DE2626982C3 - Lanze zum Einblasen fluidisierter Stoffe in eine Metallschmelze und Verfahren zur Herstellung der Lanze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lanze zum Einblasen fluidisierter Stoffe in eine Metallschmelze mit einem Metallrohr, auf das außen wenigstens ein Draht mit Verankerungen für einen Mantel aus feuerfestem Material gewickelt ist

Bei der Behandlung von Metallschmelzen ist es oftmals erforderlich, in die Metallschmelze Stoffe einzubringen, welche gewisse chemische Prozesse innerhalb der Schmelze bewirken können. So wird beispielsweise bei der Entschwefelung von Eisenschmelze eine Lanze an eine Stickstoffdruckleitung und an eiine Kalziumkarbid-Pulverzufuhr angeschlossen, so daß das Gas und das Pulver ein fluidisiertes Material ergeben, welches durch die Lanze in das Schmelzbad eingeblasen wird. Dadurch erfolgt zwischen den Bestandteilen der Metallschmelze und dem Reagenz eine chemische s Reaktion, wodurch der Schwefel vom Metall in die sich bildende Kalziumschlacke übergeht

Der Erfolg derartiger Blasverfahren und aller anderen metallurgischen Einblasverfahren hängt jedoch völlig davon ab, ob eine preiswerte Lanze zur

to Verfügung steht, welche den verschiedenen Erawirkungen während des metallurgischen Prozesses widerstehen kann, da einmal physikalische Kräfte infolge der Durchwirbelung des Schmelzbades, der Schwingungen und rhythmischen Schlagbeanspruchungen auftreten,

is welche zusammen mit den Wännebeanspmchungen infolge schneller Erhitzung und Abkühlung einen schnellen Verschleiß der üblichen Lanzen zur Folge haben, wozu insbesondere die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der üblicherweise verwendeten Stahlrohre und der im allgemeinen verwendeten feuerfesten Umhüllung und zusätzlich zu diesen Hochtemperatur-Beanspruchungen eine unvermeidbare chemische Erosion beitragen.
Um die Lebensdauer einer derartigen Lanze zu verlängern, wurde bereits vorgeschlagen, daß Stahlrohr mit Draht schraubenlinienförmig zu umwickeln, so daß sich praktisch ein um das Stahlrohr herumgewickeltes Drahtgeflecht ergübt. Auf dieses Drahtgeflecht wird dann eine feuerfeste Umhüllung aufgebracht, wobei die einzelnen Maschen als Verankerung dienen. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß eine derartige Lanze höchstens eine Umhüllung von 15 mm Dicke erhalten kann, wobei sich wiederum in der Praxis erwiesen hat, daß eine Umhüllung in einer derartigen Dicke die schnelle Zerstörung der Lanze nicht verhindern kann, so daß für den Entschwefelungsprozeß in großen Pfannen mit 240 t Metallschmelze mehrere derartige Lanzen erforderlich waren. Bei derartigen Lanzen blätterten die Umhöüungen regelrecht ab, während gleichzeitig Längsrisse irv der Umhüllung auftraten, und zwar zusätzlich zum Aufblähen oder zur Blasenbildung, welche mit der Gasentwicklung während des Aufheizens der Lanze einhergeht AU diese Faktoren verbanden sich mit einer ungenügenden Kühlung beim Einsetzen und wieder Herausziehen der Lanze, so daß die Lebensdauer der Lanzen stark vermindert wurde.

Versuche haben ergeben, daß es bei einer Lanze der vorbeschriebenen Art äußerst schwierig ist eine feuerfeste Umhüllung in ausreichender Dicke auf dem Stahlrohr aufzubringen, um ein ausreichend großes Wärmedifferential zwischen der Innenseite und der Außenseite der feuerfesten Umhüllung (d. h. mehr als 20 mm) zu erreichen, so daß die feuerfeste Masse die von den durch die Lanze hindurchgeblasenen Stoffen abgeleitete Kühlung unterstützen kann. Dabei war es vor allem schwierig, eine derartige feuerfeste Umhüllung auf dem Stahlrohr durch die üblichen Strangpreßverfahren oder Extrusionsverfahren aufbringen zu können, ohne daß eine Rißbildung im Betrieb auftrat, wobei sich zeigte, daß die Verankerung durch das Drahtgeflecht nicht ausreicht, um die Umhüllung einwandfrei auf dem Stahlrohr zu verankern.

