzinkten Stacheldrahtes, welcher einfach derart aufgewickelt wird, daß die Stacheln zwischen den Hauptankern liegen. Diese Ausbildung führt zu einer stark vereinfachten Herstellung mit entsprechender Kostensenkung.
Während zum Aufbringen des feuerfesten Mantels auf das mit den Ankern besetzte Metallrohr jedes bisher übliche Verfahren
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angewendet werden kann, wie beispielsweise das Auftragen in einer Form oder auch das StrangpreJßverfahren, wird nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung die den feuerfesten Mantel bildende Masse unter Rütteln und Druck in einer Form auf das Metallrohr aufgebracht, um sicherzugehen, daß der entstehende Mantel tatsächlich rißfrei wird.
In verfahrensmäßiger Hinsicht schlägt daher die Erfindung vor, daß außen auf dem Metallrohr in geeigneten Längs- und Querabständen voneinander Hauptanker und zwischen diesen Hilfsanker befestigt werden, das mit den Ankern besetzte Metallrohr in eine oben offene Form eingesetzt und die Form mit dem geeigneten feuerfesten Material gefüllt wird, daß die Form zwecls Verdichtung des das Rohr und seine Anker umhüllenden Material in Schwingung versetzt oder gerüttelt wird und das Material im Anschluß daran nochmals zusammengepreßt wird, und daß abschliedsend der feuerfeste Mantel getrocknet wird.
Die Hilfsanker bestehen hierbei vorzugsweise 'aus den Stacheln von einfach oder doppelt schraubenförmig um das Metallrohr herumgewickeltem verzinktem Stacheldraht. Im allgemeinen wird die Form mit dem darin befindlichen, mit Ankern besetzten Metallrohr sowie dem eingefüllten feuerfesten Material mit 2500-3000 Schwingungen/min in Schwingung versetzt. Wenn auch dieser Mantel in der bisher allgemein üblichen Weise getrocknet werden kann, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der außen auf dem Metallrohr ausgebildete feuerfeste Mantel von innen her getrocknet wird, indem in das Metallrohr ein ihm gegenüber elektrisch isolierter elektrischer Heizwiderstand eingeschoben wird, der
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beim Einschalten den noch feuchten Mantel über das Metallrohr und seine Anker von innen her einwandfrei durchtrocknet. Der Temperaturablauf kann durch ein Thermoelement und Temperaturregler gesteuert werden, um sieherzugehen, daß die Temperaturen erreicht werden, welche nicht nur ein einwandfreies Durchtrocknen der Masse ergeben, sondern gleichzeitig jegliche chemische Bindung verursachen, wenn es sich bei der auf das Rohr aufgebrachten feuerfesten Masse um eine chemisch gebundene feuerfeste Masse handelt. Nach Erhitzung kann vor dem endgültigen Abkühlen dieser Lanze nach außen auf den feuerfesten Mantel eine feuerfeste Dichtungsmasse aufgetragen werden.
Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nachstehend im einzelnen anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden; es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht eines mit Hauptankern an jedem Ende und mit aus verzinktem Stacheldraht bestehenden Hilfsankern versehenen Metallrohresj
Figur 2 eine Seitenansicht der fertigen Lanze gemäß Fig.l, d.h. nach Aufbringen des feuerfesten Mantels;
Figur J5 eine der Fig.l entsprechende Darstellung eines Metallrohres mit Hauptankern, welche in engen Abständen voneinander über dessen Länge angeordnet sind, während die Hilfsanker wiederum aus verzinktem Stacheldraht bestehen; und
Figur 4 eine der Fig.2 entsprechende Darstellung der fertigen Lanze gemäß Figur 3.
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Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein nahtlos heißgezogenes Stahlrohr 1 mit Hauptankern 2 versehen, welche aus rostfreien Stahlstiften "bestehen, deren freie Enden j5 parallel zum Rohr umgebogen sind, wobei diese Stifte rund um das Rohr in bestimmten Abständen voneinander jeweils an den Enden des Rohres angeordnet sind. Hilfsanker, 4 sind alsdann in der Weise ausgebildet, daß an jedem Rohrende verzinkter Stacheldraht an den Hauptankern 2 befestigt und derart schraubenförmig um das Rohr herumgewunden ist, sodaß eine doppelte schraubenförmige Windung entsteht, wobei die zweite Windung entgegengesetzte Steigung zur ersten Windung aufweist. Das mit den Hauptankern 2 und den Hilfsankern 4 versehene Stahlrohr 1 wird dann in eine oben offene nicht dargestellte Form eingesetzt und in diese Form ein geeignetes feuerfestes Material, wie beispielsweise 85$ Tonerde mit einem chemischen Bindemittel wie Aluminiumphosphat oder Phosphorsäure oder eventuell auch eine 6O#-ige Tonerde mit einer Phosphatbindung eingefüllt, wenn die Lanze für Eisenschmelzen verwendet werden soll. Bei einem Einsatz der Lanze für Stahlschmelzen besteht vorzugsweise die feuerfeste Masse aus 85$ Tonerdephosphat oder einer Kalziumphosphatgebundenen Magnesitmischung. Die Form wird dann mit 2500-3000 Schwingungen/min in Schwingung versetzt und der entstehende feuerfeste Mantel der Lanze von der Innenseite her getrocknet, um die Entstehung von Trockenrissen zu verhindern, indem beispielsweise ein dem Stahlrohr 1 gegenüber elektrisch isolierter elektrischer Heizwiderstand in das Rohr eingeschoben und eingeschaltet wird. Figur 2 zeigt dann das mit dem feuerfesten Mantel versehene Metallrohr aus Figur 1, d.h. die fertige Lanze.
