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Lanzenkopf für das Sauerstoffaufblaseverfahren Die Erfindung bezieht
sich auf einen Lanzenkopf für das Sauerstoffaufblaseverfahren, welche an eine auf-
und abbewegbare Sauerstofflanze anschließbar ist, eine zentrale Sauerstoffzuleitung,
die in dem Lanzenkopf in vier Austrittsöffnungen ausläuft, sowie einen doppelwandigen
Außenmantel für die Wasserkühlung aufweist und als Ganzes aus reinem Elektrolytkupfer
hergestellt ist.
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Die Elemente, die zur Gewinnung von Stahl aus Roheisen entfernt werden
müssen, sind vor allem Kohlenstoff und Silicium, sowie überschüssiger Phosphor und
Schwefel. Ausgehend von flüssigem Roheisen in dem Konverter erfolgt dies heute meistens,
indem reiner Sauerstoff auf das Bad geblasen wird. Die Reinheit dieses Sauerstoffes
beträgt über 99,6 %, und er wird oberhalb des Bades in den Konverter mittels einer
auf- und abbewegbaren Sauerstofflanze eingeleitet. Diese ist ein mehrwandiges Rohr,
durch dessen innerste zentrale Leitung, welche an der Unterkante in vier Öffnungen
ausläuft, der reine Sauerstoff unter Druck auf das Bad geblasen wird.
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Durch den äußeren Hohlmantel der Lanze strömt das Kühlwasser. Der
unterste Teil der Sauerstoff lanze ist aus reinem Elektrolytkupfer hergestellt,
welches schwer oxidiert oder verbrennt und die durch die Lanze aufgenommene Wärme
schnell an das Kühlwasser abgibt.
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Gleichzeitig wird der Lanzenkopf durch den ausströmenden expandierenden
Sauerstoff gekühlt.
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Der so zugeführte Sauerstoff verbindet sich mit dem Kohlenstoff und
anderen Elementen der Schmelze (außer mit Schwefel). Die entstehende Verbindung
von Kohlenstoff und Sauerstoff, Kohlenmonoxid (CO), entweicht als Gas. Dieses Gas
ist brennbar und wird oberhalb des Konverters mit heller Flamme teilweise zu Kohlendioxid
(CO2)
verbrannt.
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Die übrigen Elemente, die sich auch mit Sauerstoff verbinden, bilden
Oxide, die nicht gasförmig sind und in die auf der Schmelze schwimmende Schlacke
gelangen. Bei diesem Verfahren tritt eine sehr große Wärmeentwicklung auf. Diese
Wärme stammt jedoch allein aus der Verbrennungsreaktion, die während des Aufblasens
von Sauerstoff in dem Konverter erfolgt; von außen wird keine Wärme zugeführt. Der
eigentliche Blasvorgang in dem Konverter dauert ca. 20 Minuten. Es schließt sich
dann noch die Zeit für die Probenahme, die Temperaturmessung, das Abwarten des Analysenergebnisses
sowie das Leeren und Füllen des Konverters an, so daß die Betriebszeit ungefähr
45 Minuten beträgt.
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In 24 Stunden können somit in einem Konverter 30 Chargen verarbeitet
werden. Es versteht sich, daß diese maximale Kapazität beeinträchtigt wird, wenn
ein Lanzenkopf verbrennt oder leck wird und ausgewechselt werden muß.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Lanzenkopfes für das
Sauerstoffaufblaseverfahren, dessen Lebensdauer wesentlich verlängert ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Sohle
des Lanzenkopfes geglättet ist. Eine weitere Erhöhung der Lebensdauer kann durch
Versilberung der Sohle des Lanzenkopfes erreicht werden. Vorzugsweise ist die Sohle
elektrolytisch versilbert, wodurch eine gleichmäßige Dicke der Silberschicht erreichbar
ist, die ca. 10 bis 200 Micron betragen kann.
