DE2509076C3 - Frischdüsenanordnung für die Düsen von metallurgischen Behältern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Frischdüsenanordnung für die Düsen von metallurgischen Behältern, insbesondere bodenblasenden Konvertern, bei denen ein gegebenenfalls mit Brennstoff vermischtes Frischgas direkt in die Schmelze eingeb'asen wird, mit einem Düsenrohr, in dem ein Venturirohr axial verschiebbar geführt ist, dessen Durchgangsöffnung einen in Strömungsrichtung konvergierenden Abschnitt, einen in Strömungsrichtung divergierenden Abschnitt und einen dazwischenliegenden zylindrischen Abschnitt aufweist.

Eine Frischdüsenanordnung dieser Art, aus welcher das Strömungsmedium mit Überschallgeschwindigkeit austritt, ist unter anderem aus der JA-PS 48-46 91 bekanntgeworden. Im divergierenden Abschnitt des Venturirohres werden Stoßwellen erzeugt, die für eine ausreichende Zerstäubung eines gegebenenfalls zugeführten Brennstoffes sorgen. Durch axiale Verstellung des Venturirohres im Düsenrohr kann der Druck des austretenden Strömungsmediums in gewissen Grenzen variiert werden. Auf die Zerstäubung des Brennstoffes hat eine axiale Verstellung des Venturirohres dagegen keinen Einfluß.

Aus der US-PS 36 27 295 ist ferner eine Blaslanze bekanntgeworden, bei welcher ein axial verstellbares, konvergierendes oder divergierendes Düsenorgan in ein ortsfestes Venturirohr eingesetzt ist. Das Düsenorgan dient der Beeinflussung von Druck und Geschwindigkeit sowie der räumlichen Ausbreitung eines Gasstrahles über einer Badoberfläche. Für einen bodenblasenden Konverter, bei dem Frischgas und ^&5 gegebenenfalls auch Brennstoff direkt in die Schmelze eingeleitet werden, ist die bekannte Blaslanze ungeeignet.

Die Aufgabe der Erfindung liegt dprin, eine Frischdüsenanordnung der eingangs erwähnten Art in der Weise zu verbessern, daß einerseits der Strömungszustand in der Düse im Hinblick auf die Zerstäubung gegebenenfalls zugeführten Brennstoffes beeinflußt werden kann, und daß andererseits auch die Möglichkeit besteht, die Gasströmung in der Düse vollständig zu unterbrechen. , ,

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Frischdüsenanordnung der eingangs erwähnten Art vor, daß dem Venturirohr ein axial verschiebbares, zentrales Düsenorgan zugeordnet ist, dessen Außenkontur durch einen in Strömungsrichtung konvergierenden Abschnitt, einen in Strömungsrichtung divergierenden Abschnitt und einen dazwischenliegenden zylindrischen Abschnitt gebildet ist, wobei der konvergierende Abschnitt des zentralen Düsenorgans dem konvergierenden Abschnitt des Venturirohres zugewandt ist und die Konizität beider Abschnitte übereinstimmt, und daß das Venturirohr und das zentrale Düsenorgan mit Hilfe eines ersten Stellantriebes in axialer Richtung gemeinsam verstellbar sind, während das zentrale Düsenorgan mit Hilfe eines zweiten Stellantriebes relativ zum Venturirohr axial verstellbar ist.

Dadurch, daß dem Venturirohr ein axial verstellbarer, zentraler Düsenkörper zugeordnet ist, dessen konvergierender Abschnitt dem konvergierenden Abschnitt des Venturirohres zugewandt ist und die gleiche Konizität wie dieser besitzt, läßt sich der Ringspalt zwischen diesen beiden Abschnitten feinfühlig regeln und erforderlichenfalls auch ganz verschließen, so daß die Frischgas- und Brennstoffzufuhr unterbrochen wird.

Der axialen Verstellung der Frischdüsenanordnung als ganzes dient der erste Stellantrieb, dessen Betätigung eine Veränderung des Druckes und der Geschwindigkeit des Strömungsmediums am Düsenaustritt zur Folge hat. Mit Hilfe des zweiten Stellantriebes läßt sich die Relativstellung des zentralen Düsenorganes gegenüber dem Venturirohr verändern. Hierdurch ändert sich auch der Strömungsquerschnitt der Frischdüsenanordnung und somit auch der Grad der Zerstäubung eines gegebenenfalls zugeführten Brennstoffes. Mit Hilfe des zweiten Stellantriebes ist es ferner möglich, den konvergierenden Abschnitt des zentralen Düsenorgans ganz in den konvergierenden Abschnitt des Venturirohres einzufahren, so daß die Strömungsmittelzufuhr unterbrochen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung nachstehend näher erläutert.