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Bei dem in Figur J5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zu den Ankern 2 an jedem Ende des Rohres weitere Hauptanker 2 wiederum in Form von rostfreien Stahlstiften in relativ engen Abständen über die Länge und den Umfang des Rohres verteilt angeordnet. Die auch bei diesem Ausführungsbeispiel aus verzinktem Stacheldraht bestehenden Hilfsanker 4 sind hierbei allerdings in der Weise hergestellt, daß der Stacheldraht zunächst einmal schraubenförmig in einer Richtung auf das Rohr aufgewickelt wird, dann an den Hauptankern am anderen Rohrende befestigt wird und mit gleicher Steigung rücklaufend schraubenförmig auf das Rohr 1 erneut aufgewickelt wird. Dadurch ergibt sich eine doppelte schraubenförmige Ausbildung des Stacheldrahtes. Der feuerfeste Mantel wird in der gleichen Weise wie im Zusammenhang mit Figur 1 erläutert auf das Rohr aufgebracht, und Figur 4 zeigt die fertige Lanze aus Figur 3·
Um die Güte der erfindung^mäßen Lanzen festzustellen, wurden sie bei der sogenannten Kalziumoxid-Propan-Entschwefelung sowie bei der Karbidentschwefelung in Gießpfannen mit einem Fassungsvermögen von 24o to für Eisenschmelze eingesetzt. Im Gegensatz zu den bisher üblichen Lanzen ließen sich die erfindungsgemäßen Lanzen durchschnittlich zwölfmal hintereinander bei getrennten Entschwefelungsvorgängen einsetzen, wobei in einigen Fällen sogar sechszehn Entschwefelungsvorgänge hintereinander mit einer einzigen Lanze durchgeführt werden konnten.
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Claims (1)

  1. Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
    Patentansprüche:
    1.) Lanze zum Einblasen fluidisierter Stoffe in eine Metall-Nrchmelze, bestehend aus einem mit einem Überzug aus feuerfestem Material versehenen Metallrohr, wobei zwecks besserer Verbindung des Überzuges mit dem Metallrohr letzteres mit Draht umwunden ist, dadurch gekenn z.e lehnet, daß außen auf dem Metallrohr (1) rundum von ihm abstehende Hauptanker (2) in geeigneten Längs- und Querabständen voneinander und zwischen ihnen in geeigneter Weise Hilfsanker (4.) befestigt sind und das Metallrohr mit den darauf befindlichen Haupt- und Hilfsankern den ihn zum größten Teil umschließenden, durch die Anker fest mit ihm verbundenen Mantel aus feuerfestem Material trägt.
    2. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptanker (2) aus einzelnen Stiften bestehen, deren freie Enden (5) parallel zum Metallrohr (1) umgebogen sind.
    5. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptanker (2) aus längsgeschlitzten und in geeigneter Weise umgebogenen Gabelstiften bestehen.
    4. Lanze nach einem der Ansprüche 1 - J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptanker (2) an beiden Enden des Metallrohres (1) angeordnet sind.
    5. Lanze nach einem der Ansprüche 1 - j3* dadurch .gekennzeichnet, daß die Hauptanker (2) in relativ engen Abständen voneinander längs des gesamten Metallrohres (1) angeordnet sind.
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    6. Lanze nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsanker (4) aus den Stacheln eines auf das Metallrohr (1) aufgewickelten verzinkten Stacheldraht bestehen.
    7. Lanze nach einem der Ansprüche 1- 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus feuerfestem Material aus chemisch gebundener Tonerde besteht.
    8. Lanze nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus feuerfestem Material aus chemisch gebundenem Magnesit besteht.
    9. Lanze nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Bindung eine Phosphatbindung ist.
    10. Lanze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung Kalziumpolyphosphat ist.
    11. Verfahren zur Herstellung einer Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außen auf dem Metallrohr (1) in geeigneten Längs- und Querabständen voneinander Hauptanker (2) und zwischen diesen Hilfsanker (4) befestigt werden, das mit den Ankern besetzte Metallrohr in eine oben offene Form eingesetzt und die Form mit dem geeigneten feuerfesten Material gefüllt wird, daß die Form zwecks Verdichtung des das Rohr und seine Anker umhüllenden Materials in Schwingungen versetzt oder gerüttelt wird und das Material im Anschluß daran nochmals zusammengepreßt wird, und daß abschließend der feuerfeste Mantel getrocknet wird.
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    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Befestigung der Hauptanker (2) das Metallrohr (1) einfach oder doppelt schraubenförmig mit verzinktem Stacheldraht (4) umwickelt wird, dessen Stacheln als Hilfsanker wirken.
    \J>. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Form mit dem darin befindlichen mit Ankern (2, 4) "besetzten Metallrohr (l) sowie dem eingefüllten feuerfesten Material mit 25OO-5OOO Schwingungen/min in Schwingung versetzt wird.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß der außen auf dem Metallrohr (1, 2, 4) ausgebildete feuerfeste Mantel von innen her getrocknet wird.
    15. Verfahren nach Anspruch 14,· dadurch gekennzeichnet, daß der feuerfeste Mantel mittels eines in das Metallrohr (1) eingeschobenen und ihm gegenüber elektrisch isolierten elektrischen Heizwiderstandes von innen her getrocknet wird.
    Patentanwalt.
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    Leerseite
DE2439700A 1973-08-22 1974-08-19 Lanze zum Einblasen fluidisierter Stoffe in eine Metallschmelze und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE2439700C3 (de)

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