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 herstellungInfo
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Description
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
GR-STEIN REFRACTORIES LIMITED
Genefax House, Tapton Park Road,
Sheffield SlO 3FJ» Yorkshire, England
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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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
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)
- Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in EssenPatentansprüche: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.509810/0769Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen- 10 -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.509810/0769243970QAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen- 11 -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.509810/0769Leerseite
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