Die Zeichnungsfigur zeigt einen Wandungsabschnitt eines metallurgischen Gefäßes, z. B. den Abschnitt eines Konverterbodens, in den eine insgesamt mit 50 bezeichnete Frischdüsenanordnung eingesetzt ist.

Die Frischdüsenanordnung 50 weist ein im Konverterboden verankertes Düsenrohr 12" auf, in dessen Hohlraum 55 ein von einer nicht dargestellten Quelle herangeführtes Frischgas und gegebenenfalls auch ein Brennstoff eingeleitet werden.

Gegebenenfalls kann das Düsenrohr 12" auch doppelwandig ausgeführt sein. In den Raum zwischen den Rohrwandungen wird in diesem Fall ein Schutzmedium eingeleitet, das den durch den Hohlraum 55 des Düsenrohres 12" in die Schmelze eingeleiteten Frischgasstrom umgibt.

Im Düsenrohr 12" ist ein Venturirohr 51 verschiebbar geführt, dessen Durchgangsöffnung sich aus einem in Strömungsrichtung konvergierenden Abschnitt 53, einem mittleren zylindrischen Abschnitt 54 mit vereng-

tem Querschnitt und einem in Strömungsrichtung divergierenden Abschnitt 52 zusammensetzt, aus dem das Strömungsmedium mit Überschallgeschwindigkeit austritt.

Das Venturirohr 51 besteht vorzugsweise aus stark wärmeleitendem Kupfer oder einem keramischen Material und besitzt einen solchen Außendurchmesser, daß es gegen Reibungskraft im Düsenrohr 12" verschiebbar ist. Ein hochwärmebeständiges keramisches Material ist dann von Vorteil, wenn das Venturirohr 51 mit einem Teil seiner Länge aus dem Düsenrohr 12" ausgefahren werden muß und in die heiße Schmelze eintaucht.

Das Venturirohr 51, genauer gesagt, seine Abschnitte 52, 54 und 53, sind für eine bestimmte Geschwindigkeit, '5 beispielsweise Mach 2, ausgelegt, wobei auf allgemein übliche Düsenparameter zurückgegriffen weiden kann. Während im Betrieb Geschwindigkeiten, die größer als die optimale konstruktionsbedingte Geschwindigkeit sind, nicht erreicht werden können, lassen sich Geschwindigkeiten, die kleiner als die konstruktionsbedingte Geschwindigkeit sind, am Ende des Düsenrohres 12" dadurch erreichen, daß der divergierende Abschnitt 52 des Venturirohres 51 in axialer Richtung vom Auslaßende des Düsenrohres 12" wegbewegt wird. Es ²S ist vorteilhaft, wenn ein lineares Verhältnis zwischen der Geschwindigkeitsveränderung und dem Abstand zwischen dem divergierenden Abschnitt 52 des Venturirohres 51 und dem Auslaßende des Düsenrohres 12" vorhanden ist.

Der konvergierende Abschnitt 53 des Venturirohres 51 weist einen buchsenförmigen Ansatz 56 auf, an dem ein Speichenkreuz 57 in Form von mehreren, nach innen gerichteten Speichenarmen angebracht ist.

Das Zentrum des Speichenkreuzes 57 wird durch eine mit Innengewinde versehene Stange 58 gebildet. Die Stange 58 ist an ihrem vom Speichenkreuz 57 abgewandten Ende mit einem ein Außengewinde aufweisenden Gewindeabschnitt 59 versehen, der ein mit Innengewinde versehenes Fußstück 61 durchgreift. Das Fußstück 61 ist in nicht dargestellter Weise am unteren Ende eines Rohranschlusses für eine Frischgasleitung befestigt. Am äußeren Ende des Gewindeabschnittes 59 der Stange 58 ist ein Betätigungsorgan 62 angebracht, um die Stange 58 innerhalb des Fußstückes 61 zu verdrehen und relativ zu diesem zu verlagern.