Um diese Schwierigkeit auszuschalten wurde bereits in der DE-OS 24 39 700 der Anmelderin vorgeschlagen, zusätzlich zu dem Draht längs des Metallrohres über den Umfang verteilte Anker zu befestigen, und dann den feuerfesten Mantel auf dem Metallrohr mit seinen

verschiedenen Ankern durch Rütteln zu befestigen. Das hat sich an sich bewährt, läßt sich aber noch verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfach und preiswert herstellbare Lanze zu schaffen, bei der zwischen Rohr und feuerfestem Material eine besonders innige Verbindung bei ausreichender Dicke des Mantels besteht

Diese Aufgabe wird bei der Lanze der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß das Metallrohr durchgehende Längsrippen aufweist, über deren Außenkanten der Draht gewickelt ist bzw. die Drähte gewickelt sind.

Wenn auch zwei diametral einander gegenüberliegende Längsrippen ausreichen würden, so werden vorzugsweise doch wenigstens drei gleichmäßig über den Umfang des Metallrohres verteilte Längsrippen vorgesefesn.

Vorzugsweise ist zur Verbindung der Außenkanten der Längsrippen über diese Außenkanten ein Stacheldraht schraubenlinienförmig herumgewunden, dessen Stacheln die Verankerungen bilden. Dadurch, daß wenigstens drei Längsrippen vorgesehen werden, liegt der Stacheldraht zwangsläufig von der Rohrwandung frei, so daß beim Aufbringen einer geeigneten feuerfesten Masse die Stacheln vollständig darin eingebettet werden und damit ein Festhaften dieser Masse auf dem Rohr unterstützen.

Die Längsrippen können einteilig mit dem Rohr durch ein geeignetes Strangpreßverfahren ausgebildet werden oder sie können auch als Einzelteile auf das Rohr aufgeschweißt werden.

Wenn auch zum Auftragen der feuerfesten Masse auf das Rohr jedes geeignet erscheinende Verfahren wie beispielsweise das übliche Einformen oder sogar Strangpressen eingesetzt werden kann, so wird vorzugsweise nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein kombiniertes Rüttelguß- und Preßverfahren eingesetzt, um zu gewährleisten, daß die Rohrumhüllung unbedingt rißfrei ist

In verfahrensmäßiger Hinsicht schlägt daher die Erfindung vor, daß auf der Außenwandung eines Rohres eine Anzahl von über den Umfang verteilte Längsrippen ausgebildet werden, daß auf diesen Längsrippen Verankerungen derart angeordnet werden, daß sie sich über den Umfang des Rohres und ijber dessen Länge erstrecken, daß das Rohr mit den Verankerungen in eine oben offene Form eingesetzt und die Form mit einem geeigneten feuerfesten Material gefüllt wird, daß die Form zur Verdichtung d*s feuerfesten Materials rund um das Rohr und seine Längsrippen sowie zur innigen Verbindung mit den Verankerungen in Schwingungen versetzt wird, das feuerfeste Material abschließend zusammengepreßt wird und schließlich die feuerfeste Umhüllung getrocknet wird

Im allgemeinen wird die Form in sehr schnelle Schwingungen versetzt, und zwar mit einer Frequenz von beispielsweise zwischen 1400 bis 3000 Schwingungen/Minute. Wenn auch die Rohrumhüllung in herkömmlicher Weise getrockent werden kann, so wird sie vorzugsweise von innen nach außen getrocknet, um die Ausbildung von Trockenrissen auszuschalten. So ist beispielsweise vorgesehen, in das Rohr ein elektrisches Widerstands-Heizelement einzuschieben und durch dessen Aufheizung das Rohr von innen her zU erwärmen. Die Heiz- und Trockentemperatur läßt sich durch ein Thermoelement, und ein Temperatur-Steuer gerät steuern, so daß die korrekten Temperaturer) erzielt werden, um nicht nur die Umhüllung einwandfrei zu trocknen, sondern um auch, falls eine chemisch gebundene feuerfeste Masse verwendet wird, gleichzeitig eine chemische Bindung zu erreichen.

Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung; es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Lanze in Seitenansicht;

ι ο F i g. 2 einen Schnitt durch F i g. 1 längs der Linie 2-2; und

F i g. 3,4,5 der F i g. 2 entsprechende Schnitte durch drei weitere Ausführungsbeispiele. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 besteht die erfindungsgemäße Lanze 1 aus einem Metallrohr 2 mit vier durchgehenden Längsrippen 3, welche in einem Winkelabstand von 90° um da? Rohr herum verteilt außen auf das Rohr aufgeschweißt sind. Ober diese Längsrippen 3 hinweg ist ein Stacheldraht 4 schraubenlinienförmig herumgewühlt, so daß, wie insbesondere F i g. 2 zeigt die Stacheln dc-s Drahtes vom Rohr 2 entfernt liegen. Auf diesem Rohr 2 ist dann eine Umhüllung 5 aus geeignetem feuerfesten Material ausgebildet, welche, wie Fig.2 zeigt, in innigem Kontakt mit dem Rohr 2 steht und wobei die Längsrippen 3 und der Stacheldraht 4 völlig in der feuerfesten Masse eingebettet sind.