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Im Betrieb wird bei einem unbehandelten Lanzenkopf oft festgestellt,
daß die Mündungen der Sauerstoffausströmöffnungen abbröckeln, wodurch der austretende
Sauerstoff nicht gut gebündelt auf die Oberfläche der Schmelze auftrifft, sondern
verwirbelt. Dies hat eine unerwünschte Oxidation des Eisens zur Folge. Aus diesem
Grund ist es zweckmäßig, auch die Mündungen der Sauerstoffaustrittsöffnungen mit
einer Silberschicht zu versehen.
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Die Erfindung ist im nachstehenden anhand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
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Die Figur stellt einen Längsschnitt durch einen Lanzenkopf nach der
Erfindung dar. Dieser Lanzenkopf ist an eine (nicht dargestellte) auf- und abbewegbare
Sauerstofflanze angeschlossen. Sie besitzt eine zentrale Sauerstoffzuleitung 1,
die in vier Austrittsöffnungen 2 ausläuft (von denen nur eine im Längsschnitt wiedergegeben
ist und eine in einer Stellung, die wie die übrigen mit der Mittelachse einen Winkel
Von jeweils 900 einschließen).
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Die Lanze einschließlich des Lanzenkopfes ist mit einem doppelwandigen
Außenmantel 3 und 4 versehen, durch den ein Wasserstrom 5 in Pfeilrichtung in Bewegung
gehalten wird. Dieser Wasserstrom dient zur intensiven Kühlung des Lanzenkopfes,
so daß dessen Material auf möglichst niedriger Temperatur gehalten wird.
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Der Lanzenkopf ist in einem Stück hergestellt, beispielsweise durch
Gießen, und besteht aus reinem Elektrolytkupfer. Die Unterseite oder Sohle 6 ist
auf elektrolytischem Wege versilbert. Auch die Mündungen der Sauerstoffaustrittsöffnungen
2 sind mit einer Silberschicht versehen.
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Die mittlere Dicke der aufgebrachten Silberschicht beträgt bei einem
praktisch bewährten Lanzenkopf ungefähr 100Micron, jedoch ist zu erwarten, daß dieser
Wert nicht kritisch ist und daß eine zwischen ca. 10 und ca. 200 Micron dicke Silberschicht
ähnlich gute Resultate bringen wird.
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Weil eine elektrolytisch aufgebrachte Silber schicht immer etwas porös
ist, kann ihre Dichte nach einem als "Kugelstrahlen" bekannten Verfahren (Beschießen
mit Stahlkügelchen) oder Erhitzen der Fläche bis unter den Schmelzpunkt (961 0C)
erhöht werden.
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Zum Versilbern der Sohle ist die Unterseite des Lanzenkopfes geglättet,
beispielsweise durch Polieren. Durch diese Maßnahme kann mit einem Lanzenkopf deutlich
länger als bisher gearbeitet werden.
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Der erfindungsgemäße Effekt wird dadurch erklärt, daß durch das
Glätten
die der Strahlung und Konvektion ausgesetzte Oberfläche des Lanzenkopfes verkleinert
wird, wodurch auch die Möglichkeit, daß Spritzer von Eisen oder Stahl diese Oberfläche
benetzen, verringert wird; die beim Sauerstoffaufblaseverfahren unvermeidlichen
Eisenspritzer können zudem nicht durch die Silber schicht in das Kupfer eindringen
und dessen Struktur beeinträchtigen, da die Affinität von Eisen zu Silber wesentlich
kleiner ist als die von Eisen zu Kupfer.
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An Stelle von oder in Kombination mit Silber kann auch Gold (Au) als
schützendes Metall auf den Kupfer-Lanzenkopf aufgebracht werden, weil es eine geringe
Oxidationsneigung, einen hohen Schmelzpunkt (10630C), verglichen mit Kupfer (10830C),
eine gute Haftung an Kupfer, eine geringere Benetzbarkeit durch Eisen (Fe) und eine
gute Wärmeleitung hat. Der Nachteil von Gold gegenüber Silber ist jedoch sein etwa
50mal höherer Preis.