In die Stange 58 ist eine zweite Stange 63 eingeschraubt, die ein mit dem Innengewinde der Stange 58 zusammenwirkendes Außengewinde aufweist. Die Stange 63 ragt mit ihrem unteren Ende durch die Stange 58 nach außen und ist an diesem Ende mit einem Betätigungsorgan 64 versehen. Am anderen Ende der Stange 63 ist ein zentrales Düsenorgan 66 angebracht, welches einen in Strömungsrichtung divergierenden Abschnitt 67 aufweist, an den sich ein zylindrischer Abschnitt 68 anschließt. Der zylindrische Abschnitt 68 grenzt mit dem buchsenförmigen Ansatz 56 des Venturirohres 51 einen Ringkanal 69 ab. An den zylindrischen Abschnitt 68 schließt sich ein in Strömungsrichtung konvergierender Abschnitt 71 an, dessen konischer Steigungswinkel dem Neigungswinkel des konvergierenden Abschnittes 53 des Venturirohres 51 entspricht.

Durch Verdrehen des Betätigungsorganes 62 wird das Venturirohr 51 innerhalb des Düsenrohres 12" in axialer Richtung verstellt, während durch Verdrehen des Betätigungsorgans 64 das zentrale Düsenorgan 66 unabhängig von der Gesamtverstellung relativ zum Venturirohr 51 verstellt wird. Durch bestimmte Relativstellungen zwischen dem zentralen Düsenorgan 66 und dem Venturirohr 51 lassen sich unterschiedliche Strömungszustände erzeugen, wobei in dem divergierenden Abschnitt 52 des Venturirohres 51 Stoßwellen auftreten, die zu einer Zerstäubung von gegebenenfalls zugeführtem Brennstoff führen. Erforderlichenfalls kann der konvergierende Abschnitt 71 des zentralen Düsenorgans 66 auch ganz in den konvergierenden Abschnitt 53 des Venturirohres 51 eingefahren werden, um den Gasstrom durch das Düsenrohr 12" schnell und vollständig zu sperren. Sobald die Relativstellung zwischen dem Venturirohr 51 und dem zentralen Düsenorgan 66 einmal eingestellt worden ist, wird diese Relativstellung aufrechterhalten, wenn das Venturirohr mit Hilfe des Betätigungsorgans 62 eine Axialverstellung innerhalb des Düsenrohres 12" erfährt.

An Stelle der Handbetätigung kann auch ein automatischer Antrieb vorgesehen sein, d. h.. an Steile der verschiedenen Betätigungsorgane in Form von Handgriffen zum Verstellen der Stangen 58 und 63 können auch elektromechanische, hydraulische oder andere vergleichbare Antriebsaggregate verwendet werden. Diese Antriebsaggregate sind vorzugsweise an Steuereinrichtungen angeschlossen, um eine Erosion bzw. ein Zurückbrennen der Düse automalisch zu kompensieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. L·

   Patentanspruch:

   Frischdüsenanordnung für die Düsen von metallurgischen Behältern, insbesondere bodenblasenden Konvertern, bei denen ein gegebenenfalls mit Brennstoff vermischtes Frischgas direkt in die Schmelze eingeblasen wird, mit einem Düsenrohr, in dem ein Venturirohr axial verschiebbar geführt ist, dessen Durchgangsöffnung einen in Strörnungsrich- »° tung konvergierende"!! Abschnitt, einen in Strömungsrichtung divergierenden Abschnitt und einen dazwischenliegenden zylindrischen Abschnitt aufweist, d a durchgckcnn zeichnet, d;iß dem Venturirohr (5S) ein axial verschiebbares, zentrales J5 Düsenorgan (66) zugeordnet ist, dessen Außenkontur durch einen in Strömungsrichtung divergierenden Abschnitt (67), einen in Strömungsrichtung konvergierenden Abschnitt (71) und einen dazwischenliegenden zylindrischen Abschnitt (68) gebildet %° ist, wobei der konvergierende Abschnitt (71) des zentralen Düsenorgans (66) dem konvergierenden Abschnitt (53) des Venturirohres (51) zugewandt ist und die Konizität beider Abschnitte (71, 53) übereinstimmt, und daß das Venturirohr (51) und das 5'S zentrale Düsenorgan (66) mit Hilfe eines ersten Stellantriebes (58, 59, 62) in axialer Richtung gemeinsam verstellbar sind, während das zentrale Düsenorgan (66) mit Hilfe eines zweiten Stellantriebes (63, 64) relativ zum Venturirohr (51) axial verstellbar ist.