Dadurch, daß die Stacheln des Stacheldrahtes 4 vollständig in der feuerfesten Masse eingebsttet sind, dienen sie zusätzlich zu den in gewissem Umfang ebenfalls in die Masse eingebetteten Längsrippen 3 als äußerst wirkungsvolle Verankerungsorgane, welche den festen Halt der feuerfesten Masse auf dem Rohr bei dessen Einsatz in metallurgischen Prozessen äußerst wirksam unterstützen.

Wenn auch in den Fig. 1 und 2 vier Längsrippen 3 vorgesehen sind, so kann naturgemäß jede geeignete Anzahl Längsrippen in beliebiger Anordnung verwendet werden. Beispiele davon zeigen die F i g. 3,4 und 5 mit drei, fünf bzw. sechs Längsrippen 3.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Lanzen nach irgendeiner der F i g. 1 bis 5 wird vorzugsweise ein kombiniertes Rüttel-Gießpreßverfahren augewendet Dabei wird nach dem Aufschweißen der Längsrippen 3 auf das Rohr 2 in der gewünschten Anzahl und Anordnung der Stacheldraht 4 schraubenlinienförmig aufgewickelt und das so vorbereitete Rohr in eine oben offene Form eingesetzt, deren Innenraum der Form der gewünschten Umhüllung 5 aus feuerfestem Material

so entspricht Die feuerfeste Masse wird dann als feuchte Mischung in die Form eingebracht um das Rohr mit den Längsrippen und dem Stacheldraht im Ganzen zu umhüllen. Alsdann wird die Form mit einer hohen Frequenz von 1400 bis 3000 Schwingungen/Minute gerüttelt, woraufhin die Lanze einer AbschluSpressung unterzogen wird. Die feuerfeste Masse wird dann getrocknet, wobei, wenn auch jedes beliebige Trockenverfahren angewendet werden kann, vorzugsweise die Masse doch von innen nach außen getrocknet wird, um die Ausbildung von Trockenrissen auszuschalten. Zu diesem Zweck wird in das Rohr 2 ein isoliertes elektrisches Heizelement eingeschoben, wobei der Trocknungszyklus durch ein Thermoelement und ein Temperatur-Steuergerät gesteuert wird, so daß nicht

i>5 nur die genauen Trockentemperaturen erzielt werden, sondern auch jegliche chemische Bindung vollzogen wird, wenn die feuerfeste Masse aus einer chemisch gebundenen Masse besteht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Lanze zum Einblasen fluidisierter Stoffe in eine Metallschmelze mit einem Metallrohr, auf das außen wenigstens ein Draht mit Verankerungen für einen Mantel aus feuerfestem Material gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (2) durchgehende Längsrippen (3) aufweist, fiber deren Außenkanten der Draht (4) gewickelt ist bzw. die Drähte (4) gewickelt sind.

2. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Längsrippen (3) vorgesehen sind.

3. Lanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch -gekennzeichnet, daß Ober die Außenkanten der Längsrippen (3) ein Stacheldraht (4) schraubenlinienförmig gewunden ist, dessen Stacheln die Verankerungen bilden.

4. Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Langsrippen (3) einteilig int dem Rohr (2) durch ein geeignetes Strangpreüverfahren ausgebildet sind.

5. Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (3) als Einzelteile auf das Rohr (2) aufgeschweißt sind.

6. Verfahren zur Herstellung einer Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenwandung eines Rohres (2) eine Anzahl von über den Umfang verteilten Langsrippen (3) ausgebildet werden, daß auf diesen Langsrippen Verankerungen (4) derart angeordnet werden, dal' sie sich Ober den Umfang des Rohres und über dessen Län?e erstrecken, daß das Rohr mit den Verankerungen in einen oben offene Form eingesetzt und die Forai nv- einem geeigneten feuerfesten Material gefüllt wird, daß die Form zur Verdichtung des feuerfesten Materials rund um das Rohr und seine Langsrippen sowie zur innigen Verbindung mit den Verankerungen in Schwingungen versetzt wird, das feuerfeste Material abschließend zusammengepreßt wird und schließlich die feuerfeste Umhüllung (5) getrocknet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Form mit 1400 bis 3000 Schwingungen/Minute in Schwingung versetzt wird.

8. Verfahren nach Ansprüche oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Umhüllung (5) von innen nach außen getrocknet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein isoliertes Heizelement in das Rohr (2) zum Trocknen der Umhüllung (5) eingeschoben wird.